采用开关电容的湿度/电压转换电路

2017-03-16 62 0

由于湿度传感器的湿度与电容成线性关系,能方便地将湿度转换为电压形式,但电路结构比较复杂;若采用开关电容(SCF)技术,电路结构就比较简单。

原理如图 (a) 所示:为反相输入加法器,电阻 R1~R3 采用开关电容代替,等效电阻为电容与时钟频率乘积的倒数(即 1/fC)。各时钟频率相等、C1=C3,则输出电压 Uo=-U1+(C2/C3)·U2,式中 C2 采用湿敏电容,Uo 相对 C3 为单调增加函数。若设置适当的 U1 值,当湿度为 0%、C2 为此值时可令输出为 0,即 Uo=0。

图 (b) 为湿度/电压转换实用电路:用 VD1 获得 2.5 V 基准电压,用电阻分压获得相当于图 (a) 中 U1 的电压;用 LTC1043(A)获得相当于图 (a) 中 -U2 的电压——当 LTC1043(A)的 7A 与 11A、12A 与 13A 脚短接时电�AC2 充电,8A 与 11A、12A 与 14A 脚短接时 C2 电荷转移到 C3,可获得相当于 -U2 的电压。

图 (a) 中 R1~R3 相当于 LTC1043(B)中 7B、8B、11B 脚,12B、13B、14B 脚及 2B、5B、6B 脚的各部分电阻;图 (a) 中 C1 等于图 (b) 中的 U5=100 pF,C2 等于图 (b) 中 C7=100 pF,图 (a) 中 C2 为图 (b) 中的湿敏电容 C。因为时钟由同一组件产生,16 脚断开时时钟频率约 150 kHz。C8 为隔直电容,R3 为放电电阻,C6 为积分电容,输出端可获得与相对湿度一一对应的直流电压。

调整方法:反复调整 RP2(10 kΩ),使湿度为 5% RH 时输出电压为 0.05 V;调整 RP1 使湿度为 90% 时输出电压为 0.9 V。这样,湿度/电压转换电路对湿度 0~100% RH 时输出电压 0~1 V,转换精度在 2% 以上。

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