CN1668934A

CN1668934A - 用于双电极电容膜片式仪表的改进的电子接口

Info

Publication number: CN1668934A
Application number: CN03817033.7A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·W·福特纳
Original assignee: Mykrolis Corp
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005530162A; JP4545585B2; CN100429523C; US6734659B1; TW200401887A; JP2010133956A; WO2003107024A1; AU2003239986A1

Abstract

本发明披露了一种用于确定在一对电路(10)中的差动电流的系统和方法。在优选实施例中，激励电压和紧密耦合的差动电流变换器(111)与差动电容压力计耦连以产生差动电流。这个差动电流被输入到用于有效地积分差动电流的电荷放大器(112)的低阻抗求和节点。一个包围着所述电流变换器(111)和放大器(112)的屏蔽结构(115)被驱动到所述激励电压的电位。使电荷放大器(112)的输出通过一个和所述激励电压源(110)耦连的共模变换器(113)，以便从输出信号中除去保护电位(相应于激励信号)。然后，一个同步检测器(114)把所得的信号转换成表示传感器(10)的差动电容的DC电平。

Description

用于双电极电容膜片式仪表的改进的电子接口

技术领域

本发明一般涉及测量系统，更具体地说，本发明涉及用于通过改善双电极电容膜片式传感器(CDS)的电接口来改进利用CDS的电容膜片式仪表(CDG)的性能并降低成本的系统和方法。

背景技术

电容膜片式仪表(或电容膜片式压力计)被广泛地用于半导体工业中。这部分地因为它们很好地适用于在这种工业的腐蚀性介质中工作。此外，它们具有高的精度和高的抗污染能力，这些都促进了它们的使用。具体地说，其中CDS被加热的那些CDG具有增强的抗污染能力，因而能够较长时间地工作而没有污染。

CDS作为CDG内的真空/压力感测元件，可用于测量与/或控制处理室内的压力。CDS具有含有由圆形的张紧的膜片隔开的两个室的壳体。第一室和处理室或要测量其中的压力的部件呈流体连通。CDS的第二室通常被称为基准室，并一般地(虽然不一定)被抽空和密封，其中的压力大大小于要求传感器分辩的最小压力。

用于分开CDS壳体内的两个室的张紧的膜(膜片)基本上是一种薄的金属膜，其在周边被机械地约束着。借助于在使其周边保持静止的情况下，使其变形而成为弓形，所述膜片反应于差动压力。从而使膜片作为柔性的、接地的电极。作为对其两边的压差的反应，膜片发生变形，并且还和静电场相互作用，使得膜片的变形可以通过这些静电的相互作用被分辨。

在膜片附近设置有电极装置。该装置由具有抛光的、电绝缘的表面的刚性的平台构成，其承载着两个导电电极。电极装置被机械地约束着，离开含有膜片周边的平面一个固定的距离，使得电极非常接近于膜片(＜.005in)，并且平行于其表面延伸。借助于测量每个电极的对地电容，并从一个电极的电容中减去另一个电极的电容，可以容易地计算由于施加的压力而引起的膜片的弯曲。

现代的CDS利用两个电极来监视膜片的弯曲。两个电极的对地电容(共模电容)随膜片的弯曲而改变，但是也随电极装置的移动而改变。这种移动随温度改变、温度瞬变和机械加载而发生，使用两个板的电容之差的度量(差动电容)是更稳定的，因为其中排除了膜片和电极之间的运动，从而反映膜片的偏转。

利用CDG的系统一般对于压力读数的重复性具有苛刻的要求，每天的全量程漂移一般限制在.02％。全程偏转一般产生0.2-2.0pF(10-¹²F)的差动电容。这个值的0.02％给出每天0.04-0.4毫微微法拉(10-¹⁵F)的可允许的等效改变，其中一些改变是由当测量CDS的电容并减去该电容时引入的电气误差引起的。

CDS电容的测量利用模拟的前端(AFE)电子仪器进行。AFE不仅用于连接CDS，其还进行减法操作，从而给出差动电容。因为在68pF的共模电容下全量程差动电容可以低至0.2pF(10-¹²F)，即使在全量程下，共模电容比需要测量的差动电容大340倍。对于每天0.4毫微微法拉的可允许的漂移的情况，共模电容大约是差动电容的可允许的改变的1.7×10⁶倍。因而，减法操作必须是极好地平衡的和稳定的，以便确保AFE保持一个合理的漂移误差。

