感測的內容是什麼? 用於電容感測的有源屏蔽有何作用
發布時間:2015-06-16 責任編輯:echolady
【導讀】什麼是感測?用於電容感測的有緣屏蔽有什麼作用?很多設計者在傳感器係統中遇到過電容測量值波動的情況,產生的原因就在於電容幹擾。而能夠有效緩解電容幹擾的因素就是有源屏蔽。
duiyuzhexieceliangzhidebodongyoujizhongjieshi,danshizuichangjiandegenbenyuanyinshiwaibujishengdianrongganrao。zhezhongganrao,birushuobujingyijianjiangshoukaodetaijinhuozhezhouweiquyuzhongdedianciganrao(EMI),需(xu)要(yao)引(yin)起(qi)我(wo)們(men)的(de)注(zhu)意(yi),並(bing)在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti),其(qi)原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)這(zhe)些(xie)幹(gan)擾(rao)會(hui)大(da)大(da)地(di)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)靈(ling)敏(min)度(du)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi),有(you)幾(ji)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)緩(huan)解(jie)這(zhe)些(xie)幹(gan)擾(rao)因(yin)素(su),這(zhe)樣(yang)它(ta)們(men)就(jiu)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)電(dian)容(rong)測(ce)量(liang)值(zhi)的(de)讀(du)數(shu)了(le);其中一個方法就是有源屏蔽。FDC1004的最大特點就是有能夠降低幹擾並幫助集中電容傳感器的感測區域。
想象一下有一條導線被連接至FDC1004tongdaoshuruzhongdeyige。dangnideshoukaojinzhetiaodaoxianbingqiejiangyaojiechudaotashi,shouyudaoxianshangdexinhaojiuxingchengleyigebihehuilu,cishirentiqidaolejiediyuandezuoyong。ruguonideshoubushijidingmubiao,namejiubeishiweijishengdianrong。jiejuefanganshishezhibaoguozaidaoxianwaideyouyuanpingbi。pingbiqudongqishizaitongyidianyadianwei,jixiangtongboxingshangqudongweichuanganqishurudeyouyuanxinhaoshuchu,suoyimeiyoudianweicha,yincizaipingbihechuanganqishuruzhijianjiumeiyoudianrong。renhewaibuganraojiangbajuyouzuixiaojiaohuzuoyongdepingbixinhaoyuchuanganqixinhaoouhezaiyiqi。tu1顯示的就是屏蔽傳感器到FDC1004的信號線路的做法是如何減少任何幹擾源對電容測量值的影響程度的。

圖1:有屏蔽與無屏蔽時的比較
在電容感測應用使用屏蔽有以下幾個優點:
●它將感測區域指向並集中在特定區域。
●它減小並消除寄生電容和幹擾源。
●它消除了接地層上的溫度變化效應。
屏蔽的指向性
在沒有屏蔽時,傳感器即CH檢jian測ce的de是shi傳chuan感gan器qi上shang方fang和he下xia方fang的de物wu體ti。根gen據ju應ying用yong的de不bu同tong,同tong時shi檢jian測ce上shang方fang和he下xia方fang的de物wu體ti是shi不bu合he適shi的de,還hai會hui錯cuo誤wu地di表biao示shi與yu目mu標biao相xiang關guan的de電dian容rong測ce量liang值zhi。通tong過guo在zaiCH和GND電極下方放置一個屏蔽傳感器,下方的場線從根本上被阻斷了;隻有頂部的場線具有一個已確定的路徑。圖2中顯示的示例有些許簡化,並且不包括邊緣效應。

圖2:CH和GND之間的電場線
[page] 寄生電容和幹擾源
lianghaodexitongjishejiyuanliyaoqiujiedicengnenggoubangzhujianshaozaoshengbingzengjiaxinhaowanzhengxing。duiyudianrongganceyingyonglaishuo,youyujiedicengjishibushijidingdegancequyushi,yehuichanshengyigezhenduidianchangxiandeduanjieyuan,suoyijiedicenghuichanshengfumianyingxiang。ruguoyinshuadianluban (PCB) 按照圖3中相似的方式進行堆疊,將會出現邊緣效應,並且會導致測量值內包含從傳感器到接地層之間的電容路徑上的值。
通過使用傳感器與接地層之間的屏蔽,可以顯著地減少這個高值接地寄生電容。在理想情況下,此屏蔽將消除接地層的全部影響;danshiyouyubianyuanxiaoying,celiangzhizhongrengranhuiyouyigejiaoxiaodejishengjiedidianrongzhi。pingbichicunbixuyuanyuandayuchuanganqihejiedicengdechicun,zheyangdehua,bianyuanshangdechangxianhuibizongtidianrongceliangzhiruohenduo。

圖3:在有屏蔽和無屏蔽時的接地層效應
接地層上的溫度效應
除chu了le將jiang初chu始shi寄ji生sheng電dian容rong偏pian移yi引yin入ru到dao測ce量liang值zhi中zhong,溫wen度du也ye是shi導dao致zhi寄ji生sheng接jie地di層ceng電dian容rong發fa生sheng變bian化hua的de因yin素su。這zhe一yi現xian象xiang可ke以yi看kan成cheng一yi個ge隨sui時shi間jian發fa生sheng變bian化hua的de偏pian移yi。這zhe些xie溫wen度du造zao成cheng的de變bian化hua由you接jie地di層ceng的de膨peng脹zhang和he收shou縮suo所suo導dao致zhi。在zai傳chuan感gan器qi和he接jie地di層ceng之zhi間jian插cha入ru一yi個ge屏ping蔽bi層ceng有you助zhu於yu緩huan解jie寄ji生sheng接jie地di層ceng電dian容rong對dui測ce量liang值zhi的de影ying響xiang。
使用FDC1004時的典型實現方式
FDC1004具有驅動屏蔽驅動器引腳上400pF負載的能力。任何大於400pFdefuzaijianghuishipingbibunengzhengchangyouxiaodifahuizuoyong。shurutongdaoyupingbizhijiandepeiduiqujueyugongzuomoshi。zaidanduanmoshizhong,yinweilianggepingbiyinjiaozaineibubeiduanjiezaiyiqi,CIN1到CIN4可與SHLD1或SHLD2配對。對於差分模式來說,表1列出了相位內的情況。

表1:針對差分模式的通道和屏蔽配對
例如,如果FDC1004被配置為CH1-CH4的方式,CH1將在相位內並與SHLD1配對,而CH4將在相位內並與SHLD2配對。
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