DE102005028507B3 - Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung und Kapazitäts-Spannungs-Wandler - Google Patents

Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung und Kapazitäts-Spannungs-Wandler Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung mit einem externen Sensorkondensator (C¶P¶) und einem Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14), der in einem integrierten Ausleseschaltkreis implementiert ist, der einen Referenzkondensator (C¶R¶), einen Abtastkondensator (C¶S¶) und einen Abtastverstärker (22) umfasst und der Eingangsanschlüsse (16) aufweist, an die der Sensorkondensator (C¶P¶) angeschlossen ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des a) Anlegens einer Referenzspannung (V¶ref¶) an den Sensorkondensator (C¶P¶) und den Referenzkondensator (C¶R¶), die in Reihe geschaltet sind, und Ladung des Abtastkondensators (C¶S¶) auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens (A) zwischen dem Sensorkondensator (C¶P¶) und dem Referenzkondensator (C¶R¶), b) des Verbindens des Abtastkondensators (C¶S¶) mit Eingängen des Abtastverstärkers (22). Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des c) Anlegens der Referenzspannung (V¶ref¶) an den Sensorkondensator (C¶P¶) und den Referenzkondensator (C¶R¶), die in Reihe geschaltet sind, mit einer im Vergleich zu Schritt a) entgegengesetzten Polarität, und Ladung des Abtastkondensators (C¶S¶) auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens (A) zwischen dem Sensorkondensator (C¶P¶) und dem Referenzkondensator (C¶R¶) und d) der Verbindung des Abtastkondensators (C¶S¶) mit den Eingängen des Abtastverstärkers (22) in einer im Vergleich zu Schritt b) entgegengesetzten Polarität.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung mit einem externen Sensorkondensator und einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler, der in einem integrierten Ausleseschaltkreis implementiert ist, der einen Referenzkondensator, einen Abtastkondensator und einen Abtastverstärker umfasst, und der Eingangsanschlüsse aufweist, an die der Sensorkondensator angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler, der in einem integrierten Ausleseschaltkreis zum Auslesen eines externen Sensorkondensators implementiert ist, und der einen Referenzkondensator, einen Abtastkondensator und einen Abtastverstärker und Eingangsanschlüsse, an die der Sensorkondensator angeschlossen ist, umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug-Reifendruck-Überwachungssystem, das für jeden zu überwachenden Reifen einen Drucksensor mit einem Sensorkondensator und einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler enthält.
  • Kapazitäts-Spannungs-Wandler werden in Anwendungen benötigt, die ein kapazitives Sensorelement verwenden. Diese Anwendungen umfassen Reifendruckmesssysteme, Beschleunigungsmesssysteme u.a. Diese Systeme enthalten normalerweise einen externen kapazitiven Sensor, der sich außerhalb eines integrierten Schaltkreises, der eine Ausleseschaltung enthält, befindet. Die Kapazität des kapazitiven Sensors ändert sich zum Beispiel mit dem Druck. Zur weiteren Verarbeitung, wie die Digitalisierung mit einem Analog-Digital-Wandler, wird diese Kapazität mit einem Kapazitäts-Spannungs-Wandler in eine kapazitätsabhängige Spannung umgewandelt.
  • DE 10 2004 052 034 A1 offenbart einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler zur Verwendung in einem Beschleunigungs- oder Drucksensor. Der Sensorchip enthält zwei Kondensatoren, die im Ruhezustand idealerweise gleich sind. Unter einer Beschleunigung vergrößert sich die Kapazität des einen Kondensators, während sich die Kapazität des anderen Kondensators verringert. Die Kapazitätsdifferenz wird von einer Erfassungsschaltung in eine Signalspannung umgewandelt.
