寄生电容自适应抑制的飞法级电容传感器读出电路

针对芯片制造和应用环境引入的大寄生电容严重降低飞法级电容传感器读出电路输出动态范围的问题,提出了一种带有自动增益控制的电容传感器全差分读出电路。该电路采用基于开关电容电路实现电容电压转换,利用带3位自动增益控制的全差分放大器放大传感器信号并自适应地抑制大寄生电容产生的电压;放大器输出的差分电压信号由一个12位逐次逼近型模数转换器转换为数字量并输出。该电路采用0.18μm CMOS工艺设计实现,电源电压为3.3 V。仿真结果表明,该电路的电容检测范围大于1 pF,检测精度小于1 fF,能容忍的寄生电容范围为2~10 pF,单次测量时间为1.2 ms。该电路的功耗为1.8 mW,版图面积为1.2 mm×0.89 mm,可应用在电容型触摸屏和微型加速度计等设备中以提高电容测量的精度。