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Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Bestimmen einer
Kapazität eines Kondensators gemäß Patentanspruch
1 sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Kapazität eines
Kondensators gemäß Patentanspruch 5.
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Stand der Technik
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Feuchtigkeitssensoren,
insbesondere Sensoren zur Bestimmung einer Lufffeuchte, werden für eine
Vielzahl technischer Anwendungen benötigt. Solche Anwendungen
liegen beispielsweise im Bereich moderner Herstellungsverfahren,
in der Klimatechnik und im Kraftfahrzeugsbereich, wo unter anderem
eine Bestimmung einer Feuchte einer Verbrennungsluft notwendig ist.
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Feuchtesensoren
können beispielsweise als kapazitive Feuchtesensoren in
Dünnschichttechnologie hergestellt werden. Solche kapazitiven
Feuchtesensoren weisen zwei metallische Elektroden auf, zwischen
denen ein hygroskopisches Material, etwa ein Polymer, angeordnet
ist. Das hygroskopische Material weist eine feuchteabhängige
dielektrische Konstante auf, die eine feuchteabhängige
Kapazität des kapazitiven Feuchtesensors bewirkt.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Konzepte zum Auslesen eines
kapazitiven Feuchtesensors bekannt. Die Druckschrift
US 7,084,644 B2 beschreibt
eine Schaltungsanordnung mit einem kapazitiven Feuchtesensor, einem
Referenzkondensator mit bekannter Kapazität und einem Ladungsspeicher,
der ebenfalls als Kondensator ausgebildet ist. Das Sensorelement
und der Ladungsspeicher werden durch eine Anzahl von Lade- und Endladevorgängen
auf einen definierten Referenzwert aufgeladen. Aus der Zahl der
notwendigen Ladeoperationen oder der zum Aufladen benötigten
Zeit kann die Kapazität des Sensorelements ermittelt werden.
Weiter ist es bekannt, einen kapazitiven Feuchtesensor in einen
Delta-Sigma-Wandler zu integrieren, um seine Kapazität
zu ermitteln. Auch ist bekannt, einen kapazitiven Feuchtesensor
als frequenzbestimmendes Bauteil eines Frequenzgenerators zu verwenden. Diesen
Auslesekonzepten ist gemein, dass die relevanten Änderungen
der Kapazität des kapazitiven Feuchtesensors nur einen
kleinen Bruchteil des gesamten Messbereichs betragen. Bauteiltoleranzen und
Messungenauigkeiten führen dadurch zu großen Messfehlern.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Schaltungsanordnung
zum Bestimmen einer Kapazität eines Kondensators bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung,
ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen einer Kapazität
eines Kondensators anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Bestimmen
einer Kapazität eines Kondensators weist einen Referenzkondensator
auf. Dabei weisen der Kondensator einen ersten Kontakt und einen
zweiten Kontakt und der Referenzkondensator einen dritten Kontakt
und einen vierten Kontakt auf. Der erste Kontakt ist über
einen ersten Schalter mit einer Spannungsquelle verbunden. Der zweite
Kontakt ist über einen zweiten Schalter mit einem Massekontakt
verbunden. Der dritte Kontakt ist über einen dritten Schalter
mit dem Massekontakt verbunden. Der vierte Kontakt ist über
einen vierten Schalter mit der Spannungsquelle verbunden. Der erste
Kontakt ist über einen fünften Schalter mit dem
dritten Kontakt verbunden. Der zweite Kontakt ist über
einen sechsten Schalter mit dem vierten Kontakt verbunden.
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Vorteilhafterweise
gestattet es diese Schaltungsanordnung, die Kapazität des
Kondensators mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Durch das Prinzip der
Ladungssubtraktion zwischen dem Kondensator und dem Referenzkondensator
wird ein Messsignal erzeugt, das ein günstiges Verhältnis
zwischen Gesamtsignal und Nutzsignal aufweist. Vorteilhafterweise
werden dadurch die Einflüsse von Elektroniktoleranzen,
insbesondere die Einflüsse der Temperaturabhängigkeiten
und Langzeitinstabilitäten der elektronischen Bauteile
auf das Nutzsignal gering gehalten.