在CDG内的一个明显的测量误差源是由于在结构内的电路、引线和结构之间的交互作用而引起的附带电容的积累。这些效应甚至在电路板上以及产生漏电流的集成电路内发生，所述漏电流使得电路对湿度和污染敏感。对这些泄漏元件的解决办法是采取保护措施。由具有相同电压的导电表面(保护表面)包围着的节点一般不经历电容或漏电流。通过利用保护装置包围重要的节点，它们能够独立地操作而不会由于移动、弯曲或湿度的改变而干扰和改变。在AFE中大部分元件非常需要保护电位并具有用于保护电位的电源。

给定AFE的苛刻的性能要求，已经证明，很少的电路结构能够适合这种要求。目前具有3种电路结构占据着CDG市场：平衡的二极管桥；被保护的二次变压器桥；以及匹配的参考电容器桥。

平衡的二极管桥结构，如图1所示，利用激励单元，其提供交变电压，用于驱动CDS的电极。电荷通过二极管桥被交替地供给电容器CA、CB和从所述电容器除去，被交替地供给每个电极或者被从每个电极除去。每个电容器用于对一个电极供给电流，同时用于从另一个电极排出电流。因而两个电极的对地电容中的任何的不平衡将引起在CA和CB的输出管脚之间的电压差。

二极管桥AFE是简单的和廉价的，这使得它们能够被合适地选用于具有较低要求的应用，例如用于10托的非加热的传感器。在稳定的温度和湿度下，它们可以在直到100毫托下使用。不过它们一般需要位于CDS附近，这是因为它们缺乏一种用于容易地产生有用的保护电位的装置。此外，它们遭受二极管的误匹配以及电路板的污染问题。

参见图2，其中示出了一种基于被保护的二次变压器的桥式电路。这个电路利用由同轴电缆构成的中间抽头的二次侧，用于产生激励电压和按比例增加的保护电压。由激励电压在CDS中感应的电流从传感器的一个电极流向另一个电极。因而，电荷被保留，并且任何差动电容在二次侧的最内部的导体的中间抽头产生一个净电压。在内部导体的中间抽头后面，具有一个高输入阻抗的单位增益的放大器，其在用于进行保护的屏蔽上施加一个类似的电压。单位增益放大器的输出代表在传感器中的差动电容。其被放大，并被送到一个同步检测器，用于产生和电容的微变成比例的直流电平。

当被很好地实施时，基于被保护的二次变压器的桥式电路在稳定性和精度方面比平衡的二极管桥式电路具有重大的改进。其使得CDS能够通过利用同样被保护的同轴电缆被设置在远方，所述同轴电缆围绕变压器的铁心缠绕。这种技术的主要问题在于其实施。所述同轴电缆必须是特别一致的，并且在屏蔽中必须没有裂痕或孔。此外，这种防护方法具有一些不足，这些不足基于增益小于1的跟随器，并且为了实现稳定的CDG，稳定的结构是重要的。最后，利用同轴电缆的所有被屏蔽的结构使得和CDS的互连以及CDS的微调复杂化。

参见图3，其中示出了一种匹配的参考电容器桥式电路。该电路使用公共的激励源通过一对全保护的电荷放大器(保护电压在电源和公共电位上)的求和节点驱动CDS的两个电极。电荷放大器被设置在两个单片运算放大器周围，并利用一对匹配的、精确的参考电容器确定其增益。电荷放大器的输出被送到高共模的带阻差动放大器。差动放大器的输出代表传感器中的差动电容，并被送到同步检测器，用于恢复相应于膜片的位置的DC电平。

这种匹配的参考电容器桥式电路由于其具有体积较小的优点而对于基于被保护的二次变压器的桥式电路颇具竞争力。不过，其对温度有些敏感，并且对于元件的性能要求过高。只有质量最高的玻璃电容器才适用作参考电容器，并且它们必须进行老化和匹配。此外，差动放大器必须具有优异的和恒定的共模性能。由于这种高性能的元件，用于这种结构的材料的成本是高的。

需要一种AFE拓扑，其利用标准的构造实施方法和廉价的元件，同时对温度和湿度相当不敏感。这种拓扑应当以具有极好的保护为特征，以便允许和单独的、加热的传感器装置容易地进行连接，并且应当能够进行传感器偏移的直接补偿。

