通用电容传感器模拟前端的测量方法有哪些

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标签:转换器(3578)pcb(11232)传感器(20357)

  随着传统的机械开关的使用,用户使用电容传感器接口的经验直接与各种工作条件下(可靠性)接触传感器的响应(灵敏度)方式相关。本文将介绍一些当今为开发高质量、可靠电容传感器接口所采用的通用电容传感器模拟前端测量方法。灵敏度电容传感器的灵敏度由其结构设计所决定,这种方法用来测量电容并且能够精确地比较电容相对于预置接触门限电平的变化。采用传统印制电路板PCB)方法制造的电容传感器通常具有1 pF~20 pF的测量范围,从而使其很难准确地检测微小变化。虽然有几种测量这些微小值的方法,但采用16 bit电容数字转换器(CDC)的高精密测量方法仍然具有明显的优势。基于传统的低成本PCB设计的电容传感器电容传感器可以在标准PCB或挠性PCB上采用相同的铜材料用作信号布线。在这两种情况下,传感器的最大灵敏度由传感器的物理尺寸和电介质常数与覆盖材料厚度的组合所决定。例如,带有5 mm塑料覆盖材料的3 mm厚传感器将不如带有2 mm塑料覆盖材料的6 mm厚传感器灵敏。我们的目标是开发具有正确响应并且满足人机工程要求的电容传感器。在某些应用中传感器可能一定很小,从而在用户接触面上会产生微小的电容变化。图1和图2示出了在PCB上设计电容传感器的两种常用方法。它们示出在用户触摸期间施加激励信号时传感器的响应特性。虽然传感器的电容根据用户接触变化方式随这两种方法而不同,但是传感器的性能在这两种情况下可以比较。激励电容传感器图1中所示的例子将连续的250 kHz方波激励信号施加在传感器的SRC端以在电容传感器中建立电场。激励信号在传感器中建立电场后,该电场会部分地伸出塑料覆盖材料。其CIN端连接到CDC。

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