CN103109194A - 用于近似两电容间差异的技术 - Google Patents

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Abstract

系统包括电容调节模块和控制模块。该电容调节模块被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一和第二电容中的一个并联连接。该控制模块标识第一和第二电容中的较小者且标识第一和第二电容中的较大者。随后，控制模块，在M次迭代中的每一次，指令该电容调节模块来在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接，并确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。

Description

用于近似两电容间差异的技术
技术领域
本公开涉及用于近似电容的系统与方法，且更特定地，涉及用于近似两电容间差异的系统与方法，这可在可被实现在例如医疗设备中的容性传感器中是有用的。
背景技术
容性传感器可包括一个或多个电容器，电容器的值表示所感测到的参数。检测电路可测量包括于容性传感器内的电容器的值来确定由容性传感器所表示的所感测到的参数的值。例如，容性加速度计基于该加速度计所经历的加速度可产生一个或多个电容值。连接至该容性加速度计的检测电路可测得该一个或多个电容值并基于这些值确定该加速度计的加速度。
在一些实现中，加速度计可包括感测元件，该感测元件包括以有区别的方式作用的两个平行平板电容器，其中该加速度计的加速度使得其中一个电容器增加电容且另一个电容器减少电容。在静止、或不变的加速度时，加速度计中电容之间的差异可保持不变。通过将电压（如，方波电压）施加于该电容器并产生与该电容器关联的输出电压，检测电路可确定该加速度计中电容的值。可使用模拟数字（A/D）转换器将所产生的输出电压数字化，从而产生表示适于用在数字系统中的加速度的量与方向的数字值。一般而言，被用于确定两个电容的数字值的检测电路可包括放大器、滤波器、振荡器、A/D转换器等。
发明内容
一般而言，本公开涉及用于近似两电容间差异的系统与方法。在一个示例中，根据本公开的电容近似系统确定电容C1和电容C2之间的电容的近似差异。例如，C1和C2可以是包括在容性传感器内的电容，容性传感器诸如是加速度计，且因此，电容近似系统可确定基于电容的传感器测得的参数，诸如加速度。
该电容近似系统使用根据本发明的迭代近似方法，确定电容的近似差异。该迭代近似方法可包括3个阶段。在第一阶段过程中，该电容近似系统确定C1和C2中哪一个较小。然后，在之后的阶段中，该系统可修改在第一阶段中被确定为C1和C2中初始较小那个。
该电容近似系统可包括具有一组N个电容器（每一个具有预确定值）的电容调节模块。在第二阶段的一系列迭代过程中，该系统将来自一组N个电容器的电容器的各组合与C1和C2中初始较小电容并联连接。基于该迭代，该系统可确定N个电容器的哪个组合最好地近似了C1和C2之间的差异。例如，该系统可确定可与C1和C2中的初始较小电容并联连接的最大数量的N个电容器，从而这些电容器与初始较小电容的组合不大于初始较大电容。
在第三阶段过程中，接着上述迭代，基于来自一组N个电容器的最佳近似C1和C2之间差异的电容器的组合，该系统来近似C1和C2之间的差异。例如，该系统可确定C1和C2之间的近似差异等于来自一组N个电容器的最佳近似C1和C2之间的差异的电容器组合的和。
在一个示例中，本公开涉及包括电容调节模块和控制模块的系统。该电容调节模块被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一和第二电容中的一个并联连接。该控制模块标识第一和第二电容中的较小者且标识第一和第二电容中的较大者。随后，控制模块，在M次迭代中的每一次，指令该电容调节模块来在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接，并确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在另一个示例中，本公开涉及一方法，包括标识第一和第二电容中的较小者并标识第一和第二电容中的较大者。该方法还包括，在M次迭代的每一次，在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接、确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容、并当与该组节点关联的电容大于所标识的较大电容时将N个电容器的该至少一个断开连接。此外，该方法包括，在M次迭代后，基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在另一个示例中，本公开涉及一系统，包括用于标识第一和第二电容中的较小者的装置以及用于标识第一和第二电容中的较大者的装置。该系统还包括装置，用于在M次迭代的每一次，在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接、确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容、并当与该组节点关联的电容大于所标识的较大电容时将N个电容器的该至少一个断开连接。此外，该系统包括用于在M次迭代后基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异的装置。M和N是大于或等于1的整数。
在另一个示例中，本公开涉及包括电容调节模块和控制模块的系统。该电容调节模块被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一电容并联连接、且被配置为将具有预定值的偏置电容器与第二电容器并联连接。控制模块，在M次迭代中的每一次，指令该电容调节模块来在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与第一电容并联连接，并确定与该组节点关联的电容是否大于与第二电容并联的偏置电容器。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在另一个示例中，本公开涉及包括电容调节模块、电容比较模块、和控制模块的系统。该电容调节模块被配置为在一组节点两端连接N个电容器中的一个或多个。该电容比较模块被配置为连接至该组节点、连接至目标电容、并确定目标电容和与该组节点关联的电容中的哪个较大。控制模块，在M次迭代的每一次中，指令电容调节模块在一组节点两端连接N个电容器中的至少一个、并指令该电容比较模块来确定目标电容和与该组节点关联的电容中哪个较大。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似目标电容。M和N是大于或等于1的整数。
在以下的附图和描述中阐述一个或多个示例的细节。其它特征、目的、和优点将从描述和附图、以及权利要求书中显见。
附图说明
图1是示例性电容近似系统的功能框图。
图2是示例性电容近似系统的功能框图，图示了C1和C2的相对值。
图3是示例性电容近似系统的功能框图，图示了示例性电容调节模块的详细示图。
图4是图1的电容近似系统的示例性电容比较模块的功能框图。
图5示出用于确定电容近似系统的C1和C2的较小者的示例性方法。
图6示出示例性迭代近似方法。
图7是示出图1的电容近似系统的示例性电容调节模块的详细示图的功能框图。
图8是示出图1的电容近似系统的另一个示例性电容调节模块的详细示图的功能框图。
图9是示出迭代近似方法的数值示例的表格。
图10示出使用具有预定值的电容器阵列实现的示例性迭代近似方法。
图11是包括调零模块（zeroing module）的示例性电容近似系统的功能框图。
图12示出图11的电容近似系统的示例性调零模块的详细示图。
图13示出使用具有预定值的电容器阵列实现的示例性迭代调零方法。
图14是包括补偿模块的示例性电容近似系统的功能框图。
图15示出图14的电容近似系统的示例性补偿模块的详细示图。
图16是包括偏置电容器的示例性电容近似系统的功能框图。
图17是示出使用图16的示例性电容近似系统的迭代近似方法的数值示例的表格。
图18示出使用图16的示例性电容近似系统实现的示例性迭代近似方法。
图19是近似目标电容的值的示例性电容近似系统的功能框图。
图20是示出使用图19的示例性电容近似系统的迭代近似方法的数值示例的表格。
图21示出使用图19的示例性电容近似系统实现的示例性迭代近似方法。
图22是示出在医疗设备系统中电容近似系统的示例性实现的功能框图。
图23是示出包括该电容近似系统的植入性医疗设备的示例性配置的功能框图。
具体实施方式
图1是确定电容C1和电容C2之间的电容上的近似差异的电容近似系统100的功能框图。电容C1和电容C2、以及C1和C2之间的差异，可用法拉单位来表达（如，微微法拉）。
电容近似系统100包括控制模块102、电容比较模块104、和电容调节模块106。本公开的各模块，如，控制模块102、电容比较模块104、电容调节模块106、和此处描述的其他模块可使用电子硬件、固件、和/或软件来实现。
