一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電力驅(qū)動是電容式傳感器應(yīng)用最廣泛、最典型的驅(qū)動方式之一，靜電力驅(qū)動主要是利用物體間的靜電力使得傳感器內(nèi)部敏感結(jié)構(gòu)(即電容極板)運動，產(chǎn)生電容變化并送入后級信號處理電路。電容式傳感器內(nèi)部敏感結(jié)構(gòu)常以串聯(lián)形式的差分電容形式出現(xiàn)，其中兩電容串接端為可動電極，分立端均為固定電極。靜電力驅(qū)動信號為固定相位差、幅度相等且具有一定直流偏壓的雙路交流信號，分別施加在差動電容的兩個固定電極上，差分電容變化量由可動電極輸出，其中驅(qū)動信號直流偏壓是可動電極與固定電極間的直流電壓差。當(dāng)施加在差動電容兩個固定極板上的雙路交流信號幅度相等、相位相反、且直流偏壓相同時，施加在電容式傳感器驅(qū)動電極上的靜電驅(qū)動力的和該直流偏壓成比例關(guān)系，傳感器輸出穩(wěn)定。因此為了保證電容式傳感器穩(wěn)定輸出，且能夠按一定比例關(guān)系調(diào)整靜電力大小，需嚴(yán)格要求施加在電容式傳感器兩固定極板上的雙路反相等幅交流信號的直流偏壓相等。
[0003]目前在針對靜電力驅(qū)動的電容式傳感器性能檢測中，對于雙路驅(qū)動信號具有相等大小的直流偏壓成為必然條件，因此在不少論文和研究中也可以看到對于電容式傳感器靜電驅(qū)動時均采用了等偏置的交流信號。但是在目前的應(yīng)用中往往只是針對某一特定的電容式傳感器來設(shè)計靜電力驅(qū)動裝置，這種靜電力驅(qū)動裝置的交流驅(qū)動信號雖滿足固定相位差、幅值相等、直流偏壓相等的要求，但各參數(shù)設(shè)定均為固定值，輸出信號狀態(tài)恒定，然而目前電容式傳感器結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性，對于靜電力驅(qū)動信號要求也存在差異，因此不具有通用性的靜電力驅(qū)動裝置已經(jīng)滿足不了需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置，該裝置能夠適應(yīng)不同電容式傳感器的要求，輸出滿足要求的各種靜電力驅(qū)動信號，通用性強。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置，包括:
a、MCU模塊、交流信號發(fā)生模塊、直流偏壓單元、程控放大單元、第一數(shù)據(jù)采集單元、第二數(shù)據(jù)采集單元與選擇開關(guān)，程控放大單元由增益調(diào)節(jié)單元、第一儀表放大器與第二儀表放大器相連構(gòu)成，增益調(diào)節(jié)單元與第一儀表放大器構(gòu)成增益可調(diào)的同相放大器，增益調(diào)節(jié)單元與第二儀表放大器構(gòu)成增益可調(diào)的反相放大器；
b、所述MCU模塊控制交流信號發(fā)生模塊輸出交流信號，MCU模塊控制直流偏壓單元輸出直流信號；
c、交流信號發(fā)生模塊輸出的交流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的信號輸入端，同相放大器的輸出端與電容式傳感器的正向驅(qū)動電極相連，反相放大器的輸出端與電容式傳感器的反向驅(qū)動電極相連；增益調(diào)節(jié)單元的輸入端連接MCU模塊、輸出端同時連接同相放大器與反相放大器的增益輸入端；
d、直流偏壓單元輸出的直流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的基準(zhǔn)輸入端；
e、第一數(shù)據(jù)采集單元與第二數(shù)據(jù)采集單元的輸出接口分別連接MCU模塊的輸入接口，第二數(shù)據(jù)采集單元的輸入接口連接反相放大器的輸出端；
f、選擇開關(guān)由MCU模塊控制通斷，選擇開關(guān)的公共端與第一數(shù)據(jù)采集單元的輸入接口相連，選擇開關(guān)的常開觸點連接電容式傳感器的公共電極端，選擇開關(guān)的常閉觸點連接同相放大器的輸出端。
[0006]本發(fā)明的有益效果是，MCU模塊分別控制交流信號發(fā)生模塊與直流偏壓單元產(chǎn)生交流信號與直流信號，并由增益調(diào)節(jié)單元進行增益調(diào)節(jié)；采用數(shù)據(jù)采集單元獲取輸入電容式傳感器的雙路驅(qū)動信號，并根據(jù)反饋值對同相放大器與反相放大器的輸入信號進行調(diào)整修正，避免因增益過大或直流偏壓不當(dāng)導(dǎo)致的驅(qū)動信號失真現(xiàn)象，能夠適應(yīng)不同電容式傳感器的要求，輸出滿足要求的各種靜電力驅(qū)動信號，通用性強。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
