CN114018298A - 一种用于mems电容型传感器的电容-电压变换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容‑电压变换电路，包括：电压激励源、共模电荷控制器和电荷电压转换模块；其中，电荷电压转换模块包括：第一级差分放大器、第二级差分放大器、增益误差矫正器、有源噪声抵消器和电荷反馈单元，由于在第一级差分放大器放大预设电容传感器寄生电容的置位噪声信号后，与第一级差分放大器连接的有源噪声抵消器能够对置位噪声信号进行吸收、并且分别与有源噪声抵消器和第二级差分放大器连接的增益误差矫正器可以对第一级差分放大器及第二级差分放大器产生的增益误差加以矫正，因此在降低噪声的同时提高了增益精度，从而显著提升能效。

Description

一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路

技术领域

本发明属于MEMS电容型传感器技术领域，具体涉及一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路。

背景技术

MEMS(Micro Electro-Mechanical System，微机电子机械***)电容型传感器技术作为微机电***研究和制造领域的一个重要分支，近年来在微型化、多功能化、智能化等领域得到迅猛发展。微电容型传感器以微机械压力计、加速度计最具代表性，它具有体积小、成本低、重量轻以及功耗低等优点，在运动感知、安防警报、姿态控制等领域都得到了广泛的应用。

在半导体工艺不断进步、器件尺寸不断缩小的趋势下，对MEMS电容型传感器接口电路的精度以及功耗的要求越来越高，然而寄生电容效应导致的噪声恶化越来越显著。相关技术中MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路由于寄生电容产生的置位噪声和运放输出噪声的存在，致使信号恶化，无法满足信噪比需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，包括：电压激励源、共模电荷控制器和电荷电压转换模块，所述电荷电压转换模块包括：第一级差分放大器、第二级差分放大器、增益误差矫正器、有源噪声抵消器和电荷反馈单元；其中，

所述电压激励源，用于激发预设电容传感器产生电荷信号；

所述共模电荷控制器，用于吸收所述电荷信号中的共模分量；

所述第一级差分放大器与共模电荷控制器连接，用于放大预设电容传感器寄生电容的置位噪声信号；

所述有源噪声抵消器与第一级差分放大器连接，用于吸收经所述第一级差分放大器放大后的置位噪声信号；

所述增益误差矫正器分别与有源噪声抵消器和第二级差分放大器连接，用于矫正所述第一级差分放大器及所述第二级差分放大器产生的增益误差；

所述第二级差分放大器与增益误差矫正器连接，用于放大经矫正的信号差分分量；

所述电荷反馈单元与所述第一级差分放大器和所述第二级差分放大器形成闭环，用于将激发出的所述电荷信号的差分分量转换为电压信号，并实现差分信号读出。

在本发明的一个实施例中，还包括输出电压信号端；

所述第一级差分放大器包括第一差分运放、所述有源噪声抵消器包括电容：C_N和开关：

所述第二级差分放大器包括第二差分运放、所述增益误差矫正器包括电容：C_C1和C_H1、以及开关：

和

所述电荷反馈单元包括电容C_I1、开关：

和

其中，第一差分运放的反向输入端与所述共模电荷控制器连接、同相输入端接地、输出端经C_N和C_C1连接至第二差分运放的同相输入端，第二差分运放的反相输入端接地、输出端与所述输出电压信号端连接；C_N与C_C1之间包括第一节点，第一节点经

接地，C_C1与第二差分运放的同相输入端之间包括第二节点，第二节点经

和

接地；

与

之间包括第三节点，C_H1的一端与第三节点连接、另一端连接至第二差分运放的输出端，且第二差分运放的输出端经

和

接地；所述共模电荷控制器与第一差分运放的反相输入端之间包括第四节点，第四节点经

接地，

与

之间包括第五节点，C_I1的两端分别与所述第四节点和所述第五节点连接。

在本发明的一个实施例中，还包括同相输出端和反相输出端；

所述第一级差分放大器包括第三差分运放、所述有源噪声抵消器包括电容：C_C21和C_C22、所述第二级差分放大器包括第四差分运放、所述增益误差矫正器包括电容：C_H21、C_H22、所述C_C21、所述C_C22、以及开关：

