[参考译文] 电容式传感架构

您好、Karthik、

您能否共享此传感器的数据表？

Kai

尊敬的 Kai：

 感谢您的回复。 它不是现成的产品、而是 MEMS 电容传感器。 如果您需要、我可以共享传感器的任何特定参数。

  谢谢

    Karthik R

您好、Karthik、

是的，请:-)

Kai

您好、Karthik、

如今、电容式触控感应方法有很多。 我将附上我在我们的网站上找到的一些链接、这些链接可能适用于您的设计、也可能不适用于您的设计。  

我们可以在查看原理图或设计概念后讨论您的设计和应用要求。  

https://software-dl.ti.com/msp430/msp430_public_sw/mcu/msp430/CapTIvate_Design_Center/latest/exports/docs/users_guide/html/CapTIvate_Technology_Guide_html/markdown/index.html

https://www.ti.com/lit/an/slya048a/slya048a.pdf?ts=1594142729337&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FsearchTerm%253Dcapacitive%2Bsense

https://www.ti.com/microcontrollers/msp430-ultra-low-power-mcus/capacitive-sensing-mcus-overview.html?keyMatch=CAPACITIVE%20SENSE&tisearch=Search-EN-everything

https://www.ti.com/lit/ug/tidu736a/tidu736a.pdf?ts=1594142997307&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FTIDA-00317%253FkeyMatch%253DCAPACITIVE%2BSENSE%2526amp%253Btisearch%253DSearch-EN-everything

最棒的

Raymond

尊敬的 Kai：

 感谢您的回复。 首先、基极电容将小于25pF 范围、电容的最大变化将小于10%。 如查询中所述、电容变化率将为25KHz。 我需要将电容变化数字化。 希望现在这就足够了。

  此致

   Karthik R

您好、Raymond、

 感谢您的回复。

[引用用户="Raymond Zhang1"]如今，电容式触控感应方法太多了。

 是的、但我想这些触摸传感器中的大多数对带宽的要求较低。

[引用用户="RaymondZhang1]www.ti.com/.../tidu736a.pdf

它基于输出速率以几 Hz 为单位的 FDC1004、而在我们的情况下、除了为激励提供的更高载波频率之外、电容的变化本身也将以几 KHz 为单位。

此致

  Karthik R

您好、Karthik、

您的电容式传感器应用(双轨或单轨)中的电压轨是什么？ 我找到了以下幻灯片、它可能会帮助您检测高达2.5pF 的变化。 您是否在触摸板上寻找被动感应？  

我相信还有其他选择。 请告诉我您的想法。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

  感谢您的回复。

[引用用户="Raymond Zhang1">]电容式传感器应用中的电压轨是什么(双轨或单轨)？ 我找到了以下幻灯片、它可能会帮助您检测高达2.5pF 的变化。 您是否在触摸板上寻找被动感应？[/quot]

 我们计划的电压轨为+/-5V。 该应用不是触摸板感应、而是用于谐振传感器。

[引用用户="Raymond Zhang1]]我确信还有其他选项。 请告诉我您的想法。  [/报价]

感谢您的电路设计。 在这种情况下、我只需要前端 OPA132电路、因为我在数字域中计划了其余的电路。 这是一个电荷放大器实现。 只想知道该电路是否是低噪声电容感应的最佳选择、因为其他电路 TIA、缓冲放大器可用。  www.mmf.de/instrumentation.htm_section1.2

此外、对于前端运算放大器(在本例中为 OPA132)、偏置电流的噪声是否更为关键。

谢谢、此致

  Karthik R

您好、Karthik、

您是否有具有 L&C 参数和等效 PSpice 模型的谐振传感器？ 也许我们可以模拟潜在的电路。 您是否在谈论电感式传感而不是电容式传感？  

FDC1004可能是接近或手势传感器。 我不熟悉这一部分(不同的应用组)传感器的前端可能基于频率、数字计数器正在从电容式感应中累加计数、并根据计数器的阈值做出1或0决策。 它可能非常敏感、但也可能由于环境变化(例如温度变化、空气电流、A/C、故障等)而过于敏感(可能会导致误报感应并需要基线校准)。

最大 总电流为25pF 时、2.5pF 的 Δ 值变化非常小。 这就是我认为差分感应电路可能有更好的机会的原因。 TIA 感应作为前端也可能起作用、但我们必须将谐振感应转换为电流。 我不确定该应用的缓冲放大器。  