本公开的各模块可包括任何分立的和/或集成的电子电路组件，其实现能产生归于此处模块的功能的模拟和/或数字电路。例如，该模块可包括模拟电路，如，放大电路、滤波电路、和/或其他信号调节电路。各模块还可包括数字电路，如，组合的或有序的逻辑电路、存储器设备等。进一步，各模块可包括存储器，存储器可包括计算机可读指令，当指令被执行时，使得各模块执行归于此处的各模块的各种功能。存储器可包括任何易失性、非易失性、磁、或电介质，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存或任何其它数字介质。
本公开的各模块还可包括专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或等效的分立或集成逻辑电路中的一个或多个。在一些示例中，模块可包括多个组件，例如一个或多个微处理器、一个或多个微控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC、或者一个或多个FPGA的任意组合。
此处归于模块的功能可体现为硬件、固件、软件、或其任何组合。将不同特征描绘为模块旨在强调不同的功能方面，并且不一定暗示这些模块或单元必须通过单独的硬件或软件组件来实现。相反，与一个或多个模块关联的功能可由单独的硬件或软件组件执行，或者集成在共同或单独的硬件或软件组件内。
在整个公开中，电容C1和C2之间的实际差异可被称为ΔC。因此，电容近似系统100确定ΔC的近似值。换言之，电容近似系统100近似电容C1和C2之间的实际差异。在整个公开中，由电容近似系统100确定的ΔC的近似值被称为ΔCapprox。
一般而言，C1和C2可代表任何两个电容，且因此，电容近似系统100可确定任何两个电容之间的近似差异。在一个示例中，C1和C2可被包括在基于电容的传感器中，诸如加速度计。当C1和C2被包括在加速度计中时，电容C1和C2之间的差异可表示加速度计（如，在一些加速度计中是沿单轴）所经历的加速度的量。因此，当C1和C2被包括在加速度计中时，电容近似系统100可被用于确定加速度计的近似加速度。尽管C1和C2可代表基于电容的加速度计中的电容，C1和C2可代表表示加速度计外的参数的其他基于电容的传感器中的任何两个电容。
电容近似系统100使用迭代近似方法确定ΔCapprox。该迭代近似方法可包括三个阶段。在第一阶段过程中，该电容近似系统100确定C1和C2中哪一个较小。在之后的阶段中，电容近似系统100可修改C1和C2中在第一阶段中被确定为较小的那个。换言之，在迭代近似方法的之后的阶段中，电容近似系统100可选择C1和C2中的较小者进行修改，且因此，在第一阶段中被确定为C1和C2中的较小者可被称为“选中电容”。在第二和第三阶段中没有被选择进行修改的那另一个电容（如，C1或C2），可被称为“未选电容”。
在迭代近似方的第二阶段中，电容近似系统100迭代地增加具有不同预定值的电容与选中电容并联。在每一次迭代过程中，在将预定电容增加至选中电容后，电容近似系统100确定选中电容与预定电容组合是否大于未选电容。在每一次迭代过程中，在该确定之后，电容近似系统100移除该预定电容（即，断开预定电容与选中电容的连接）或者维持该预定电容与选中电容之间的连接用于之后的迭代。例如，如果选中电容与预定电容的组合大于未选电容，电容近似系统100移除该预定电容。可选地，如果选中电容与预定电容的组合小于未选电容，电容近似系统100维持该预定电容与选中电容之间的连接用于之后的迭代。
在第二阶段的之后的迭代过程中，电容近似系统100向该选中电容增加具有其他预定值的电容，并确定预定电容的每一个与选中电容的组合是大于还是小于未选电容。此外，在之后的迭代过程中，电容近似系统100确定是断开还是维持其他预定电容与该选中电容之间的连接。
在第三阶段过程中，在多次（如，8次）迭代之后，电容近似系统100，基于哪些预定电容连接至选中电容，来近似选中和未选电容之间的差异。例如，电容近似系统100可确定，ΔCapprox等于在不使得所增加的电容和选中电容之和大于未选电容的情况下可被增加至选中电容的电容的量。换言之，电容近似系统100可确定ΔCapprox等于在不使得选中电容增至大于未选电容的值的情况下可被增加至选中电容的预定电容的最大量。
现在讨论控制模块102、电容比较模块104、和电容调节模块106的操作。控制模块102，例如，可根据迭代近似方法指令电容比较模块104和电容调节模块106，从而确定ΔCapprox(即,近似ΔC)。
在迭代近似方法的开始时，控制模块102指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小。来自控制模块102的这个指令在图1中被图示为“检测指令”。电容比较模块104，响应于来自控制模块102的指令，确定C1和C2中哪一个较小。然后，电容比较模块104向控制模块102指示C1和C2中哪一个较小，在图1中被图示为“较小电容”。
在迭代近似方法的之后的步骤中，控制模块102可修改C1和C2中被初始地确定为较小的任何一个。C1和C2中被初始地确定的较小者，根据迭代近似方法，可被后续地调节，且此处可被称为“选中电容”。C1和C2中被初始地确定的较大者，在迭代近似方法过程中可不被调节，且此处可被称为“未选电容”。尽管此处描述为根据迭代近似方法调节选中电容而不调节未选电容，在其他实现中，可构想为在类似于如此处描述的迭代近似方法的方法中可调节电容C1或C2。在参看图14-15所描述的一个示例中，可修改未选电容来补偿由于电容调节模块106的操作导致出现的附加电容（如，寄生）。
在控制模块102接收到C1和C2中哪一个较小的指示后，控制模块102可指令电容调节模块106来调节节点108和110（即，C1的节点）之间和/或节点112和110（即，C2的节点）之间的电容。从控制模块102到电容调节模块106的指令可指示在电路中何处增加电容，如，在节点108和110之间或在节点112和110之间，且向电路增加多少电容。指示向何处增加电容以及增加多少电容的指令在图1中可被分别图示为“选中电容”和“预定电容”。在下文中讨论有关于在迭代近似方法过程中调节C1和C2中哪一个、以及调节C1和C2到什么程度的细节。
在一个示例中，控制模块102可指令电容调节模块106增加电容与C1并联，即，在节点108和110之间。在另一个示例中，控制模块102可指令电容调节模块106增加电容与C2并联，即，在节点112和110之间。在又一些示例中，控制模块102可指令电容调节模块106向C1和C2都增加电容。
电容调节模块106可根据来自控制模块102的指令来调节C1的节点108和110之间的电容。例如，响应于来自控制模块102的指令，电容调节模块106可增加电容与C1并联从而增加C1的节点108和110之间的电容。下文中，增加节点108和110之间的电容可被称为调节C1或向C1增加电容，因为在节点108和110之间增加电容可电学等效于向C1调节/增加电容。
电容调节模块106可根据来自控制模块102的指令来调节电容C2的节点112和110之间的电容。例如，电容调节模块106可增加电容与C2并联从而增加C2的节点112和110之间的电容。下文中，增加节点112和110之间的电容可被称为调节C2或向C2增加电容，因为在节点112和110之间增加电容可电学等效于向C2调节/增加电容。
在一些实现中，如此处所述，电容调节模块106可包括电容器阵列，其中该阵列的每一个电容器具有预定电容。因此，在一些实现中，根据来自控制模块102的指令，电容调节模块106可向C1或C2增加该阵列的一个或多个电容器来分别调节C1或C2的电容。
现在参看图2，为了帮助解释电容近似系统100如何确定ΔCapprox，下文将假设C2是C1和C2中的较小电容。因此，在图2中，C1被图示为等于C2加上附加电容ΔC（即，C1和C2之间的实际差异）。如之后附图中所示，在C1等于C2加上ΔC的假设下，电容近似系统100可被描述为近似ΔC，即，确定ΔCapprox。
如上所述，电容近似系统100初始地确定C1和C2中哪一个较小。根据图2，控制模块102可指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小，且响应于该指令，电容比较模块104将确定C2较小。因此，在迭代近似方法过程中，控制模块102可选择电容C2进行调节。由于C2被图示为较小电容，下文中C2还可被称为选中电容，且C1可被称为未选电容。
图3示出示例性电容调节模块106的详细示图。电容调节模块106包括选择模块120和电容模块122。选择模块120选择性地将C1或C2连接至电容模块122的可调节电容“Cadj”。因此，选择模块120被图示为可将C1或C2连接至Cadj的开关。
选择模块120可基于从控制模块102接受的指示哪一个电容被选中进行调节的指令（如，二进制值）来选择性地将C1或C2连接至Cadj。在图3的示例中，选择模块120，响应于来自控制模块102的指示C2是选中电容的指令，选择性地将C1或C2连接至Cadj。尽管选择模块120被图示和描述为将C2连接至Cadj，因为C2是C1和C2中的较小者，在其中C1小于C2的示例中，即其中C1是选中电容的示例中，选择模块120也可将C1连接至Cadj。