  • Auch die DE 101 09 873 A1 offenbart einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler mit zwei Kondensatoren im kapazitiven Sensor. Die Auswerteschaltung umfasst zwei Abtastkondensatoren zum Halten des Spannungssignals zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
  • DE 28 19 516 A1 offenbart einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler mit einem veränderlichen Kondensator. Der Kondensator wird abwechselnd auf eine Bezugsspannung geladen und anschließend entladen. Der Ladestrom wird an einem Widerstand in eine Messspannung umgewandelt.
  • Der Zeitschriftenartikel J. Phys. E: Sci. Instrum. 21 (1988) Seiten 242-250 erläutert verschiedene Arten von Kapazitäts-Spannungs-Wandlern, u.a. Wandler, die die Lade-/Entlademethode verwenden, bei der ein Referenzkondensator einem variablen Kondensator parallel geschaltet ist.
  • Normalerweise sind das kapazitive Sensorelement und die Ausleseschaltung gemeinsam auf einer Leiterplatte angebracht. Eine Anforderung ist es, dass die Eingangsanschlüsse der Ausleseschaltung elektrostatische Entladungen, zum Beispiel mit Spannungen von bis zu 2 kV, gemäß dem Modell für die Entladung elektrostatisch aufgeladener Personen („Human Body Model") aushalten können müssen. Dieser Schutz wird durch ESD-Schutzschaltungen erreicht. Leider verursachen diese ESD-Schutzschaltungen Substratverlustströme, die mit der Temperatur zunehmen. In einer Kraftfahrzeugumgebung erreicht die Temperatur bis zu 125° Celsius. Bei dieser hohen Temperatur führen herkömmliche ESD-Schutzschaltungen normalerweise zu einem Verluststrom von 50 nA. Dieser Verluststrom verfälscht das Auslesen der Kapazität, und sie verfälscht somit die zu digitalisierende Spannung. Besonders die Temperaturabhängigkeit des Stromverlusts verursacht Probleme.
  • Ein Ansatz, die Genauigkeit der Kapazitätsmessung zu erhöhen, ist es, den Verluststrom zu minimieren. Deshalb ist die Verwendung von speziellen ESD-Schutzschaltungen notwendig, dies führt aber zu einer Zunahme der Kosten der integrierten Ausleseschaltung und zu einer verringerten ESD-Schutzleistung. Des Weiteren können Verlustströme auch unabhängig von der ESD-Schutzschaltung auf Grund von Schmutz oder Feuchtigkeit auf der Leiterplatte oder auf Grund von Montageproblemen sowie auf Grund von chipinternen Widerstandselementen auftreten.
    •
  • Deshalb gibt es einen Bedarf für ein Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung, das die Wirkung jeglicher Verlustströme aufhebt, selbst wenn Standard-ESD-Schutzschaltungen verwendet werden.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung mit einem externen Sensorkondensator und einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler bereit, der in einem integrierten Ausleseschaltkreis implementiert ist, der einen Referenzkondensator, einen Abtastkondensator und einen Abtastverstärker umfasst, der jegliche Verlustströme aufhebt. Der integrierte Ausleseschaltkreis weist Eingangsanschlüsse auf, an die der Sensorkondensator angeschlossen ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des a) Anlegens einer Referenzspannung an den Sensorkondensator und den Referenzkondensator, die in Reihe geschaltet sind, und Ladung des Abtastkondensators auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens zwischen dem Sensorkondensator und dem Referenzkondensator; b) des Verbindens des Abtastkondensators mit Eingängen des Abtastverstärkers und c) des Anlegens der Referenzspannung an den Sensorkondensator und den Referenzkondensator, die in Reihe geschaltet sind, mit einer im Vergleich zu Schritt a) entgegengesetzten Polarität, wobei der Abtastkondensator auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens zwischen dem Sensorkondensator und dem Referenzkondensator geladen wird, und in einem Schritt d) wird der Abtastkondensator mit den Eingängen des Abtastverstärkers in einer im Vergleich zu Schritt b) entgegengesetzten Polarität verbunden.
