DE69423004T2

DE69423004T2 - Abgeschirmter kapazitiver geber

Info

Publication number: DE69423004T2
Application number: DE69423004T
Authority: DE
Inventors: L. Frick
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-08-15
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: EP0740777A1; WO1995008752A2; DE69423004D1; US5424650A; EP0740777B1; SG67884A1; JP3448060B2; CA2169823A1; CN1131983A; RU2144680C1; WO1995008752A3; JPH09503294A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen kapazitiven Drucksensor mit einer Schaltkreisanordnung zur Reduzierung der Auswirkungen der Streukapazität.
Der Stand der Technik zeigt mehrere Festkörper-Drucksensoren, welche eine ablenkbare Membran für das Messen des Drucks aufweisen. Einige davon können in Serie hergestellt werden. Es ist wünschenswert, daß die Festkörper-Drucksensoren aus relativ steifen Werkstoffen hergestellt sind, wie z. B. aus Halbleiterwerkstoffen.
Ein kapazitiver Drucksensor erfaßt den Druck durch Messung der Kapazität zwischen zwei Kondensatorplatten. Die Druckveränderung erscheint in Form einer Kapazitätsveränderung. In einem Drucksensor aus einem Halbleiterwerkstoff kann Streukapazität auf Kapaziätsmessungen einwirken und Fehler bei Messungen verursachen. Diese Streukapazität entsteht zwischen der Kondensatorplatte und dem angrenzenden ebenfalls als eine Kondensatorplatte fungierenden Halbleiterwerkstoff.
Das am 16. September 1986 erteilte US-Patent 4,612,599 mit der Bezeichnung "Kapazitiver Drucksensor" (Capacitive Pressure Sensor) zeigt einen Drucksensor, der aus Silizium gebildet ist. Das am 3. Januar 1989 erteilte US-Patent 4,800,758 mit der Bezeichnung "Druckmeßwertwandler mit Druckisolierung zur schwierigen Befestigung" (Pressure Transducer with Stress Isolation for Hard Mounting) beschreibt einen in Serie hergestellten Drucksensor mit Druckisolierung. Das US-Patent 4,644,798 beschreibt einen kapazitiven Signalfrequenzwandler, der eine ringförmige Schutzelektrode aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung weist einen Meßschaltkreis auf, der einen variablen Meßkondensator mit einer ersten und einer zweiten Membran umfaßt, wobei die Membranen eine erste bzw. eine zweite Kondensatorplatte tragen, welche von der jeweiligen Membran durch eine Isolierschicht getrennt sind, ferner zwischen den Platten eine Kapazität auftritt, die als eine Funktion eines erfaßten Parameters variiert, wobei jede der Kondensatorplatten eine Streukapazität relativ zur jeweiligen, um die erste bzw. zweite Kondensatorplatte angeordnete Membran aufweist; ein Vergleichspotential, das mit den Membranen gekoppelt ist; ein Treiberschaltkreis, welcher ein Wechsel-Antriebspotential an die erste Kondensatorplatte liefert, wobei das Antriebspotential relativ zum Vergleichspotential wechselt; einen Operationsverstärker mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß, welcher mit dem Vergleichspotential und den Membranen verbunden ist und ein virtuelles Vergleichspotential an einem negativen Eingangsanschluß erzeugt, wobei das virtuelle Vergleichspotential im wesentlichen gleich dem Vergleichspotential ist und der Operationsverstärker ferner ein Ausgangssignal aufweist, das mit dem erfaßten Parameter zusammenhängt; eine Schalt-Schaltkreisanordnung, welche mit der zweiten Kondensatorplatte verbunden ist und die zweite Kondensatorplatte wechselweise mit dem Vergleichspotential und dem virtuellen Vergleichspotential am negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbindet, so daß an dieser Stelle im wesentlichen kein Potentialunterschied zwischen der zweiten Kondensatorplatte und den Membranen vorliegt; und eine Steuerschaltkreisanordung, welche Steuersignale an die Schalt- Schaltkreisanordnung liefert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Kurzbeschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine bruchstückartige Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Drucksensors mit einer aufgehängten Membran;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht von Fig. 1, entlang der mit 2-2 bezeichneten Line aufgenommen;
Fig. 3 eine entlang der mit 3-3 bezeichneten Linie aufgenommene Querschnittsansicht von Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnitts-Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Membranenpaars, welche die elektrische Kapazität des Systems darstellt;
Fig. 6 eine Prinzipskizze des Schutzkapazitätsschaltkreises;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines Differenzdrucksensors, welche Kondensatorplatten für die Messung des Drucks zeigt; und