Cadj可代表可被放置为与C1或C2并联的可调节电容。在一些示例中，可使用具有不同预定值的电容器阵列实现Cadj，下文参看图7-8描述。因此，在一些示例中，电容模块122可从电容器阵列中选择性地增加电容器与选中电容并联从而实现可调节电容Cadj。尽管电容模块122此处被描述为包括实现Cadj的电容器阵列，可构想的是可使用其他技术实现电容模块122的可调节电容Cadj。
电容模块122可将Cadj设置为由控制模块102所指示的电容量（如，预定电容）。在其中Cadj由预定电容器的阵列实现的示例中，控制模块102可使用二进制值来指令电容模块122，该二进制值指示连接/断开连接阵列中的哪些电容器从而实现电容量（如，预定电容）。
图4示出示例性电容比较模块104的详细示图。电容比较模块104包括第一充电模块126-A、第二充电模块126-B、和阈值检测模块128。第一和第二充电模块126-A、126-B分别对电容C1和C2充电。在一些示例中，可将Cadj连接至C1或C2，这可分别引起C1或C2的经调节的值，这进而可引起C1或C2的经调节的充电时间。
当第一和第二充电模块126-A、126-B对电容C1和C2充电时，阈值检测模块128监测C1两端的电压（即，V1）和C2两端的电压（即，V2）。阈值检测模块128基于所监测的电压V1和V2哪一个首先超过阈值电压，来确定C1和C2中哪一个较小。此外，阈值检测模块128也可基于C1和C2中哪一个不是首先超过阈值电压，来确定C1和C2中哪一个较大。
第一和第二充电模块126-A、126-B可包括电流源（如，恒流源）。第一和第二充电模块126-A、126-B的每一个的电流源可提供相同的充电电流，在图4中被标记为“I”。例如，可使用电流镜电路实现相同的充电电流。
在响应于来自控制模块102的检测指令的同时开始，充电模块126-A、126-B各自可向各电容C1和C2提供充电电流“I”。假设在从控制模块102接收检测指令前，C1和C2被放电、且假设第一和第二充电模块126-A、126-B响应于该检测指令几乎同时开始传递相同的电流，在C1和C2中较小者两端的电压将以更高的速率增加。因此，电压V1和V2中的较大者可以是C1和C2中较小者两端的电压。例如，如果相比电压V2，电压V1以更高速率增加，C1则可小于C2，且反之亦然。
在第一和第二充电模块126-A、126-B传递电流“I”至C1和C2的同时，阈值检测模块128监测电压V1和V2。阈值检测模块128监测V1和V2来确定在V1和V2中哪一个首先超过阈值电压。由于C1和C2中的较小者可以更高速率产生电压，V1和V2中首先达到阈值电压者对应于C1和C2中的较小者。换言之，在从控制模块102接收检测指令之后，阈值检测模块128基于V1和V2中哪一个首先增加超过阈值电压，来检测C1和C2中哪一个较小。
在一些实现中，阈值检测模块128可包括场效应晶体管（FET）开关（如，金属氧化物半导体FET（MOSFET）），场效应晶体管（FET）开关的栅极连接至V1和V2。在这些实现中，连接至V1和V2的FET开关的阈值电压可用作预定阈值电压，且流过这些FET开关的电流可用作C1和C2中哪一个被充电至阈值电压的指示。换言之，C1和C2两端的电压可被连接至FET晶体管的栅极，且电流可流过FET晶体管，在已达到阈值电压时向控制模块102发送信号。在其他实现中，阈值检测模块128可包括比较器，其将电压V1和V2与阈值电压（如，预定基准电压）比较。因此，在一些示例中，包括于阈值检测模块128中的比较器可指示V1和V2何时到达阈值电压。
在阈值检测模块128确定C1和C2中哪一个较小之后，第一和第二充电模块126-A、126-B可，如通过将负载与C1和C2并联连接，来对C1和C2放电。因此，在再次对C1和C2充电前，第一和第二充电模块126-A、126-B可等待来自控制模块102的检测指令。
尽管电容比较模块104被图示为对C1和C2充电，在其中Cadj与C1或C2之一并联连接的示例中，电容比较模块可与C1和C2一起对Cadj充电。将Cadj与电容（如，C1或C2）并联连接可增加电容的充电时间且由此减少在电容两端产生电压的速率。以此方式，在该迭代近似方法过程中，阈值检测模块128可确定与选中电容并联加上Cadj是否大于未选电容。
图5示出用于确定C1和C2中哪一个较小的方法。在该方法开始时，假设C1和C2已经被放电，如，所以V1和V2接近0V。首先，充电模块126-A、126-B等待来自控制模块102的检测指令（200）。如果充电模块126-A、126-B接受检测指令，充电模块126-A、126-B开始对C1和C2充电（202）。例如，充电模块126-A、126-B可将电流源连接至C1和C2，该电流源可将恒定电流提供至C1和C2来对C1和C2充电。
当充电模块126-A、126-B对电容C1和C2充电同时，阈值检测模块128分别监测C1和C2两端的电压V1和V2（204）。阈值检测模块128确定V1或V2是否已经达到了阈值电压（206）。当V1和V2之一达到阈值电压时，阈值检测模块128确定V1和V2中哪一个首先达到阈值电压（208）。然后，阈值检测模块128向控制模块102指示V1和V2中哪一个首先达到阈值电压（即，C1和C2中哪一个较小）（210）。例如，如果V1首先达到阈值电压，阈值检测模块128指示C1是C1和C2中的较小电容。或者，如果V2首先达到阈值电压，阈值检测模块128指示C2是C1和C2中的较小电容。然后，充电模块126-A、126-B对C1和C2放电，从而V1和V2可返回至零（212）。例如，充电模块126-A、126-B可将负载与C1和C2并联连接来对C1和C2放电。
现在参看图6，示出示例性迭代近似方法300。控制模块102可根据迭代近似方法300确定ΔCapprox。该迭代近似方法300可包括三个阶段。在第一阶段过程中，框（302）和（304），电容近似系统100确定C1和C2中哪一个较小。换言之，在该第一阶段过程中，电容近似系统100选择C1和C2之一在之后的阶段中进行修改。
在第二阶段过程中，框（306）到（312），电容近似系统100向选中电容迭代地增加（如，并联）具有不同预定值的电容。在框（306）到（312）的每一次迭代过程中，在将预定电容增加至选中电容后，电容近似系统100确定选中电容与预定电容组合是否大于未选电容。在该确定之后，如果选中电容与预定电容的组合大于未选电容，电容近似系统100则移除该预定电容。在之后的迭代中，电容近似系统100向该选中电容增加具有其他预定值的电容，并确定预定值的每一个与选中电容的组合是否大于未选电容。
在第三阶段过程中，框（314），在框（306）到（312）的多次迭代之后，控制模块102基于哪个电容被连接至选中电容来近似选中电容和未选电容之间的差异。换言之，控制模块102基于哪一个预定电容当与选中电容组合时没有使得该预定电容与选中电容的组合大于未选电容，来确定ΔCapprox。
现在参看图6，在根据图2-5的C2小于C1的假设下，讨论示例性迭代近似方法300。初始地，控制模块102指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小（302）。电容比较模块104，响应于来自控制模块102的指令，确定C1和C2中哪一个较小（即，C2）（304）。然后，电容比较模块104向控制模块102指示，C1和C2中哪一个较小（即，指示C2）。控制模块102选择C1和C2中的较小者作为在该迭代近似方法的剩余步骤（即，框（306）到（314））中要调节的电容。换言之，C2是用于迭代近似方法300的其余步骤的选中电容，且C1是用于迭代近似方法300的其余步骤的未选电容。
在控制模块102选择进行修改的电容（即，C2）后，控制模块102指令电容调节模块106将预定电容增加至选中电容。换言之，控制模块102指令电容调节模块106来为选中电容增加预定电容。响应于该指令，电容调节模块106增加预定电容（即，Cadj）与选中电容（即，C2）并联（306）。因此，在框（306）后，选中电容可等于在框（306）之前的选中电容与在框（306）中增加的预定电容的和。
然后，控制模块102指令电容比较模块104来确定选中电容（即，C2+Cadj）是大于还是小于未选电容。然后，电容比较模块104确定这些电容中哪一个较小。如果电容比较模块104确定选中电容（即，C2+Cadj）不小于未选电容（C1），控制模块102指令电容调节模块106断开预定电容与选中电容的连接（310）。如果电容比较模块104确定选中电容（即，C2+Cadj）小于未选电容（C1），控制模块102不指令电容调节模块106断开预定电容与选中电容的连接。因此，在其中具有其他预定值的其他电容可被增加与选中电容并联的进一步迭代过程中，该预定电容可保持连接至选中电容。
然后控制模块102确定是否要结束该迭代近似方法（312）。例如，在已经执行了预定次的迭代后，控制模块102可结束该迭代近似方法。
如果控制模块102决定不结束该迭代近似方法，例如，在还没有执行预定次的迭代时，控制模块102开始框（306）到（312）的另一次迭代。换言之，电容近似系统100再次执行方法300的框（306）到（312）。如果在框（310）处，预定电容在之前的迭代过程中没有被移除，则在第二次迭代过程中，该预定电容仍保持连接。