  • Somit wird die Referenzspannung zweimal an den Sensorkondensator und den Referenzkondensator, die in Reihe geschaltet sind, angelegt, allerdings mit entgegengesetzter Polarität. Der Abtastkondensator wird ebenfalls zweimal geladen und zweimal mit dem Abtastverstärker verbunden, ebenfalls mit entgegengesetzter Polarität. Folglich wird jeglicher Beitrag des Verluststroms zu der gemessenen Spannung aufgehoben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden diese abwechselnden Schritte mehrmals wiederholt. Die mehrfache Anwendung der Schritte a) bis d) verbessert den Effekt der Verlustkompensation, indem ein durchschnittlicher Jitter des Abtasttakts ermittelt wird.
  • Ein Problem, auf das man bei Auslesung eines billigen kapazitiven Sensors mit lediglich zwei Anschlüssen stößt, ist die Bereitstellung einer differenziellen Ausgangsspannung, die für eine Unempfindlichkeit gegenüber Stromversorgungs- und Masserauschen notwendig ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abtastkondensator mit Differenzeingängen des Abtastverstärkers verbunden, und von dem Abtastverstärker wird eine differenzielle Ausgangsspannung erzeugt. Vorzugsweise ist der Abtastkondensator potentialfrei verbunden, so dass keine genaue Gleichtaktregelung benötigt wird. Somit ist auf kosteneffiziente Weise eine genaue Messung möglich, die eine differentielle Ausgangsspannung bereitstellt. Ein differentieller Ansatz der Verarbeitungsschaltung ist für einen Signal-Rauschabstand von 50 dB oder besser erforderlich.
  • Die Erfindung stellt ferner einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler bereit, der in einem integrierten Ausleseschaltkreis zum Auslesen eines externen Sensorkondensators implementiert ist, und der einen Referenzkondensator, einen Abtastkondensator und einen Abtastverstärker umfasst, und der Eingangsanschlüsse aufweist, an die der Sensorkondensator angeschlossen ist, ferner umfassend eine Schaltanordnung zur selektiven a) Verbindung des Sensorkondensators und des Referenzkondensators, die in Reihe geschaltet sind, mit einer Referenzspannungsquelle und Verbindung des Abtastkondensators mit dem Zusammenschaltungsknoten zwischen dem Sensorkondensator und dem Referenzkondensator. Die Schaltanordnung gestattet es, b) den Abtastkondensator mit Eingängen des Abtastverstärkers zu verbinden, und dann c) den Sensorkondensator und den Referenzkondensator, die in Reihe geschaltet sind, mit der Referenzspannungsquelle mit einer im Vergleich zu Merkmal a) entgegengesetzten Polarität zu verbinden, und den Abtastkondensator mit dem Zusammenschaltungsknoten zwischen dem Sensorkondensator und dem Referenzkondensator zu verbinden, und sie gestattet es ferner, d) den Abtastkondensator mit den Eingängen des Abtastverstärkers mit einer im Vergleich zu Merkmal b) entgegengesetzten Polarität zu verbinden.
  • Vorzugsweise weist der Verstärker Differenzeingänge und -ausgänge auf, wodurch er unempfindlich gegenüber Stromversorgungs- und Masserauschen ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jeder Ausgang des Abtastverstärkers über einen Rückkopplungskondensator mit einem anderen der Differenzeingänge rückgekoppelt.
  • Die Erfindung stellt ferner ein Kraftfahrzeug-Reifendruck-Überwachungssystem bereit, das für jeden zu überwachenden Reifen einen Drucksensor mit einem Sensorkondensator und einen erfindungsgemäßen Kapazitäts-Spannungs-Wandler enthält.
