用於電容傳感器的電路結構的製作方法

2023-05-12 08:27:56 3

專利名稱：用於電容傳感器的電路結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電容傳感器的電路結構，並且涉及用於設定信號電壓的方法，所述信號電壓即時表示可變的、物理被測量，特別是流體的靜壓。
在EP 922 962 A中公開了一種用於電容傳感器的電路結構，其包括具有可變電容的測量用電容器，所述可變電容被藉助於待檢測的物理被測量來設定，所述測量用電容器攜帶與所述即時設定的電容成比例的電荷，放電基準電容器，以及倒相放大器；所述倒相放大器的輸入和輸出經由所述基準電容器連接在一起，其中所述放大器的輸入與所述測量用電容器暫時耦合，以致儘可能完全地將所述測量用電容器的電荷傳輸到所述基準電容器上，以及所述放大器的輸出提供信號電壓，該信號電壓基本上與測量用電容器的電容成比例。
已經發現這樣一種電路結構的弊端，包括，施加於所述測量用電容器的電荷取決於其瞬間電容，從而當在較寬範圍上使用所述電路結構時，所述電路結構中的電流消耗可能波動。
所述電流消耗可能到達其中的非期望高值，尤其是對於在測量用電容器內短路這種並非難以想像的情況。
在所述電路結構在電容式壓力傳感器中的應用裡，所述電路結構產生了另外的缺點，在這種應用中，所產生的信號電壓與電容成比例，從而與待檢測的被測量不成比例。
因此，本發明的目的之一是提供一種特別適合於電容傳感器的電路結構，其展現出幾乎與測量用電容器的瞬間電容獨立的電流消耗，並且依據測量用電容器的電容的倒數來產生信號電壓。
為了解決所述目的，本發明為電容感測器提供了一種電路結構，其包括第一測量用電容器，被放電至可預先確定的殘餘電荷，並且藉助於待檢測的物理被測量設定可變電容，第一基準電容器，用於攜帶基準電荷，以及第一緩衝放大器；所述第一緩衝放大器的一個輸入至少暫時與所述第一測量用電容器耦合以致所述第一緩衝放大器的一個輸出供應第一信號電壓，所述第一信號電壓基本上與所述第一測量用電容器上存在的測量電壓成比例，其中，所述第一緩衝放大器的輸入和輸出在工作期間、經由所述第一基準電容器暫時耦合在一起，以致儘可能完全地將所述第一基準電容器的基準電荷傳輸到所述第一測量用電容器上。
本發明另外在於一種用於設定信號電壓的方法，所述信號電壓即時表示可變的、物理被測量，特別是流體的靜壓，該方法包括以下步驟引起可調節測量用電容器的電容方面的改變，這種改變相應於被測量中的改變；將所述測量用電容器放電到預先決定的殘餘電荷，-在基準電容器上產生基準電荷，-將所述基準電荷從所述基準電容器傳輸到測量用電容器上，用於產生即時表示它的電容的測量電壓，以及-使用大約為1的放大係數放大所述測量電壓，用於產生所述信號電壓。
根據本發明的第一優選設計，為了對所述第一測量用電容器放電，所述電路結構包括第一開關，它將所述第一測量用電容器的第一電極暫時放置到第一基準電位。
根據本發明的第二優選設計，所述第一測量用電容器的第二電極位於固定的、第二基準電位。
根據本發明的第三優選設計，對於所述第一測量用電容器來講，所述兩個基準電位是相等的，以致它的殘餘電荷基本上等於零。
根據本發明的第四優選設計，所述第一基準電容器通過第一電極耦接到所述第一緩衝放大器的輸出，並且為了對具有基準電荷的所述第一基準電容器充電，提供了第二開關，其將所述第一基準電容器經由第二電極暫時耦接到提供充電電壓的供電設備的輸出。
根據本發明的第五優選設計，為了將所述基準電荷傳輸到所述第一測量用電容器上，所述電路結構包括第三開關，它將所述第一基準電容器的第二電極暫時耦接到第一緩衝放大器。
根據本發明的第六優選設計，所述電路結構包括採樣保持電路，用於對所述信號電壓進行採樣和保持。