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Bevorzugt
sind der erste Kontakt oder der dritte Kontakt mit einem ersten
Eingang eines Delta-Sigma-Wandlers verbindbar und der zweite Kontakt
oder der vierte Kontakt mit einem zweiten Eingang des Delta-Sigma-Wandlers
verbindbar. Vorteilhafterweise gestattet es diese Anordnung, die
Parallelschaltung von Kondensator und Referenzkondensator ohne Zwischenverstärkung
mittels des Delta-Sigma-Wandlers auszuwerten. Dabei entsteht ein Messsignal
mit einem günstigen Verhältnis zwischen nutzbarem
Auswertebereich und gesamtem Messbereich. Außerdem umfasst
der nutzbare Signalbereich einen Vorzeichenwechsel, wodurch sich
der Einfluss aller Messfehler, deren Größe proportional
zum Absolutwert des Messsignals ist, halbiert. Hierzu gehören
ein bei Leiterplatten unvermeidlicher, feuchteabhängiger
Isolationswiderstand, die parasitären Kapazitäten
der Kondensatorkontakte sowie die Verstärkung und der Offset
des Delta-Sigma-Wandlers.
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Zweckmäßigerweise
weist der Kondensator eine von einer relativen Feuchte abhängige
Kapazität auf. Vorteilhafterweise eignet sich die Schaltungsanordnung
dann zur quantitativen Bestimmung einer relativen Feuchte einer
Umgebung der Schaltungsanordnung.
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Bevorzugt
ist die Schaltungsanordnung als integrierte Schaltung, insbesondere
als ASIC, ausgebildet. Vorteilhafterweise ist eine solche Ausführung platzsparend,
kostengünstig und fehlerunanfällig.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer
Kapazität eines Kondensators umfasst Schritte zum Aufladen
des Kondensators und eines Referenzkondensators auf eine Referenzspannung
während eines ersten Zeitabschnitts, zum gegenpoligen Kurzschließen
des Kondensators und des Referenzkondensators während eines
zweiten Zeitabschnitts, und zum Ermitteln einer über die
Parallelschaltung von Kondensator und Referenzkondensator abfallenden
Spannung während eines dritten Zeitabschnitts. Vorteilhafterweise
gestattet dieses Verfahren eine Bestimmung der Kapazität
des Kondensators nach dem Prinzip der Ladungssubtraktion. Das erzeugte
Ausgangssignal weist ein günstiges Verhältnis
zwischen Gesamtsignal und Nutzsignal auf. Dadurch reduziert sich
der Einfluss von Toleranzen der elektronischen Bauteile auf das Messergebnis.
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Bevorzugt
erfolgt das Ermitteln der über die Parallelschaltung abfallenden
Spannung durch Abtasten mittels eines Delta-Sigma-Wandlers. Vorteilhafterweise
kann dies ohne Zwischenverstärkung erfolgen.
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Besonders
bevorzugt wird das Verfahren wiederholt ausgeführt, wobei
während jeden dritten Zeitabschnitts ein Abtastschritt
durch den Delta-Sigma-Wandler erfolgt. Vorteilhafterweise kann dann
der zeitliche Ablauf der genannten Verfahrensschritte Aufladen,
Ladungssubtraktion und Signal-Abtastung so gewählt werden,
dass diese in den Abtastablauf des Delta-Sigma-Wandlers passt. Dadurch
wird ein kontinuierliches Bestimmen der Kapazität des Kondensators
ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise
wird die Dauer des ersten Zeitabschnitts so gewählt, dass
die in den Kondensator und den Referenzkondensator fließenden Ladeströme
am Ende des ersten Zeitabschnitts auf weniger als 0,5% ihrer Anfangswerte
abgeklungen sind. Vorteilhafterweise wird dadurch eine hohe Genauigkeit
des Messverfahrens sichergestellt.
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Ebenfalls
ist es zweckmäßig, die Dauer des zweiten Zeitabschnitts
mindestens fünfmal so groß wie eine Zeitkonstante
zum Umladen einer Reihenschaltung aus Kondensator und Referenzkondensator
zu wählen. Vorteilhafterweise wird dadurch ein vollständiges
Umladen während der Ladungssubtraktion gewährleistet.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung während
eines ersten Zeitabschnitts;
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2 ein
schematisches Blockschaltbild der Schaltungsanordnung während
eines zweiten Zeitabschnitts;
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3 ein
schematisches Blockschaltbild der Schaltungsanordnung während
eines dritten Zeitabschnitts;
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4 ein
schematisches Blockschaltbild eines Delta-Sigma-Wandlers; und
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5 eine
schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs unterschiedlicher
Steuersignale.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
ein schematisiertes Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung 100 zum
Bestimmen einer Kapazität Cs eines Kondensators 110.