圖1是本發(fā)明的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，本發(fā)明提供一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置，包括:
a,MCU模塊201、交流信號發(fā)生模塊SEU、直流偏壓單元DV⑶、程控放大單元GAC、第一數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-A、第二數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-B與選擇開關(guān)SW，程控放大單元GAC由增益調(diào)節(jié)單元G⑶、第一儀表放大器AGU-A與第二儀表放大器AGU-B相連構(gòu)成，增益調(diào)節(jié)單元G⑶與第一儀表放大器AGU-A構(gòu)成增益可調(diào)的同相放大器，增益調(diào)節(jié)單元G⑶與第二儀表放大器AGU-B構(gòu)成增益可調(diào)的反相放大器；
b、所述MCU模塊201控制交流信號發(fā)生模塊SEU輸出交流信號，MCU模塊201控制直流偏壓單元DVCU輸出直流信號；
C、交流信號發(fā)生模塊SEU輸出的交流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的信號輸入端，同相放大器的輸出端與電容式傳感器101的正向驅(qū)動電極gdp相連，反相放大器的輸出端與電容式傳感器101的反向驅(qū)動電極相gdn連；增益調(diào)節(jié)單元GCU的輸入端連接MCU模塊201、輸出端同時連接同相放大器與反相放大器的增益輸入端；
d、直流偏壓單元DVCU輸出的直流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的基準(zhǔn)輸入端;
e、第一數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-A與第二數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-B的輸出接口分別連接MCU模塊201的輸入接口，第二數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-B的輸入接口連接反相放大器的輸出端；
f、選擇開關(guān)SW由MCU模塊201控制通斷，選擇開關(guān)SW的公共端與第一數(shù)據(jù)采集單元ADCU-A的輸入接口相連，選擇開關(guān)SW的常開觸點連接電容式傳感器101的公共電極端Csum，選擇開關(guān)SW的常閉觸點連接同相放大器的輸出端。
[0009]工作時，MCU模塊201分別控制直流偏壓單元DV⑶與增益調(diào)節(jié)單元G⑶輸出初始值;MCU模塊201控制交流信號發(fā)生模塊SEU輸出交流信號，該交流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的信號輸入端，同相放大器與反相放大器的輸出端輸出相位相反的兩路交流驅(qū)動信號，并分別施加在電容式傳感器正向驅(qū)動電極gdp與反向驅(qū)動電極gdn上；根據(jù)電容式傳感器101對驅(qū)動信號的幅度要求，MCU模塊201控制增益調(diào)節(jié)單元GCU對交流信號的幅度進行調(diào)節(jié)，兩路交流驅(qū)動信號幅度相等；MCU模塊201控制選擇開關(guān)SW的常開觸點閉合，將電容式傳感器公共電極Csum上的初始電平V。送入第一數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-A，再經(jīng)由第一數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-A送入MCU模塊201 ;MCU模塊201以V。為基準(zhǔn)控制直流偏壓單元DV⑶輸出一相對于V。偏移量為V d。的直流電平V，即V=V fVd。，Vd。即為影響回路中電容式傳感器靜電力大小的直流偏置電壓；直流電平V被同時送入同相放大器與反相放大器的輸入基準(zhǔn)端，使同相放大器與反相放大器的輸出信號具有相同的直流偏壓；MCU模塊201控制選擇開關(guān)SW常開觸點斷開，同相放大器的輸出信號經(jīng)由選擇開關(guān)SW的常閉觸點送入第一數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-A，同時，反相放大器的輸出信號送入第二數(shù)據(jù)采集單元AD⑶-B，兩個數(shù)據(jù)采集單元將采集得到的雙路信號幅度數(shù)據(jù)最終送入MCU模塊201 ;MCU模塊201接收到兩個數(shù)據(jù)采集單元反饋的數(shù)據(jù)后，判斷雙路信號是否出現(xiàn)飽和失真，如果出現(xiàn)飽和失真，則由MCU模塊201控制增益調(diào)節(jié)單元GCU或直流偏壓單元DVCU，對信號幅度與直流偏置進行調(diào)整，使同相放大器與反相放大器的輸出信號最終滿足電容式傳感器靜電驅(qū)動的要求。