和

所述电荷反馈单元包括电容：C_I21和C_I22、开关：

和

其中，

第三差分运放的同相输入端与所述预设电容传感器连接、反相输入端与所述共模电荷控制器连接、第一输出端经C_C22连接至第四差分运放的同相输入端、第二输出端经C_C21连接至第四差分运放的反相输入端；C_C21与第四差分运放的反相输入端之间包括第六节点，所述第六节点经

和

接地；

与

之间包括第七节点；C_H21的一端与第七节点连接、另一端连接至第四差分运放的同相输出端，且第四差分运放的同相输出端经

和

接地；所述共模电荷控制器与第三差分运放的反相输入端之间包括第八节点，第八节点经

接地，

与

之间包括第九节点，C_I21的两端分别与所述第八节点和所述第九节点连接；

C_C22与第四差分运放的同相输入端之间包括第十节点，所述第十节点经

和

接地；

与

之间包括第十一节点；C_H22的一端与第十一节点连接、另一端连接至第四差分运放的反相输出端，且第四差分运放的反相输出端经

和

接地；所述预设电容传感器与第三差分运放的同相输入端之间包括第十二节点，第十二节点经

接地，

与

之间包括第十三节点，C_I22的两端分别与所述第十二节点和所述第十三节点连接。

在本发明的一个实施例中，所述预设电容传感器包括可变电容：C_S1和C_S2、以及开关：

和

其中，

的一端与激励电压连接，

的一端接地，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十四节点；C_S1的一端与所述第十四节点连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C_S2的一端与所述第十四节点连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

在本发明的一个实施例中，所述共模电荷控制器包括电容：C₀₁和C₀₂、开关：

和

其中，

的一端接地，

的一端与激励电压连接，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十五节点；C₀₁的一端与所述第十五节点连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C₀₂的一端与所述第十五节点连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

在本发明的一个实施例中，所述电压激励源产生预设幅值的阶跃电压激发所述预设电容传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，包括：电压激励源、共模电荷控制器和电荷电压转换模块；其中，电荷电压转换模块包括：第一级差分放大器、第二级差分放大器、增益误差矫正器、有源噪声抵消器和电荷反馈单元，由于在第一级差分放大器放大预设电容传感器寄生电容的置位噪声信号后，与第一级差分放大器连接的有源噪声抵消器能够对置位噪声信号进行吸收、并且分别与有源噪声抵消器和第二级差分放大器连接的增益误差矫正器可以对第一级差分放大器及第二级差分放大器产生的增益误差加以矫正，因此在降低噪声的同时提高了增益精度，从而显著提升能效。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是相关技术中用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路的一种结构框图；

图2是相关技术中电荷电压转换模块的一种电路图；

图3是本发明实施例提供的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换器的一种结构框图；

图4是本发明实施例提供的电荷电压转换模块的一种单端电路图；

图5是本发明实施例提供的电容-电压变换电路的一种电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是相关技术中用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换器的一种结构框图，图2是相关技术中电荷电压转换模块的一种电路图。如图1-2所示，该电容-电压变换电路1’包括：电压激励源10’、共模电荷控制器20’、电荷电压转换模块30’，可选地，电荷电压转换模块30’包括：电荷反馈单元301’、增益误差矫正器302’以及差分放大器303’。

具体而言，在电荷电压转换模块30’中，差分放大器303’包括差分运放、增益误差矫正器302’包括校准电容C_C’，电荷反馈单元301’包括积分电容C_I’，电容-电压变换电路1’共有Φ1和Φ2两个工作相位；在第一个周期的Φ1阶段，包括预设电容传感器2’在内的所有电容均被置位，输出电压在保持电容C_H’的作用下处于保持状态；在第一个周期的Φ2阶段，预设电容传感器2’中的传感电容通过差分端口被相位相反的阶跃电压信号V_R所激励，产生表示电容差值的电荷信号，该电荷信号被传输至差分运放。理想情况下，该电荷信号会被积分电容C_I’全部吸收并转换为输出电压信号，输出电压的表达式为：