在第二次迭代过程中，控制模块102指令电容调节模块106增加另一个预定电容与选中电容并联。在第二次迭代中被增加的预定电容可被称为“第二预定电容”。在一些实现中，在第二次迭代中被增加的第二预定电容可具有与在第一次迭代中被增加的预定电容一样的值。在其他实现中，如下文参看图7-8所描述的那样，在第二次迭代中被增加的第二预定电容可具有与在第一次迭代过程中被增加的预定电容不一样的值。
电容调节模块106响应于指令，增加第二预定电容与选中电容并联（306）。在其中在第一次迭代过程中，来自第一次迭代的预定电容没有与选中电容（即，C2）断开的示例中，在框（308）的选中电容可以是来自第一次迭代的选中电容、在第一次迭代过程中被增加的预定电容、和第二预定电容，之和。
然后，响应于来自控制模块102的指令，电容比较模块104确定选中电容的增加是否使得选中电容大于未选电容（308）。如果选中电容组合第二预定电容大于未选电容，电容调节模块106断开连接第二预定电容（310）。如果选中电容组合第二预定电容小于未选电容，电容调节模块106不断开连接第二预定电容（310）。
然后控制模块102确定是否要结束该迭代近似方法（312）。如果控制模块102没有结束该近似方法，该方法在框（306）继续进行框（306）到（312）的第三次迭代。如果控制模块102决定结束该迭代近似方法，例如，如果已经执行了预定次的迭代，然后，控制模块102近似C1和C2之间的差异（即，确定ΔCapprox）（314）。控制模块102基于仍被连接至选中电容（即，C2）的预定电容的总和来确定ΔCapprox。例如，控制模块102确定ΔCapprox等于连接至选中电容的预定电容之和。
在其中来自第一次迭代的预定电容和来自第二次迭代的第二预定电容在近似结束后仍被连接的示例中，控制模块102可确定ΔCapprox等于来自第一次迭代的预定电容和第二预定电容之和。在其中仅来自第一次迭代的预定电容在近似结束后被连接的情况下，控制模块102可确定ΔCapprox等于来自第一次迭代的预定电容。在其中仅连接了来自第二次迭代的第二预定电容的示例中，控制模块102可确定ΔCapprox等于第二预定电容。在其中来自第一次迭代的预定电容和第二预定电容均没有被连接的示例中，控制模块102确定ΔCapprox小于来自第一次迭代的预定电容和第二预定电容中的较小者。
现在参看图7，图示出示例性电容调节模块106的详细视图来进一步说明电容近似系统100的示例性实现。电容模块122包括N个电容器。电容模块122还包括N个开关，其可选择性地连接或断开连接N个电容器中的每一个至选中电容C2。N个电容器的每一个包括表示其各自值的标签。位于电容模块122的最右侧的电容器具有电容C（如，单位为法拉）且可经由开关S0被连接至选中电容。在C的左边的电容器具有2C的电容（即，两倍于C的电容）且可经由开关S1连接至选中电容。位于最左侧的电容器可具有最大的电容，具有C×2N-1的值，且可经由开关SN-1连接至选中电容。
控制模块102可指令电容模块122来打开/关闭开关S0到SN-1中的任意、或所有。电容模块122，响应于来自控制模块102的指令，可打开/关闭开关S0到SN-1中的任意，且因此可选择性地将电容器C到C×2N-1中的任意连接至选中电容/断开电容器C到C×2N-1中的任意与选中电容的连接。例如，电容模块122可打开所有开关S0到SN-1来断开所有电容器C到C×2N-1与选中电容的连接。作为另一个示例，电容模块122可关闭所有开关S0到SN-1来将所有电容连接至选中电容。在该迭代近似方法过程中，响应于来自控制模块102的指令，电容模块122可选择性地连接电容器C到C×2N-1中的任意。
电容调节模块106可选择性地耦合电容C到C×2N-1的任意组合来实现分立的电容器值的任意组合。因此，电容模块122可选择性地产生可被与选中电容并联且可对应于电容器C到C×2N-1的任意组合的预定电容值。最小可实现电容值可以是C，而最大可实现电容值可以是从C到C×2N-1的所有电容器的和。
响应于来自控制模块102的指令（在图7中被图示为“预定电容”），电容模块122可选择性地将电容器的任意组合连接至选中电容。在图7的示例性电容模块122中，由于电容器阵列包括N个电容器，控制模块102可使用N位二进制值指令电容模块来连接/断开N个电容器。N位二进制值的每一个可对应于电容模块122的N个开关中的一个。电容模块122可响应于比特值1关闭开关。电容模块122可响应于比特值0打开开关。在一些示例中，开关S0到SN-1可以是晶体管开关、或传输门，其基于从控制模块102接收到的二进制值来选择性地将电容器C到C×2N-1连接至选中电容。换言之，控制模块102生成的N位二进制值的每一个可代表控制将N个电容器中的一个连接至选中电容的开关的信号。
由于图7中所示的N个电容器是二进制加权的，由控制模块102设置的N比特值可易于在数字实现中例如由控制模块102转换为被增加至选中电容的电容量。例如，如果控制模块102存储值C，当控制模块102使用值0001来指令电容模块122时，响应于该指令，控制模块102可确定值C将被增加至与选中电容并联。作为进一步的示例，如果控制模块102存储值C，响应于指令0011，控制模块102可确定值3C将被增加至选中电容。因此，响应于控制模块102可生成的任何二进制指令，控制模块102可基于值C确定什么电容量将被增加至选中电容。进一步，由于N个电容器是被二进制加权的，且由二进制值所表达，被增加至选中电容的电容值可由数字系统直接确定且在该数字系统中被存储为二进制表达，而不需要存储前的任何转换。由数字系统对于电容的直接确定可消除对于一般在电容测量电路中使用的放大器和关联的A/D转换器的需要，因为电容近似系统100本身是确定数字值的A/D转换器。
现在将参看图8-9描述实现迭代近似方法的电容近似系统100的数值示例。示例性电容模块122，如图8中所示，包括被二进制加权的四个（即，N=4）电容器（如，C、2C、4C、和8C）。控制模块102可设置4位二进制值（如，0000-1111），此二进制值控制四个电容器中的哪些连接至选中电容C2。例如，二进制值1000可表示应该将最大的电容器（即，8C）连接至选中电容。作为附加示例，二进制值1111可表示应该将所有电容器连接至选中电容。
在图8的示例中，C1=10C且C2=3.5C。现在使用C1、C2的电容值和电容模块122来描述如图8中所示的电容近似系统100的操作。
图9是表格，其示出：对于本方法的每一个迭代，由控制模块122设置的二进制值、选中电容与来自电容模块122的电容的组合电容、通过电容比较模块104的电容C1和C2的比较结果、以及响应于该比较由控制模块102做出的决定。
在迭代近似方法的第一阶段过程中，控制模块102指令选择模块120不将电容模块122的任何电容器连接至C1或C2。换言之，控制模块102初始地指令选择模块120不将电容模块122连接至C1或C2。然后，控制模块102指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小。然后，电容比较模块104确定C1和C2中哪一个较小。由于C2(3.5C)小于C1(10C)，电容比较模块102可用较快的速率将C2充电至阈值电压，且因此，电容比较模块104可确定C2小于C1。然后，控制模块102可指令选择模块120来将C2连接至电容模块122。初始地，一旦经由选择模块120将C2连接至电容模块122，电容模块122可未经由开关S0-S3将任何电容器连接至C2。
在迭代近似方法的第二阶段开始时，在第一次迭代过程中，响应于来自控制模块102的指令（如，1000），电容模块122可将最大的电容器（即，8C）连接至C2。然后控制模块102指令电容比较模块104来确定哪一个较大，C1、或C2与8C的组合。在第一次迭代过程中，电容比较模块104确定C2与8C的组合（即，11.5C）大于未选电容C1。基于比较结果，控制模块102指令电容模块122断开8C与C2的连接。然后，响应于来自控制模块102的指令（如，0000），电容模块122经由开关S3断开8C与C2的连接。
在第二次迭代过程中，响应于来自控制模块102的指令（如，0100），电容模块122将第二大的电容器（即，4C）连接至C2。尽管控制模块102被上述为设置指令0000来断开8C与C2的连接，然后设置指令0100来将4C连接至C2，通过在单个步骤中将指令从1000转换为0100，控制模块102可执行两个任务，因为该转换将会断开8C并且连接4C。在第二次迭代过程中，电容比较模块104确定C2与4C的组合（即，7.5C）小于未选电容C1。因此，控制模块102不指令电容模块122来将电容器4C与C2断开连接。
在第三次迭代过程中，响应于来自控制模块102的指令（如，0110），电容模块122将第三大的电容器（即，2C）连接至C2。在第三次迭代过程中，电容比较模块104确定C2与4C和2C的组合（即，9.5C）小于未选电容C1。因此，控制模块102不指令电容模块122来将电容器2C与C2断开连接。
在第四次迭代过程中，响应于来自控制模块102的指令（如，0111），电容模块122可将第四大的电容器（即，C）连接至C2。在第四次迭代过程中，电容比较模块104确定C2与7C的组合（即，10.5C）大于未选电容C1。然后，响应于来自控制模块102的指令（如，0110），电容模块122可断开连接第四大电容器（即，C）。