Der Kondensator 110 kann bevorzugt ein Kondensator mit
einer feuchteabhängigen Kapazität Cs sein. Beispielsweise
kann die Kapazität Cs des Kondensators 110 bei
einer Temperatur von 35°C und einer relativen Feuchte rF
von 0% den Wert 80 pF, bei einer relativen Feuchte rF von 100% den
Wert 107 pF betragen. Bei einer Temperatur von 120°C kann
sich die Änderung der Kapazität Cs von 27 pF auf
12 pF reduzieren. Der maximale Kapazitätswert Cs des Kondensators 110 kann
beispielsweise 131 pF betragen. Die Schaltungsanordnung kann zur
Feuchtemessung in einem Gehäuse eines Luftmassenmessers
in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dienen.
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Neben
dem Kondensator 110 umfasst die Schaltungsanordnung 100 einen
Referenzkondensator 120 mit einer bekannten und stabilen
Kapazität Cr. Die Kapazität Cr des Referenzkondensators 120 liegt
bevorzugt in derselben Größenordnung wie die Kapazität
Cs des Kondensators 110 und sollte möglichst unabhängig
von Änderungen der Umgebungstemperatur und der relativen
Feuchte rF sein. Die Kapazität Cr kann beispielsweise 100
pF betragen. Eine ungenügende Kenntnis der Kapazität
Cr des Referenzkondensators 120 kann durch eine Kalibrierung der
Schaltungsanordnung 100 bei bekannter relativer Feuchte
rF ausgeglichen werden.
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Der
Kondensator 110 weist einen ersten Kontakt 113 und
einen zweiten Kontakt 117 auf. Der Referenzkondensator 120 weist
einen dritten Kontakt 123 und einen vierten Kontakt 127 auf.
Die Kontakte 113, 117, 123, 127 stellen
die elektrischen Anschlüsse des Kondensators 110 und
des Referenzkondensators 120 dar. Der Kondensator 110 kann
einen Serienwiderstand 130 mit einem elektrischen Widerstand
Rs aufweisen. In den elektrischen Widerstand Rs können
auch Widerstände der Zuleitungen eingehen. Der Serienwiderstand 130 weist
einen fünften Kontakt 133 und einen sechsten 137 auf.
Der sechste Kontakt 137 ist dabei mit dem ersten Kontakt 113 des Kondensators 110 verbunden.
Der elektrische Widerstand Rs des Serienwiderstands 130 kann
beispielsweise unter 600 Ohm liegen. Der Serienwiderstand 130 kann
auch einen internen Bahnwiderstand eines den Kondensator 110 aufweisenden
integrierten Sensorbauteils modellieren. Der Serienwiderstand 130 kann
auch entfallen.
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Im
Blockschaltbild der 1 ist weiter ein dem Kondensator 110 und
dem Serienwiderstand 130 parallel geschalteter Isolationswiderstand 140 mit
einem elektrischen Widerstand Rp parallel geschaltet. Falls die
Schaltungsanordnung 100 auf einer Leiterplatte angeordnet
ist, so ist die Existenz des Isolationswiderstands 140 unvermeidlich.
Der elektrische Widerstand Rp des Isolationswiderstands 140 ist
dabei feuchteabhängig und kann über 5 Megaohm betragen.
Im Blockschaltbild der 1 weist der Isolationswiderstand 140 einen
siebten Kontakt 143 auf, der mit dem fünften Kontakt 133 des
Serienwiderstands 130 verbunden ist, und einen achten Kontakt 147,
der mit dem zweiten Kontakt 117 des Kondensators 110 verbunden
ist.
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Der
fünfte Kontakt 133 des Serienwiderstands 130 ist über
einen ersten Schalter 210 mit einer Spannungsquelle 150 verbunden.
Der vierte Kontakt 127 des Referenzkondensators 120 ist über einen
vierten Schalter 240 ebenfalls mit der Spannungsquelle 150 verbunden.
Der zweite Kontakt 117 des Kondensators 110 ist über
einen zweiten Schalter 220 mit einem Masse- bzw. Erdungskontakt 160 verbunden.
