[发明专利]电容性传感器、集成电路、电子设备和方法

权利要求书

1.一种用于感测关注分析物的传感器(100，200)，所述传感器包括多个电容性元件(120)，每个电容性元件包括被电介质(124)隔开的一对电极(122，126)，其中至少一个电容性元件的电介质的介电常数对关注分析物敏感，所述传感器还包括：

比较器(130，230)，适于将选定的电容性元件集合与参考信号比较并产生比较结果信号，以及

控制器(150，250)，用于选择所述电容性元件集合，并响应于所述比较结果信号来迭代地更新对感测的关注分析物的等级加以指示的数字化值，其中所述传感器被布置为在完成迭代时输出所述数字化值。

2.根据权利要求1所述的传感器(100)，其中每个电容性元件的电介质(124)的介电常数取决于电介质中关注分析物的浓度，控制器(150)被配置为选择子集以使得子集的总容量保持恒定。

3.根据权利要求1或2所述的传感器(100)，其中所述多个电容性元件(120)包括：第一组电容性元件，第一组电容性元件中的每个电容性元件具有第一最大容量；以及第二组电容性元件，第二组电容性元件中的每个电容性元件具有是第一最大容量倍数的最大容量。

4.根据权利要求1所述的传感器(200)，其中，

所述多个电容性元件(120，220_1-n)定义了电荷定标数模转换器(210)，

所述多个电容性元件包括电介质(124)的介电常数对关注分析物的等级敏感的单个电容性元件(120)，所述单个电容性元件在传感器的模数转换模式中定义了数模转换器的最高有效位，

所述多个电容性元件还包括电介质的介电常数对关注分析物不敏感的另一电容性元件(220₁)，所述另一电容性元件在传感器的编程模式中定义了数模转换器的最高有效位；和

控制器(250)包括用于提供数字码的逐次逼近寄存器。

5.根据权利要求4所述的传感器(200)，其中电荷定标数模转换器(210)的最高N位是温度计编码的。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的传感器(200，210)，其中参考信号是参考频率信号。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器(100，200)，其中所述电容性元件具有公共电极(126)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的传感器(100，200)，其中关注分析物是湿气。

9.一种集成电路，包括根据权利要求1-8中任一项所述的传感器(100，200)，其中所述电容性元件(120，220)形成在集成电路的金属化叠层中或所述金属化叠层上。

10.根据权利要求9所述的集成电路，其中所述电容性元件(120，220)的至少一个电极(122，126)形成在所述金属化叠层的金属层中。

11.根据权利要求9所述的集成电路，其中电容性元件(120)形成在所述金属化叠层上，所述集成电路还包括在电容性元件与金属化叠层之间的防湿层。

12.一种电子设备，包括根据权利要求8或9所述的集成电路。

13.一种确定关注分析物的等级的方法，包括

提供多个电容性元件(120)，每个电容性元件包括被电介质(124)隔开的一对电极(122，126)，其中至少一个电容性元件的电介质的介电常数对关注分析物敏感；

将选定的电容性元件集合与参考信号进行比较并产生比较结果信号；

响应于所述比较结果信号来迭代地选择电容性元件集合；以及

在完成迭代之后产生对所确定的分析物的等级加以指示的数字化信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

每个电容性元件(120)的电介质(124)的介电常数对关注分析物敏感；

迭代地选择电容性元件集合的步骤包括调整所述电容性元件集合中的电容性元件的数目，直到比较结果信号指示电容性元件集合中的电容性元件的总电容与参考信号匹配；并且

产生数字化信号的步骤包括在完成迭代之后产生对所选的电容性感测元件的数目加以指示的信号。

15.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述电容性元件(120)中的单个电容性元件的电介质的介电常数对关注分析物敏感；

所述多个电容性元件定义了电荷定标数模转换器(210)，所述电荷定标数模转换器(210)包括所述单个电容性元件作为在数模转换模式中的最高有效位，以及包括电介质的介电常数对关注分析物不敏感的另一电容性元件(220₁)作为在编程模式中的最高有效位；

该方法还包括：

在所述编程模式中用参考电压对包括所述另一电容性元件的数模转换器进行编程；

通过用所述单个电容性元件替换所述另一电容性元件对数模转换器进行重新配置；

迭代地选择电容性元件集合的步骤包括顺序选择数模转换器的单个电容性元件并重复下述步骤：将所选的电容性元件上存储的电荷与参考信号进行比较，并响应于所产生的比较结果信号来更新逐次逼近码，直到数模转换模式中数模转换器的所有电容性元件已经与参考值比较；

其中产生数字化信号的步骤包括随后输出逐次逼近码。