[发明专利]阻抗至数字转换器、阻抗至数字转换装置及方法

说明书

一种阻抗至数字转换器、阻抗至数字转换装置及方法，该阻抗至数字转换器包含一侦测阻抗单元、一偏移阻抗单元、一参考阻抗单元、一积分单元及一电压转数码单元。侦测阻抗单元将输入信号转换成一第一电荷。偏移阻抗单元将偏移信号转换成一第二电荷。参考阻抗单元将参考信号转换成一参考电荷，该参考电荷的正负相关于数字信号的逻辑准位。积分单元接收该第一电荷、该第二电荷及该参考电荷，并于每一周期时间据以加总转换成一积分电压。电压转数码单元判断积分电压的大小以产生一数字信号。多个周期的数字信号的序列平均值正比于待侦测阻抗的阻抗值。阻抗值的侦测范围的中心值是正比于模拟信号的比例。阻抗值的灵敏度是正比于模拟信号的比例。

技术领域

本发明涉及一种转换装置，特别是涉及一种阻抗至数字转换器、阻抗至数字转换装置及方法。

背景技术

现有的电容至数字转换技术，可用来将一待侦测电容的电容值转换成一呈数字形式的数字，所具有的缺点为：无法同时兼顾高灵敏度与宽电容值侦测范围，如图1所示为数字与电容值的对应关系图，随着电容值侦测范围的增加，其灵敏度却是降低的(每数字单位所对应的电容值变大表示灵敏度下降)，其数字范围介于0～1间，若以1％作为所侦测电容值转换后输出的一个数字单位，介于2pF～16pF的电容值侦测范围中每0.14pF可以产生一数字单位的变化，介于16pF～64pF的电容值侦测范围中则需要0.48pF才可以产生一数字单位的变化。介于64pF～256pF的电容值侦测范围中则需要1.92pF才可以产生一数字单位的变化。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种解决上述问题的阻抗至数字转换器。

本发明的阻抗至数字转换器包含一个侦测阻抗单元、一个偏移阻抗单元、一个参考阻抗单元、一个积分单元及一个电压转数码单元。

侦测阻抗单元用来侦测一待侦测阻抗，且接收一输入信号，且于每一周期时间受控制切换以将该输入信号转换成一正比于该输入信号的第一电荷。

偏移阻抗单元接收一偏移信号，且于每一周期时间受控制切换以将该偏移信号转换成一正比于该偏移信号的第二电荷。

参考阻抗单元接收一参考信号及一数字信号，且于每一周期时间受控制切换以将参考信号转换成一正比于该参考电压的参考电荷，该参考电荷的正负相关于该数字信号的逻辑准位。

积分单元，电连接该侦测阻抗单元、该偏移阻抗单元及该参考阻抗单元，以接收该第一电荷、该第二电荷及该参考电荷，并于每一周期时间据以加总转换成一积分电压。

电压转数码单元电连接该积分单元以接收该积分电压，且于每一周期判断该积分电压的大小以产生一数字信号。

在多个周期的数字信号的序列平均值正比于该待侦测阻抗的阻抗值，该序列平均值转换成所对应阻抗值的侦测范围的中心值是正比于该偏移信号与该输入信号的比例，该序列平均值转换成所对应阻抗值的灵敏度是正比于该输入信号与该参考信号的比例。

本发明的阻抗至数字转换器，该输入信号包括一输入电压，该参考信号包括一参考电压，该偏移信号包括一偏移电压，该待侦测阻抗包括一待测电容，该待测电容具有一第一端及一第二端，该侦测阻抗单元包括：

一个第一开关，具有一接收该输入电压的第一端、一电连接该待测电容的第一端的第二端及一接收一第一控制信号的控制端，且根据该第一控制信号切换于导通与不导通间；

一个第二开关，具有一接地的第一端、一电连接该待测电容的第二端的第二端及一接收该第一控制信号的控制端，且根据该第一控制信号切换于导通与不导通间；

一个第三开关，具有一接收一参考电压的第一端、一电连接该待测电容的第一端的第二端及一接收一第二控制信号的控制端，且根据该第二控制信号切换于导通与不导通间；