在图8的示例中，控制模块102存储的迭代的预定次数可以是4，且因此，第四次迭代可是迭代近似方法的最后迭代。换言之，在4次迭代后，控制模块102可结束迭代近似方法。例如，图8的四次迭代对于ΔC的近似可能是足够的，因为在近似过程中，连接了包括在电容模块122中的4个不同电容器的每一个。在其中电容模块122包括更多或更少电容器的其他实现中，迭代的预定次数可更多或更少。例如，如果电容模块122包括7个电容器，迭代的预定次数可以是7，即，一次迭代用于连接每一个电容器。作为附加示例，如果电容模块122包括3个电容器，迭代的预定次数可以是3，即，一次迭代用于连接每一个电容器。
在图8和9的示例中，基于在预定次数（即，4）的迭代后所连接了哪些电容器，控制模块102可确定ΔCapprox。换言之，基于在不引起选中电容大于未选电容情况下可被连接至选中电容的最大电容量，控制模块102可确定ΔCapprox。在图8和图9的示例中，控制模块102可确定ΔC近似等于6C（即，ΔCapprox=6C），因为4C和2C的连接可以是在不引起选中电容（C2）大于未选电容（C1）的情况下、可被连接至选中电容的最大电容。换言之，由于控制模块102的最终指令（如，0110）指令电容模块122连接4C和2C至选中电容，控制模块102可确定ΔCapprox等于6C。
现在参看图10，示出使用具有预定值的电容器阵列实现的示例性迭代近似方法400。为了说明方法400的一个示例性实现，在描述方法400时，参看图8-9中所示的示例。
初始地，控制模块102指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小。响应于指令，电容比较模块104对C1和C2充电（402）。然后，电容比较模块104确定C1和C2中哪一个较小（404）。C1和C2中的较小者可被称为“选中电容”。在其中控制模块102使用代表C1和C2中哪一个被连接的二进制值（如，0或1）致动选择模块120的示例中，二进制值可指示C1和C2的相对大小。因此，可使用二进制值作为指示的正负的符号位。
控制模块102指令电容模块122将电容模块122的最大电容器与选中电容并联连接。例如，在图8中，控制模块102将指令电容模块122将电容器8C与C2并联连接。然后，控制模块102指令电容比较模块104来确定选中电容与最大电容并联是否仍小于未选电容（408）。例如，在图8中，控制模块102将指令比较模块104来确定C2与8C并联是否小于10C。如果比较模块104确定选中电容与最大电容器并联大于未选电容，响应于来自控制模块102的指令，电容模块122将最大电容器断开连接（410）。在图8的示例中示出了最大电容（即，8C）断开连接。如果电容比较模块104确定选中电容与最大电容器并联较小，电容模块122将下一最大的电容器与选中电容并联（412）。在图8的示例中，根据框（410）和（412），将最大电容（即，8C）断开连接并连接下一最大的电容（即，4C）。
然后，在连接下一最大的电容之后，电容比较模块104比较选中电容与未选电容的相对大小（414）。在图8的示例中，电容比较模块104比较电容C1与电容C2并联4C。如果电容比较模块104确定选中电容小于未选电容，在框（416）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。如果电容比较模块104确定选中电容不小于未选电容，在框（418）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。例如，基于是否已经执行了预定次数的迭代，在框（416）或（418）中，控制模块102可确定是否结束该迭代近似。在图8的示例中，迭代的预定次数是4，因为可需要4次迭代来连接并比较4个电容器的每一个。
如果控制模块102决定不结束迭代近似，取决于在框（414）中选中电容（由并联连接的电容器所修改的）大于还是小于未选电容，方法400可在框（412）或框（410）中继续。在图8的示例中，方法400将在框（412）中继续，其中电容器2C可与C2和4C并联连接。
如果控制模块102在框（416）或框（418）中决定结束迭代近似，控制模块102近似C2和C1之间的差异（420）。控制模块102可基于设置为控制电容模块122的最终指令（如，二进制指令）来确定ΔCapprox。在图8的示例中，由于控制模块102的最终指令（如，0110）指令电容模块122连接4C和2C至选中电容，控制模块102可确定ΔCapprox等于6C。换言之，控制模块102，可基于在预定次数的迭代之后哪些电容器被连接至选中电容来近似ΔC。
图11-12示出类似于图1和2的电容近似系统100的另一个电容近似系统130，区别在于图11的电容近似系统130包括调零模块132、以及图示出C1和C2被包括在容性传感器134中。可在电容近似系统130中使用调零模块132来将C1和C2之间的初始差异（如，由于容差引起的）设置为近似零。例如，调零模块132可包括电容器阵列，类似于电容调节模块106，可被增加至与C1和C2中的较小者并联，来将C1和C2之间的差异设置为零。使用调零模块132来将C1和C2之间的差异设置为近似零，可被称为“调零操作”。
在一个示例中，当C1和C2被包括在容性传感器134中时，可使用调零操作，如，来消除在没有输入时存在于容性传感器134内的ΔC值。例如，如果容性传感器134是加速度计，可指示该加速度计的加速度量，且相应的，当在实际中该加速度计没有经受加速度时，可使用该调零操作来消除可指示加速度的ΔC。在一些示例中，ΔC可以在5pF的数量级。
为了说明目的，下文将假设该容性传感器134是加速度计，其中ΔC指示容性传感器134所经历的加速度量。尽管下文中容性传感器134被描述为加速度计，容性传感器134可包括测量除加速度外的参数的不同类型的容性传感器。例如，容性传感器134可包括，但不限于，检测温度、湿度、压力、位置、或气体（如，水银、氢气、二氧化碳、一氧化碳等）的传感器。因此，取决于容性传感器134所指示的参数的类型，电容近似系统130可近似各种所感测到的参数。
通过实现迭代近似方法，控制模块102可近似容性传感器134所经历的加速度量，即，可确定ΔCapprox。然而，如果当加速度计静止时在C1和C2之间存在差异（如，由于制造容差引起的），在该迭代近似方法过程中确定的ΔCapprox可不是加速度计的实际加速度的准确表示，而是可表示加速度和初始偏置二者。
电容近似系统130可在容性传感器134没有输入的情况下（如，零加速度）在容性传感器134上执行调零操作，从而调零容性传感器134。在没有输入的情况下，C1和C2之间的任何差异可以是不指示加速度的电容量。因此，可执行调零操作来消除C1和C2之间的任何差异，从而在静止时（即，零加速度），ΔC接近0。
一般而言，在控制模块102的控制下，调零模块132可以类似于上述迭代近似方法的方式向C1和C2的较小者增加电容。例如，在不引起C1和C2的初始较小电容大于C1和C2的初始较大者的情况下，控制模块102可控制调零模块132向C1和C2的较小者增加电容量。在不引起C1和C2的初始较小电容大于C1和C2的初始较大者的情况下，可被增加的电容，可被称为“调零电容（Czero）”。
现在参看图12，示出了示例性调零模块132的详细示图。调零模块132包括调零选择模块136和调零电容模块138。控制模块102可以在迭代近似方法过程中与选择模块120和电容模块122类似的方式来控制调零选择模块136和调零电容模块138。如图12中所示，如上所述，选择模块120可选择性地将C1或C2连接至电容模块122。独立于选择模块120做出的选择，在控制模块102的控制下，调零选择模块136可选择性地将C1或C2连接至调零电容模块122来将Czero与C1或C2并联连接。
类似于上述的迭代近似方法，电容近似系统130可执行迭代调零方法从而减少C1和C2之间的差异（如，由于制造容差引起的）。当容性传感器134没有经受输入时，可执行该迭代调零方法。例如，当容性传感器134是加速度计时，当容性传感器134没有经受加速度时（如，静止、或在恒定速度），可执行该迭代调零方法。接着，在连接着调零电容(Czero)的同时，控制模块102可实现迭代近似方法，从而确定容性传感器134所经历的加速度量。以此方式，在迭代调零方法后实现迭代近似方法，可导致确定ΔCapprox，该ΔCapprox指示了所感测的参数且并不指示由于例如制造容差误差引起的C1和C2之间的初始偏置。
现在参看图13，示出使用具有预定值的电容器阵列实现的示例性迭代调零方法500。为了说明该迭代调零方法500，假设该调零电容模块138包括与图8中的电容模块122具有相同值（即，C、2C、4C、和8C）的电容器阵列。为了说明目的，假设C1和C2包括如由于制造容差引起的偏置，诸如在没有输入的情况下，C1=10C且C2=8.9C。
在迭代调零方法的开始时，初始地，控制模块102指令电容比较模块104来确定C1和C2中哪一个较小。响应于指令，电容比较模块104对C1和C2充电（502）。然后，电容比较模块104确定C1和C2中哪一个较小（504）。C1和C2中的较小者可被称为“选中调零电容”，因为电容器可被增加至其来“调零”C1和C2之间的差异。C1和C2中的较大者可被称为“未选调零电容”。