Fig. 8 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Schaltkreisanordnung zur Reduzierung der Auswirkungen der Streukapazität.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die erfindungsgemäßen Drucksensorschichten werden mit Hilfe von Serienherstellungsverfahren gebildet. Eine Scheibe oder Schicht aus Silizium wird auf herkömmliche Art und Weise zur Erzeugung der gewünschten Eigenschaften geätzt und anschließend in Sandwichbauweise mit zusätzlichen Schichten eines geeigneten Werkstoffs geformt, um den Sensor zu bilden. Derartige Sensoren sind in dem am 16. Januar 1996 erteilten US-Patent 5,483,834 mit der Bezeichnung "Drucksensor mit aufgehängter Membran" (Suspended Diaphragm Pressure Sensor) beschrieben und weisen den gleichen Anmelder wie die vorliegende Erfindung auf.
Die Bildung eines Drucksensors unter Verwendung von Halbleiterwerkstoffen hat oftmals eine Streukapazität zur Folge, welche Fehler bei Druckmessungen verursachen kann. Die Kapazität entsteht, da Halbleiter zum Teil Leiter sind und als die Platten des Kondensator fungieren können. Auf diese Weise entsteht zwischen der Kondensatorplatte, die für die Messung des Drucks verwendet wird, und dem umgebenden Halbleiter (eine Schutzplatte) eine Streukapazität.
Fig. 1 ist eine bruchstückartige Perspektivansicht einer Drucksensors 10 mit aufgehängter Membran. Der Drucksensor 10 mit aufgehängter Membran weist ein unteres Substrat 12 und ein oberes Substrat 14 auf. Das untere Membransubstrat 16 ist mit dem unteren Substrat 12 verbunden. Das untere Membransubstrat 16 und das obere Membransubstrat 18 sind ebenfalls miteinander verbunden. Das untere Membransubstrat 16 führt den Kanal 20 und die elektrischen Kontakte 22 und 24. Der Druckeinlaß 26 erstreckt sich durch das obere Substrat 14. Das obere Membransubstrat 18 weist die obere Membran 28, die vom Abstütz-Verbindungselement 30 getragen wird, auf.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Drucksensors 10 mit aufgehängter Membran, wobei der Querschnitt entlang der mit 2- 2 bezeichneten Linie in Fig. 1 genommen wurde. Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Drucksensors 10 mit aufgehängter Membran, entlang der mit 3-3 bezeichneten Linie in Fig. 1 aufge nommen. Die Fig. 2 und 3 zeigen die untere Membran 32, die mit der oberen Membran 28 verbunden ist. Die obere Membran 28 und die untere Membran 32 bilden eine Membrananordnung mit einem Membranhohlraum 34, welcher typischerweise einen durch den Kanal 20 aufgebrachten Vergleichsdruck aufweisen. Die obere und untere Membran 28 bzw. 32 sind entlang ihrer Kanten miteinander verbunden. Die obere Membran 28 und die untere Membran 32 sind in dem Druckeingangshohlraum 36, welcher mit dem Druckeinlaß 26 gekoppelt ist, aufgehängt.
Im Betrieb wird ein Drucksensor mit aufgehängter Membran dazu verwendet, den Druckunterschied zwischen dem Hohlraum 34 und dem Hohlraum 36 zu messen. Der Membranhohlraum 34 dehnt sich aus bzw. verkleinert sich in dem Druckeingangshohlraum 36 ansprechend auf den durch den Druckeinlaß 26 aufgebrachten Druck. Dies bewirkt, daß sich die obere Membran 28 und die untere Membran 32 einwärts in den Membranhohlraum 34 hinein oder sich nach außen weg vom Membranhohlraum 34 wölben. Das Fluid strömt durch den Kanal 20 in den Hohlraum 34 hinein oder aus dem Hohlraum 34 hinaus, wobei sich der Kanal 20 durch das Verbindungselement 30 erstreckt. Die Wölbung der Membranen 28 und 32 (und aus diesem Grund der aufgebrachte Druck) wird mit elektrischen Kontakten 22 und 24 erfaßt. Diese Kontakte sind mit Sensoren verbunden, die von den Membranen 28 bzw. 32 getragen werden. In einer Ausführungsform sind diese Sensoren Kondensatorplatten oder aufgebrachte Metallbeläge. Die Membran 28 trägt eine Kondensatorplatte und die Membran 32 trägt eine Kondensatorplatte. Die Kapazität zwischen diesen beiden Platten verändert sich durch die örtliche Verlagerung aufgrund des durch den Einlaß 26 aufgebrachten Drucks. In einer anderen Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte 22 und 24 an ein Dehnungsmeßgerät auf einer Membran angeschlossen, dessen Widerstand sich bei der Verformung der Membranen 28 und 32 verändert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drucksensor 10 mit aufgehängter Membran aus spröden Werkstoffen gebildet, wie z. B. aus Einkristall-Silizium oder aus Saphirwerkstoffen und in Serie hergestellt. Diese Werkstoffe liefern eine verbesserte Maßgenauigkeit aufgrund verminderter Hysterese und eine verbesserte Abmessungsstabilität. Darüberhinaus sind Werkstoffe, wie z. B. Silizium, Keramik und Glas durch die Verwendung bekannter Herstellungsverfahren einfach serienmäßig herstellbar.