根據本發明的第七優選設計，所述電路結構另外地包含第二測量用電容器，並且所述第一緩衝放大器的輸入暫時與所述第二測量用電容器耦合，以致所述緩衝放大器的輸出供應信號電壓，所述信號電壓基本上與所述第二測量用電容器上存在的測量電壓成比例。
根據本發明的第八優選設計，所述電路結構進一步包括第二基準電容器，用於攜帶基準電荷，以及第二緩衝放大器所述第二緩衝放大器的一個輸入至少暫時與所述第一測量用電容器耦合，以致所述第二緩衝放大器的一個輸出供應第二信號電壓，所述第二信號電壓基本上與所述第一測量用電容器上存在的測量電壓成比例，其中，所述第二緩衝放大器的輸入和輸出在工作期間、經由所述第二基準電容器暫時耦合在一起，以致儘可能完全將基準電荷從所述第二基準電容器傳輸到所述第一測量用電容器上。
根據本發明的第九優選設計，所述電路結構進一步包括具有電容的虛擬級(Blindstufe)，所述電容儘可能地接近於一個寄生電容，所述寄生電容與由所述第一基準電容器提供的基準電荷相當。
根據本發明的第十優選設計，所述電路結構包括將所述第一測量用電容器與所述第一緩衝放大器的輸入相連接的導體，其中所述導體具有有源防護屏蔽。
根據本發明的方法的第一優選設計，所述信號電壓被採樣，並且被暫時保持，以便產生響應於被測量中的變化的一個測量信號。
根據本發明的方法的第二優選設計，對所述基準電容器施加充電電壓，用於產生基準電荷，該施加被進行充分長的時間，以致在所述基準電容器兩端產生預定的基準電壓降。
根據本方法之本發明的方法的第三優選設計，測量用電容器被放電到殘餘電荷大約等於零。
下文將根據通過所繪製的附圖中提供的實施例的範例，對本發明及其有益效果進行說明；在這些附圖中，使用同樣的附圖標記提供同樣的部件。為了清晰起見，將在隨後的附圖中避免對已經給出的附圖標記進行重述。


圖1示意性地示出一種用於電容傳感器的電路結構，圖2示意性地示出用於圖1中的電路結構的、作為時間的函數的信號，圖3示意性地示出圖1中的電路結構的進一步設計，以及圖4示意性地示出圖1中的電路結構的另一設計。
圖1示意性地示出一種用於電容傳感器的電路結構，具體來講是一種絕對壓力傳感器，相對壓力傳感器，或者差壓傳感器。所述電路結構用作在第一緩衝放大器OV1的輸出處供應被計時的、並且被循環更新的信號電壓ΔUS1，所述信號電壓表示可調節的和/或自動調節的第一測量用電容器KM1的電容CM1。所述緩衝放大器0V1可以例如是阻抗變換器。
最好藉助於在具有所述電路結構的傳感器的評估電子設備AE，將由該電路結構產生的所述信號電壓ΔUS1改變為相應的、特別是數字的測量信號Xp。可以例如經由數據總線將信號Xp送至上行測點。如果需要，所述測量信號Xp還可以是模擬信號，例如在4mA至20mA範圍內的迴路電流。對從放大器電路輸出的這種信號電壓的評估基本上是為本技術領域中的技術人員所知的，因此不須進一步說明。舉例來說，也可以從上述的EP-922 962 A中獲得適合作為評估電子設備AE的電路的相應實施例。
在所述電路結構的工作中，所述測量用電容器KM1的電容是藉助於作用於所述傳感器的、可變的物理被測量p、特別是靜壓而設定的，也就是說，在所述被測量p中的變化引起所述測量用電容器KM1的瞬間電容中的相應變化。
對於所述已經指出的情況，也就是將要藉助於所述傳感器檢測的物理被測量p是靜壓這一情況，所述測量用電容器KM1可以例如是具有彈性應變膜片的電容性壓力測量單元，其攜帶至少兩個電容器極板中的一個，並且其響應於隨著曲率方面的變化而引起的被測量的改變，對所述第一和第二電容器極板之間的相對間距進行調節。這種壓敏測量用電容器的結構和使用對於本領域中的技術人員來講，本質上是公知的，因此無需在這裡對其更詳細的考慮。對於此類測量用電容器的實施例，可參考US 50 01 595 A，US 50 05 421 A，US 50 50 034A，US 50 79 953 A，US 51 94 697 A，US 54 00 489 A，US 55 39 611 A。當然，如果需要的話，測量用電容器KM1也可以是這樣一種電容器，它令它的電容方面的可測量變化響應於在其他物理被測量的變化，例如溫度和/或介電常數的變化。
