转换器IC的电容信号
特点
比例式电源电压: 5V ± 5 %
宽工作温度范围:
–40°C...+85°C
相对高的检测灵敏度
电容的变化: 5 % - 100 %
检测频率高达2kHz的
差分输出信号与大
电压摆幅
集成温度传感器
可调只用两个电阻器
CAV424
概述
该CAV424是一个集成的C / V转换器
包含了完整的信号处理部
在芯片上的电容信号。该CAV424检测
测量的相对电容变化
能力,以一个固定的参考容量。该IC
对于容量在大范围的优化
10pF的以指2nF与能力的可能变化
5%至基准容量的100%。在昼夜温差
髓鞘电压输出信号可直接
连接到下面的A / D转换器或AN-
其它信号调理IC的模拟米 -
croelectronics 。使用集成的温度
传感器,数字化调节的系统可建
很容易。
应用
工业过程控制
距离测量
压力测量
湿度测量
LEVEL控制
交货
DIL16包
SO16 ( n)的包
骰子放在5 “的蓝色铝箔
框图
VTEMP
7
2
RCX1 RCX2 RCOSC
3
1
11
CAV424
T
传感器
目前参考
VCC
COSC
12
参考
振荡器
6
CX1
16
集成1
集成2
信号调理
5
VM
CX2
14
LPOUT
10
15
13
4
GND
图1:
方框图CAV424
CL1
CL2
RL
模拟微电子
微电子有限公司
河畔Fahrt 13 ,D - 55124美因茨
互联网: http://www.analogmicro.de
电话: +49 ( 0 )九十一分之六千一百三十一073 - 0
传真:
+49 (0)6131/91 073 – 30
电子邮件: info@analogmicro.de
2002年1月
1/7
修订版1.3
转换器IC的电容信号
参数
参考电压
V
M
电压
V
M
与温度的关系
当前
V
M
dV
M
/ DT
I
VM
I
VM
负载电容
的比例误差
V
M
温度传感器
V
温度
电压
灵敏度
非线性热
V
温度
dV
温度
/ DT
R
温度
≥
50M
R
温度
≥
50M
R
温度
≥
50MΩ ,终点法
2.20
2.32
8
0.5
C
VM
RAT @ V
M
**
T
AMB
= –40...+85°C
来源
SINK
80
100
0.007
2.5
±20
±50
16
–16
120
符号
条件
分钟。
典型值。
CAV424
马克斯。
单位
V
PPM /°C的
A
A
nF
% FS
2.45
V
毫伏/°C的
% FS
**
RAT
@
V
M
= 2 [1.05
V
M
(V
CC
= 5V) –
V
M
(V
CC
= 5.25V)]/[V
M
(V
CC
= 5V) +
V
M
(V
CC
= 5.25V)]
注意:
1)振荡器容量具有以下面的方式来进行选择:
C
OSC
= 1.6
C
X1
2)电容器的范围
C
X1
和
C
X2
可以延长,从而系统性能降低,并且电限
被超过。
3)流入集成电路电流,是负的。
4)
R
温度
是在管脚上的最小负载电阻
VTEMP
边界条件
参数
参考目前的定义。振荡器
帽的电流调节。集成1
帽的电流调节。集成2
输出级的电阻之和
参考电压2.5V (仅供内部使用)
低通电容1
低通电容2
振荡电容
符号
R
COSC
R
CX1
R
CX2
R
L1
+ R
L2
C
VM
C
L1
C
L2
C
OSC
分钟。
235
475
475
90
80
100C
X1
100C
X1
C
OSC
=1.55C
X1
100
200C
X1
200C
X1
C
OSC
=1.60C
X1
C
OSC
=1.65C
X1
典型值。
250
500
500
马克斯。
265
525
525
200
120
单位
k
k
k
k
nF
注意:
在整个温度范围力的系统性能,该电阻
R
CX1
,
R
CX2
和
R
OSC
具有相同的温度下共
高效和它们在电路中一个非常紧密的放置。能力
C
X1
,
C
X2
和
C
OSC
也被迫有
相同的温度系数,其中在所述电路中的非常接近的位置。
功能说明
根据以下原则CAV424功能。可变基准振荡器,其频
昆西是通过电容设置
C
OSC
,驱动两个对称的积分这是锁相和
时钟同步。这两个驱动积分器的振幅是由电容决定