    •
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 schematisch einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler mit einem daran angeschlossenen kapazitiven Sensor zeigt;
  • 2a schematisch die Zusammenschaltung eines Sensorkondensators, eines Referenzkondensators und eines Abtastkondensators in einer ersten Abtastphase zeigt;
  • 2b schematisch die Verbindung des Abtastkondensators mit einem Abtastverstärker in einer ersten Transferphase zeigt;
  • 3 schematisch den Einfluss eines Verluststroms in einer Abtastphase zeigt;
  • 4a schematisch die Zusammenschaltung eines Sensorkondensators, eines Referenzkondensators und eines Abtastkondensators in einer zweiten Abtastphase zeigt;
  • 4b schematisch die Verbindung des Abtastkondensators mit dem Abtastverstärker in einer zweiten Transferphase zeigt; und
  • 5 bis 8 das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kapazitäts-Spannungs-Wandlers zeigen, wobei sich die Schaltanordnung in einem Zustand für eine erste Abtastphase, eine erste Transferphase, eine zweite Abtastphase und eine zweite Transferphase befindet.
  • 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kapazitäts-Spannungs-Wandler 14 und einen daran an den Eingangsanschlüssen 16 angeschlossenen Sensorkondensator CP. Der Kapazitäts-Spannungs-Wandler 14 ist in einem integrierten Ausleseschaltkreis implementiert. Der Sensorkondensator CP und der Kapazitäts-Spannungs-Wandler 14 sind normalerweise gemeinsam auf einer Leiterplatte angebracht. Der integrierte Ausleseschaltkreis enthält zwei ESD-Schutzschaltungen 18, die zwischen den Eingangsanschlüssen 16 und Masse angeschlossen sind, einen Abtastkondensator CS, einen Referenzkondensator CR und ferner die Ausleseschaltung 20. Ein Widerstand R, der als zwischen einen der Eingangsanschlüsse 16 und Masse angeschlossen gezeigt wird, ist ein parasitärer Widerstand, der zum Beispiel durch Schmutz oder Feuchtigkeit auf der Leiterplatte gebildet sein kann. Die Ausleseschaltung 20 enthält einen Abtastverstärker und Referenzspannungsquellen, die in 1 nicht gezeigt werden. Die zwei ESD-Schutzschaltungen 18 schützen die Ausleseschaltung 20 vor elektrostatischen Entladungen. Einer der Eingangsanschlüsse 16 ist direkt mit der Ausleseschaltung 20 verbunden, während der andere Eingangsanschluss mit einem Zusammenschaltungsknoten A verbunden ist, der den Abtastkondensator CS und den Referenzkondensator CR miteinander verbindet. Beide Kondensatoren CS und CR sind mit ihrer anderen Platte mit der Ausleseschaltung 20 verbunden. Im Betrieb läuft ein Verluststrom durch die ESD-Schutzschaltungen 18 und ebenso durch den parasitären Widerstand R.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren der Kapazitäts-Spannungs-Wandlung wird nun unter Bezugnahme auf die 2a bis 4b im Detail erläutert. 2a zeigt die Zusammenschaltung des Sensorkondensators CP, des Referenzkondensators CR und des Abtastkondensators CS in einer ersten Abtastphase. Der Sensorkondensator CP und der Referenzkondensator CR sind miteinander in Reihe geschaltet. Eine Platte des Sensorkondensators CP ist mit einem Spannungspotential Vrefp, verbunden, während eine Platte des Referenzkondensators CR mit einem Potential Vrefm verbunden ist. Somit wird eine Referenzspannung Vref = Vrefp – Vrefm durch einen kapazitiven Spannungsteiler, der durch die beiden Kondensatoren CP, CR gebildet wird, geteilt. Die Spannung an dem Zusammenschaltungsknoten A hängt von dem Verhältnis zwischen den Kapazitäten des Referenzkondensators CR und des Sensorkondensators CP ab. Da die Kapazität des Referenzkondensators CR konstant ist, schwankt die Spannung an dem Zusammenschaltungsknoten A mit der Kapazitätsänderung des Sensorkondensators CP. In der Abtastphase ist der Abtastkondensator CS zwischen den Zusammenschaltungsknoten A und ein Potential Vm geschaltet, so dass der Abtastkondensator CS in Abhängigkeit von dem Potential an dem Zusammenschaltungsknoten A geladen wird. Die in CS gespeicherte Ladung QS wird definiert durch:
