[发明专利]使用用于传感器接口的专用比较器的输入共模控制的系统、设备和方法

说明书

本发明公开了一种使用用于传感器接口的专用比较器的输入共模控制。具体而言，本发明的多个实施例允许电容性传感器前端放大器中的低噪声、高性能输入共模电压控制。在某些实施例中，通过在并联前馈路径中实现全电压摆幅共模电压比较器以补偿大共模输入信号变化而克服了现有技术中的缺点。

技术领域

本发明涉及共模控制，以及控制电容性惯性传感器电路中的共模电压的系统、设备和方法。

背景技术

电容性感测电路用于陀螺仪、压力传感器、加速度计等，用以感测由线性或旋转运动所引起的电容值的变化。差分变化可以由差分运算放大器检测，它输出成比例的电压，该电压随后转换为要检测的预期物理量，例如旋转、压力或加速度。

电容性感测电路通过驱动信号(如电压阶跃(step))操作，所述信号提供给电容性传感器和读取并放大传感器信号的前端放大器。通常使用全差分输入电荷放大器，因为全差分放大器更可靠、准确且相对不易受由电源产生的噪声的影响。然而，全差分电荷放大器通常需要通过专用电路的输入共模电压的控制，其会对放大器的性能具有显著的负面影响。常常使用开关电容器电路来实现用于电容性惯性传感器的全差分前端电荷放大器及其共模电压控制。

开关电容器输入共模电压控制电路需要相当大的反馈电容，其增大了总输入前端电容，从而增大了系统噪声并降低了放大器的性能。另外，共模反馈放大器迅速且准确地恢复预期共模电压的能力的不足减小了前端电子设备的最大可获得运行速度。需要克服上述限制的共模电压控制。

发明内容

本发明的多个实施例提供了一种低噪声方案，用于电容性传感器前端电子设备中的输入共模电压控制。具体地，本发明的某些实施例允许系统集成商使得总放大器输入电容最小化，从而优化了放大器噪声性能。

本发明的某些实施例利用全电压摆幅共模电压比较器电路，其被配置为与共模反馈控制电路并联，以校正由驱动电容性传感器的激励引起的大部分输入共模电压变化。比较器电路充当并联前馈支路，其有助于更迅速且有效地补偿共模输入信号变化，用以优化总体系统性能。

在此总体上说明了本发明的某些特征和优点；但考虑了本发明的附图、说明书及权利要求书后，本文提出的另外的特征、优点和实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，应理解，本发明的范围不受这个发明内容部分中公开的特定实施例的限制。

附图说明

将参考本发明的实施例，其实例在附图中示出。这些附图旨在是说明性的，而非限制性的。尽管总体上在这些实施例的背景下说明了本发明，但应理解，其并非旨在将本发明局限于这些特定实施例。

图1示出了现有技术的用于差分电容性传感器的电荷放大器前端电路。

图2示出了现有技术的使用共模反馈放大器的共模电压控制的前端电子设备架构。

图3示出了现有技术的“惠斯通电桥”输入共模控制电路。

图4是典型“惠斯通电桥”电路的总体图示说明。

图5示出了根据本发明多个实施例的基于比较器的共模电压控制电路。

图6是根据本发明实施例的用于噪声消除的示例性过程的流程图。

具体实施方式

在以下说明中，出于解释的目的，阐明了特定细节，以便提供对本发明的理解。但显然，对于本领域技术人员来说，可以无需这些细节来实践本发明。本领域技术人员会认识到以下说明的本发明实施例可以以各种方式并使用各种手段来执行。本领域技术人员还会认识到另外的修改、应用和实施例也在其范围内，对于本发明可以提供使用的其他领域也是一样。因此，下述的实施例是本发明特定实施例的举例说明，意图避免使得本发明难以理解。