C
X1
和
C
X2
,其中,
C
X1
被指定为(测量信号)的参考电容和
C
X2
作为
测量信号的电容。具有高共模抑制比和高分辨率,COM的
模拟微电子
2002年1月
3/7
转换器IC的电容信号
OSC
CAV424
两个幅度的型坯亲
V
duces其对应于信号
V
中的静电电容的变化
C
X1
和
C
X2
彼此相对。这种昼夜温差
ference信号进行整流以ensu-
荷兰国际集团的低通。滤波后的直流信号
V
被传递到差速器, AD-
justable输出级。个人税务局局长
扣器变量,如滤波器常数
T
时间
t
3T
T
2T
和扩增,可以只用设置
2
4
少量的外部元件。通过使用
图2:
振荡电压曲线
集成商和他们的电容
C
X1
和
C
X2
,摆动中的5%至100%的电容量相对于测量基准电容
可以被测量。如
C
X1
可以在范围为10 pF的变化,以1 nF的,测量的范围
测量信号的电容为0-10.5 pF到0-2 nF的。
OSC , HIGH
OSC , LOW
顺便电容式传感器的功能,其信号可以用CAV424为条件的说明
细节在下面的部分。给出简单的尺寸要求,允许传感器系统
待组装。
该CAV424参考振荡器
参考振荡器充电了
然后排出外部
振荡电容
C
OSC
中,
的内部寄生电容
IC ,
C
OSC , PAR , INT
和外部
寄生电容
C
OSC , PAR , EXT
(从一个印刷电路板组件中,用于
例子)。振荡电容
C
OSC
其尺寸如下:
C
OSC
=
1.6
C
X
1
,
哪里
C
X1
是固定电容
电容传感元件(参考电容) 。
V
OSC
V
CX1
V
CX2
V
钳
T
2
3T
4
T
2T
时间
t
图3:
积分电压曲线
基准振荡器电流
I
OSC
通过外部电阻确定
R
OSC
和参考电压
V
M
:
I
OSC
=
V
M
R
OSC
的基准振荡器的频率
f
OSC
由下式给出
f
OSC
=
2
V
OSC
(
C
OSC
+
C
OSC
,
PAR
,
INT
+
C
OSC
,
PAR
,
EXT
)
I
OSC
,
模拟微电子
2002年1月
4/7
转换器IC的电容信号
CAV424
哪里
V
OSC
是阈值之间的差(V
OSC , HIGH
和
V
OSC , LOW
)内部参考
振荡器。
V
OSC
通过内部电阻被定义,并具有2.1V的值@
V
CC
= 5V 。该振荡器
电压曲线示于图2中。
电容式集成商
在大致相同的方式作为基准振荡器的内置电容积分器的功能。一
不同之处在于,在放电时间,这在这里是只要电荷上升周期的两倍。此外,
放电电压被钳位到一个内部固定电压,
V
钳
。电容的信号电压
C
X1
和
C
X2
在图3中概述。
电容电流积分
I
CX
由外部电阻设定
R
CX
和参考电压
V
M
:
V
I
CX
=
M
R
CX
电容
C
X
被充电到最大电压
V
CX
并且可以计算如下:
I
CX
V
CX
=
+
V
钳
2
f
OSC
(
C
X
+
C
X
,
PAR
,
INT
+
C
X
,
PAR
,
EXT
)
电容两端的两个电压
C
X1
和
C
X2
减去从彼此。施加到
参考电压
V
M
所得到的差分电压是:
V
CX
,
差异
=
(
V
CX
1
V
CX
2
)
+
V
M
差分电压
V
CX , DIFF
被施加到一个二阶低通滤波器。在3dB截止频率
两个阶段的,
f
C1
和
f
C2
,是由外部电容定义
C
L1
和
C
L2
和内阻
R
01
和
R
02
(通常20kΩ的) 。 3dB的截止频率必须相对于基准进行选择
振荡器频率
f
OSC
和整体的传感器系统的所需的检测频率(f
DET
) 。在这里,
在不同频率的下列不等式必须遵守:
f
DET
& LT ;
f
C
<<
f
OSC
外部电容为所需截止频率
f
C
达
1
C
L
=
2
π
R
0
f
C
低通滤波器的跟踪理想曲线的图3中所示的输出信号被计算为
3
V
LPOUT
=
V
差异
,0
+
V
M
同
V
差异
, 0
=
(
V
CX
1
V
CX
2
)
8
应的差动输出电压
V
DIFF,0
被过小则可以使用非反相放大
输出放大器,具有放大的程度由电阻测定
R
L1
和
R
L2
.
