技術(shù)領(lǐng)域

【001】本發(fā)明涉及一種利用外部傳感電容器(sensor?capacitor)和在集成讀出電路上實(shí)現(xiàn)的電容-電壓轉(zhuǎn)換器的電容-電壓轉(zhuǎn)換的方法，該集成讀出電路包括參考電容器、采樣電容器和采樣放大器，且該集成讀出電路具有與傳感電容器相連接的輸入端。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種在集成讀出電路上實(shí)現(xiàn)的電容-電壓轉(zhuǎn)換器，所述集成讀出電路用于讀出外部傳感電容器并包括參考電容器、采樣電容器和采樣放大器，傳感電容器連接到電容-電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種輪胎壓力監(jiān)控汽車系統(tǒng)，包括用于要被監(jiān)控的每個(gè)輪胎的含有傳感電容器和電容-電壓轉(zhuǎn)換器的壓力傳感器。

背景技術(shù)

【002】在使用電容傳感器元件的應(yīng)用中需要電容-電壓轉(zhuǎn)換器。這些應(yīng)用包括輪胎壓力測(cè)量系統(tǒng)，加速度測(cè)量系統(tǒng)及其他。這些系統(tǒng)一般包括外部電容傳感器，該外部電容傳感器位于包括讀出電路的集成電路之外。例如，電容傳感器的電容隨壓力變化。對(duì)于進(jìn)一步的處理，如通過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化，這一電容轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)電容-電壓轉(zhuǎn)換器隨電壓變化的電容。

【003】一般地，電容傳感器元件和讀出電路被共同組裝到印刷電路板上。一個(gè)要求是讀出電路的輸入引腳必須能經(jīng)受住靜電放電，例如，依據(jù)人體模型高達(dá)2kV的電壓。這種保護(hù)通過(guò)ESD(靜電放電)保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，這些ESD保護(hù)電路導(dǎo)致隨溫度升高的襯底泄漏電流。在汽車環(huán)境中，該溫度范圍高達(dá)125攝氏度。在這一高溫下，傳統(tǒng)ESD保護(hù)電路導(dǎo)致典型值為50nA的泄漏電流。這一泄漏電流偽造(falsify)電容讀出信號(hào)；并由此，偽造要被數(shù)字化的電壓。特別是，泄漏對(duì)溫度的依賴性引發(fā)問(wèn)題。

【004】提高電容測(cè)量精度的一種方法是最小化泄漏電流。因此，使用特別的ESD保護(hù)電路是必要的，但是這會(huì)導(dǎo)致集成讀出電路的成本升高同時(shí)降低ESD保護(hù)性能。另外，由于印刷電路板上的灰塵或潮氣或由于組裝問(wèn)題，以及由于芯片內(nèi)部的電阻元件，不依賴于ESD保護(hù)電路，泄漏電流也會(huì)產(chǎn)生。

【005】因此，需要有即使在使用標(biāo)準(zhǔn)ESD保護(hù)電路時(shí)也能抵償任何泄漏電流效應(yīng)的電容-電壓轉(zhuǎn)換方法。

發(fā)明內(nèi)容

【006】本發(fā)明提供了一種利用外部傳感電容器和在集成讀出電路上實(shí)現(xiàn)的電容-電壓轉(zhuǎn)換器的電容-電壓轉(zhuǎn)換的方法，該集成讀出電路包括參考電容器、采樣電容器和抵償任何泄漏電流的采樣放大器。該集成讀出電路具有與傳感電容器相連接的輸入端。該方法包含如下步驟：a)向串聯(lián)的傳感電容器和參考電容器施加參考電壓，并將采樣電容器充電到傳感電容器和參考電容器之間的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)處的電位；b)將采樣電容器連接到采樣放大器的輸入端；以及c)向串聯(lián)的傳感電容器和參考電容器施加極性與步驟a)中相反極性的參考電壓；據(jù)此采樣電容被充電到傳感電容器和參考電容器之間的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)處的電位，以及在步驟d)中，采樣電容器以與步驟b)中相反的極性被連接到采樣放大器的這些輸入端。

【007】因此，參考電壓被兩次施加到串聯(lián)的傳感電容器和參考電容器上但極性相反。采樣電容器也被兩次充電，并兩次連接到采樣放大器，兩次的極性也相反。結(jié)果，泄漏電流對(duì)所測(cè)量電壓的任何貢獻(xiàn)都被抵償。在優(yōu)選實(shí)施例中這些交替步驟被重復(fù)多次。多次應(yīng)用步驟a)到d)可以通過(guò)使采樣時(shí)間的抖動(dòng)最終得到平衡而改善泄漏抵償效應(yīng)。

【008】當(dāng)對(duì)僅有兩個(gè)端子的廉價(jià)電容式傳感器進(jìn)行讀出時(shí)遇到的問(wèn)題是要傳送差分輸出電壓，其對(duì)于電源和接地噪聲的不敏感性是必要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，采樣電容器被連接到采樣放大器的差分輸入而由采樣放大器生成差分輸出電壓。采樣電容器優(yōu)選被連接成浮動(dòng)的，以便于不需要精確的共模調(diào)節(jié)。因此精確的測(cè)量可以以成本有效的方式，即傳送差分輸出電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。處理電路的差分方法對(duì)于50dB或更好的信噪比是必要的。

【009】本發(fā)明進(jìn)一步提供了在集成讀出電路上實(shí)現(xiàn)的、用于讀出外部傳感電容器的電容-電壓轉(zhuǎn)換器，其包括參考電容器、采樣電容器和采樣放大器，同時(shí)具有與傳感電容器相連接的輸入端，該電容-電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括配電裝置(switching?arrangement)，其用來(lái)選擇性地a)連接串聯(lián)的傳感電容器和參考電容器到參考電壓源，并連接采樣電容器到傳感電容器和參考電容器之間的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)。該配電裝置允許b)連接采樣電容器到采樣放大器的輸入端，然后c)連接串聯(lián)的傳感電容器和參考電容器到極性與特征a)中極性相反的參考電壓源，并連接采樣電容器到傳感電容器和參考電容器之間的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)一步允許d)以與特征b)中的極性相反的極性連接采樣電容器到采樣放大器的輸入。