    Figure 00080001
  • 2b zeigt die Transferphase, die auf die erste Abtastphase folgt, wenn der Abtastkondensator CS geladen ist. Der Abtastkondensator CS ist mit Differenzeingängen eines Abtastverstärkers 22 verbunden, der in der integrierten Ausleseschaltung 20 enthalten ist. Während der Transferphase wird die Ladung in dem Abtastkondensator CS auf den Abtastverstärker übertragen. An den Differenzausgangsanschlüssen des Abtastverstärkers 22 tritt eine Ausgangsspannung Vout auf. Jeder Ausgang des Abtastverstärkers 22 wird über einen Rückkopplungskondensator Cf mit einem anderen der Differenzeingänge rückgekoppelt. Die Ausgangsspannung Vout des Abtastverstärkers 22 ist proportional zu der in dem Abtastkondensator CS gespeicherten Ladung. Die Ausgangsspannung Vout ist definiert als:
    Figure 00080002
  • Bisher wurden die Abtast- und Transferphasen für ideale Schaltungen behandelt. Aber der Sensorkondensator CP befindet sich außerhalb des integrierten Ausleseschaltkreises, und es gibt Verlustströme. Stromverlust tritt an beiden Platten des Sensorkondensators CP auf, aber lediglich der Stromverlust an dem Hochimpedanz-Zusammenschaltungsknoten A ist relevant. 3 symbolisiert den Stromverlust durch einen Verlustwiderstand RL, durch den ein Verluststrom Iv fließt. Iv ist der Verluststrom, der durch die ESD-Schutzschaltung und durch den in 1 gezeigten parasitären Widerstand R hindurch auftritt. Somit wird die in dem Abtastkondensator CS gespeicherte Ladung QS um eine Ladung ΔQ verringert, die durch den Verluststrom Iv während der Abtastphase nach Masse übertragen wird. Wenn man diesen Verluststrom berücksichtigt, ist die in dem Abtastkondensator CS gespeicherte Ladung QS am Ende der Abtastphase:
    Figure 00090001
  • Dieser Verluststrom führt zu den zuvor erwähnten Messfehlern.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der kapazitive Spannungsteiler ein zweites Mal angeschaltet, allerdings mit einer unterschiedlichen Polarität, um die Wirkung des Verluststroms aufzuheben. 4a zeigt die Konfiguration des Kondensators während der zweiten Abtastphase. Der Sensorkondensator CP und der Referenzkondensator CR sind an dem Zusammenschaltungsknoten A miteinander zusammengeschaltet. Sie sind in Reihe geschaltet, aber im Gegensatz zu Abtastphase 1 ist der Referenzkondensator CR nun mit dem Potential Vrefp verbunden, während der Sensorkondensator CP nun mit dem Spannungspotential Vrefm verbunden ist. Wie in der ersten Abtastphase ist der Abtastkondensator CS zwischen den Zusammenschaltungsknoten A und das Potential Vm geschaltet und wird geladen. Der in 3 gezeigte Verluststrom Iv fließt ständig an die Masse des Chips. Da die Polarität der Referenzspannung im Vergleich zu der ersten Abtastphase während der zweiten Abtastphase umgekehrt ist, ändert die Spannung VS an dem Abtastkondensator CS ebenfalls ihre Polarität, während dies der Verluststrom Iv nicht tut. 4b zeigt die zweite Transferphase. Die Platte des Abtastkondensators CS, die während der ersten Abtastphase mit dem negativen Eingangsanschluss des Abtastverstärkers 22 verbunden war, ist nun mit dem positiven Eingangsanschluss des Abtastverstärkers 22 verbunden. Somit ist der Abtastkondensator CS mit den Eingängen des Abtastverstärkers 22 mit einer im Vergleich zu der Transferphase 1 entgegengesetzten Polarität verbunden. Daher wird die in der Abtastphase herbeigeführte Polaritätsänderung kompensiert. Da die Ladung in den Rückkopplungskondensatoren Cf im Verlauf der zwei Transferphasen erhalten bleibt, wird der Durchschnitt der Ausgangsspannungen der beiden Transferphasen gebildet, wodurch die Wirkung des Verluststroms Iv aufgehoben wird. Die potentialfreie Verbindung des Abtastkondensators CS mit den Differenzeingängen des Verstärkers während der Transferphasen birgt den Vorteil, dass für den Volldifferenzverstärker keine genaue Gleichtaktregelung benötigt wird. Dies ermöglicht eine billigere Implementierung dieses Volldifferenzverstärkers.