该级的放大是
R
G
LP
=
1
+
L
1
R
L
2
模拟微电子
2002年1月
5/7
转换器IC的电容信号
特点
比例式电源电压: 5V ± 5 %
宽工作温度范围:
–40°C...+85°C
相对高的检测灵敏度
电容的变化: 5 % - 100 %
检测频率高达2kHz的
差分输出信号与大
电压摆幅
集成温度传感器
可调只用两个电阻器
CAV424
概述
该CAV424是一个集成的C / V转换器
包含了完整的信号处理部
在芯片上的电容信号。该CAV424检测
测量的相对电容变化
能力,以一个固定的参考容量。该IC
对于容量在大范围的优化
10pF的以指2nF与能力的可能变化
5%至基准容量的100%。在昼夜温差
髓鞘电压输出信号可直接
连接到下面的A / D转换器或AN-
其它信号调理IC的模拟米 -
croelectronics 。使用集成的温度
传感器,数字化调节的系统可建
很容易。
应用
工业过程控制
距离测量
压力测量
湿度测量
LEVEL控制
交货
DIL16包
SO16 ( n)的包
骰子放在5 “的蓝色铝箔
框图
VTEMP
7
2
RCX1 RCX2 RCOSC
3
1
11
CAV424
T
传感器
目前参考
VCC
COSC
12
参考
振荡器
6
CX1
16
集成1
集成2
信号调理
5
VM
CX2
14
LPOUT
10
15
13
4
GND
图1:
方框图CAV424
CL1
CL2
RL
模拟微电子
微电子有限公司
河畔Fahrt 13 ,D - 55124美因茨
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传真:
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2002年1月
1/7
修订版1.3
转换器IC的电容信号
参数
参考电压
V
M
电压
V
M
与温度的关系
当前
V
M
dV
M
/ DT
I
VM
I
VM
负载电容
的比例误差
V
M
温度传感器
V
温度
电压
灵敏度
非线性热
V
温度
dV
温度
/ DT
R
温度
≥
50M
R
温度
≥
50M
R
温度
≥
50MΩ ,终点法
2.20
2.32
8
0.5
C
VM
RAT @ V
M
**
T
AMB
= –40...+85°C
来源
SINK
80
100
0.007
2.5
±20
±50
16
–16
120
符号
条件
分钟。
典型值。
CAV424
马克斯。
单位
V
PPM /°C的
A
A
nF
% FS
2.45
V
毫伏/°C的
% FS
**
RAT
@
V
M
= 2 [1.05
V
M
(V
CC
= 5V) –
V
M
(V
CC
= 5.25V)]/[V
M
(V
CC
= 5V) +
V
M
(V
CC
= 5.25V)]
注意:
1)振荡器容量具有以下面的方式来进行选择:
C
OSC
= 1.6
C
X1
2)电容器的范围
C
X1
和
C
X2
可以延长,从而系统性能降低,并且电限
被超过。
3)流入集成电路电流,是负的。
4)
R
温度
是在管脚上的最小负载电阻
VTEMP
边界条件
参数
参考目前的定义。振荡器
帽的电流调节。集成1
帽的电流调节。集成2
输出级的电阻之和
参考电压2.5V (仅供内部使用)
低通电容1
低通电容2
振荡电容
符号
R
COSC
R
CX1
R
CX2
R
L1
+ R
L2
C
VM
C
L1
C
L2
C
OSC
分钟。
235
475
475
90
80
100C
X1
100C
X1
C
OSC
=1.55C
X1
100
200C
X1
200C
X1
C
OSC
=1.60C
X1
C
OSC
=1.65C
X1
典型值。
250