Der dritte Kontakt 123 des Referenzkondensators 120 ist über
einen dritten Schalter 230 ebenfalls mit dem Massekontakt 160 verbunden.
Die Spannungsquelle 150 gibt eine Referenzspannung Uref
gegenüber dem Massekontakt 160 aus. Die Referenzspannung
Uref kann beispielsweise 2,5 V betragen. Der fünfte Kontakt 133 des
Serienwiderstands 130 ist außerdem über
einen fünften Schalter 213 mit dem dritten Kontakt 123 des
Referenzkondensators 120 verbunden. Der zweite Kontakt 117 des
Kondensators 110 ist außerdem über einen sechsten
Schalter 224 mit dem vierten Kontakt 127 des Referenzkondensators 120 verbunden.
Falls der Serienwiderstand 130 entfällt, ist der
erste Kontakt 113 des Kondensators 110 über
den ersten Schalter 210 mit der Spannungsquelle 150 und über
den fünften Schalter 213 mit dem dritten Kontakt 123 des
Referenzkondensators 120 verbunden. Die Schalter 210, 213, 220, 224, 230, 240 können
beispielsweise als Transistorschalter ausgebildet sein.
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Anhand
der 1 bis 3 werden nun zeitlich aufeinander
folgende Schritte zum Bestimmen der Kapazität Cs des Kondensators 110 erläutert.
Während eines ersten Zeitabschnitts Tlad sind, wie in 1 dargestellt,
der erste Schalter 210, der zweite Schalter 220,
der dritte Schalter 230 und der vierte Schalter 240 geschlossen,
also in leitfähigem Zustand. Der fünfte Schalter 213 und
der sechste Schalter 224 sind geöffnet. Während
des ersten Zeitabschnitts Tlad werden der Kondensator 110 und
der Referenzkondensator 120 somit auf die Referenzspannung
Uref der Spannungsquelle 150 aufgeladen. Bevorzugt dauert
der erste Zeitabschnitt Tlad ausreichend lange, um ein vollständiges
Aufladen des Kondensators 110 und des Referenzkondensators 120 sicherzustellen.
Die Dauer des ersten Zeitabschnitts Tlad sollte also mindestens
so groß wie die größere der beiden Zeitkonstanten
des Kondensators 110 und des Referenzkondensators 120,
bevorzugt jedoch ein Vielfaches davon sein. Anders ausgedrückt
sollte der Ladestrom zum Aufladen von Kondensator 110 und
Referenzkondensator 120 während des ersten Zeitabschnitts
Tlad auf weniger als 0,5% seines Anfangswerts abfallen.
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2 zeigt
das schematische Blockschaltbild der Schaltungsanordnung 100 während
eines zweiten Zeitabschnitts Tsub, der dem ersten Zeitabschnitt
Tlad zeitlich nachfolgt. Während des zweiten Zeitabschnitts
Tsub sind der erste Schalter 210, der zweite Schalter 220,
der dritten Schalter 230 und der vierte Schalter 240 geöffnet,
also nicht leitfähig. Der fünfte Schalter 213 und
der sechste Schalter 224 sind dagegen geschlossen. Über
den fünften Schalter 213 und den sechsten Schalter 224 sind
der Kondensator 110 und der Referenzkondensator 120 gegenpolig kurzgeschlossen.
Die negativ geladene Seite des Kondensators 110 ist also
mit der positiv geladenen Seite des Referenzkondensators 120 verbunden
und umgekehrt. Während des zweiten Zeitabschnitts Tsub
findet dadurch eine Umladung zwischen Kondensator 110 und
Referenzkondensator 120 statt, die auch als Ladungssubtraktion
bezeichnet werden kann.