其中，ΔC表示物理信号激励下，预设电容传感器中传感电容产生的电容值变化，V_R为激励源产生的激励电压幅值。

但是，在实际情况中，差分运放的增益不是无穷大，因而会产生增益误差，实际输出电压的表达式变为：

其中，A为差分运放的放大倍数，σ_d为恶化因子，

进一步地，在第二个周期的Φ1阶段，电容C_H’和电容C_C’相连接并和放大器形成反馈回路，使得第一个周期内电容C_H’采到的输出电压作为增益误差并储存在校准电容C_C’中。随着运算周期的逐渐增加，误差项逐步被吸收，而输出电压逐步爬升向理想值，其表达式为：

然而，相关技术中电容-电压变换电路1’中的实际响应还存在保持误差现象，即从Φ2阶段切换到Φ1阶段的过程中，由于保持电容C_H’的左极板出现电压跳变，导致输出电压存在一个非预期的电平掉落，从而输出电压值表达式变为：

其增益精度的百分比误差为：

发明人在研究过程中发现，MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路1’提高增益精度的能力有限，由于保持误差的存在，只能将运放的等效增益提升2阶，而且无法有效抑制预设电容传感器寄生电容的置位噪声和运放输出噪声，导致传感器电荷信号信噪比较低。

有鉴于此，本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换器，以降低噪声并提高增益精度。

图3是本发明实施例提供的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换器的一种结构框图。请参见图3，本发明实施例提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路1，包括：电压激励源10、共模电荷控制器20和电荷电压转换模块30，电荷电压转换模块30包括：第一级差分放大器301、第二级差分放大器302、增益误差矫正器303、有源噪声抵消器304和电荷反馈单元305；其中，

电压激励源10，用于激发预设电容传感器40产生电荷信号；

共模电荷控制器20，用于吸收电荷信号中的共模分量；

第一级差分放大器301与共模电荷控制器20连接，用于放大预设电容传感器40寄生电容的置位噪声信号；

有源噪声抵消器304与第一级差分放大器301连接，用于吸收经第一级差分放大器301放大后的置位噪声信号；

增益误差矫正器303分别与有源噪声抵消器304和第二级差分放大器302连接，用于矫正第一级差分放大器301及第二级差分放大器302产生的增益误差；

第二级差分放大器302与增益误差矫正器303连接，用于放大经矫正的信号差分分量；

电荷反馈单元305与第一级差分放大器301和第二级差分放大器302形成闭环，用于将激发出的电荷信号的差分分量转换为电压信号，并实现差分信号读出。

可以理解的是，由于在第一级差分放大器301放大预设电容传感器40寄生电容的置位噪声信号后，与第一级差分放大器301连接的有源噪声抵消器304能够对置位噪声信号进行吸收、并且分别与有源噪声抵消器304和第二级差分放大器302连接的增益误差矫正器303可以对第一级差分放大器301及第二级差分放大器302产生的增益误差加以矫正，因此在降低噪声的同时提高了增益精度，从而显著提升能效。

图4是本发明实施例提供的电荷电压转换模块的一种单端电路图。如图3-4所示，上述电容-电压变换电路1还包括输出电压信号端OUT；

第一级差分放大器301包括第一差分运放、有源噪声抵消器304包括电容：C_N和开关：

第二级差分放大器302包括第二差分运放、增益误差矫正器303包括电容：C_C1和C_H1、以及开关：

和

电荷反馈单元305包括电容C_I1、开关：

和

其中，第一差分运放的反向输入端与共模电荷控制器20连接、同相输入端接地、输出端经C_N和C_C1连接至第二差分运放的同相输入端，第二差分运放的反相输入端接地、输出端与输出电压信号端OUT连接；C_N与C_C1之间包括第一节点N₁，第一节点N₁经