500
500
马克斯。
265
525
525
200
120
单位
k
k
k
k
nF
注意:
在整个温度范围力的系统性能,该电阻
R
CX1
,
R
CX2
和
R
OSC
具有相同的温度下共
高效和它们在电路中一个非常紧密的放置。能力
C
X1
,
C
X2
和
C
OSC
也被迫有
相同的温度系数,其中在所述电路中的非常接近的位置。
功能说明
根据以下原则CAV424功能。可变基准振荡器,其频
昆西是通过电容设置
C
OSC
,驱动两个对称的积分这是锁相和
时钟同步。这两个驱动积分器的振幅是由电容决定
C
X1
和
C
X2
,其中,
C
X1
被指定为(测量信号)的参考电容和
C
X2
作为
测量信号的电容。具有高共模抑制比和高分辨率,COM的
模拟微电子
2002年1月
3/7
转换器IC的电容信号
OSC
CAV424
两个幅度的型坯亲
V
duces其对应于信号
V
中的静电电容的变化
C
X1
和
C
X2
彼此相对。这种昼夜温差
ference信号进行整流以ensu-
荷兰国际集团的低通。滤波后的直流信号
V
被传递到差速器, AD-
justable输出级。个人税务局局长
扣器变量,如滤波器常数
T
时间
t
3T
T
2T
和扩增,可以只用设置
2
4
少量的外部元件。通过使用
图2:
振荡电压曲线
集成商和他们的电容
C
X1
和
C
X2
,摆动中的5%至100%的电容量相对于测量基准电容
可以被测量。如
C
X1
可以在范围为10 pF的变化,以1 nF的,测量的范围
测量信号的电容为0-10.5 pF到0-2 nF的。
OSC , HIGH
OSC , LOW
顺便电容式传感器的功能,其信号可以用CAV424为条件的说明
细节在下面的部分。给出简单的尺寸要求,允许传感器系统
待组装。
该CAV424参考振荡器
参考振荡器充电了
然后排出外部
振荡电容
C
OSC
中,
的内部寄生电容
IC ,
C
OSC , PAR , INT
和外部
寄生电容
C
OSC , PAR , EXT
(从一个印刷电路板组件中,用于
例子)。振荡电容
C
OSC
其尺寸如下:
C
OSC
=
1.6
C
X
1
,
哪里
C
X1
是固定电容
电容传感元件(参考电容) 。
V
OSC
V
CX1
V
CX2
V
钳
T
2
3T
4
T
2T
时间
t
图3:
积分电压曲线
基准振荡器电流
I
OSC
通过外部电阻确定
R
OSC
和参考电压
V
M
:
I
OSC
=
V
M
R
OSC
的基准振荡器的频率
f
OSC
由下式给出
f
OSC
=
2
V
OSC
(
C
OSC
+
C
OSC
,
PAR
,
INT
+
C
OSC
,
PAR
,
EXT
)
I
OSC
,
模拟微电子
2002年1月
4/7
转换器IC的电容信号
CAV424
哪里
V
OSC
是阈值之间的差(V
OSC , HIGH
和
V
OSC , LOW
)内部参考
振荡器。
V
OSC
通过内部电阻被定义,并具有2.1V的值@
V
CC
= 5V 。该振荡器
电压曲线示于图2中。
电容式集成商
在大致相同的方式作为基准振荡器的内置电容积分器的功能。一
不同之处在于,在放电时间,这在这里是只要电荷上升周期的两倍。此外,
放电电压被钳位到一个内部固定电压,
V
钳
。电容的信号电压
C
X1
和
C
X2
在图3中概述。
电容电流积分
I
CX
由外部电阻设定
R
CX
和参考电压
V
M
:
V
I
CX
=
M
R
CX
电容
C
X
被充电到最大电压
V
CX
并且可以计算如下:
I
CX
V
CX
=
+
V
钳
2
f
OSC
(
C
X
+
C
X
,
PAR
,
INT
+
C
X
,
PAR
,
EXT
)
电容两端的两个电压
C
X1
和
C
X2