如圖1中所示，所述測量用電容器具有第一電極，其特別處於固定的第一基準電位UM11，例如地電位。此外，所述測量用電容器KM1的第二電極與緩衝放大器OV1的輸入相耦合。通過這種方式，差不多直接地藉助於所述緩衝放大器OV1、在其輸入側對測量電壓ΔUM1進行採樣，所述測量電壓ΔUM1受所述測量用電容器KM1的瞬間電荷和瞬間電容CM1的影響。
根據本發明，所述測量用電容器KM1在測量周期的開始時被放電到定義的殘餘電荷QRes1。為了這一目的，第二基準電位UM12在所述電路結構工作期間，被暫時置於測量用電容器KM1的第二電極上。
測量用電容器KM1的相應的剩餘電壓ΔUM1，0被如此給出UM1,0=QEes1CM1----(1)]]>最好是，為了對所述測量用電容器KM1放電，電路結構具有與電容器KM1並聯的第一開關S11，其由第一個二進位時鐘信號clk1控制，用於重複地、暫時地、並且以預定方式地將所述測量用電容器KM1的第二電極放置在第二基準電位UM12。
所述基準電位UM12最好與基準電位UM11相等，以致在該情況下，所述測量用電容器KM1實際上在放電期間被短路。以這種方式，可以以簡單的方式確保即使已經在極短放電時間之後，所述測量用電容器KM1也被降到預定的殘餘電荷QRes1，所述殘餘電荷QRes1在這裡差不多等於零。
然而如果需要的話，所述兩個基準電位可以被選擇為彼此不同。
除所述測量用電容器KM1之外，所述電路結構另外還包括預先確定的至少一個第一基準電容器KRef1，特別是可離散調節的電容CRef1，其中通過信號電壓ΔUs1將其第一電極保持在瞬間有界電位。為了這一目的，所述基準電容器KRef1與緩衝放大器OV1的輸出連接，特別是如圖1中所示，經由其第一電極固定地連接。此外，在此應指出的是，所述信號電壓ΔUS1最好參考基準電勢UM12，所述基準電勢UM12實際上用作電路零點。
在工作中，所述基準電容器KRef1的第二電極有時與供電設備VE的充電電壓ΔUL連接，以致在基準電容器KRef1上設定參考電壓ΔURef1。這一參考電壓基本上等於所述充電電壓和信號電壓之間的瞬間差值，ΔUL-ΔUS1。因此，所述基準電容器KRef1具有相應的基準電荷QRef1，其電平基本上是通過乘積CRef1×ΔURef1給出的。所述充電電壓ΔUL在此處最好參考第二基準電位UM12，就像測量用電容器KM1的剩餘電壓那樣。
為了在基準電容器KRef1上暫時地施加所述充電電壓ΔUL，所述電路結構最好包括將基準電容器和供電設備VE耦合在一起的第二開關S12。通過第二個二進位時鐘信號clk2、特別是與所述時鐘信號clk1同相的一個時鐘信號來控制開關S12。在此處如此形成時鐘信號clk1，clk2，以致在電路結構工作時，兩個開關S11，S12在第一階段t1-t2的開始t1以前被打開。
為了根據本發明的方法確定電容CM1，測量用電容器KM1在階段t1-t2期間經由隨後被至少關閉一段時間的開關S11，儘可能完全地放電，直至預定的剩餘電壓ΔUM1，0。差不多與所述測量用電容器KM1的放電的同時，藉助於充電電壓ΔUL對所述基準電容器KRef1充電，所述充電電壓ΔUL是經由閉合的開關S12提供的。然而如果需要的話，也可以在階段t1-t2的時間中置換所述測量用電容器KM1的放電以及所述基準電容器KRef1的充電。在階段t1-t2的階段末端t2，開關S11和開關S12被再次開啟。