接地，C_C1与第二差分运放的同相输入端之间包括第二节点N₂，第二节点N₂经

和

接地；

与

之间包括第三节点N3，C_H1的一端与第三节点N₃连接、另一端连接至第二差分运放的输出端，且第二差分运放的输出端经

和

接地；共模电荷控制器20与第一差分运放的反相输入端之间包括第四节点N₄，第四节点N₄经

接地，

与

之间包括第五节点N5，C_I1的两端分别与第四节点N₄和第五节点N₅连接。

具体而言，电容-电压变换电路1的总输出噪声有两种，一种是预设电容传感器40寄生电容的置位噪声，即Type-A噪声，为离散噪声；第二种是第一差分运放和第二差分运放的输出噪声，即Type-B噪声，为连续噪声。本实施例利用有源噪声抵消技术可以抵消离散混叠噪声即Type-A噪声，不能处理连续时间即Type-B噪声，因而降噪效果取决于Type-A噪声的主导性，即第一差分运放的等效输入噪声应当远远小于Type-A的本征热噪声电压kT/Cs。第一差分运放输出噪声谱为：

其中，

则Type-B噪声的总输出功率为：

则Type-B噪声的总输入功率为：

Type-A噪声的总输入功率为：

因此第一级差分放大器301的增益需满足条件：

即A₁C_L＞＞C_S

图5是本发明实施例提供的电容-电压变换电路1的一种电路图。可选地，如图5所示，上述电容-电压变换电路1还包括同相输出端V_O+和反相输出端V_O-；

第一级差分放大器301包括第三差分运放、有源噪声抵消器304包括电容：C_C21和C_C22、第二级差分放大器302包括第四差分运放、增益误差矫正器303包括电容：C_H21、C_H22、C_C21、C_C22、以及开关：

和

电荷反馈单元305包括电容：C_I21和C_I22、开关：

和

其中，

第三差分运放的同相输入端与预设电容传感器40连接、反相输入端与共模电荷控制器20连接、第一输出端经C_C22连接至第四差分运放的同相输入端、第二输出端经C_C21连接至第四差分运放的反相输入端；C_C21与第四差分运放的反相输入端之间包括第六节点N₆，第六节点N₆经

和

接地；

与

之间包括第七节点N₇；C_H21的一端与第七节点N₇连接、另一端连接至第四差分运放的同相输出端，且第四差分运放的同相输出端经

和

接地；共模电荷控制器20与第三差分运放的反相输入端之间包括第八节点N₈，第八节点N₈经

接地，

与

之间包括第九节点N₉，C_I21的两端分别与第八节点N₈和所述第九节点N₉连接；

C_C22与第四差分运放的同相输入端之间包括第十节点N₁₀，第十节点N₁₀经

和

接地；

与

之间包括第十一节点N₁₁；C_H22的一端与第十一节点N₁₁连接、另一端连接至第四差分运放的反相输出端，且第四差分运放的反相输出端经

和

接地；预设电容传感器40与第三差分运放的同相输入端之间包括第十二节点N₁₂，第十二节点N₁₂经

接地，

与

之间包括第十三节点N₁₃，C_I22的两端分别与第十二节点N₁₂和第十三节点N₁₃连接。

可选地，预设电容传感器40包括可变电容：C_S1和C_S2、以及开关：

和

其中，

的一端与激励电压V_R连接，

的一端接地，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十四节点N₁₄；C_S1的一端与第十四节点N₁₄连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C_S2的一端与第十四节点N₁₄连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

可选地，共模电荷控制器20包括电容：C₀₁和C₀₂、开关：

和

其中，

的一端接地，

的一端与激励电压V_R连接，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十五节点N₁₅；C₀₁的一端与第十五节点N₁₅连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C₀₂的一端与第十五节点N₁₅连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

与图4所示的电荷电压转换模块30相比，图5中的电荷电压转换模块30将有源噪声抵消电容C_N与校准电容C_C1合并，合并后的电容C_C21既可以吸收预设电容传感器40寄生电容的置位噪声，也能够吸收增益误差，并且C_N与C_C21合并后置位噪声幅度降低效果更好。