Fig. 4 ist eine Perspektiv-Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 40 mit aufgehängter Membran. Der Sensor 40 wird durch Zusammenlegen eines Paars von Drucksensoren, welche ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor 10 sind, gebildet, wobei dieses Drucksensorenpaar einen Kanal aufweist (in Fig. 4 nicht dargestellt), wie z. B. Kanal 20 in Fig. 1, der sich zwischen den Membrananordnungen erstreckt.
Der Differenzdruckmesser 40 weist ein unteres Substrat 42, ein oberes Substrat 44, ein unteres Membransubstrat 46 sowie ein oberes Membransubstrat 48 auf. Der Differenzdruck wird durch die Druckeinlässe 50A und 50B aufgebracht. Die Druckeinlässe 50A und 50B sind mit den Membrananordnungen 54A bzw. 54B verbunden. Die Membrananordnung 54A weist eine obere Membran 58A und eine untere Membran 60A auf, wobei die beiden. Membranen den Membranhohlraum 62A bilden. Der Membranhohlraum 62A ist in dem Druckeingangshohlraum 64A angeordnet, welcher mit den Druckeinlaß 50A verbunden ist. Der Aufbau der Membrananordnung 54B ist ähnlich dem Aufbau der Membrananordnung 54A.
Im Differenzdruckmesser 40 ist der Membranhohlraum 62A mit dem Membranhohlraum 62B über einen in Fig. 4 nicht dargestellten Kanal verbunden, wobei dieser Kanal jedoch ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Kanal 20 ist. Der die Hohlräume 62A und 62B verbindende Kanal erstreckt sich durch die Verbindungselemente, welche die Membrananordnungen 54A bzw. 54B in dem jeweiligen Hohlraum 64A bzw. 64B abstützen. Die Hohlräume 62A und 62B sind mit einer eingeschlossenen Menge an einem relativ nicht zusammendrückbaren Fluid gefüllt, so daß sich bei der Ausdehnung eines Hohlraums aufgrund des aufgebrachten Drucks der andere Hohlraum verkleinert.
Bei der vorliegenden Erfindung steht die Ablenkung der aufgehängten Membranen in Zusammenhang mit dem aufgebrachten Druck, entweder einem Differenzdruck oder eines absoluten Druck. Durch die Erfassung dieser Verformung ist es möglich, den Druck zu bestimmen. Die Ablenkung kann mit Hilfe jeglicher geeigneter Vorrichtungen erfaßt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Membranverformung erfaßt, indem die Veränderung der Kapazität zwischen den beiden Platten eines Kondensators gemessen wird, wobei jeweils eine Platte auf jeweils einer Membran angeordnet ist. Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer aufgehängten Membran 108, welche eine obere Membran 110 und eine untere Membran 112 aufweist, auf welcher die obere Kondensatorplatte 114 bzw. die untere Kondensatorplatte 116 angeordnet sind. Die Platten 114 bzw. 116 sind an den Membranen 110 bzw. 112 mit Hilfe von Isolierschichten 118 bzw. 120 befestigt. Der Bereich zwischen den Membranen 110 und 112 bildet einen Hohlraum 122, der vorzugsweise mit Öl gefüllt ist.
Fig. 5 zeigt die Kapazität CA, welche die Kapazität zwischen den Platten 114 und 116 darstellt. Die Größe der Kapazität CA hängt mit dem an der aufgehängten Membran 108 aufgebrachten Druck zusammen. Aus diesem Grund kann durch die Messung der Kapazität der Druck bestimmt werden. Jedoch können die Streukapazitäten CS1 und CS2 die Messung störend beeinflußen. Diese Kapazität beruht auf der Kapazität zwischen der Platte 114 und der Membran 110 bzw. zwischen der Platte 116 und der Membran 112. Die Kapazität entsteht, da die Isolierschichten 118 bzw. 120 die Platten 114 bzw. 116 von der jeweiligen Membran 110 bzw. 112 trennen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Streukapazität bei der Messung der Kapazität CA zu eliminieren.
Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Schaltkreisanordnung 124 zur Beseitigung der Störung bei der Messung der Kapazität CA aufgrund der Streukapazitäten CS1 und CS2. Die Schaltkreisanordnung 124 umfaßt einen Rechteckwellentreiber 130, der mit einer Antriebsseite des Kondensators CA verbunden ist. Eine Seite des Kondensators CS1 (d. h. das Substrat 110) ist mit der elektrischen Masse verbunden, ebenso wie eine Seite des Kondensators CS2 (d. h. das Substrat 112). Eine Meßseite des Kondensators CA ist mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 132 verbunden. Der Operationsverstärker 132 weist eine negative Rückkopplung durch einen integrierenden Kondensator 134 auf. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 132 liefert eine virtuelle Masse. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 132 ist für eine kapazitive Meßschaltkreisanordnung vorgesehen, die für das Berechnen des Drucks verwendet wird.