减去从彼此。施加到
参考电压
V
M
所得到的差分电压是:
V
CX
,
差异
=
(
V
CX
1
V
CX
2
)
+
V
M
差分电压
V
CX , DIFF
被施加到一个二阶低通滤波器。在3dB截止频率
两个阶段的,
f
C1
和
f
C2
,是由外部电容定义
C
L1
和
C
L2
和内阻
R
01
和
R
02
(通常20kΩ的) 。 3dB的截止频率必须相对于基准进行选择
振荡器频率
f
OSC
和整体的传感器系统的所需的检测频率(f
DET
) 。在这里,
在不同频率的下列不等式必须遵守:
f
DET
& LT ;
f
C
<<
f
OSC
外部电容为所需截止频率
f
C
达
1
C
L
=
2
π
R
0
f
C
低通滤波器的跟踪理想曲线的图3中所示的输出信号被计算为
3
V
LPOUT
=
V
差异
,0
+
V
M
同
V
差异
, 0
=
(
V
CX
1
V
CX
2
)
8
应的差动输出电压
V
DIFF,0
被过小则可以使用非反相放大
输出放大器,具有放大的程度由电阻测定
R
L1
和
R
L2
.
该级的放大是
R
G
LP
=
1
+
L
1
R
L
2
模拟微电子
2002年1月
5/7
CAV424 - C / U转换器IC
可调输出电压
基本功能特点
电容/电压转换器IC,具有可调节的,差分输出,
集成温度传感器
V
CC
= 5V + 5%
测量电容
( 0 0.5 pF的双0 ... 1 NF)
参考电容
( 10 pF的... 1 NF)
CAV424
V
OUT
= 1,1 ... 3,9 V
温度
8mV
/
K
典型应用
CAV424是一个模拟线性换能器。该IC适用于所有电容测量其
要求是正比于电容的改变为一电压输出信号
测量。它可用于:
!
!
!
!
!
!
距离测量
压力传感
湿度测量
液位传感
强度的测定
作为微处理器或作为一个独立的装置的容量的输入电路
微电子有限公司
河畔Fahrt 13 ,D - 55124美因茨
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2007年7月 - 修订版1.2 - 1/16页
CAV424 - C / U转换器IC
可调输出电压
目录
基本功能特点
目录
特点
概述
块Diagramm
测量的原理
如何CAV424 WORKS
振荡器功能
电容式集成商
信号调理
1
2
3
3
3
4
4
5
5
7
标准DIMENSIONING
边界条件
DIMENSIONING程序
初始操作
输出电压
应用实例
应用:适用于CAV424 EMC保护
10
10
10
10
10
10
10
框图和引脚
交货
附加设备
延伸阅读
10
10
10
10
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2007年7月 - 修订版1.2 - 2/16页
CAV424 - C / U转换器IC
可调输出电压
特点
!
检测灵敏度高
!
宽的电容测量范围:
相对于基准100% - 5%
电容值为0.5pF到1nF的。
!
高达2kHz的检测频
!
可调输出失调
!
可调节的满量程输出信号
!
迪FF erential输出
!
高压免疫力
!
温度输出信号
!
使用温度范围广:
-40°C...+105°C
!
电源电压: 5V ± 5 %
!
成比例的输出电压
!
简单的校准( Excel程序)
!
符合RoHS
概述
CAV424是一个集成的C / V转换电路
它包含完整的信号调理电 -
网卡的电容信号的几乎任何来源。
对于测量电容器
C
M
CAV424
检测到电容的相对变化
!C
M
= C
M
,
最大
– C
M
,
民
相对于该给定的,
固定参考电容
C
R
.
