[发明专利]电容测量电路、传感器系统及使用正弦电压信号测量电容的方法

权利要求书

1.一种电容测量电路（100；200；300；400），包括：

测量电压源（110），被配置为向待测电容（Cmess，Csensor）的第一端（120a；244a；444a）馈送正弦电压信号（242）以引起存储在所述待测电容上的电荷的时间变化；以及

Δ-∑调制器（130；230，Csensor，246，250，260，270），所述Δ-∑调制器被配置为从所述待测电容的第二端（120b；244b；444b）接收电荷并提供取决于从所述待测电容接收的电荷量的数字输出信号（132；252）。

2.根据权利要求1所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述电容测量电路被配置为在第一阶段利用所述正弦电压信号（242）使所述待测电容（Cmess，Csensor）进入第一电荷状态并在第二阶段利用所述正弦电压信号（242）使所述待测电容进入第二电荷状态；并且

其中，所述Δ-∑调制器（130；230，Csensor，246，250，260，270）被配置为接收等于在第一电荷状态下存储在所述待测电容（Cmess，Csensor）中的电荷量与在第二电荷状态下存储在所述待测电容上的电荷量之间的差的电荷量并提供取决于所接收的电荷量的数字输出信号（132；252）。

3.根据权利要求2所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述Δ-∑调制器包括积分电容（Cint），并且

其中，所述Δ-∑调制器被配置为在第一阶段将所述待测电容（Cmess，Csensor）的第二端（120b；244b；444b）与所述积分电容分开，使得所述积分电容上的电荷在第一阶段保持不受存储在所述待测电容上的电荷的变化的影响；并且

其中，所述Δ-∑调制器被配置为在第二阶段将所述待测电容的第二端耦接至所述积分电容，使得所述积分电容上的电荷在第二阶段受存储在所述待测电容上的电荷在第二阶段发生的变化的影响。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述Δ-∑调制器被配置为除了在所述待测电容的第二端处于电浮动状态下的过渡阶段外，将所述待测电容的第二端（120b；244b；444b）拉至预定恒定电位（GND）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述测量电压源（110）被配置为在电容测量期间向所述待测电容（Cmess；Csensor）馈送频率稳定且振幅稳定的正弦电压信号（242）。

6.根据权利要求5所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述测量电压源被配置为在至少三个周期以不间断的方式向所述待测电容的第一端（120a；244a；444a）馈送频率稳定且振幅稳定的正弦电压信号（242）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述电容测量电路被配置为在所述待测电容（Cmess，Csensor）生成周期性电压进程，使得在所述待测电容的电压值在一个周期期间与正弦电压进程的电压值最多相差参考所述正弦电压进程的振幅的10%。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述Δ-∑调制器被配置为在第一阶段将所述待测电容的第二端（120b；244b；444b）连接至基准电位（GND）的基准电位馈源，在第二阶段将所述待测电容的第二端连接至被拉至基准电位的虚拟质量节点并在第二阶段检测存储在所述待测电容上的电荷的变化。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述电容测量电路被配置为使得由所述测量电压源（100）提供的所述正弦电压信号（242）与所述Δ-∑调制器的操作阶段同步。

10.根据权利要求9所述的电容测量电路（100；200；300；400），其中，所述Δ-∑调制器被配置为在所述正弦电压信号（242）的最大值或最小值时，在所述待测电容（Cmess；Csensor）的第二端（120b；244b；444b）与所述Δ-∑调制器的积分电容（Cint）分开的第一阶段与所述待测电容的第二端和所述Δ-∑调制器的所述积分电容耦接的第二阶段之间执行过渡。