单元素测量

   正弦信号阻抗测量系统可以在单次测量中同时获得信号的实部和虚部。当仅测量阻抗中的某一类参数(例如,电阻、电容或者电感)时,可以简化测量步骤。利用方波激励信号取代正弦信号可以达到简化的目的。 在最近的几十年中,利用方波激励信号甚至仅用简单的电子器件,单一传感器元素的测量精度可以非常高。例如,在本章参考文献的集成电路中,一种称之为通用传感器接口(Uni妮$d TransdtIcer Intelface,UTI)的电路能够在较低和中等速度下准确测量电容、电阻和电阻电桥。该芯片中的电压-周期转换器(Ⅴoltage ω PeⅡod Convener,ⅤPC)包括了一个张弛振荡器(见图

4,3a),其基本原理与4.2.2节中将霁犭论的简单电路有某些相似之处。包含低 噪声放大器的电容式传感器前端限定电路称之为电容-电压转换器(CapacitanceⅤoltage Cc,nve⒒er,CⅤC)。此外,前端电路包括了一个多路复用器,其可以用来选取众多电容中的一个进行测量。在通用传感器接口芯片中连接到放大器(CⅤC)反馈回路中的电容o也集成到了芯片上。一种采用了外部反馈电容的改良电路将在4.2.3节中介绍。

DAC5311IDCKR

   在该接口电路中,采用了很多先进的测量技术,例如自动标定技术、高级斩波技术、二端口测量技术和同步检波技术[1]。在最快的工作模式下,信号收集时间总计大约10ms。更多有关该接口电路的性能、特点和应用细节,读者可以参见本章参考文献[1,17]。在接下来的内容中,我们将看到特定应用的接口电路设计以及基本原理相同的其他应用是如何在通用传感器接口中发挥作用的。利用这些传感器接口电路设计方法可以获得高能效、高速、高分辨率以及排除寄生电容信号干扰的高性能传感器系统。

   图4.3 a)通用传感器接口系统的原理框图,b)UTI芯片的周期调制输出信号注:每个时间间隔包含了由多路复用器选择的传感元件的信息并连接到输人的时间