发明内容

上述的一个或几个问题可以通过本发明的各个实施例来解决。广义地说，本发明包括用于确定一对电抗电路中的差动电流的系统和方法。在优选实施例中，实施所述系统和方法用于对检测元件例如CDS提供改进的电接口。所述改进的接口可以提供改善的性能并降低成本。

本发明的一个实施例包括利用差动电流变换器和电荷放大器的用于CDS的接口。电流变换器的一次绕组被连接在激励电压源和CDS内的一对电极之间。通过一次绕组的电流产生相反极性的磁势(MMF)，使得在变压器的二次绕组中感应出和一次电流之间的差成比例的电流。二次绕组和电荷放大器的求和节点相连，因而把变压器的二次侧端接到低阻抗的负载。这个低阻抗的端接负载向回反应到一次绕组，并作为一个小于CDS的电极的阻抗的较小的阻抗出现。因而，提供给电极的电压极为接近激励电压，所述激励电压成为极好的保护电位。使和变压器以及电荷放大器相关的每个电路节点在AC方面参考所述保护电位并被屏蔽。这可以保护变压器、电荷放大器和任何互连使得不受杂散电容和漏电流的影响。

本发明的实施例一般(虽然非必须)在激励电压下操作电流变换器及其相关的元件，为了进行保护和对被保护的CDS的电极提供激励。本发明的一个实施例利用共模变换器变换电源电位以及来自电荷放大器的信号，所述共模变换器位于参考所述激励电压的那些电路和参考地的那些电路之间。在变压器上一个附加绕组由激励电压和地激励，并作为必须被变换的其它信号的电源。还具有本发明的其它的实施例，它们不用变压器，基本上执行相同的操作。

由电荷放大器恢复的电压信号通过共模变换器，并被送到同步检测器，用于产生相应于CDS的被施加的压力的DC电平。用于把信号从电荷放大器提供给检测器的实际的装置可以改变，特别是对于增益级。

本发明的另一个实施例包括用于测量电流差值的方法，包括：把电流变换器的一个或几个原绕组连接到要测量其中的电流差值的一对电路，对所述一次绕组和相应的电路施加激励电压，在所述电流变换器的二次绕组上感应差动电流，以及使用电荷放大器放大所述的电流差值。所述方法还可以包括使所述电荷放大器参考所述激励电压，并通过利用屏蔽结构包围电流变换器和电荷放大器来保护它们，对所述屏蔽结构也可以施加所述激励电压。然后借助于使所述信号通过在一个绕组上的共模变换器来除去被加于电荷放大器信号的激励电压，同时对另一个绕组施加所述激励电压。然后把所得的信号送到同步检测器，其产生表示电流差值的DC电平输出。

本发明可以具有许多其它的实施例。

附图说明

通过参照附图阅读下面的详细说明，将会清楚地看出本发明的其它目的和优点。

图1是表示作为电容膜片式传感器的电接口的平衡二极管拓扑的原理图；

图2是表示作为电容膜片式传感器的电接口的基于被保护的二次变压器的桥式拓扑的原理图；

图3是表示作为电容膜片式传感器的电接口的匹配的参考电容器桥式拓扑的原理图；

图4是表示在一个实施例中的电容膜片式传感器的总体结构的原理图；

图5是表示在一个实施例中的电容膜片式传感器的电结构的原理图；

图6是表示按照本发明的一个实施例的电接口的设计的原理图；

图7和图8是表示在一个实施例中的电流变换器的一次绕组中产生的磁势的原理图；以及

图9是表示在一个实施例中使用的具有环形磁心和两个一次绕组的电流变换器的原理图。

虽然本发明具有许多不同的实施例和其它的形式，但在附图和伴随的相应的详细说明中还是以举例方式示出了本发明的特定实施例。不过，应当理解，所述附图和详细说明不用于把本发明限制于所说明的具体实施例。而是本说明旨在包括落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的所有的改型、等效物和替代物。

具体实施方式

下面说明本发明的优选实施例。应当注意，下面说明的这个和任何其它的实施例是示例性的，旨在用于说明本发明而不用于限制本发明。

导言

广义地说，本发明包括用于确定一对电抗电路中的差动电流的系统和方法。在优选实施例中，所述系统和方法被实施，用于对检测元件例如CDS提供改进的电接口。和现有技术的结构相比，所述改进的接口可以提供改善的性能并降低成本。