从 OPA132数据表中、您可以看到应用的运算放大器要求。  

超低 Ib 电流和低偏移电压  

低电压和电流噪声

3、温度范围内的低电压失调漂移

4.高压摆率和高开环增益

5.根据您的传感应用可能会产生1/f 噪声。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

  [引用用户="Raymond Zhang1]]\n 您是否有具有 L&C 参数和等效 PSpice 模型的谐振传感器？ 也许我们可以模拟潜在的电路。 您是否谈论的是电感式感应而不是电容式感应？

  我仅指电容式感应。 我将生成等效的 L 和 C

[引用用户="Raymond Zhang1">FDC1004 可能是接近或手势传感器。 我不熟悉这一部分(不同的应用组)传感器的前端可能基于频率、数字计数器正在从电容式感应中累加计数、并根据计数器的阈值做出1或0决策。 它可能非常敏感、但也可能由于环境变化(例如温度变化、空气电流、A/C、故障等)而过于敏感(可能会导致误报感应并需要基线校准)。[/引述]

 我没有研究该器件、因为我的应用的带宽非常小

[引用用户="Raymond Zhang1]Max. 总电流为25pF 时、2.5pF 的 Δ 值变化非常小。 这就是我认为差分感应电路可能有更好的机会的原因。 TIA 感应作为前端也可能起作用、但我们必须将谐振感应转换为电流。 [/报价]

是的、但电容是单端的、不能进行差分。

[引用 user="Raymond Zhang1"]我不确定此应用的缓冲放大器。

它与此类似。   https://www.mmf.de/instrumentation.htm 第1.2节。

[引述 USER="Raymond Zhang1]OPA132 数据表中的内容、您可以看到应用的运算放大器要求。  [/报价]

是的、但其中一些要求是矛盾的。 偏置电流越低、噪声越大、反之亦然。 因此、我想知道应该更加重视哪个参数。

此致

  Karthik R

您好、Karthik、

测量期间传感器是否应以25kHz 的频率振荡？ 如果是、如何使它振荡？

Kai

您好、Karthik、

由于以下电路是电荷放大器、因此电流灵敏度至关重要。  

我进行了快速仿真、它似乎可以检测到+/-3pF 与25pf 标称值之间的变化。 电路可能需要进行一些优化、因为我无法通过减少电路中的 C1和 C8电容来增加增益。  

/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/OPA132-Cap-Sensor-07102020A.TSC

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

  非常感谢您执行仿真。 毫无疑问、如果 c4=28pf=c9、U1和 U2输出应该是相同的 ryt。 则 U3输出应为零。 如果错误、请更正。

我的问题是，如果放大器具有更高的偏置电流，它只会导致低频偏移，可以补偿或低通滤波，对吧？。 但是、我们无法这样滤除噪声。 因此、无论噪声还是偏置/偏移电流是这里的一个更大问题、

  此致

   Karthik R

您好、Karthik、

同样：在测量期间、传感器是否应以25kHz 的频率振荡？ 如果是、如何使它振荡？ 或者它是自行振荡？

Kai

尊敬的 Kai：

 非常抱歉。 我错过了前面的问题。 传感器将根据驱动信号以其共振频率(通常为10KHz)振荡。 但是、为了增强电容感应、最好使用载波频率(典型值为100s KHz)调制振动信号。 传感器不会在此较高频率下振荡、但是来自感测电容的电流信号将会将电容变化(由于10KHz 共振频率)调制到载波频率(100s KHz)上。 希望现在清楚。

  谢谢、此致

    Karthik R

您好、Karthik、

如何使传感器以数百 kHz 的频率振荡？ 您是否需要电子振荡器来实现此目的或通过机械刺激实现？

Kai

您好、Karthik、

我们一段时间没有收到您的消息。 我们希望问题得到解决。 我将关闭该线程。 如果您有任何其他问题/信息、请回复并重新打开。

您好、Tamara、

  我没有从该线程获得太多输入。 因此您可以关闭该主题

   此致

    Karthik R

您好、Karthik、

您写道：

传感器将根据驱动信号以其共振频率(通常为10KHz)振荡。 但是、为了增强电容感应、最好使用载波频率(典型值为100s KHz)调制振动信号。 传感器不会在此较高频率下振荡、但是来自感测电容的电流信号将会将电容变化(由于10KHz 共振频率)调制到载波频率(100s KHz)上。 希望现在清楚。

我很抱歉、但对我来说没有什么清楚的。 因此、我提出了以下问题：

如何使传感器以数百 kHz 的频率振荡？ 您是否需要电子振荡器来实现此目的或通过机械刺激实现？

我仍然不知道您的"驱动信号"是什么。 老实说，我完全不知道你在做什么，你要求什么支持:-)

Kai