使用“標(biāo)簽外”的 CMOS 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)精密電容傳感器-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯使用“標(biāo)簽外”的CMOS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)精密電容傳感器-設(shè)計(jì)應(yīng)用應(yīng)用于藥品時(shí)，術(shù)語“標(biāo)簽外”表示一種藥物的（經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的）實(shí)際和有益用途不同于其初開發(fā)的用途。這種情況也發(fā)生在電子元件上，例如古老的CD4013B雙DCMOS觸發(fā)器。盡管4013被標(biāo)記為傳統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)邏輯元件，但它作為模擬部件仍然具有極好的標(biāo)簽外潛力。

例如，這里展示了它作為電容比較器的工作原理，如圖1所示。

圖1CD4013B用作電容式濕度傳感器的電路圖。

#2觸發(fā)器的Q輸出（引腳12和13）和S/R輸入（8和10）通過相關(guān)的R、C和二極管網(wǎng)絡(luò)交叉連接，將其變成一個(gè)約100kHz的RC振蕩器。正振蕩半周期（引腳13高電平）的持續(xù)時(shí)間(T+)由R2C2控制，而R1t（微調(diào)器的上半部分）和Cx（濕度傳感器電容）控制負(fù)振蕩的持續(xù)時(shí)間(T-)（引腳13低）半周期。

增加濕度會(huì)增加Cx，從而增加R1tCx和T-，反之亦然。同時(shí)，當(dāng)R1t將T脈沖耦合到Cx和S#2引腳8上的時(shí)序斜坡時(shí)，微調(diào)器(R1b)的下半部分將其耦合到Cref和S#1引腳6上非常相似的斜坡。

時(shí)間常數(shù)R1tCx與R1bCref之間的相對(duì)差異構(gòu)成了電容測(cè)量的基礎(chǔ)。如果R1tCxR1bCref，表明濕度低于R1上的設(shè)定值，則引腳8上的斜坡將超過0/1閾值并在引腳6上的斜坡之前結(jié)束T-。這將允許FF#1在T-結(jié)束時(shí)由引腳13上的上升沿計(jì)時(shí)時(shí)復(fù)位，斷言CrefCx。

相反，如果R1tCxR1bCref，則引腳6將首先越過閾值，保持FF#1置位并斷言CxCref。

由于兩個(gè)觸發(fā)器位于同一芯片中，因此盡管溫度和電源電壓發(fā)生變化，它們各自的S輸入閾值仍將密切跟蹤彼此，從而提高開關(guān)點(diǎn)精度和穩(wěn)定性。

同一電路在許多其他電容感應(yīng)應(yīng)用中同樣適用，例如非接觸式位置傳感器/運(yùn)動(dòng)限位開關(guān)（圖2）。

圖2使用CD4013B的運(yùn)動(dòng)限制/位置感應(yīng)接近開關(guān)。

檢測(cè)和控制儲(chǔ)液器中的液位是另一個(gè)合適的應(yīng)用，因?yàn)镃x會(huì)增加，因?yàn)橐?/p>