在优选实施例中，使用紧密耦合的差动电流变换器产生差动电流。所述差动电流被输入到用于有效地对差动电流积分的电荷放大器的低阻抗的求和节点。使电荷放大器的输出通过和激励电压耦连的共模变换器，以便从输出信号中除去保护电位(相应于激励电压)。然后，同步检测器把所得信号转换成表示传感器的差动电容的DC电平。这种接口例如提供对温度和湿度的降低的敏感性、保护电源的低的电源阻抗、在保护电位和传感器的激励电压之间的良好的跟踪、制造简单、成本低以及直接调整传感器的偏移的装置。

CDS的应用

设计的本发明的优选实施例旨在用作电容膜片式传感器的接口。参见图4，其中示出了CDS的一般结构。由该图可以看出，CDS10被配置用于连接导管12，气体可以流过所述导管。所述气体一般用于要求精密地控制气体的压力的制造处理中。在导管12内的气体压力通过入口14进入CDS的壳体16。壳体16由膜片22分成两个室18和20。一般地，室20被这样抽空，使得可以测量室18内的非常低的压力。室20内具有一个底板，其支撑着两个环形的同心电容器板26和28，每个电容器板被保持在膜片22附近。膜片22的弯曲随室18内的压力(即导管12内气体的压力)而改变。这将改变在板26和28上测量的对地电容，因而在板26和28上的电容之间的差反映在室18内的压力。

CDS的电气结构

参见图5，其中示出了CDS10的电气结构。在该图中可以看到，在CDS10中感兴趣的电气元件是电容器30和32。这些电容器中的一个由环型电极构成，所述电极和膜片的周边相互作用，使得当电极的电容改变时，在膜片和电极之间出现运动。第二电极是环形的并以CDS的轴线为中心。其和膜片的中心部分相互作用，并当膜片弯曲或运动时，改变电容。通过从最内部的电极的电容减去最外部电极的电容，可以感知膜片的偏转，很少受普通运动的影响。

在这个实施例中，两个电容器都是可变电容器。每个电容器的一侧和地相连，而另一侧和CDS的输出相连。此时一个合适的电接口可以和所述电容器耦连，用于提供激励电压和检测两个电容器之间的电容之差。如上所述，现有技术的接口具有许多问题，其中的一些或者全部可由这里披露的接口解决。

接口的概况

参见图6，其中示出了表示所述接口的一个实施例的设计原理图。在图的左侧示出了CDS10。CDS10的输出端口(具体地说，和CDS的电容电路的连接)和电流变换器111的一次绕组相连。激励源110也和变压器111的一次绕组相连。变压器111的二次绕组和电荷放大器112的求和节点相连。电荷放大器112的输出通过共模变换器113的绕组。共模变换器113由激励源110激励。共模变换器113的另一个绕组和激励源110相连。最后，同步检测器114和激励源110相连。

导电的外壳115围绕电流变换器111和电荷放大器112被设置。和电流变换器111以及电荷放大器112连接的所有电源和参考连接都通过和激励源110的公共节点的连接以及共模变换器的作用在AC上以激励源的电位操作。壳体115和激励电压源110耦连，从而把壳体的电位升高到同一个电位。因此壳体115用作屏蔽结构，其在变换器和放大器周围提供保护电压，所述保护电压非常接近使这些元件工作的电压。这个屏蔽结构还包括包围着和CDS连接的连接部分的呈导电套筒形式的屏蔽116，117。保护电压减少这些引线中的杂散电容和漏电流，借以减少在测量信号中的相关的误差。这可以允许使用否则可能不能使用的制造技术(例如常规的印刷电路板装配技术)。

接口的操作

激励源

图6所示的电接口的操作基本如下。激励源110产生正弦的AC激励电压。在这个实施例中，激励源110是一种低阻抗源，其提供20kHz的5.8V(RMS)的正弦信号。激励源110通过电流变换器111的一次绕组驱动CDS，对电荷放大器112和电流变换器111提供参考电位，并用于控制同步检测器114。激励源110还和外壳115以及引线116、117相连，以便在电流变换器、电流放大器和传感器引线周围提供保护电压。此外，源110用于激励共模变换器113，使得可以从最终的DC信号电平中除去激励电压，并把激励电压加到由B+和B-表示的电源电压上。

电流变换器

来自电源110的激励电压被提供给电流变换器111的紧密耦合的一次绕组。在激励源110和地之间，具有可以流过所得的AC电流的两个通路。第一个通路通过电流变换器的一次绕组的第一半并通过CDS10的第一个电容器流动。第二个通路通过一次绕组的另一半并通过CDS10的第二电容器流动。