本实施例中，电容-电压变换电路1共有三个工作相位Φ1、Φ2和Φ3，其中，

和

对应工作相位Φ1，

和

对应工作相位Φ2，

和

对应工作相位Φ3。在Φ1阶段，第一级差分放大器301的同相输入端和反相输入端接地，包括预设电容传感器40传感电容在内的所有电容都被置位，输出电压在保持电容C_H21和C_H22的作用下处于保持状态，输入置位噪声接地；在Φ2阶段，预设电容传感器40寄生电容置位噪声被冻结，表现出一个稳定的电压值，该噪声值经过第一级差分放大器301放大后被电容C_C21和C_C22吸收；在Φ3阶段，置位噪声被吸收后的预设电容传感器40输入的电荷信号被积分电容C_I21和C_I22吸收并转换为输出电压信号，实现电容传感器信号读出。

应当理解，由于电荷电压转换模块30中采用了两级差分放大器，因此可以有效提高电路开环增益，进而提高增益精度。可选地，按照如下公式计算上述电容-电压转换电路增益精度的百分比误差：

若第一差分运放的放大倍数A₁等于第二差分运放的放大倍数A₂，则

可见，使用本发明提供的上述电容-电压变换电路1后，可将运放的等效增益提升3阶。然而，本发明采用两级差分放大器，增加开环增益的同时，***变为双极点，特别是当主极点频率接近次级点频率时，相位裕度开始降低，甚至出现增益尖峰，导致振荡。为了保证一定的相位裕度和增益误差，本发明提出了弱反馈技术，通过引入弱反馈，并不需要GBW处的相位裕度足够，只需要在弱反馈增益带宽处的相位裕度足够即可，因而极大避免了主极点的带宽牺牲，在释放相位裕度的同时，避免了补偿导致的能效降低。

可选地，电压激励源10产生预设幅值的阶跃电压激发预设电容传感器40。

可以理解的是，本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路1，电压激励源10产生具有一定占空比的脉冲电压信号后，通过激励预设电容传感器40的两个差分电容，将电容信号转换为电荷信号；进一步地，共模电荷控制器20将被激发出来的电荷信号中的共模分量吸收，进而抑制共模电荷干扰，抑制共模电荷干扰后的电荷信号的差分分量进入电荷电压转换模块30中，将电荷信号转换为电压信号，以实现差分信号读出。本发明通过有源噪声抵消技术和弱反馈技术，能够在不显著增加采样频率的情况下，降低共模寄生电容的置位噪声同时提高增益精度，理论上可将增益精度提升3阶，进而大幅度提升能效；另外，利用弱反馈技术解决了级联相位裕度不够的问题，在释放相位裕度的同时，避免了补偿导致的能效降低。

通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，包括：电压激励源、共模电荷控制器和电荷电压转换模块；其中，电荷电压转换模块包括：第一级差分放大器、第二级差分放大器、增益误差矫正器、有源噪声抵消器和电荷反馈单元，由于在第一级差分放大器放大预设电容传感器寄生电容的置位噪声信号后，与第一级差分放大器连接的有源噪声抵消器能够对置位噪声信号进行吸收、并且分别与有源噪声抵消器和第二级差分放大器连接的增益误差矫正器可以对第一级差分放大器及第二级差分放大器产生的增益误差加以矫正，因此在降低噪声的同时提高了增益精度，从而显著提升能效。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，包括：电压激励源、共模电荷控制器和电荷电压转换模块，所述电荷电压转换模块包括：第一级差分放大器、第二级差分放大器、增益误差矫正器、有源噪声抵消器和电荷反馈单元；其中，