控制模块102指令调零模块132将调零电容模块138的最大电容器与选中调零电容并联连接（506）。例如，在图12中，控制模块102将指令调零电容模块122将电容器8C与C2并联连接。然后，控制模块102指令电容比较模块104来确定选中调零电容与最大电容并联是否仍小于未选调零电容（508）。例如，在图12中，控制模块102将指令比较模块104来确定C2与8C并联是否小于10C。如果比较模块104确定选中调零电容与最大电容器并联大于未选调零电容，响应于来自控制模块102的指令，调零电容模块122将最大电容器断开连接（510）。如果电容比较模块104确定选中调零电容与最大电容器并联较小，调零电容模块122将下一最大的电容器与选中调零电容并联（512）。在图12的示例中，根据框（510）和（512），将最大电容（即，8C）断开连接并连接下一最大的电容（即，4C）。
然后，在连接下一最大的电容之后，电容比较模块104比较选中调零电容与未选调零电容的相对大小（514）。在图12的示例中，电容比较模块104将比较电容C1与电容C2并联4C。如果电容比较模块104确定选中调零电容小于未选调零电容，在框（516）中，控制模块102确定是否结束该迭代调零。如果电容比较模块104确定选中调零电容不小于未选调零电容，在框（518）中，控制模块102确定是否结束该迭代调零。例如，基于是否已经执行了预定次数的迭代，在框（516）或（518）中，控制模块102可确定是否结束该迭代调零。在图12的示例中，迭代的预定次数可为4，因为可需要4次迭代来连接并比较调零电容模块138的4个电容器的每一个。
如果控制模块102决定不结束迭代调零，取决于在框（514）中选中调零电容（由并联连接的电容器所修改的）大于还是小于未选调零电容，方法400可在框（512）或框（510）中继续。在图12的示例中，方法500将在框（510）中继续，其中由于4C加上8.9C大于10C，所以电容器4C将被断开连接。然后，在框（512）中，将电容器2C与C2并联连接。
在4次迭代后，当控制模块102已经近似地调零了C1和C2之间的差异时，控制模块102在框（516）或框（518）中决定结束调零。换言之，在4次迭代后，控制模块102已经将电容器与C1和C2之间的较小者并联连接，从而已经最小化了C1和C2之间的差异。在图12的示例中，控制模块102的最终指令（如，0001）可指令调零电容模块138来将C与选中调零电容（C2）并联来形成9.9C的电容。因此，在调零电容C连接至C2的情况下，C1和C2之间的差异将是.1C。由于是在没有输入的情况下执行迭代调零方法500，在没有输入的情况下的容性差异可从1.1C减少至.1C。然后，在通过调零模块132维持电容器C的连接的同时，执行上述迭代近似方法（520）。
图14示出类似于电容近似系统100的电容近似系统140，区别在于电容近似系统140包括补偿模块142。补偿模块142可调节C1和C2中的一个来补偿，例如，源自电容调节模块106的开关的寄生电容。在一些实现中，电容调节模块106的开关（如，图7的S0-SN-1）可引起寄生电容，该寄生电容可增加至电容调节模块106的电容器且因此被增加至选中电容。例如，参看图7，开关S0可具有关联的寄生电容，从而当开关S0将具有值C的电容器连接至选中电容时，由与开关S0关联的寄生电容修改了连接至选中电容的总电容。在一些示例中，本公开的开关可包括金属氧化物半导体（MOS）晶体管。与MOS晶体管关联的寄生电容可包括与该MOS晶体管的栅极、体（bulk）、漏极、和源极关联的电容。
为了补偿如与电容调节模块106的开关关联的寄生电容，补偿模块142可向未选电容增加电容（即，补偿电容），该补偿电容等于与电容调节模块106关联的寄生电容。例如，对于源自电容调节模块106的开关的每一个寄生电容，补偿模块142可包括值相等的类似电容。补偿模块142可向未选电容增加类似电容来平衡与电容调节模块106关联的寄生电容，从而类似电容被增加至C1和C2二者。
图15示出示例性补偿模块142。补偿模块142包括补偿选择模块144和补偿电容模块146。控制模块102指令补偿选择模块144来将C1和C2中的一个连接至包括在补偿电容模块146中的补偿电容（Ccomp）。类似于电容模块122，Ccomp可使用预定电容器的阵列被实现。控制模块120可控制补偿选择模块144来将Ccomp连接至未选电容，从而Ccomp可对于源自电容调节模块106的寄生提供补偿。控制C1和C2中哪一个连接至Ccomp的指令、和Ccomp的值分别被图示为“未选电容”和“补偿电容”。
如上所述，电容模块122可包括补偿电容Ccomp可补偿的寄生电容。在一示例中，当开关被关闭时，即，将电容器连接至选中电容时，将N个电容器连接至选中电容的电容模块122的开关可引起寄生电容。源自关闭的开关的寄生电容可能增加至选中电容，且因此可影响对于C1和C2之间的差异的近似。为了补偿由于电容模块122的开关产生的寄生电容，控制模块102可指令补偿电容模块146将等于该寄生的电容Ccomp与未选电容并联连接。因此，在一些示例中，每次电容模块122的电容器连接至选中电容（其包括寄生电容），控制模块102可指令补偿电容模块146来将等效的寄生电容连接至未选电容从而平衡增加至C1和C2的电容量。以此方式，控制模块102可指令补偿模块142来补偿近似过程中可产生的寄生电容。
图16示出其中电容调节模块106包括偏置电容器“COff”的示例性电容近似系统150。在迭代近似方法开始时，COff连接至C1，且在迭代近似方法过程中保持连接至C1。电容模块122包括被用于补偿在迭代近似方法过程中增加的COff的附加电容（即，16C）。
选择电容COff使得COff具有大于可出现在C1和C2之间的差异的值。因此，不论C1和C2的值为何，COff所连接的电容（C1或C2）将大于COff所没有连接的电容（C1或C2中的另一个）。当连接Coff时，由于COff连接至C1确保了C2将是较小电容，电容近似系统150将排除其中确定选中电容的迭代近似方法中的初始步骤。取而代之，迭代近似方法可开始于增加最大的电容器（如，16C）与C2并联。尽管COff被图示为C1与并联，在其他示例中，COff可与电容C2并联且电容近似系统可选择性地将电容器同电容C1连接和断开。
选择COff的值，使得将其增加至C1或C2将引起COff与其所增加至的电容的组合将大于没有增加COff的电容。例如，在其中C1和C2被包括在容性加速度计的情况下，根据加速度计的规格，可基于电容C1和C2之间的最大差异来选择COff的值。
现在参看图18，示出使用具有预定值的偏置电容器（COff）实现的示例性迭代近似方法700。为了说明方法700的一个示例性实现，在描述方法700时，参看图16的电容近似系统150和图17的表格。在方法700过程中未被连接至偏置电容器COff的电容（即，C2）可被称为“选中电容”。
初始地，控制模块102指令电容模块122将电容模块122的最大电容器与选中电容并联连接（702）。例如，在图16中，控制模块102将指令电容模块122将电容器16C与C2并联连接。然后，控制模块102指令电容比较模块104来确定选中电容与最大电容并联是否小于未选电容（704）。例如，在图16中，控制模块102将指令电容比较模块104来确定C2与16C并联是否小于26C。如果比较模块104确定选中电容与最大电容器并联大于未选电容，响应于来自控制模块102的指令，电容模块122将最大电容器断开连接（706）。如果电容比较模块104确定选中电容与最大电容器并联较小，电容模块122将下一最大的电容器与选中电容并联（708）。在图16的示例中，在下一最大的电容（即，8C）连接至C2来形成27.5C的电容时，最大电容（即，16C）将维持连接至C2。
然后，在连接下一最大的电容之后，电容比较模块104比较选中电容与未选电容的相对大小（710）。在图16的示例中，电容比较模块104比较电容C1与电容C2并联24C。如果电容比较模块104确定选中电容小于未选电容，在框（712）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。如果电容比较模块104确定选中电容不小于未选电容，在框（714）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。例如，基于是否已经执行了预定次数的迭代，在框（712）或（714）中，控制模块102可确定是否结束该迭代近似。在图16的示例中，迭代的预定次数是可等于连接并比较电容模块122的电容器的每一个所需的迭代次数。
如果控制模块102决定不结束迭代近似，取决于在框（710）中选中电容（由并联连接的电容器所修改的）大于还是小于未选电容，方法700可在框（706）或框（708）中继续。在图16的示例中，方法700将在框（706）中继续，其中电容器4C将与C2和16C并联连接。