在这种接口中使用的电流变换器被这样设计，使得一次绕组的两个半个是相同的。除去通过一次绕组的每个半个的电流产生极性和另一个半个产生的磁势的极性相反的磁势之外，它们具有相同的电特征。如果CDS10中的两个电容器的电容相同，它们将具有相同的对地阻抗。因而，两个通路的每一个将流过相同的电流。在电流变换器111中感应的磁势将相互抵消。在这种情况下，则在电流变换器111的二次绕组上不感应电流。

在另一方面，如果在CDS的各个电容之间具有一个差值，则它们具有不同的对地阻抗。因而，一个通路将比另一个通路流过较多的电流。作为电流差动的结果，由一次绕组的两个半个产生的磁势不再相互抵消，因而净磁势在电流变换器的二次绕组上感应相应的电流。

参见图7和图8，其表示在电流变换器111的一次绕组感应的磁势。图7表示传感器的电容器的电容没有差别的情况。因而，通过一次绕组的每个或每半个的电流是相同的，并且相应于一次绕组的每个或每半个的磁势(131，132)具有相同的幅值。因为相应于一次绕组的每个的磁势具有和另一个相反的极性，它们相互抵消，从而产生等于0的净磁势133。

图8表示两个电容器之一的电容和另一个电容器的电容略微不同的情况。具有较大电容的电容器具有较低的阻抗，因而和另一个电容器相比允许较多的电流流过。流过相应的一次绕组的电流同样大于流过另一个一次绕组的电流。因而，第一一次绕组将在电流变换器内产生较大的磁势141。当这个磁势和另一个一次绕组(142)的磁势组合时，得到一个净磁势143，其和第一个一次绕组的磁势同相。这个净磁势在二次绕组感应一个电流，该电流被电荷放大器放大，然后可以被处理而产生表示在传感器中的差动电容的信号。

电荷放大器

电流变换器111的二次绕组和电荷放大器112的低阻抗的求和节点相连。这在电流变换器的一次绕组上引起低阻抗。在一个实施例中，这个阻抗在激励电压的频率下小于100欧姆。和放大器的求和节点的耦连还提供具有相对稳定的负载的优点，这又提供具有动态稳定的电路的优点。

在电流变换器的二次绕组上感应的电流基本上是每单位时间的电荷或每秒的库仑。在激励频率下，电荷放大器112积累电荷，并输出相应的电压。电荷放大器112类似于积分器，因而在一些实施例中，可以由积分器技术代替。在这个实施例中，电荷放大器112的输出相应于被传递到传感器内以及由传感器输出的电荷。这被这样实现，使得恢复的信号和激励源同相(如图6所示，电荷放大器112参考激励电压)。否则，两个信号将有90度的相位差。

共模变换器

如上所述，电荷放大器112的输出包括激励电压。所述激励电压必须被除去，以便确定电荷放大器的实际输出。因此，使电荷放大器的输出通过共模变换器113的一个绕组。变换器的另一个绕组被连接在激励电压源110和地之间。由激励电压和共模变换器113的耦连而产生的EMF有效地抵消信号中的激励电压，只剩下由在电流变换器111的二次绕组上感应的电流引起的信号分量。共模变换器还用于把电源110的激励电压叠加到电荷放大器的电源电压B+和B-上。应当注意，在另一个实施例中，共模变换器可以由电源放大器和以高的共模抑制为特征的放大器代替。

同步检测器

最后，同步检测器114和共模变换器113相连。同步检测器114和与电荷放大器112相连的同一个绕组相连，因此，接收电荷放大器的输出对地的时变分量。同步检测器114把这个信号分量转换成表示在传感器的两个电路之间的电流差值的DC电平(在CDS的情况下，其依赖于两个电容器的差动电容)。

其它的实施例

应当注意，虽然针对CDS(电容膜片式传感器)说明了上面的电接口，可以具有许多其它的实施例，这些实施例旨在用于其它的传感器或电路对。例如，一个实施例可被设计用于连接电容传感器，其被配置用于测量除去压力计膜片(即非压力位置传感器)之外的元件的位置的微小改变。同样，不必把电路对限制于电容电路，它们可以是感性电路，可以是电阻性的电路或者可以是由多个电路元件构成的具有复数阻抗的电路。这些和其它的改变都落在本发明的范围内。

