← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2012第7期Clocking & PLLs0.35μm
An Energy-Efficient 15-Bit Capacitive-Sensor Interface Based on Period Modulation
一种基于周期调制的高能效15位电容传感器接口
15-bit分辨率，12-bit线性度，7.6ms测量时间，6.8pF传感器电容，64μA@3.3V
电容传感器周期调制能量效率自动校准负反馈
▸创新点1：采用周期调制输出信号，通过将传感器电容转换为时间间隔，简化了数字化过程，仅需一个简单的数字计数器即可实现高精度测量，显著降低了系统复杂度和功耗。
▸创新点2：使用负反馈环路限制积分器输出摆动，使得能够在积分器中使用电流效率高的望远镜式OTA（运算跨导放大器），从而优化了电路的功耗和性能，同时提高了系统的稳定性。
▸创新点3：应用自动校准技术消除比较器延迟引起的误差，不仅提高了输出信号的精度，还允许使用低功耗比较器，进一步降低了整体系统的能耗，实现了高能效设计。
▸创新点4：通过分析负反馈环路的稳定性，实现了对寄生电容的高容忍度（可处理高达传感器电容五倍的寄生电容），扩展了接口电路的适用场景，同时保持了低功耗特性（仅消耗64μA，3.3V供电）。
Abstract
This paper presents an energy-ef ficient capaci-
tive-sensor interface with a per iod-modulated output signal.
This interface converts the sensor capacitance t oat i m ei n t e r v a l ,
which can be easily digitized by a simple digital counter. It is
based on a relaxation oscillator consisting of an integrator and
a comparator. To enable the use of a curren t-efficient telescopic
OTA in the integrator, negative feedback loops are applied to limit
the integrator’s output swing. To obtain an accura