测量电容传感器并且检测传感器接触面积

　　图3 使用比较器和555定时器或计数器测量电容的传统方法

　　图3显示了一种测量电容的传统方法。恒流源不断地为电容传感器充电，以使其达到比较器的参考门限电平。当电容传感器达到参考门限值时，比较器将输出高电平脉冲，然后闭合开关，电容器放电并且复位计数器。灵敏度门限电平如图4所示。

　　图4 传统比较器和555定时器或计数器的灵敏度门限电平

　　要确定何时用户开始接触传感器，需要计数器对电容传感器充电到比较器参考电平所经历的时钟周期数进行计数，并将这个值与预置门限检测设置值比较。例 如，计数为50表明传感器有接触，而小于50则表明没有接触。在本例中，当用户接触传感器时，其准确度和精密度与参考时钟的频率和驱动各种电容传感器的电 流源的重复性有关。

　　                             图5 AD7142模拟前端

　　图5所示是一种较理想的测量电容方法，它使用了高分辨率16位ADC和250kHz的激励源。激励源不断产生250kHz的方波，从而在电容传感器 中产生电场以及能够穿透覆盖材料的磁通量。无论用户何时接触传感器，精密16位ADC都能以1fF测量分辨率来检测。其无须外部控制元件并且自动校准，所 以可确保不会发生由于温度或湿度变化引起虚假接触。

　　一旦将电容传感器的输出数字化后，就可以通过设置相应的16位寄存器来设置每个传感器的具体检测门限电平。门限电平可以设置在传感器满偏（F.S.）输出值的25％～95.32％之间。AD7142灵敏度门限电平的设置如图6所示。

　　         图6 设置AD7142的灵敏度门限电平

　　可靠的电容传感器接口以模拟前端开始，该前端必须能够测量用户接触电容传感器时引起的微小输出变化。现在，新的高集成度CDC使设计工程师从集成有低功耗、高分辨率Σ-Δ ADC混合信号技术中受益。