该IC已进行了优化,以供参考
的10pF至1nF的电容之间,其中
变化的电容
!C
M
可以是5%至100 %
基本的电容C
M
,
分钟。
差分输出电压一直
专门设计用于连接到A / D
转换器。连同综合
温度传感器和处理器
校准系统可以组装。一
简单的Excel程序简化
尺寸CAV424的。
块Diagramm
VTEMP
RCR
2
RCM
3
RCOSC
1
11
CAV424
COSC
12
参考
振荡器
7
T传感器
VCC
目前参考
6
信号调理
5
VM
CR
CM
16
14
集成1
集成2
LPOUT
10
15
13
4
GND
CL1
CL2 RL
图1:
方框图CAV424
微电子有限公司
河畔Fahrt 13 ,D - 55124美因茨
电话: +49 ( 0 )九十一分之六千一百三十一073-0
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+49 (0)6131/91 073-30
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http://www.analogmicro.de
电子邮件: info@analogmicro.de
2007年7月 - 修订版1.2 - 3/16页
CAV424 - C / U转换器IC
可调输出电压
测量的原理
CAV424是一个包含完整的信号调理电子器件的集成C / U转换电路
容性信号源。
V
CC
I
M
I
R
CAV424
C
M
C
R
U
OUT
电流源我
M
我
R
都集成在CAV424
图2:
使用CAV424电容测量原理
测量与CAV424的原则必须记录的电容变化在一
传感器电桥包括两个可调节的电流源和两个电容器,测定
电容(C
M
),其可通过的量来改变
!C
M
=
C
M
,
最大
– C
男,分
。第二个
电容器被定义为基准(℃
R
见
图2)。
男,分
是基本的电容
C
M
。该
变化在测量电容相比固定基准电容
C
R
和
所得的信号转换成输出电压信号。
如何CAV424 WORKS
根据以下原则CAV424集成电路功能。一个可调振荡器,所述
其中频率是用电容器设置
C
OSC
,驱动两个对称的积分这是相位
锁定和时钟同步(见
图3)。
这两个驱动集成的振幅
由电容决定
C
R
和
C
M
。具有高共模抑制比和高的分辨率,
两个幅值之间的差值产生对应于该差值的一个信号
之间的电容
C
R
和
C
M
(整流作用)。这个差信号然后在一个过滤
随之而来的有源低通。将所得的电压信号传递到一个可调节的放大器级
这将输出信号设定为所需的值。
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CAV424 - C / U转换器IC
可调输出电压
如果电容
C
M
和
C
R
是相同的,下面的整流和滤波(见
图5)
直流 -
电压信号为0的值产生如若
C
M
变化(测量电容器),直流
电压信号产生一个正比于
!C
M
.
If
C
M
和
C
R
时是不一样的,
!C
M
= 0的偏移会在其输出端产生
叠加在实际的直流电压信号。
振荡器功能
集成的振荡器费了,然后排出外部振荡器电容
C
OSC
(见
图3)。
该振荡器电流
I
OSC
由外部电阻确定
R
OSC
和参考电压
V
M
:
I
OSC
& QUOT ;
V
M
R
OSC
(1)
振荡器的频率
f
OSC
计算
如:
f
OSC
& QUOT ;
I
OSC
2
# $
V
OSC
#
C
OSC
(2)
V
OSC
V
OSC , HIGH
V
OSC
(2)
V
OSC , LOW
哪里
$V
OSC
是间二FF erence
内部振荡器的阈值
时间
t
T
(
V
OSC , HIGH
和
V
OSC , LOW
).
$V
OSC
is
T
2T
2
通过内部电阻器中的集成电路中定义和
具有2.1V的值@
V
CC
= 5V (见
图3:
振荡电压曲线
科幻gure 3
) 。振荡器频率可
因此,通过的选择来指定
R
OSC
和
C
OSC
;相关的最大值和最小值是
在给定的
表1
.
电容式集成商
内置电容积分器功能的工作原理相同的方式作为振荡器。一个区别
在于所述放电时间,这是充电式周期的长度的一半。此外,该
最小振荡器电压对积分器的内部钳制到的一个值
V
钳
= 1.2 V
(见
图4
).
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