P4 - Selbstkompensierende Kapazitätsmessung mittels eines einfachen OPVs für eine universelle Sensorschnittstelle
- Event
- AHMT 2014 - Symposium des Arbeitskreises der Hochschullehrer für Messtechnik
2014-09-18 - 2014-09-20
Saarbrücken - Chapter
- Posterpräsentationen
- Author(s)
- R. Freier, A. König - Lehrstuhl für Integrierte Sensorsysteme, TU Kaiserslautern, Kaiserslautern/D
- Pages
- 149 - 156
- DOI
- 10.5162/AHMT2014/P4
- Price
- free
Abstract
Das vorgestellte Messprinzip für Kapazitäten wurde im Rahmen einer generischen Sensorschnittstelle entwickelt und basiert auf einem selbstkalibrierenden Schaltungskonzept mittels eines einfachen Operationsverstärkers. Es weist offsetarme sowie temperaturunempfindliche Eigenschaften auf und beinhaltet zwei Phasen: die erste Phase dient der Kalibrierung des Verstärkers, wobei das Messelement selbst verwendet wird, um die Offsetspannung auszulesen und zu speichern. In der zweiten Phase erfolgt die eigentliche Messung, in der gleichzeitig der Messverstärker durch das zu messende Sensorelement kompensiert wird. Auf einfache Weise sind somit Messgenauigkeiten von mindestens 2% bei einer Messrate von etwa 1 kHz und 12 Bit Auflösung möglich. Der vorgesehene Messbereich erstreckt sich von 60 fF bis 1,75 μF. Entwurf und Fertigung des
Systems erfolgten in einer 0,35 μm CMOS-Technologie, die Funktionalität wurde anhand eines Testchips und Musterkapazitäten im Bereich von 1,5 nF bis 33 nF bestätigt.