在此處選擇階段t1-t2的長度，以致最遲在階段末端t2將所述測量用電容器放電至定義的殘餘電荷，例如QRes1＝0。此外，也最遲在相位末端t2，正如所提及的，所述基準電容器KRef1攜帶基準電荷，QRef1＝CRef1(ΔUL-ΔUS1) (2)在階段t1-t2期滿之後，基準電荷QRef1在本發明的方法的第二階段t3-t4期間被儘可能地從基準電容器KRef1中消除，並被儘可能地傳輸到測量用電容器KM1上，以致，在階段t3-t4的階段末端t4，為實用的目的，以下關係成立CM1(ΔUM1+ΔUM1，0)＝QRef1+QRes1(3)根據等式(1)和(2)，現在等式(3)導出以下用於測量電壓ΔUM1的表達式UM1=CRef1CM1URef1----(4)]]>可以從等式(4)看出，在本發明的電路結構中的測量電壓ΔUM1差不多與測量用電容器KM1的電容CM1的倒數成比例。隨後，這具有了這樣的優點本發明的電路結構在電容式壓力傳感器中的使用，意味著除相關的放大係數之外，壓力增量同樣成比例地引起測量電壓ΔUM1的增加，其中在所述電容式壓力傳感器中，已知電容CM1取決於待測壓力的倒數。
為了將基準電荷QRef1傳輸到測量用電容器KM1上，圖1中的電路結構最好包括第三開關S13，其通過從時鐘信號clk1，clk2移相得到的第三時鐘信號clk3來接通，其將基準電容器KRef1的第二電極與緩衝放大器OV1的輸入相連接。
根據圖2，先前、特別是在t1-t2階段開啟的開關S13，在階段t3-t4期間被閉合。從而差不多立即均衡了緩衝放大器OV1的輸入和輸出之間的、在開關S13閉合之後徑直上升的瞬時信號電平差。通過用其他術語表示，在閉合開關S13之後，基準電容器KRef1兩端的參考電壓ΔURef1被設置為零，藉此基準電容器KRef1同樣不可避免地被放電。如此流動的放電電流將先前由基準電容器KRef1攜帶的基準電荷差不多完全地運輸至測量用電容器KM1。
所提及的開關S13以及開關S11，S12都可以藉助於電晶體、特別是場效應電晶體，以本領域技術人員公知的方式來實現。此外，就此應當指出的是，開關S11，S12，S13是作為常規開啟給出的，因而也就是作為當相關時鐘信號clk1，clk2，clk3分別轉高的時候而閉合的開關。然而如果需要的話，開關S11，S12，S13也可以被具體實施為常規閉合，也就是當關聯的時鐘信號是低的時候，閉合每一開關。自然地，對於這一情況，時鐘信號被以適當的方式反相。
可以從圖2中看出，在任何情況下，都是這樣形成所述時鐘信號clk1，clk2，clk3的開關S13至多總是僅僅當兩個開關S11，S12開啟的時候閉合。如果需要的話，為了這一點，所述時鐘信號實際上如圖2中所示，具有互相不同的脈衝-間歇關係。為了壓制對信號電壓的幹擾耦合，例如也在EP-922 962 A中所說明的那樣，時鐘信號在工作中，在維持上述邊界條件的同時，另外還相對於它們的時鐘頻率或者它們的相位位置而變化。
所述時鐘信號clk1，clk2，clk3可以例如是通過具有所述電路結構的傳感器中的適當電子控制設備SE產生的。
根據本發明的方法的進一步的優選設計，為了產生測量信號Xp，在階段t3-t4之後，在第三階段t4-t5期間通過由採樣時鐘信號clkSH1控制的採樣保持電路SH1對信號電壓ΔUS1進行採樣及保持。也如圖2中示意性地示出的那樣，採樣時鐘信號clkSH1被如此形成，以致僅僅在閉合所述開關S13之後、並且在更新所述信號電壓ΔUS1之後激活所述採樣保持電路SH1，隨後所述採樣保持電路SH1與執行這一步的緩衝放大器OV1的輸出耦合。此外，採樣時鐘信號clkSH1的脈衝寬度被如此確定大小最遲在階段t4-t5的末端t5，將所述採樣保持電路SH1再次與緩衝放大器OV1分離。