如上所述，图6所示的电流变换器是一种中间抽头的变换器。也可以使用具有两个单独的一次绕组的其它类型的变换器代替中间抽头的变换器。参见图9，其中示出了这种电流变换器的一个例子。这种变换器包括一个环形磁心150，围绕环形磁心绕有包括三根导线151，152和153的导线组。正如上述的电流变换器那样，这种变换器是紧密地耦合的。其中的两根导线(例如151和152)用作变换器的一次绕组，而第三根导线(例如153)用作二次绕组。因为需要一次绕组感应出相反的磁势，激励电压源将在左侧端子和一个一次绕组连接，而在右侧端子和另一个一次绕组连接。例如，激励电压源可以和端子1、6连接，而传感器引线可以和端子2、5连接。

在一个实施例中，共模变换器也围绕一个环形磁心被构成。因为共模变换器经历电流变换器的磁链(反之亦然)，这种接口应当这样设计，使得在两个变换器之间出现的干扰最小。一般地说，这通过在所述变换器之间提供屏蔽来实现。使用屏蔽一般引起接口的封装(或者传感器的封装)的尺寸增大。当在这种接口中使用两个环形结构的变换器时，可以使对于屏蔽的需要最小，或者可以借助于合适地设置变换器的相互之间的方位，使得不需要屏蔽。更具体地说，变换器的方位应当被这样设置，使得两个环形变换器的对称轴线彼此正交。

上面根据特定的实施例说明了由本发明提供的利益和优点。这些利益和优点以及可以使得这些利益和优点发生或者使得这些利益和优点更为突出的任何元件或限制不得解释为任何的或所有的权利要求的关键性的、必须的或者基本的特征。这里使用的术语“包括”、“包括有”，或则这些术语的任何其它的改变应当被解释为非排他地包括在这些术语之后的元件或限制。因而，包括一列元件的处理、方法、产品或装置不仅包括这些元件，而且可以包括没有明确列出的或者所要求保护的处理、方法、产品或装置固有的其它元件。

虽然已经根据特定的实施例对本发明进行了说明，应当理解，这些实施例都是说明性的，因而，本发明的范围不限于这些实施例。可以具有对于上述实施例的许多改变、改型、添加和改善。应当认为，这些改变、改型、添加和改善都落在下面的权利要求限定的本发明的范围内。

Claims

1.一种用于电容膜片式传感器(CDS)的接口，包括：

具有至少一个一次绕组的差动电流变换器，所述一次绕组和CDS的端口耦连；

电荷放大器，其和所述电流变换器的二次绕组耦连，并被配置用于放大在电流变换器的二次绕组中感应的信号；

位于所述电流变换器和所述放大器周围的导电屏蔽结构；

共模变换器，其具有第一绕组，被耦连用于接收来自所述电荷放大器的被放大的信号；

激励电压源，其中所述激励电压源被耦连于所述电流变换器的一次绕组，并被配置用于对所述端口提供激励电压，其中所述激励电压源还和共模变换器的第二绕组耦连，并且其中激励电压源还被耦连于所述屏蔽结构；以及

同步检测器，其被耦连于共模变换器的第一绕组，并被配置用于产生对应于CDS的差动电容的信号电压。

2.如权利要求1所述的接口，其中所述电流变换器具有两个一次绕组，每个所述一次绕组被耦连在所述激励电压源和差动电容压力计的相应的电容电路之间。

3.如权利要求1所述的接口，其中所述屏蔽结构还包括被设置在所述接口和差动电容压力计之间的一对引线的周围的导电的套筒。

4.如权利要求1所述的接口，其中所述电流变换器具有环形磁心。

5.如权利要求1所述的接口，其中所述共模放大器具有环形磁心。

6.如权利要求1所述的接口，其中所述电流变换器和所述共模变换器都具有环形磁心，其中电流变换器和共模变换器的对称轴线相互垂直。

7.如权利要求1所述的接口，其中所述激励电压源被配置用于产生正弦电压。

8.一种设备，包括：

差动电流变换器，其具有一个或几个一次绕组，被配置使得耦连在电压源和一对电路之间，其中流过一个或几个一次绕组到达所述一对电路的第一个电路的电流产生第一磁势(MMF)，流过一个或几个一次绕组到达所述一对电路的第二个电路的电流产生极性和第一磁势相反的第二磁势，并且其中所述第一和第二磁势的净磁势和第一与第二磁势之间的差成比例地在差动电流变换器的二次绕组上感应一电流；以及

