[实用新型]模拟信号路由器

说明书

提供了模拟信号路由器。所提供的模拟信号路由器用于电容数字转换器(CDC)，包括连接线组、模拟开关矩阵与一个或多个电容端口；所述连接线组包括至少第一连接线和/或第二连接线；所述模拟开关矩阵将所述连接线组耦合到电容端口，其中在任意时刻，所述模拟开关矩阵将一个电容端口至多仅耦合到所述连接线组的一条连接线，以及所述模拟开关矩阵将所述连接线组的一条连接线耦合到零个、一个或多个电容端口；所述模拟开关矩阵还将所述连接线组耦合到所述电容数字转换器。

技术领域

本申请涉及模拟信号路由器，特别地涉及用于为CDC(CapacitorDigitalConverter，电容数字转换器)测量电容而提供电信号的模拟信号路由器。

背景技术

基于电容的传感器被广泛应用。类似于ADC(模拟数字转换器，AnalogDigitalConverter)，CDC(电容数字转换器)测量电容值并转换为数字量输出。图1展示了利用CDC测量电容的电容测量单元的示意图。

CDC包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)。可选地，CDC还包括自电容信号线端口(SCA)、主动屏蔽信号线端口(SHD)和/或同步时钟端口(CLK)。EXC代表激励源，例如方波信号源。

在一种工作模式中，被测量的电容(Cm)的两个极板分别与激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)相连，构成互电容测量回路。激励源EXC连接到激励信号线端口(AEC)，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向电容(Cm)的极板施加激励信号，并通过其互电容输入信号线端口(ACC)采集从电容(Cm)的极板获取的对激励信号的响应，并根据响应测量电容(Cm)的电容值。由于电容(Cm)的两个极板都同CDC相连，将电容(Cm)称为互电容。

在又一种工作模式，被测量电容(Cs)的一个极板同自电容信号线端口(SCA)相连，大地作为被测量电容(Cs)的另一个极板，通过CDC的接地端(AGND)构成自电容测量回路。将电容(Cs)称为自电容。激励源EXC连接到自电容信号线端口(SCA)，CDC通过自电容信号线端口(SCA)向电容(Cs)施加激励并获得响应以测量其电容值。

CDC可应用多种电容测量原理。作为举例，对于互电容(Cm)，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向电容(Cm)充电，通过互电容输入信号线端口(ACC)获取电容(Cm)充电后的电压值，并接入Σ-Δ调制器，经低通滤波后输出代表待测量电容(Cm)的电压值的数字量。作为又一个例子，CDC内部的激励信号源(记为EXC)被动态地连接到自电容信号线端口(SCA)，同时切断自电容信号线端口(SCA)到CDC内的例如Σ-Δ调制器的连接，以向自电容(Cs)充电，以及在接下来的时刻，断开激励信号源(EXC)到自电容信号线端口(SCA)的连接，并将自电容信号线端口(SCA)同Σ-Δ调制器导通，以将电容(Cs)的电压值转换为代表其电容值的数字量。

在一些情况下，CDC的自电容信号线端口(SCA)被激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代，从而CDC不提供独立的自电容信号线端口(SCA)。为了用激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代自电容信号线端口(SCA)，CDC内部被设置开关。在激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)测量互电容时，将激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)同测量自电容的电路断开；而在用激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)替代自电容信号线端口(SCA)测量自电容时，将测量自电容的电路(包括激励源EXC)连接到激励信号线端口(AEC)或互电容输入信号线端口(ACC)，以及将激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)同测量互电容的电路断开。