如果控制模块102在框（712）或框（714）中决定结束迭代近似，控制模块102近似C2和C1之间的差异（716）。控制模块102可基于设置为控制电容模块122的最终指令（如，二进制指令）来确定ΔCapprox。在图16的示例中，由于控制模块102的最终指令（如，10110）指令电容模块122连接4C和2C至选中电容，控制模块102可确定ΔCapprox等于6C。换言之，控制模块102，可基于在预定次数的迭代之后哪些电容器被连接至选中电容来近似ΔC。最高有效位（即，对应于16C的位）可用作指示C1和C2中哪一个更大的符号位。当最高有效位被设置为1时，如图16中所示，这表示连接至COff的电容大于未连接至COff的电容。
现在参看图19，示例性电容近似系统160可近似单个电容（C1）的电容，下文中被称为“目标电容”。图21示出近似单个电容的电容的示例性迭代近似方法800。为了说明方法800的一个示例性实现，在描述方法800时，参看图19的电容近似系统160和图20的表格。
初始地，控制模块102指令电容模块122将电容模块122的最大电容器与电容比较模块104并联连接（802）。例如，在图19中，控制模块102将指令电容模块122将电容器8C与电容比较模块104并联连接。然后，控制模块102指令电容比较模块104确定所连接的电容（如，8C）是否小于目标电容C1。例如，在图19中，控制模块102将指令电容比较模块104来确定8C是否小于10.5C。如果比较模块104确定所连接的电容器大于目标电容，响应于来自控制模块102的指令，电容模块122将所连接的电容断开连接（806）。如果电容比较模块104确定所连接的电容小于目标电容，电容模块122将下一最大的电容器（如，4C）与电容比较模块104并联连接（808）。在图19的示例中，根据框（806）和（808），没有将最大电容（即，8C）断开连接，且连接下一最大的电容（即，4C）。
然后，电容比较模块104比较所连接的电容器和目标电容的相对大小（810）。如果电容比较模块104确定所连接的电容小于目标电容，在框（812）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。如果电容比较模块104确定所连接的电容不小于目标电容，在框（814）中，控制模块102确定是否结束该迭代近似。例如，基于是否已经执行了预定次数的迭代，在框（812）或（814）中，控制模块102可确定是否结束该迭代近似。
如果控制模块102在框（812）或框（814）中决定结束迭代近似，控制模块102近似目标电容（816）。控制模块102可基于设置为控制电容模块122的最终指令（如，二进制指令）来近似目标电容。在图19的示例中，由于控制模块102的最终指令（如，1010）指令电容模块122连接8C和2C至电容比较模块104，控制模块102可确定目标电容近似等于10C。
尽管图19中没有示出，在一些示例中，电容调节模块106可包括与电容模块122的节点并联增加的具有预定值的电容器，从而调节可由电容近似系统160确定的电容范围。实践中，C1可具有大于包括在电容模块122中的电容器之和的值。当这个情况下，具有略小于C1的值并与电容模块122并联增加的预定电容器可允许电容近似系统160确定电容C1的值。例如，当预定电容器被增加与电容模块122并联时，由迭代近似方法确定的所得电容可被增加至预定电容来确定目标电容C1的值。
图22是可被用于提供治疗至患者614的心脏612的示例性治疗设备系统610的概念示图。系统610包括IMD616，其可耦合至引线618、620、和622。IMD616可以是，例如，植入性起搏器、复律器、和/或除颤器，使用一个或多个引线618、620、622向心脏612提供电信号。引线618、620、622延伸至患者612的心脏内。引线618、620、622感测心脏612的电活动和/或传递电刺激至心脏612。在一些示例中，如下文所述，IMD16可实现本发明的电容近似系统100、130、140。
系统610包括与IMD616无线通信的编程器624。编程器624可以是手持式计算设备、桌面计算设备、网络化计算设备等。编程器624可检索存储于IMD616中的数据和/或编程IMD616来提供各种治疗。因此，用户可检索来自IMD616的数据并使用编程器624对IMD616编程。使用现有技术中的任何技术，IMD616和编程器624可经由无线通信来通信。
图23是示出IMD616的示例性设置的功能框图。IMD616包括处理器680、存储器682、信号生成器684、电感测模块686、遥感模块688、电源698、和容性传感器134。存储器682可包括计算机可读指令，当其在处理器680上被执行时，引起IMD616和处理器680执行归于此处的IMD616和处理器680的各种功能。存储器682可包括任何易失性、非易失性、磁、或电介质，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存或任何其它数字介质。
处理器680可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效的分立或集成逻辑电路中的一个或多个。在一些示例中，处理器680可包括多个组件，例如一个或多个微处理器、一个或多个微控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC或者一个或多个FPGA以及其它分立或集成逻辑电路的任意组合。归于此处的处理器680的功能可体现为软件、固件、硬件、或者其任意组合。处理器680可包括本公开的电容近似系统100、130、140。例如，处理器680可包括控制模块102、电容比较模块104、和电容调节模块106。
信号生成器684电耦合至引线618、620、622上的电极。信号生成器684被配置为产生并经由引线618、620、622上的电极传递电刺激治疗至心脏612。例如，信号生成器684可传递起搏脉冲和/或去纤颤冲击至心脏612。处理器680控制信号生成器684来传递刺激治疗至心脏612。
电感测模块686监测来自引线618、620、622的电极的信号。处理器680基于从电感测模块686接收的数据来监测心脏612的电活动。处理器680可将诸如快速性心律失常之类的生理学事件的心脏EGM、标记物通道数据等存储在存储器682中。
遥测模块688包括任何合适的硬件、固件、软件或其任意组合，用于与诸如编程器624之类的另一设备通信。在处理器680的控制下，遥测模块688可在天线（未示出）（可以是内部的和/或外部的）的帮助下从编程器240接收下行链路遥测并将上行链路遥测发送至编程器624。IMD616的各组件耦合至电源698，电源可包括可充电和不可充电电池。
尽管被图示为IMD616的组件，容性传感器134可位于系统610中的各位置处。例如，容性传感器134可位于IMD616内、IMD616外、或在引线618、620、622的其中一个或多个之上或之内。在一些实现中，容性传感器134可位于外部（即，非被植入的）。
传感器134可包括如上所述的容性加速度计。因此，容性传感器134可检测与患者614关联的多种物理参数。该多种参数可包括与患者614关联的物理活动，如，心脏612的收缩、患者614的活动、患者614的姿势、和患者614的呼吸。处理器680可包括电容近似系统100且可实现迭代近似方法来近似由容性传感器134指示的各参数。然后，例如，处理器680可将所近似的参数存储于存储器682中和/或经由遥测模块688将所近似的参数传送至编程器624。
在一些示例中，系统包括电容调节模块和控制模块。该电容调节模块被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一和第二电容中的一个并联连接。控制模块标识第一和第二电容中的较小者、标识第一和第二电容中的较大者，且之后，在M次迭代的每一次过程中，指令电容调节模块在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接、并且确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在一些示例中，第一和第二电容被包括在加速度计中，且控制模块基于在第一和第二电容之间的被近似的差异来确定加速度计的近似加速度。此外，在这些示例中，该系统还包括调零电容模块，其被配置为增加电容器至第一和第二电容中的一个。控制模块指令该调零电容模块来增加电容器至第一和第二电容中的一个，从而减少当加速度计没有经受加速度时第一和第二电容之间的差异。
在一些示例中，该系统还包括电容补偿模块，被配置为增加电容器至所标识的较大电容，从而被增加的电容器等于与所标识的较小电容并联连接的电容器关联的寄生电容。
在一些示例中，方法包括标识第一和第二电容中的较小者并标识第一和第二电容中的较大者。该方法还包括，在M次迭代中的每一次过程中，在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接，并确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的较大电容。此外，该方法包括，在M次迭代后，基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在一些示例中，该方法还在M次迭代中的每一次过程中，连接N个电容器的不同组合。
在一些示例中，该方法还包括，在M次迭代中的每一次过程中，当与该组节点关联的电容大于所标识的的较大电容时，断开连接N个电容器中的该至少一个。