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Zwischen
dem dritten Kontakt 123 des Referenzkondensators 120 bzw.
dem fünften Kontakt 133 des Serienwiderstands 130 und
dem vierten Kontakt 127 des Referenzkondensators 120 bzw.
dem zweiten Kontakt 117 des Kondensators 110 ergibt
sich eine Parallelschaltung von Kondensator 110 und Referenzkondensator 120,
deren Kapazität sich als Summe aus der Kapazität
Cs des Kondensators 110 und der Kapazität Cr des
Referenzkondensators 120 ergibt. Die Gesamtladung auf der
Parallelschaltung von Kondensator 110 und Referenzkondensator 120 ist
die vorzeichenrichtige Summe der Einzelladungen, auf die Kondensator 110 und
Referenzkondensator 120 während des ersten Zeitabschnitts
Tlad aufgeladen wurden. Durch die Umladung zwischen Kondensator 110 und
Referenzkondensator 120 während des zweiten Zeitabschnitts
Tsub stellt sich dadurch eine Spannung Usd über die Parallelschaltung
von Kondensator 110 und Referenzkondensator 120 ein,
deren Größe sich unter Vernachlässigung von
Restströmen und Ladungsinjektionen in den Schaltern 210, 220, 230, 240, 213, 224 zu Usd = Uref·(Cs – Cr)/(Cs +
Cr) ergibt. Da Uref und Cr bekannt sind, kann aus einer Messung
der über die Parallelschaltung abfallenden Spannung Usd
die Kapazität Cs des Kondensators 110 bestimmt
werden. Die Genauigkeit der Bestimmung der Kapazität Cs
des Kondensators 110 ist durch die Genauigkeit der Kenntnis
der Kapazität Cr des Referenzkondensators 120 begrenzt. Änderungen
der Kapazität Cs lassen sich allerdings auch bei Unkenntnis
der Kapazität Cr präzise ermitteln. Für die
genannte Anwendung der Kapazitätsbestimmung zur Feuchtemessung
ist dies bereits ausreichend. Der Nullpunkt der relativen Feuchte
rF lässt sich durch eine Kalibrierung bei bekannter relativer Feuchte
rF festlegen.
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Die
Messung der Spannung Usd erfolgt während eines dritten
Zeitabschnitts Tsig, der in 3 dargestellt
ist. Während des dritten Zeitabschnitts Tsig sind die Schalter 210, 220, 230, 240 weiterhin geöffnet,
während die Schalter 213 und 224 weiterhin geschlossen
sind. Außerdem ist während des dritten Zeitabschnitts
Tsig der dritte Kontakt 123 des Referenzkondensators 120 mit
einem ersten Eingang 173 eines Delta-Sigma-Wandlers 170 verbunden.
Alternativ ist der fünfte Kontakt 133 des Serienwiderstands 130 mit
dem ersten Eingang 173 des Delta-Sigma-Wandlers 170 verbunden.
Außerdem ist der vierte Kontakt 127 des Referenzkondensators 120 mit
einem zweiten Eingang 177 des Delta-Sigma-Wandlers 170 verbunden.
Alternativ ist der zweite Kontakt 117 des Kondensators 110 mit
dem zweiten Eingang 177 des Delta-Sigma-Wandlers 170 verbunden.
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Der
erste Eingang 173 und der zweite Eingang 177 des
Delta-Sigma-Wandlers 170 können beispielsweise
ebenfalls über Schalter mit der Schaltungsanordnung 170 verbunden
sein, die während des ersten Zeitabschnitts Tlad und des
zweiten Zeitabschnitts Tsub geöffnet, während
des dritten Zeitabschnitts Tsig geschlossen sind.
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Der
Delta-Sigma-Wandler 170 dient zur Ermittlung der über
die Parallelschaltung von Kondensator 110 und Referenzkondensator 120 abfallenden Spannung
Usd. 4 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild
des Delta-Sigma-Wandlers 170. Der Delta-Sigma-Wandler 170 weist
ein Addierglied 171 auf, das die am Eingang 173 des
Delta-Sigma-Wandlers 170 anliegende Spannung Usd zum Ausgabesignal
eines unten erläuterten Rückkoppelzweiges addiert
und die Summe einem Integrator 172 zuführt. Der
Integrator 172 integriert das vom Addierglied 171 gelieferte
Signal über die Zeit und führt das Ergebnis einem
Komparator 174 zu. Der Komparator 174 vergleicht
das vom Integrator 172 gelieferte Signal mit dem am zweiten
Eingang 177 anliegenden Vergleichs- bzw. Nullwert. Ist
das vom Integrator 172 gelieferte Signal größer
als der Vergleichswert, so gibt der Komparator 174 an einem
Ausgang 178 des Delta-Sigma-Wandlers 170 eine
logische 1, andernfalls eine logische 0 aus. Das vom Komparator 174 ausgegebene
Digitalsignal wird außerdem einem Digital-Analog-Wandler 175 zugeführt,
der abhängig vom durch den Komparator 174 gelieferten
Logikwert eine positive oder negative Spannung einer Betriebsspannungsquelle 176 an
das Addierglied 171 zurückkoppelt. Als Betriebsspannungsquelle 176 kann
auch die Spannungsquelle 150 verwendet werden. Der beschriebene
Ablauf stellt eines Abtastschritt des Delta-Sigma-Wandlers 170 dar.