放大器，其耦连于所述差动电流变换器的二次绕组，并被配置用于放大一个相应于在所述差动电流变换器的二次绕组上感应的电流的差动信号。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述放大器包括电荷放大器。

10.如权利要求8所述的设备，其中所述一个或几个一次绕组包括单个的、中间抽头的一次绕组，其中所述中间抽头被配置使得耦连于所述电压源，所述一次绕组的端部被配置用于耦连于所述一对电路。

11.如权利要求8所述的设备，其中所述一个或几个一次绕组包括一对一次绕组，其中每个一次绕组的第一端被配置使得耦连于电压源，并且其中每个一次绕组的第二端被配置使得耦连于地。

12.如权利要求8所述的设备，其中所述电压源被配置用于产生正弦激励电压。

13.如权利要求8所述的设备，还包括屏蔽结构，其中所述屏蔽结构被配置用于携带等于电压源的电压的保护电压。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述电压源被配置用于产生正弦激励电压。

15.如权利要求8所述的设备，其中所述一对电路包括差动电容压力计的一对容性电路。

16.如权利要求8所述的设备，还包括共模变换器，其具有被耦连用于接收来自所述电荷放大器的被放大的信号的第一绕组和被配置为耦连保护电压源的第二绕组。

17.如权利要求8所述的设备，还包括激励电压源，其中所述激励电压源被耦连于所述电流变换器的一次绕组，并被配置用于对所述端口提供激励电压，并且其中所述激励电压源还被耦连于所述共模变换器的二次绕组。

18.如权利要求8所述的设备，还包括同步检测器，其被耦连于所述激励电压源，并被耦连于来自所述放大器的参考地的输出，并被配置用于产生对应于电流变换器的一个或几个一次绕组的阻抗不平衡的DC信号电压。

19.如权利要求8所述的设备，还包括差动电容压力计。

20.如权利要求8所述的设备，其中所述差动电流变换器包括低阻抗的电流变换器。

21.如权利要求8所述的设备，还包括一个或几个功率放大器和具有高的共模抑制的放大器，其中所述高共模抑制放大器被耦连用于接收来自电荷放大器的被放大的信号，并且还被配置为耦连保护电压源。

22.一种用于测量电流差值的方法，包括：

把电流变换器的一个或几个一次绕组耦连于要测量其中的电流差值的一对电路的每个电路，其中在每个电路中的电流产生和另一个电路中的电流异相的磁势(EMF)；

把所述电流变换器的二次绕组耦连于一个放大器；

放大在电流变换器的二次绕组感应的信号；以及

产生对应于在电流变换器的二次绕组上感应的信号的放大的信号。

23.如权利要求22所述的方法，其中在电流变换器的二次绕组上感应的信号包括交流(AC)信号，并且其中所述方法还包括整流所述信号以产生直流(DC)信号。

24.如权利要求22所述的方法，其中所述被放大的信号包括对应于一个保护电压的分量，其中所述方法还包括除去所述相应于所述保护电压的分量。

25.如权利要求24所述的方法，其中除去所述相应于所述保护电压的分量包括使所述信号通过共模变换器的第一绕组，其中所述保护电压被提供给所述共模变换器的第二绕组。

26.如权利要求22所述的方法，其中所述电流变换器的一个或几个一次绕组包括单个的、中间抽头的一次绕组，其中要测量其电流差值的一对电路中的每一个电路和所述一次绕组的相对的一端相连，并且其中所述方法还包括把一个激励电压源施加于所述一次绕组的中间抽头。

27.如权利要求26所述的方法，其中在所述激励源和所述一对电路中的一个电路之间的一次绕组的部分的电阻抗基本上等于在所述激励源和所述一对电路的另一个电路之间的所述一次绕组的部分的电阻抗。

28.如权利要求22所述的方法，其中产生相应于在电流变换器的二次绕组上感应的信号的放大的信号包括把所述二次绕组耦连于一个电荷放大器。

29.如权利要求22所述的方法，还包括使所述信号通过一个同步检测器。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述同步检测器耦连于一个激励源。

31.如权利要求22所述的方法，还包括围绕所述电流变换器和放大器提供一个保护电压。

32.如权利要求31所述的方法，其中所述保护电压包括被提供给所述电流变换器的一个或几个一次绕组的每一个的电压。

33.如权利要求32所述的方法，其中使所述放大器参考所述保护电压。