  • Die gemeinsame Berücksichtigung der zwei Abtast- und der zwei Transferphasen führt zu der folgenden Kalkulation, die beweist, dass die Wirkung des Verluststroms Iv aufgehoben wird.
  • Während der ersten Abtastphase ist:
    Figure 00100001
  • In der zweiten Abtastphase ist die Polarität geändert, deshalb ist die Ladung:
    Figure 00100002
  • Da die Rückkopplungskondensatoren Cf die während der ersten Transferphase aufgenommene Ladung behalten, gibt es eine Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen des Abtastverstärkers 22, die eine Addition der Ausgangsspannungen der zwei Transferphasen darstellt:
    Figure 00100003
    und mit ΔQI ≈ ΔQII, was für ungefähr dieselben Abtastzeiten und unveränderten Verluststrom wahr ist, ist die Ausgangsspannung:
    Figure 00110001
  • Die Wirkung des Verluststroms wird aufgehoben, die Ausgangsspannung hängt lediglich von der angelegten Referenzspannung Vref und den Werten der Kapazitäten des Abtastkondensators CS, des Referenzkondensators CR, des Sensorkondensators CP und der Rückkopplungskondensatoren Cf ab.
  • 5 bis 8 zeigen eine Realisierung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Spannungen Vrefp, Vrefm und Vm werden an die Schaltung angelegt, und eine differenzielle Ausgangsspannung Voutp, Voutm wird ausgegeben. Enthalten sind ein Abtastkondensator CS, ein Referenzkondensator CR, ein Sensorkondensator CP und Rückkopplungskondensatoren Cf, sowie ein Abtastverstärker 22 und eine Schaltanordnung mit einer Mehrzahl von Schaltern, die es ermöglichen, zwischen den verschiedenen Phasen zu wechseln. 5 zeigt einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler in einem Zustand für die erste Abtastphase. Der Abtastkondensator CS ist mit einem Zusammenschaltungsknoten des Referenzkondensators CR und des Sensorkondensators CS verbunden. 6 zeigt den Kapazitäts-Spannungs-Wandler in einem Zustand für die erste Transferphase, der Abtastkondensator CS ist nun von den Kondensatoren CR, CP getrennt und mit den Eingangsanschlüssen des Abtastverstärkers 22 verbunden. 7 zeigt den Kapazitäts-Spannungs-Wandler in einem Zustand für die zweite Abtastphase. Verglichen mit dem Zustand in 5 ist die Referenzspannung umgekehrt, der Sensorkondensator CP ist nun mit Vrefm verbunden, und der Referenzkondensator CR ist nun mit Vrefp verbunden. 8 zeigt den Kapazitäts-Spannungs-Wandler in einem Zustand für die zweite Transferphase. Verglichen mit dem in 6 gezeigten Zustand ist die Polarität des Abtastkondensators CS an den Eingangsanschlüssen des Abtastverstärkers 22 umgekehrt.