Die Schaltkreisanordnung 124 gewährleistet, daß das Substrat 110 und das Substrat 112 das "gleiche Potential" wie die Meßelektrode 116 aufweisen. Dies ist der Fall, da die Meßelektrode 116 durch den Operationsverstärker 132, welcher eine negative Rückkopplung aufweist, mit virtueller Masse verbunden bleibt. Dies reduziert die Fehler bei Druckmessungen aufgrund der Streukapazität, da CS2 nicht mit Hilfe der mit der Elektrode 116 verbundenen Schaltkreisanordnung gemessen wird.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der Membrananordnungen 54A und 54B, welche die für die Messung des Drucks verwendeten Kondensatorplatten zeigt. Die Kondensatorplatten sind mit den Kontakten A, B, C und D verbunden. Die Membrananordnungen 54A und 54B sind an den elektrischen Kontakt E angeschlossen.
Fig. 8 ist eine Prinzipskizze der Schaltkreisanordnung 140 zur Reduzierung der Auswirkungen der Streukapazität auf die Erfindung. Der Schaltkreis 140 zeigt die Kondensatoren C1 und C2, deren Kapazität ansprechend auf einen Differenzdruck zwischen den Membrananordnungen 54A und 54B variiert. Dem Kondensator C1 sind die Streukondensatoren CS11 und CS12 zugeordnet. Dem Kondensator C2 sind die Streukondensatoren CS21 und CS22 zugeordnet. Diese Kondensatoren entstehen aufgrund des umgebenden Halbleiterwerkstoffs. Fig. 8 zeigt die elektrischen Kontakte A, B, C, D und E, welche auch in Fig. 7 dargestellt sind. Die Kontakte A und D sind miteinander verbunden. Diese Verbindung kann extern oder direkt auf dem Drucksensor 40 zur Reduzierung der Anzahl an elektrischen Kontakten zum Drucksensor 40 erfolgen.
Der Schaltkreis 140 weist einen Operationsverstärker 142 auf, der mit der Schmitt-Trigger-Vorrichtung 144 verbunden ist. Der Operationsverstärker 142 weist eine negative Rückkopplung durch den integrierenden Kondensator CI auf. Der Ausgang der Schmitt-Trigger-Vorrichtung 144 ist mit einer digitalen Logikvorrichtung 146 verbunden. Die Stromversorgung +VR und -VR ist mit der Elektrode E sowie den Elektroden A und D mit Hilfe von Schaltern SW6 bzw. SW5 verbunden. Die Elektrode B ist mit dem Operationsverstärker 142 über den Schalter SW1 und die Elektrode C mit dem Operationsverstärker 142 über den Schalter SW4 verbunden. Die Elektrode E ist an den nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 142 angeschlossen, und die Elektroden B und C sind an die Elektrode E mit Hilfe der Schalter SW2 bzw. SW3 angeschlossen. Die Schalter SW1 bis SW6 sind mit der digitalen Logikvorrichtung 146 verbunden, welche die Schalter SW1 bis SW6 steuert.
Im Betrieb liefert der Operationsverstärker 142 ein Ausgangssignal, das mit dem Kapazitätsunterschied zwischen den Kondensatoren C1 und C2 in Zusammenhang steht, wobei der Kapazitätsunterschied wiederum mit dem vom Sensor 40 erfaßten Differenzdruck zusammenhängt. Dies stellt eine Verfahren für das Messen der Kapazität dar, wie es in dem US-Patent 5,083,091 mit der Bezeichnung "Ladungsausgeglichener Rückkopplungs-Meßschaltkreis" (Charged Balanced Feedback Measurement Circuit) von Frick et al beschrieben worden ist.
Der Operationsverstärker 142 gewährleistet, daß die Meßelektroden auf den Kondensatoren C1 und C2 ein virtuelles Potential beibehalten, in einer Ausführungsform virtuelle Masse. Nachdem die Ladung verteilt worden ist, fließt keine Ladung von CS11, CS12, CS21 oder CS22, und diese Kapazitäten haben keinen Einfluß auf die Messung. Der Schaltkreis muß CS1 und CS22 von den +VR und -VR Stromversorgungen antreiben.
Der Ladestrom ergibt sich aus folgender Gleichung:
ILadung = FErregung · (VR - (-VR) · (CS11 + CS22)
Bei typischen Werten kann der Strom eine Größenordnung von 0,07 mA auf (CS11 und CS22 weisen eine Größenordnung von 200 · 10&supmin;¹² Farad auf). Dieser Strom ist mit dem 4 bis 20 mA starken Stromschleifen kompatibel, da der Ladestrom wesentlich geringer als der minimal verfügbare Strom, nämlich 4 mA, ist.
Der Schaltkreis hält die Elektroden B und C auf dem gleichen Potential wie die Elektrode E, und zwar zu der Zeit, wenn der Ladungstransfer abgeschlossen ist und die Kapazitätsmessung erfolgt. Dies ist der Fall, da das Ausgangssignal des Integrators, welcher vom Operationsverstärker 142 gebildet wird, an dem Punkt abgetastet wird, wenn der Ladungstransfer abgeschlossen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute in der Technik erkennen, daß Veränderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Erfindung auch bei anderen Arten von Sensoren und Sensorkonstruktionen angewendet werden, bei denen Streukapazität ein Problem verursacht.