在所述採樣保持電路SH1之後，可以以本領域技術人員公知的方式跟隨有一個模擬-數字轉換器，用於產生表示所述信號電壓ΔUS1的數位訊號。為了校正充電電壓ΔUL的任何可能漂移，所述模擬-數字轉換器(這裡沒有示出)被有益地與基準輸入耦合，例如連接到與所述充電電壓ΔUL直接成比例的參考電壓。
此外，調查已經顯示，在本發明的所述電路結構的具體實現中，可能出現這樣的情況為了實際情況，可能不可避免的形成並連接所述電路結構的寄生電容，以致大約從1％到10％的、基準電荷QRef1的有用部份沒有被傳輸到所述測量用電容器KM1上。隨後，這一點在信號電壓ΔUS1中引起顯著誤差。此外，這種寄生電容，例如通常可能由所採用的過電壓保護電路、通過導體電容或者緩衝放大器OV1的輸入電容而形成的寄生電容，幾乎總是變化的，因此它們的對信號電壓ΔUS1的影響幾乎無法被提前準確地預測。
因此，為了根據本發明的優選的、進一步的設計改善信號電壓ΔUS1的精確度，提供了具有電容CBS1的虛擬級BS1，所述電容CBS1在一方面，與部分相當於基準電荷QRef1的寄生電容CPS1儘可能地相等，而在另一方面，也在工作中以至少類似的方式變化。為了獲得對這一寄生電容CPS1的儘可能精確的模仿，虛擬級BS1被設計為基本與形成所述寄生電容CPS1的電路結構PS1相同。
為了均衡基準電荷QRef1中的、被傳輸到電路結構PS1上的部份，根據本發明的方法的優選的、進一步的設計，藉助於信號電壓ΔUS1在第四階段t5-t6期間對所述虛擬級BS1的電容CBS1進行充電，為了這一目的，在本發明的這種進一步的設計的情況下，在所述電路結構中提供了第四開關S14。如圖3中所示，通過第四時鐘信號clk4控制開關S14，並且所述開關S14將虛擬級BS1的第一電極與緩衝放大器OV1的、攜帶信號電壓ΔUS1的輸出相連接。
藉助於由第五時鐘信號clk5控制的第五開關S15，最終在第五階段t7-t8期間，在虛擬級BS1中以這種方式產生的電荷被至少部分地釋放到被如上所述放電的測量用電容器KM1上、以及被以同樣的方式放電的電路結構PS1上。可以從圖2中明顯地看出，在階段t7-t8中對虛擬級BS1充電之後，差不多在測量周期的兩個階段t1-t2，t3-t4之間發生所述階段t7-t8。
在本發明的方法的這種進一步的設計中，假如如同上述、寄生電容Cps1處於測量電容CM1的大約從1％至10％的範圍中，並且假定寄生電容Cps1和測量電容CM1兩個都在與測量周期相比更長的時期內大致不變化，則可以為測量電壓ΔUm1保持以下的近似值UM1=CRef1CM1+CPS1-CBS1URef1----(5)]]>可以很容易地根據等式5理解得出，這一近似值對應於CPS1等於CBS1、等式4的情況。在此，對於電容CPS1、CM1在兩個鄰接測量周期期間變化相對比較緩慢這一假定，可以通過測量周期的相對高的重複率、從而通過為時鐘信號選擇適當地高頻率來容易地滿足。在此也應注意的是，該近似值越精確，所述寄生電容Cps1與測量電容相比就越小。
也已經被發現的是，除所提及的寄生電容之外，幹擾電壓也可能是對於信號電壓ΔUS1的可能干擾的進一步的致因，所述幹擾電壓沿著在測量用電容器KM1和緩衝放大器0V1之間擴展的信號傳輸路徑發生。
為了壓制對信號電壓ΔUS1的這種幹擾，本發明的優選的、進一步的設計在所述測量用電容器KM1的第一電極和緩衝放大器OV1的輸入之間提供一導體VL，該導體VL至少被部份性地屏蔽。為了防止由於通常不恆定的導體電容而被該導體VL另外地引入信號傳輸路徑的、信號電壓ΔUS1的失真，這種進一步的設計另外包括在所述導體VL的屏蔽GD、特別是同軸屏蔽與緩衝放大器OV1的輸出之間的電流連接。這種已知方法、亦稱為有源防護或者「伴隨屏蔽″，被用於對在所述測量用電容器KM1的第一電極與所述屏蔽GD之間形成的導體電容儘可能地放電，或者至少在其中儘可能地維持恆定電荷。
