JP2009533651A - センサー障害モード検出を具備する静電容量デジタル変調器 - Google Patents
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Abstract
Description
センサー静電容量、リファレンス静電容量、プライマリ静電容量デジタル(CD)変調器を含む圧力トランスミッターは、センサー静電容量又はリファレンス静電容量が障害モードである場合を識別するよう、センサー障害モード検出を提供する。セカンダリ・センサー障害モード変調器は、パルス符号変換信号を生成するためにリファレンス静電容量がアクティブである間、動作する。そのパルス符号変換信号は、リファレンス静電容量の相関要素である。プライマリ及びセカンダリ変調器のアウトプットに基づいてセンサー障害モード状態を識別することができる。
SFD検出器32の測定の下での静電容量比は、ηR=CR/CF1である。
オン・チップ・フィードバック・キャパシタCF1に対するセンサー・キャパシタの静電容量比は、ηS=CS/CF1である。
比率ηSは、ηS=ηR((1/ηm)−1)として、測定した比率ηm及びηRの表現で表すことが可能である。したがって、静電容量比ηSの測定は、CS(又はCR)が障害モードであるか否かを決定するために必要では無い。それは、上記数式を用いて、ηm及びηRの測定結果に基づき、マイクロプロセッサー18によって計算することができるからである。
である。
と表される。
スイッチSW2及びSW5はCZHのためにオート・ゼロ経路(auto-zero path)を提供する。スイッチSW4及びSW5はCZLのためにオート・ゼロ経路を提供する。スイッチSW1及びSW7はCHのためにインテグレーション経路(integration path)を提供する。スイッチSW3及びSW8はCLのためにインテグレーション経路を提供する。
スイッチ制御信号のロジックを以下に一覧する。
である。
ビルト・イン・テスト・キャパシタ・インプット制御信号は
である。
と表される。積分器42のためのスイッチ制御信号は以下の通りである。
インプット・スイッチ・キャパシタ・サンプリング制御信号(input switched-capacitor sampling control signals)は
と表される。
オート・ゼロ・キャパシタCZスイッチ制御は
と表される。
リセット・スイッチ制御は
と表される。
と表される。
スイッチSW31乃至SW38の制御ロジックを以下に一覧する。
である。
パルス符号変調信号PCMR
である。
Claims (12)
- センサー静電容量CS及びリファレンス静電容量CRをパルス符号変調(PCM)信号に変換するための静電容量デジタル(CD)変調器であって、
第一の局面の間にCS及びCR内の電荷パケットを選択的に形成し、第二の局面の間にCS及びCRから電荷を積分し、第一段階のアウトプットVOUT1を生成する第一段階のシグマ・デルタ積分器であって、静電容量CF1を有するためのフィードバック・キャパシタを具備する前記第一段階のシグマ・デルタ積分器と、
前記第一段階のアウトプットVOUT1を標本化し、標本化した前記第一段階のアウトプットを積分し、第二段階のアウトプットVOUT2を生成する第二段階のシグマ・デルタ積分器と、
前記第二段階のアウトプットVOUT2を前記PCM信号に変換するための量子化器と、
CS及びCRの障害モードを識別するセンサー障害モード検出(SFD)信号をVOUT1から得るためのセンサー障害モード検出(SFD)回路であって、前記SFD信号は静電容量比CR/CF1を表すことを特徴とする前記SFD回路と、
を備える前記CD変調器。 - 請求項1に記載のCD変調器であって、前記PCM信号に応じて前記センサー静電容量CSと前記リファレンス静電容量CRに励起信号を選択的に提供するためのCD制御ユニットをさらに備えることを特徴とする変調器。
- 請求項2に記載のCD変調器であって、
前記第一段階のシグマ・デルタ積分器は、
積分器インプット・ノードと、
第一インプット、第二インプット、及びアウトプットを有する増幅器と、
前記積分器インプット・ノードと前記増幅器の前記第一インプットとの間に接続されたオート・ゼロ・キャパシタCZ1と、
を備え、静電容量CF1を有する前記フィードバック・キャパシタは前記増幅器の前記アウトプットに接続されていることを特徴とする変調器。 - 請求項3に記載のCD変調器であって、前記SFD信号はパルス符号変換されることを特徴とする変調器。
- 請求項1に記載のCD変調器であって、
前記SFD回路は、
VOUT1を標本化し、アウトプットVOUT3を生成するためのSFD積分器と、
VOUT3を前記SFD信号に変換するためのSFD量子化器と、
前記SFD信号に応じて前記SFD積分器にSFD励起信号を提供するためのSFD制御ユニットと、
を備えることを特徴とする変調器。 - 請求項1に記載のCD変調器であって、
前記SFD回路は、
VOUT1を標本化するためのオーバーサンプリング・アナログ・デジタル変換器を備えることを特徴とする変調器。 - 請求項6に記載のCD変調器であって、CRが前記第一段階のシグマ・デルタ積分器に接続されている場合、前記SFD回路はアクティブであることを特徴とする変調器。
- センサー静電容量と、
リファレンス静電容量と、
検出した圧力を表すパルス符号変調信号PCMPを生成するためのプライマリ静電容量デジタル(CD)変調器と、
を備え、
前記プライマリCD変調器は、
センサー静電容量とリファレンス静電容量に応じて電荷パケットを選択的に形成し、前記電荷パケットを積分し、第一段階のアウトプットVOUT1を生成する第一段階のシグマ・デルタ積分器と、
前記第一段階のアウトプットVOUT1を標本化し、標本化した前記第一段階のアウトプットを積分し、第二段階のアウトプットVOUT2を生成する第二段階のシグマ・デルタ積分器と、
前記第二段階のアウトプットVOUT2を前記PCMP信号に変換するための量子化器と、
VOUT1を標本化し、前記センサー静電容量及び前記リファレンス静電容量が障害モードであるか否かを示すパルス符号変調信号PCMRを生成するセカンダリ変調器と、
を備え、
CRは前記リファレンス静電容量であり、CF1は前記第一段階のシグマ・デルタ積分器のフィードバック・キャパシタにおける静電容量であるとすると、前記信号PCMRは静電容量比CR/CF1を表すことを特徴とする圧力トランスミッター。 - 請求項8に記載の圧力トランスミッターであって、
前記第一段階のシグマ・デルタ積分器は、
積分器インプット・ノードと、
第一インプット、第二インプット、及びアウトプットを有する増幅器と、
共通ノードと前記増幅器の前記第一インプットとの間に接続されたオート・ゼロ・キャパシタと、
を備え、前記フィードバック・キャパシタは前記増幅器の前記アウトプットに接続されていることを特徴とするトランスミッター。 - 請求項8に記載の圧力トランスミッターであって、
前記セカンダリ変調器は、
VOUT1を標本化し、アウトプットVOUT3を生成するための積分器と、
VOUT3を前記信号PCMRに変換するための量子化器と、
前記信号に応じて励起信号を前記積分器に提供するための制御ユニットと、
を備えることを特徴とするトランスミッター。 - 請求項9に記載の圧力トランスミッターであって、前記リファレンス静電容量が前記第一段階のシグマ・デルタ積分器に接続されている場合、前記セカンダリ変調器はアクティブであることを特徴とするトランスミッター。
- 請求項8に記載の圧力トランスミッターであって、前記信号PCMRに基づいて、障害モードが存在するか否かを決定するためのマイクロプロセッサーをさらに備えることを特徴とするトランスミッター。
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