Claims

1. Meßschaltkreis, welcher folgendes aufweist:

- einen einstellbaren Meßkondensator, der erste und zweite Membranen (110, 112) aufweist, wobei die Membranen erste bzw. zweite Kondensatorplatten (114, 116) tragen, welche von der jeweiligen Membran durch eine Isolierschicht (118, 120) getrennt sind, der einstellbare Meßkondensator zwischen den Kondensatorplatten (114, 116) eine Kapazität aufweist, die als Funktion eines erfaßten Parameters variiert, wobei jede der Kondensatorplatten (114, 116) eine Streukapazität relativ zur jeweiligen Membran (110, 112), welche um die erste bzw. zweite Kondensatorplatte (114, 116) angeordnet ist, besitzt;

- eine Vergleichsspannung, welche mit den Membranen (110, 112) gekoppelt ist;

- einen Treiberschaltkreis, welcher eine Wechsel-Antriebsspannung an die erste Kondensatorplatte (114) liefert, wobei die Antriebsspannung relativ zur Vergleichsspannung wechselt;

- einen Operationsverstärker (142), welcher einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß aufweist, der mit der Vergleichsspannung und den Membranen (110, 112) gekoppelt ist und eine virtuelle Vergleichsspannung an seinem negativen Eingangsanschluß erzeugt, wobei die virtuelle Vergleichsspannung im wesentlichen gleich der Vergleichsspannung ist und der Operationsverstärker weiter einen Ausgangsanschluß aufweist, der mit dem erfaßten Parameter in Beziehung steht;

- eine Schalt-Schaltkreisanordnung (SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6), welche mit der zweiten Kondensatorplatte (116) verbunden ist und die zweite Kondensatorplatte (116) wechselweise mit der Vergleichsspannung bzw. der virtuellen Vergleichsspannung am negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (142) verbindet, so daß im wesentlichen keine Spannungsdifferenz zwischen der zweiten Kondensatorplatte (116) und den Membranen (110, 112) vorliegt; und

- einen Steuerschaltkreis (146), welcher Steuersignale an die Schalt-Schaltkreisanordnung liefert.

2. Meßschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (110, 112) aus Halbleiterwerkstoff gebildet sind.

3. Meßschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (142) eine negative Rückkopplung durch einen integrierenden Kondensator (C1) aufweist.

4. Meßschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erfaßte Parameter Druck ist.

5. Meßschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt-Schaltkreisanordnung (SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6) einen ersten Schalter (SW2, SW3), welcher zwischen der zweiten Kondensatorplatte (116) und der Vergleichsspannung verbunden ist, und einen zweiten Schalter (SW1, SW4) aufweist, welcher zwischen der zweiten Kondensatorplatte (116) und der virtuellen Vergleichsspannung verbunden ist.