Nach jedem Abtastschritt gibt der Delta-Sigma-Wandler 170 eine
logische 0 oder eine logische 1 über den Ausgang 178 aus.
Nach einer Vielzahl von Abtastschritten entspricht das Verhältnis
der über den Ausgang 178 ausgegebenen Einsen und
Nullen zueinander dem Verhältnis der zwischen dem ersten
Eingang 173 und dem zweiten Eingang 177 anliegenden
Spannung USD zum Spannungsintervall zwischen der positiven und der
negativen Betriebsspannung der Betriebsspannungsquelle 176.
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Bevorzugt
kann die zeitliche Abfolge von erstem Zeitabschnitt Tlad, zweitem
Zeitabschnitt Tsub und drittem Zeitabschnitt Tsig und die zeitliche
Abfolge aufeinander folgender Abtastschritte des Delta-Sigma-Wandlers 170 so
aufeinander abgestimmt werden, dass während jeden dritten
Zeitabschnitts Tsig genau ein Abtastschritt durch den Delta-Sigma-Wandler 170 erfolgt.
Dadurch können die Schaltungsanordnung 100 und
der Delta-Sigma-Wandler 170 parallel, synchron und kontinuierlich
betrieben werden.
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5 stellt
den zeitlichen Ablauf eines Verfahrens zum Bestimmen der Kapazität
Cs des Kondensators 110 noch einmal schematisch dar. In
Teil (a) der 5 ist die Stellung des ersten,
zweiten, dritten und vierten Schalters 210, 220, 230, 240 als Funktion
der Zeit t dargestellt. Ein Wert 1 entspricht dabei geöffneten,
ein Wert 0 geschlossenen Schaltern. In 5b ist
die Stellung des fünften Schalters 213 und des
sechsten Schalters 224 dargestellt. Ebenfalls entspricht
ein Wert 1 geöffneten, ein Wert 0 geschlossenen Schaltern.
In 5c ist die Funktion des Delta-Sigma-Wandlers 170 dargestellt.
Ein Wert 1 zeigt an, dass der Delta-Sigma-Wandler 170 das zwischen
den Eingängen 173 und 177 anliegende Spannungssignal
abtastet. Ein Wert 0 zeigt an, dass keine Abtastung erfolgt. Während
des ersten Zeitabschnitts Tlad sind die Schalter 210, 220, 230 und 240 geöffnet,
während die Schalter 213 und 224 geschlossen
sind und der Delta-Sigma-Wandler 170 das an seinen Eingängen 173, 177 anliegende
Signal nicht abtastet. Während dieses Zeitabschnitts werden
der Kondensator 110 und der Referenzkondensator 120 auf
die Referenzspannung Uref aufgeladen. Während des zweiten
Zeitabschnitts Tsub sind die Schalter 210, 220, 230 und 240 geschlossen, während
die Schalter 213 und 224 geöffnet sind. Während
dieses Zeitabschnitts findet ein Umladen zwischen Kondensator 110 und
Referenzkondensator 120 statt, das als Ladungssubtraktion
bezeichnet werden kann. Sobald der Kondensator 110 und
der Referenzkondensator 120 vollständig umgeladen sind,
beginnt der dritte Zeitabschnitt Tsig, während dem der
Delta-Sigma-Wandler 170 das an seinen Eingängen 173, 177 anliegende
Signal abtastet. Anschließend folgt ein erneuter erster
Zeitabschnitt Tlad und das Verfahren wiederholt sich. Der erste
Zeitabschnitt Tlad kann beispielsweise 1,5 Mikrosekunden dauern,
der zweite Zeitabschnitt Tsub kann beispielsweise 1 Mikrosekunde
dauern, wovon 500 Nanosekunden während des dritten Zeitabschnitts
Tsig zur Abtastung des Signals durch den Delta-Sigma-Wandler 170 dienen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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