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龙图腾网恭喜北京大学申请的专利一种多步电容传感器读出电路系统及其实现方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119449039B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510039529.2，技术领域涉及：H03M1/46；该发明授权一种多步电容传感器读出电路系统及其实现方法是由唐希源;李秉芮设计研发完成，并于2025-01-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多步电容传感器读出电路系统及其实现方法在说明书摘要公布了：本发明公布了一种多步电容传感器读出电路及其实现方法，对增量型缩放式电容传感器读出电路进行改进；设计改进斩波的采样方法，不引入额外的硬件开销，充分利用CDC的工作时序，将采样噪声连同第一级积分器的失调和闪烁噪声一起消除，避免了多次采样平均以及采样噪声消除技术常见方法存在的功耗提高、测量时间延长等问题。制备自偏置浮动反相放大器，将自偏置浮动反相放大器用作第一级积分器，提高了系统的能效，也避免了共模反馈电路的使用。本发明实现了高能效、高精度、低延迟，可广泛应用在机器人、无人机等领域。

本发明授权一种多步电容传感器读出电路系统及其实现方法在权利要求书中公布了：1.一种多步电容传感器读出电路系统的实现方法，其特征在于，设计增量型缩放式电容传感器读出电路，无需额外的放大器，利用斩波时序消除采样噪声，采用动态开环积分器作为第一级积分器，提高系统能效；包括如下步骤：1）制备自偏置浮动反相放大器；所述自偏置浮动反相放大器包括供电电容、负载电容、输入管、共源共栅管和虚拟晶体管；其中，输入管包括NMOS晶体管和PMOS晶体管，二者栅极连接在一起形成输入管的栅极，接入待测的传感电容和数模转换器DAC的顶板；虚拟晶体管的源级漏级短接，连接到对侧输入管的漏极，虚拟晶体管的栅极连接输入管的栅极；虚拟晶体管的栅长与输入管相同，栅宽为输入管的一半；共源共栅管的栅极连接到供电电容的顶板或底板；自偏置浮动反相放大器工作时，供电电容顶板与底板之间的电压差逐渐变小，共源共栅管的过驱动电压逐渐变小，偏置状态从线性区向饱和区过渡，自偏置浮动反相放大器逐渐从浮动反相放大器过渡到共源共栅型浮动反相放大器，实现积分器增益以及小的漏电电流；将供电电容拆分成大小两部分，通过控制大供电电容的断开时间，对自偏置浮动反相放大器的参数进行调整；2）制备多位逐次逼近型电容数字转换器即多位SARCDC，包含采样电路、粗量化数模转换器DAC、比较器、粗量化数字逻辑部分；其中，采样电路采用基于斩波的采样噪声消除技术将采样噪声消除；在采样时，电容底板连接共模电平VCM，采样相位后，底板根据斩波相位连接参考电平VREFP或地电平VREFN；3）制备多位多阶ΔΣ电容数字转换器即多位多阶ΔΣCDC，包含细量化DAC、积分器、量化器、细量化数字逻辑部分；其中第一级积分器采用的动态开环积分器为自偏置浮动反相放大器；自偏置浮动反相放大器的输出节点采用改进斩波技术，交换每个负载电容的顶板和底板，消除自偏置浮动反相放大器输出共模电压的变化，维持共模电压稳定；改进斩波技术是：当自偏置浮动反相放大器用作开环积分器时，在积分过程中，负载电容一个极板连接自偏置浮动反相放大器的输出节点，另一个极板连接VCM，斩波相位改变时，交换每个负载电容的顶板和底板，实现输出电压的反转，实现共模电压误差的抵消；4）多位SARCDC和多位多阶ΔΣCDC共用一个DAC组件，由两部分大小不同的电容阵列顶板相连组成；5）将多位SARCDC作为第一级，多位多阶ΔΣCDC作为第二级，第一级和第二级通过共用的DAC的顶板连接，自偏置浮动反相放大器用作ΔΣCDC的第一级积分器，由此得到改进后的增量型缩放式电容传感器读出电路。

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