所述电压激励源，用于激发预设电容传感器产生电荷信号；

所述共模电荷控制器，用于吸收所述电荷信号中的共模分量；

所述第一级差分放大器与共模电荷控制器连接，用于放大预设电容传感器寄生电容的置位噪声信号；

所述有源噪声抵消器与第一级差分放大器连接，用于吸收经所述第一级差分放大器放大后的置位噪声信号；

所述增益误差矫正器分别与有源噪声抵消器和第二级差分放大器连接，用于矫正所述第一级差分放大器及所述第二级差分放大器产生的增益误差；

所述第二级差分放大器与增益误差矫正器连接，用于放大经矫正的信号差分分量；

所述电荷反馈单元与所述第一级差分放大器和所述第二级差分放大器形成闭环，用于将激发出的所述电荷信号的差分分量转换为电压信号，并实现差分信号读出。

2.根据权利要求1所述的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，还包括输出电压信号端；

所述第一级差分放大器包括第一差分运放、所述有源噪声抵消器包括电容：C_N和开关：

所述第二级差分放大器包括第二差分运放、所述增益误差矫正器包括电容：C_C1和C_H1、以及开关：

和

所述电荷反馈单元包括电容C_I1、开关：

和

其中，第一差分运放的反向输入端与所述共模电荷控制器连接、同相输入端接地、输出端经C_N和C_C1连接至第二差分运放的同相输入端，第二差分运放的反相输入端接地、输出端与所述输出电压信号端连接；C_N与C_C1之间包括第一节点，第一节点经

接地，C_C1与第二差分运放的同相输入端之间包括第二节点，第二节点经

和

接地；

与

之间包括第三节点，C_H1的一端与第三节点连接、另一端连接至第二差分运放的输出端，且第二差分运放的输出端经

和

接地；所述共模电荷控制器与第一差分运放的反相输入端之间包括第四节点，第四节点经

接地，

与

之间包括第五节点，C_I1的两端分别与所述第四节点和所述第五节点连接。

3.根据权利要求1所述的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，还包括同相输出端和反相输出端；

所述第一级差分放大器包括第三差分运放、所述有源噪声抵消器包括电容：C_C21和C_C22、所述第二级差分放大器包括第四差分运放、所述增益误差矫正器包括电容：C_H21、C_H22、所述C_C21、所述C_C22、以及开关：

和

所述电荷反馈单元包括电容：C_I21和C_I22、开关：

和

其中，

第三差分运放的同相输入端与所述预设电容传感器连接、反相输入端与所述共模电荷控制器连接、第一输出端经C_C22连接至第四差分运放的同相输入端、第二输出端经C_C21连接至第四差分运放的反相输入端；C_C21与第四差分运放的反相输入端之间包括第六节点，所述第六节点经

和

接地；

与

之间包括第七节点；C_H21的一端与第七节点连接、另一端连接至第四差分运放的同相输出端，且第四差分运放的同相输出端经

和

接地；所述共模电荷控制器与第三差分运放的反相输入端之间包括第八节点，第八节点经

接地，

与

之间包括第九节点，C_I21的两端分别与所述第八节点和所述第九节点连接；

C_C22与第四差分运放的同相输入端之间包括第十节点，所述第十节点经

和

接地；

与

之间包括第十一节点；C_H22的一端与第十一节点连接、另一端连接至第四差分运放的反相输出端，且第四差分运放的反相输出端经

和

接地；所述预设电容传感器与第三差分运放的同相输入端之间包括第十二节点，第十二节点经

接地，

与

之间包括第十三节点，C_I22的两端分别与所述第十二节点和所述第十三节点连接。

4.根据权利要求3所述的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，所述预设电容传感器包括可变电容：C_S1和C_S2、以及开关：

和

其中，

的一端与激励电压连接，

的一端接地，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十四节点；C_S1的一端与所述第十四节点连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C_S2的一端与所述第十四节点连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

5.根据权利要求4所述的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，所述共模电荷控制器包括电容：C₀₁和C₀₂、开关：

和

其中，

的一端接地，

的一端与激励电压连接，

的另一端与

的另一端连接均连接至第十五节点；C₀₁的一端与所述第十五节点连接、另一端与第三差分运放的正相输入端连接；C₀₂的一端与所述第十五节点连接、另一端与第三差分运放的反相输入端连接。

6.根据权利要求1所述的用于MEMS电容型传感器的电容-电压变换电路，其特征在于，所述电压激励源产生预设幅值的阶跃电压激发所述预设电容传感器。

Images