對於這種情況，也就是例如在壓差測量中常見的那樣地、與對測量用電容器KM1的電容CM1的測量並行地記錄第二測量用電容器KM2的電容CM2，則能夠使用一個至少第二測定值採集級，所述第二測定值採集級和上述的第一測定值採集級基本上一致。因此，在第一級至少包含測量用電容器KM1，基準電容器KRef1，緩衝放大器OV1和開關S11，S12，S13，而第二級至少包含第二測量用電容器KM2，第二基準電容器KRef2，第二緩衝放大器OV2，以及第六，第七與第八開關S21，S22，S23。在緩衝放大器OV2的輸出處，可以對第二信號電壓ΔUS2進行採樣，所述第二信號電壓ΔUS2表示測量用電容器KM2兩端的測量電壓降ΔUM2。相應的時鐘信號clk1，，clk2，clk3例如可以用於控制圖4中示出的開關S21，S22，S23。
最好是，本發明的這種進一步的設計中的評估電子設備AE也包括第二採樣保持電路SH2，用於由第二測定值採集級提供的信號電壓ΔUS2。
此外，對於本發明的這種進一步的設計，已經發現特別是對於兩個測定值採集級具有互相不同的傳輸行為的情況，例如由獨立部件中的少量容許變化所引起的那樣，對所述測定值採集級的獨立的、相同動作的部件中進行的周期交換、從而例如對兩個緩衝放大器OV1，、OV2和/或兩個基準電容器KRef1、KRef2和/或在某些情況下的兩個採樣保持電路SH1、SH2進行的周期交換，從平均意義上來講，提供了最精確測定的結果。
所述獨立部件的交換例如可以藉助於由第一、第二、第三以及第四轉換開關W11，W12，W21和W22組成的簡單開關機構來進行，其中所述開關(在將上述測量周期重複幾次例如10至100次之後，其中所述測量周期至少包含階段t1-t2，t3-t4)被儘可能同步地從示出的開關位置移動到相應的另一位置，反之亦然。
如果提供的話，最好是以一個整體的結構形態實現所建議電路結構中的所述第一測定值採集級，還有所述第二測定值採集級和/或虛擬級BS1，例如集成到單一的ASIC部件中。除對於電路結構的極小空間要求之外，這種結構例如還具有這樣的優點也可以非常簡單的、作為所述第一測定值採集級完全相同的複製地製造所述第二測定值採集級。同樣地，也可以這種方式，將所述虛擬級BS1與形成寄生電容的開關結構PS1非常容易地匹配。
權利要求
1.一種電路結構，用於電容傳感器，所述結構包括可變電容的第一測量用電容器(KM1)，其被放電至可預先確定的殘餘電荷並且具有可變電容，其中藉助於待檢測的物理被測量(p)設定所述可變電容，第一基準電容器(KRef1)，用於攜帶基準電荷，以及第一緩衝放大器(OV1)，所述第一緩衝放大器(OV1)一個輸入至少暫時地與所述第一測量用電容器(KM1)耦合，以致所述第一緩衝放大器(OV1)的一個輸出提供第一信號電壓，所述第一信號電壓基本上與所述第一測量用電容器(KM1)上存在的測量電壓成比例，其中，所述第一緩衝放大器(OV1)的輸入和輸出在工作期間、經由所述第一基準電容器(KRef1)暫時耦合在一起，以致將所述第一基準電容器(KRef1)的基準電荷儘可能完全地傳輸到所述第一測量用電容器(KM1)上。
2.如權利要求1所述的電路結構，進一步包括， 用於對所述第一測量用電容器(KM1)放電的第一開關(S11)，所述第一開關(S11)將所述第一測量用電容器(KM1)的第一電極暫時地放置在第一基準電位。
3.如權利要求2所述的電路結構，其中，所述第一測量用電容器(KM1)的第二電極位於固定的、第二基準電位。
4.如權利要求3所述的電路結構，其中，對於所述第一測量用電容器(KM1)來講，所述兩個基準電位是相等的，以致它的殘餘電荷基本上等於零。
