Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

56 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brněa proR2UC∆ C = C , 1 ( 6.14 )R110Udc( C)( U −U)⎡R2C0CC⎤ R12∆ = ⎢C0 + ∆C− C1⎥ ⋅ωRfA . ( 6.15 )⎣R110 ⎦ R2πMetoda redukuje drifty a offsety obvodu. Standardně je chyba v rozsahu měřené kapacity0÷142 pF lepší než ± 0.1 pF.6.3.2 Nábojově vyvážený SC-oscilátorMetoda je velmi málo citlivá na svodovou vodivost a na drift díky auto-kalibračnítechnice nazývané „tří signálová“ metodaů. Dále eliminuje offsety zesilovačů a komparátorůa zpoždění oscilační vazby. Využívá integrační přerušované techniky se sekvencí +--+,+--+,…., redukuje efekt šumu daný 1/f a drift excitačního signálu V ex . Celková periodevýstupního signálu oscilátoru jeTVˆCVˆCcomp off ex s= T1 + T2= 2 + . ( 6.16 )IˆchIˆchBěhem nabíjecího cyklu měřená kapacita C s je nabita na napětí V ex . Časový interval T 1je určen nabíjecím proudem I ch . Během vybíjecího periody T 2 , C s a C off musí být vybity. C ref aC 01 zajišťují kalibraci během nabíjecího/vybíjecího cyklu.Frekvence oscilátoru je mezi 7÷16 kHz, závisející na signálu senzoru. Standardníodchylka pro případ C s = C ref = 2.2 pF a G s = 0.0005 ÷ 1 µs je 0.01 % a relativní chyba jemenší než ± 0.44 %. Jedná se o velmi přesnou metodu pro velmi malé kapacity.Obrázek 6.17:a) b)Nábojově vyvážený SC-oscilátor a) spínané kapacity b) průběhy6.3.3 Obecné rozhraní pro kapacitní senzoryObrázek 6.18 ukazuje rozhraní inteligentní kapacitního senzoru s více kanály. Systémpracuje s integrační metodou, jednotlivé senzory jsou pomocí multiplexoru připojovány