A relative permittivity-based capacitive pressure sensing technique with differential readout circuit

Abstract

센서 항목의 공통 관심사는 점점 주변 환경을 측정하기위한 필요성을 포함하고있다. 정확하고 저전력 센서는 소비자 및 산업용 전자 애플리케이션의 다양한 수요에왔다으로 압력이 중요한 환경 적 요인 중 하나다. 본 논문에서는, 공기의 비유 전율 측정에 기초하여 압력 감지 기술이 도입된다. 이 분야에서 기존의 연구는 주로 전기 판독 회로와 결합 기계적 센서를 중심으로하였다. 그러나, 제안 된 CMOS 기반 압력 센서는 후 처리 또는 기계 부품에 대한 필요성없이 전체 측정 과정을 전기적인 요소들로 처리를 할수있다. 이 기술은 압력뿐만 아니라 온도 및 습도 등의 다른 공기 유전율 관련 특성을 측정하기 위해 조정될 수있다. 이 범위 내에서, 미분 RC 시간 지연 기반 커패시턴스-전압 변환기를 추가적으로 아날로그 신호로 변환기로부터 센싱 커패시턴스 값을 변환하도록 구현된다. 제안 된 차동 아키텍처는 낮은 주파수 소음 및 정적 오프셋 용량 과 차등 불일치 등 여러 가지 문제를 해결한다. 체계적이 변환 기술의 선형 오류가 관찰 출력으로 용량의 정확한 번역을 위해 충분히 작다. 전반적으로,이 칩은 0.25-um CMOS 프로세스로 실현하였고, 2.5-V 공급 사용하여 1.3 mW의 전력이 소비되었다.