C-V集成電容型濕度傳感器接口電路設(shè)計.pdf

1、電容型傳感器是傳感器家族中一類重要的傳感器。它是利用充放電原理，將隨待測變量變化而變化的電容量轉(zhuǎn)化為便于測量和傳輸?shù)碾妷骸㈦娏骰蝾l率等參量的器件，在濕度、溫度、位移、壓力等測量方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，由于微小電容變化量很小，一般為pF量級，因此采用專用的集成接口電路對微小電容進行檢測和處理成為重要的方法。 根據(jù)充放電檢測原理，設(shè)計了一種基于C/V（電容/電壓）轉(zhuǎn)換的CMOS集成電容型濕度傳感器接口電路，以達到對微電容的高

2、精度測量。接口電路主要由運算放大器和開關(guān)電容電路構(gòu)成。電路設(shè)計的核心部分為運算放大器的設(shè)計，根據(jù)接口電路對運放的性能要求，采用兩級運放的結(jié)構(gòu)，第一級采用折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)，用以提供較高的增益；第二級采用共源級結(jié)構(gòu)，用以提供較高的輸出擺幅；并采用基準(zhǔn)電流源為運放提供偏置電流。開關(guān)電容電路利用充放電原理完成對微電容的檢測，由于采用CMOS模擬開關(guān)，提高了電路的精度?；贑SMC0.6μmCMOS工藝，對接口電路各個晶體管的參數(shù)進行了設(shè)定，并

3、利用HSpice仿真軟件對電路進行了仿真及參數(shù)調(diào)整。仿真結(jié)果表明：運放的開環(huán)增益為91.842dB，相位裕度為58°，3dB帶寬為1KHz，單位增益帶寬為14.042MHz，滿足接口電路的工作要求；整體接口電路的輸出電壓為與輸入電壓同頻率的對稱方波信號，其幅值隨傳感電容的變化而變化，當(dāng)電容在10pF～15pF變化時，輸出電壓從0.5V變化到2.3V，并且每當(dāng)傳感電容變化0.01pF時，輸出電壓將產(chǎn)生3.6mV的變化，實現(xiàn)了對微小電容的檢