[0010]本發(fā)明采用MCU模塊分別控制交流信號發(fā)生模塊與直流偏壓單元產(chǎn)生交流信號與直流信號，并由增益調(diào)節(jié)單元進行增益調(diào)節(jié)；采用數(shù)據(jù)采集單元獲取輸入電容式傳感器的雙路驅(qū)動信號，并根據(jù)反饋值對同相放大器與反相放大器的輸入信號進行調(diào)整修正，避免因增益過大或直流偏壓不當(dāng)導(dǎo)致的驅(qū)動信號失真現(xiàn)象，能夠適應(yīng)不同電容式傳感器的要求，輸出滿足要求的各種靜電力驅(qū)動信號，通用性強。
[0011]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述裝置包括: a、MCU模塊(201)、交流信號發(fā)生模塊(SEU)、直流偏壓單元(DVCU)、程控放大單元(GAC)、第一數(shù)據(jù)采集單元(AD⑶-A)、第二數(shù)據(jù)采集單元(AD⑶-B)與選擇開關(guān)(SW)，程控放大單元(GAC)由增益調(diào)節(jié)單元(G⑶)、第一儀表放大器(AGU-A)與第二儀表放大器(AGU-B)相連構(gòu)成，增益調(diào)節(jié)單元(GCU)與第一儀表放大器(AGU-A)構(gòu)成增益可調(diào)的同相放大器，增益調(diào)節(jié)單元(GCT)與第二儀表放大器(AGU-B)構(gòu)成增益可調(diào)的反相放大器； b、所述MCU模塊(201)控制交流信號發(fā)生模塊(SEU)輸出交流信號，MCU模塊(201)控制直流偏壓單元(DV⑶)輸出直流信號； C、交流信號發(fā)生模塊(SEU)輸出的交流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的信號輸入端，同相放大器的輸出端與電容式傳感器(101)的正向驅(qū)動電極(gdp)相連，反相放大器的輸出端與電容式傳感器(101)的反向驅(qū)動電極(gdn)相連；增益調(diào)節(jié)單元(GCU)的輸入端連接MCU模塊(201)、輸出端同時連接同相放大器與反相放大器的增益輸入端； d、直流偏壓單元(DVCU)輸出的直流信號同時輸入同相放大器與反相放大器的基準(zhǔn)輸入端; e、第一數(shù)據(jù)采集單元(ADCU-A)與第二數(shù)據(jù)采集單元(ADCU-B)的輸出接口分別連接MCU模塊(201)的輸入接口，第二數(shù)據(jù)采集單元(AD⑶-B)的輸入接口連接反相放大器的輸出立而; f、選擇開關(guān)(SW)由MCU模塊(201)控制通斷，選擇開關(guān)(SW)的公共端與第一數(shù)據(jù)采集單元(ADCU-A)的輸入接口相連，選擇開關(guān)(SW)的常開觸點連接電容式傳感器(101)的公共電極端(Csum)，選擇開關(guān)(SW)的常閉觸點連接同相放大器的輸出端。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電容式傳感器靜電力驅(qū)動裝置，包括MCU模塊、交流信號發(fā)生模塊、直流偏壓單元、程控放大單元、第一數(shù)據(jù)采集單元、第二數(shù)據(jù)采集單元與選擇開關(guān)，程控放大單元由增益調(diào)節(jié)單元、第一儀表放大器與第二儀表放大器相連并構(gòu)成增益可調(diào)的同相放大器與反相放大器；MCU模塊分別控制交流信號發(fā)生模塊與直流偏壓單元產(chǎn)生交流信號與直流信號，并由增益調(diào)節(jié)單元進行增益調(diào)節(jié)；采用數(shù)據(jù)采集單元獲取輸入電容式傳感器的雙路驅(qū)動信號，并根據(jù)反饋值對同相放大器與反相放大器的輸入信號進行調(diào)整修正，避免因增益過大或直流偏壓不當(dāng)導(dǎo)致的驅(qū)動信號失真現(xiàn)象，能夠適應(yīng)不同電容式傳感器的要求，輸出滿足要求的各種靜電力驅(qū)動信號，通用性強。
【IPC分類】G01D18/00
【公開號】CN105004362
【申請?zhí)枴緾N201510375989
【發(fā)明人】方嵐, 鄭宇 , 田波
【申請人】華東光電集成器件研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月27日