在一些示例中，N个电容器具有被二进制加权的值。
在一些示例中，N等于M。
在一些示例中，该方法还包括，在M次迭代后，确定第一和第二电容之间的近似差异等于连接在该组节点两端的电容器的和。
在一些示例中，该方法还包括传递电流至该第一和第二电容、并基于响应于该电流第一和第二电容中哪一个以更快的速率产生电压来确定第一和第二电容中哪一个较小。
在一些示例中，该方法还包括使用二进制值（指示N个电容器中的哪些来连接或断开连接）来连接或断开连接N个电容器的至少一个。在这些示例中，二进制值的每一位对应于N个电容器中的一个。
在一些示例中，该方法还包括使用指示该组节点的二进制值来连接该组节点两端的N个电容器中的一个。
在一些示例中，系统包括用于标识第一电容和第二电容中的较小者的装置、用于标识第一电容和第二电容中的较大者的装置、和用于在M次迭代的每一次的过程中在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识的较小电容并联连接并且确定与该组节点关联的电容是否大于所标识的的较大电容的装置。该系统还包括用于在M次迭代后基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异的装置。M和N是大于或等于1的整数。
在一些示例中，该系统还包括用于在M次迭代中的每一次过程中连接N个电容器的不同组合的装置。
在一些示例中，该系统还包括，用于在M次迭代中的每一次过程中当与该组节点关联的电容大于所标识的的较大电容时，将该N个电容器中的至少一个断开连接的装置。
在一些示例中，N个电容器具有被二进制加权的值。
在一些示例中，N等于M。
在一些示例中，该系统还包括，在M次迭代后，用于确定第一和第二电容之间的近似差异等于连接在该组节点之间的电容器的和的装置。
在一些示例中，该系统还包括用于传递电流至该第一和第二电容的装置、以及用于基于响应于该电流第一和第二电容中哪一个以更快的速率产生电压来确定第一和第二电容中哪一个较小装置。
在一些示例中，该系统还包括用于使用二进制值（指示N个电容器中的哪些来连接或断开连接）来连接或断开连接N个电容器的至少一个的装置。在这些示例中，二进制值的每一位对应于N个电容器中的一个。
在一些示例中，系统包括电容调节模块和控制模块。该电容调节模块被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一电容并联连接、且被配置为将具有预定值的偏置电容器与第二电容器并联连接。控制模块，在M次迭代中的每一次过程中，指令该电容调节模块在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与第一电容并联连接，并确定与该组节点关联的电容是否大于与第二电容并联的偏置电容器。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似第一和第二电容之间的差异。M和N是大于或等于1的整数。
在一些示例中，控制模块，在M次迭代中的每一次过程中，指令电容调节模块来连接N个电容器的不同组合。
在一些示例中，该控制模块，在M次迭代中的每一次过程中，当与该组节点关联的电容大于并联着第二电容的偏置电容器时，指令该电容调节模块来断开连接该N个电容器中的至少一个。
在一些示例中，该N个电容器包括至少一个具有等于该偏置电容器的值的电容器。
在一些示例中，选择该偏置电容器的值从而使得该偏置电容器的值大于或等于第一和第二电容之间的最大差异。
在一些示例中，第一和第二电容被包括在传感器中，且控制模块基于在第一和第二电容之间的差异来近似由该传感器所测得的参数。
在一些示例中，系统包括电容调节模块、电容比较模块、和控制模块。该电容调节模块被配置为在一组节点两端连接N个电容器中的一个或多个。该电容比较模块被配置为连接至该组节点、连接至目标电容、并确定目标电容和与该组节点关联的电容中的哪个较大。控制模块，在M次迭代的每一次中，指令电容调节模块在一组节点两端连接N个电容器中的至少一个、并指令该电容比较模块来确定目标电容和与该组节点关联的电容中哪个较大。在M次迭代后，控制模块基于N个电容器中的哪些被连接在该组节点两端，来近似目标电容。M和N是大于或等于1的整数。
在一些示例中，控制模块，在M次迭代中的每一次过程中，指令电容调节模块来连接N个电容器的不同组合。
在一些示例中，该控制模块，在M次迭代中的每一次过程中，当与该组节点关联的电容大于目标电容时，指令该电容调节模块来断开连接N个电容器中的该至少一个。

Claims (16)

1.一种系统，包括：
电容调节模块，被配置为将N个电容器中的一个或多个与第一和第二电容中的一个并联连接；和
控制模块，标识所述第一和第二电容中的较小者、标识所述第一和第二电容中的较大者、且之后，在M次迭代的每一次过程中：
指令所述电容调节模块来在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识出的较小电容并联连接；且
确定与所述一组节点关联的电容是否大于所标识出的较大电容，
其中，在所述M次迭代后，所述控制模块基于所述N个电容器中的哪些被连接在所述一组节点两端，来近似所述第一和第二电容之间的差异，其中M和N是大于或等于1的整数。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，在所述M次迭代中的每一次过程中，指令所述电容调节模块来连接所述N个电容器的不同组合。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，在所述M次迭代中的每一次过程中，当与所述一组节点关联的电容大于所标识出的较大电容时，指令所述电容调节模块来断开连接所述N个电容器中的所述至少一个。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个电容器具有被二进制加权的值。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电容比较模块，所述电容比较模块传递电流至所述第一和第二电容、并基于响应于所述电流，所述第一和第二电容中哪一个以更快的速率产生电压来确定所述第一和第二电容中哪一个较小。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制模块基于所述第一和第二电容中哪一个以更快的速率产生电压来标识所述第一和第二电容中的较小者和较大者。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，使用指示连接所述N个电容器中的一个或多个中的哪些的二进制值，来指令所述电容调节模块。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述二进制值的每一位对应于所述N个电容器中的一个。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，使用指示断开连接所述N个电容器中的一个或多个中的哪些的二进制值，来指令所述电容调节模块。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，使用指示所述一组节点的二进制值，指令所述电容调节模块来在所述一组节点两端连接所述N个电容器中的一个。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电容比较模块，所述电容比较模块将电流传递至所标识出的较大电容和与所述一组节点关联的电容，且基于所标识出的较大电容和与所述一组节点关联的电容中哪一个以更快速率产生电压来确定何时与所述一组节点关联的电容大于所标识出的较大电容。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块，基于所标识出的较大电容和与所述一组节点关联的电容中哪一个以更快速率产生电压来确定与所述一组节点关联的电容是否大于所标识出的较大电容。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，N等于M。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二电容被包括在加速度计中，且其中所述控制模块基于在所述第一和第二电容之间的被近似的差异来确定所述加速度计的近似加速度。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述M次迭代后，所述控制模块确定所述第一和第二电容之间的所述近似差异等于连接在所述一组节点两端的电容器的和。
16.一种方法，包括：
标识第一电容和第二电容中的较小者；
标识所述第一和第二电容中的较大者；
在M次迭代的每一次过程中：
在一组节点两端将N个电容器中的至少一个与所标识出的较小电容并联连接；且
确定与所述一组节点关联的电容是否大于所标识出的较大电容；且
在所述M次迭代后，基于所述N个电容器中的哪些被连接在所述一组节点两端，来近似所述第一和第二电容之间的差异，其中M和N是大于或等于1的整数。
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