5.如在權利要求1至4之一中所述的電路結構，其中所述第一基準電容器(KRef1)利用第一電極與所述第一緩衝放大器(OV1)的輸出耦接，以及其中，為了使用所述基準電荷對所述第一基準電容器(KRef1)充電，提供了第二開關(S12)，所述第二開關(S12)經由第二電極將所述第一基準電容器(KRef1)暫時地耦合至供應充電電壓的供電設備(VE)的輸出。
6.如在權利要求1至5之一中所述的電路結構，進一步包括，用於將所述基準電荷傳輸到所述第一測量用電容器(KM1)上的第三開關(S13)，所述第三開關(S13)將所述第一基準電容器(KRef1)的第二電極耦合至所述第一緩衝放大器(OV1)的輸入。
7.如在權利要求1至6之一中所述的電路結構，進一步包括，用於對所述信號電壓進行採樣及保持的採樣保持電路(SH1)。
8.如在權利要求1至7之一中所述的電路結構，其中提供了第二測量用電容器(KM2)，以及其中所述第一緩衝放大器(OV1)的輸入暫時地與所述第二測量用電容器(KM2)耦合，以致所述緩衝放大器(0V1)的輸出提供信號電壓，所述信號電壓基本上與所述第二測量用電容器(KM2)上存在的測量電壓成比例。
9.如權利要求8所述的電路結構，進一步包括攜帶有基準電荷的第二基準電容器(KRef2)，以及第二緩衝放大器(OV2)所述第二緩衝放大器(OV2)的一個輸入至少暫時與所述第一測量用電容器(KM1耦合，以致所述第二緩衝放大器(OV2)的一個輸出提供第二信號電壓，所述第二信號電壓基本上與所述第一測量用電容器(KM1)上存在的測量電壓成比例，其中，所述第二緩衝放大器(OV2)的輸入和輸出在工作期間、經由所述第二基準電容器(KRef2)暫時地耦合在一起，以致儘可能將所述基準電荷完全地從所述第二基準電容器(KRef2)傳輸到所述第一測量用電容器(KM1)上。
10.如在權利要求1至9之一中所述的電路結構，進一步包括，具有電容的虛擬級(BS1)，所述電容儘可能接近於一個寄生電容，所述寄生電容與由所述第一基準電容器(KRef1)提供的基準電荷相當。
11.如在權利要求1至9之一中所述的電路結構，其中，將所述第一測量用電容器(KM1)與所述第一緩衝放大器(OV1)的輸入相連接的導體(VL)具有有源防護屏蔽(GD)。
12.具有如權利要求1至11之一中所述的電路結構的傳感器。
13.用於設定信號電壓的方法，所述信號電壓即時表示可變的、物理被測量(p)，特別是流體的靜壓，該方法包括以下步驟在可調節的測量用電容器(KM1)的電容中引起變化，這種變化相應於被測量(p)中的變化；將所述測量用電容器(KM1)放電到預先決定的殘餘電荷，在基準電容器(KRef1)上產生基準電荷，-將所述基準電荷從所述基準電容器(KRef1)傳輸到測量用電容器(KM1)上，用於產生即時表示它的電容的測量電壓，以及-使用大約為1的放大係數放大所述測量電壓，用於產生所述信號電壓。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述信號電壓被採樣並被暫時地保持，用於產生響應於被測量(p)中的變化的測量信號(Xp)。
15.如權利要求13所述的方法，其中，對所述基準電容器(KRef1)施加充電電壓，用於產生基準電荷，該施加被進行充分長的時間，以致產生在所述基準電容器兩端的預定基準電壓降。
16.如權利要求13所述的方法，其中，測量用電容器(KM1)被放電至所述殘餘電荷大約等於零。
全文摘要
所述電路結構包括具有可變電容的測量用電容器(K
文檔編號G01D5/24GK1535372SQ02814693
公開日2004年10月6日 申請日期2002年7月18日 優先權日2001年7月20日
發明者羅伯特·拉拉, 羅伯特 拉拉 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司