  • Der beschriebene erfindungsgemäße Kapazitäts-Spannungs-Wandler ermöglicht eine genaue Messung, selbst wenn ein billiger Sensorkondensator verwendet wird und die Temperaturen bis zu 125°C betragen. Deshalb wird er zweckmäßigerweise in einem Reifendruck-Überwachungssystem eingesetzt, mit einem Sensorkondensator in einem Bereich von circa 5 bis 20 pF und einem Kapazitäts-Spannungs-Wandler für jeden Reifen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Kapazitäts-Spannungs-Wandlung mit einem externen Sensorkondensator (CP) und einem Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14), der in einem integrierten Ausleseschaltkreis implementiert ist, der einen Referenzkondensator (CR), einen Abtastkondensator (CS) und einen Abtastverstärker (22) umfasst, und der Eingangsanschlüsse (16) aufweist, an die der Sensorkondensator (CP) angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Anlegen einer Referenzspannung (Vref) an den Sensorkondensator (CP) und den Referenzkondensator (CR), die in Reihe geschaltet sind, und Ladung des Abtastkondensators (CS) auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens (A) zwischen dem Sensorkondensator (CP) und dem Referenzkondensator (CR); b) Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit Eingängen des Abtastverstärkers (22); c) Anlegen der Referenzspannung (Vref) an den Sensorkondensator (CP) und den Referenzkondensator (CR), die in Reihe geschaltet sind, mit einer im Vergleich zu Schritt a) entgegengesetzten Polarität, und Ladung des Abtastkondensators (CS) auf das Potential des Zusammenschaltungsknotens (A) zwischen dem Sensorkondensator (CP) und dem Referenzkondensator (CR); und d) Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit den Eingängen des Abtastverstärkers (22) in einer im Vergleich zu Schritt b) entgegengesetzten Polarität.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schritte a) bis d) mehrfach wiederholt werden.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Abtastkondensator (CS) in den Schritten b) und d) mit Differenzeingängen des Abtastverstärkers (22) verbunden ist und von dem Abtastverstärker (22) ein differenzielles Ausgangssignal erzeugt wird.
  4. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14), der in einem integrierten Ausleseschaltkreis zum Auslesen eines externen Sensorkondensators (CP) implementiert ist, und der einen Referenzkondensator (Cr), einen Abtastkondensator (CS) und einen Abtastverstärker (22) umfasst, und der Eingangsanschlüsse (16) aufweist, an die der Sensorkondensator (CP) angeschlossen ist, ferner umfassend eine Schaltanordnung zur selektiven a) Verbindung des Sensorkondensators (CP) und des Referenzkondensators (CR), die in Reihe geschaltet sind, mit einer Referenzspannungsquelle und Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit dem Zusammenschaltungsknoten (A) zwischen dem Sensorkondensator (CP) und dem Referenzkondensator (CR); b) Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit Eingängen des Abtastverstärkers (22); c) Verbindung des Sensorkondensators (CP) und des Referenzkondensators (CR), die in Reihe geschaltet sind, mit der Referenzspannungsquelle mit einer im Vergleich zu Merkmal a) entgegengesetzten Polarität und Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit dem Zusammenschaltungsknoten (A) zwischen dem Sensorkondensator (CP) und dem Referenzkondensator (CR); d) Verbindung des Abtastkondensators (CS) mit den Eingängen des Abtastverstärkers (22) mit einer im Vergleich zu Merkmal b) entgegengesetzten Polarität.
  5. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß Anspruch 4, bei dem der Abtastverstärker (22) Differenzeingänge aufweist.
  6. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß Anspruch 5, bei dem jeder Ausgang des Abtastverstärkers (22) über einen Rückkopplungskondensator (CF) mit einem anderen der Differenzeingänge rückgekoppelt wird.
  7. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der integrierte Ausleseschaltkreis ESD-Schutzschaltungen (18) umfasst, die mit den Eingangsanschlüssen (16) verbunden sind.
  8. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem der Sensorkondensator (CP) mit einem Luftdrucksensor verbunden ist.
  9. Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem der Sensorkondensator (CP) mit einem Beschleunigungssensor verbunden ist.
  10. Kraftfahrzeug-Reifendruck-Überwachungssystem, das für jeden zu überwachenden Reifen einen Drucksensor mit einem Sensorkondensator (CP) und einen Kapazitäts-Spannungs-Wandler (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8 enthält, an dessen Eingangsanschlüsse der Sensorkondensator (CP) angeschlossen ist.
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