專利名稱：：具有傳感器故障模式檢測的電容數(shù)字調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及測量系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及與電容性壓力傳感器一起使用的電容數(shù)字(capacitance-to-digital)調(diào)制器。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)場變送器是一種用于監(jiān)控工業(yè)過程的運(yùn)行的設(shè)備?，F(xiàn)場變送器包括換能器(transducer),該換能器響應(yīng)于傳感元件的測量過程變量，根據(jù)該測量變量，將該變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的傳送信號。術(shù)語"過程變量"是指物質(zhì)的物理或化學(xué)狀態(tài)或能量的轉(zhuǎn)換。過程變量的示例包括壓力、溫度、流、傳導(dǎo)性以及pH。RogerL.Frick和DavidA.Broden的美國專利No.6,295,875中描述了一種這樣的變送器該變送器采用具有偏轉(zhuǎn)傳感隔板以及三個或更多電容器電極的電容性傳感器，這些電容器電極與所述隔板形成了分離的電容性傳感元件。兩個所述電容器元件是主傳感電容器，差動地設(shè)置該主傳感電容器，使得該主傳感電容器的電容與過程變量反比例地充電。第三和第四電容器元件是補(bǔ)償電容器，提供了表示與該主電容器相關(guān)聯(lián)的偏移誤差或磁滯的信號。由于壓力被施加到該隔板的一側(cè)或兩側(cè)，該隔板偏轉(zhuǎn)。通過測量與偏轉(zhuǎn)相關(guān)的電容比值，可以檢測到該隔板的偏轉(zhuǎn)。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該電容比值轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。RogerL.Frick、BennettL.Louwagie禾卩AdrianC.Toy的美國專利No.5,637,802和6,089,097中描述了另一種變送器。這兩件專利中描述的變送器使用兩個絕對壓力傳感器來測量差壓以及兩個絕對壓力，差壓測量具有高分辨率。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一種特別有利的形式是使用sigma-delta(或delta-sigma)調(diào)制器。以下文獻(xiàn)中描述了在變送器中使用sigma-delta調(diào)制器RogerL.Frick和JohnP.Schulte的美國專利No.5,083,091、MichaelGaboury的美國專利No.6，140，952、RongtaiWang的美國專利No.6,509,746以及RongtaiWang的美國專利No.6,516,672。在具有sigma-delta調(diào)制器用作電容數(shù)字(CD)轉(zhuǎn)換器的變送器中，激勵電路向電容性傳感器元件提供電荷包。對該傳感器元件充電的量基于該電容性元件的電容值。將該電荷轉(zhuǎn)移至sigma-delta調(diào)制器的積分器/放大器，以產(chǎn)生作為電容比值的函數(shù)的一比特二進(jìn)制輸出。CD調(diào)制器的基本功能是將該電容比值轉(zhuǎn)換為PCM(脈沖編碼調(diào)制)信號。對于使用sigma-delta架構(gòu)的CD調(diào)制器，實際過程包括將電荷比值轉(zhuǎn)換為PCM信號。在正常運(yùn)行條件下，由于電荷與電容成正比，因此，該電荷比值等于該電容比值。然而，在特定的異常運(yùn)行條件下，這個相等關(guān)系不成立?？赡馨l(fā)生傳感器故障模式條件，在該條件下，該傳感器與CD轉(zhuǎn)換器斷開連接，或者由于失去物理完整性而出現(xiàn)故障。即使在壓力讀數(shù)不再表示真實的測量壓力的情況下，該CD調(diào)制器可能繼續(xù)照常運(yùn)行而不提供警告信號。
發(fā)明內(nèi)容一種壓力變送器，包括傳感器電容、參考電容以及主電容數(shù)字(CD)調(diào)制器，所述壓力變送器提供了傳感器故障模式檢測，以識別所述傳感器電容或所述參考電容何時處于故障模式。當(dāng)所述參考電容有效時，副傳感器故障模式調(diào)制器操作以產(chǎn)生脈沖編碼調(diào)制信號，該信號是所述參考電容的函數(shù)?；谒鲋骱透闭{(diào)制器的輸出，可以識別傳感器故障模式條件。圖l是壓力變送器的框圖，該壓力變送器包括傳感器電容器、參考電容器以及電容數(shù)字(CD)調(diào)制器。圖2是圖1的變送器的CD調(diào)制器的框圖。圖3示出了圖2的CD調(diào)制器的定時信號PCLK、Z、ZD、I和ID的波形。圖4是圖2的CD調(diào)制器的第一級積分器的示意圖。圖5是圖4的第一級積分器的電容器輸入控制電路的示意圖。圖6是圖2的CD調(diào)制器的第二級積分器的示意圖。圖7是CD調(diào)制器的量化器的示意圖。圖8示出了定時信號SCK和DCK的波形。圖9是CD調(diào)制器的激勵信號產(chǎn)生器的示意圖。圖10A和10B分別是用于正激勵和負(fù)激勵的ZD、ID和VEX的波形。圖11是圖2的CD調(diào)制器的傳感器故障模式檢測調(diào)制器的功能框圖。圖12是傳感器故障模式檢測調(diào)制器的積分器的示意圖。具體實施例方式圖1示出了壓力變送器10，該壓力變送器10是基于電容的壓力變送器，包括傳感器電容器Cs和參考電容器C^、CD調(diào)制器12、數(shù)字部分14、電平移位器(levelshifter)16、微處理器18以及接口20。壓力變送器10產(chǎn)生輸入信號，該輸出信號是由傳感器電容器Cs所感測的壓力的函數(shù)。CD調(diào)制器12是二階sigma-delta轉(zhuǎn)換器。CD調(diào)制器12的主要功能是將電容比值CR/(Cs+QO轉(zhuǎn)換為脈沖編碼調(diào)制信號PCMP。輸出信號SENEX是由CD調(diào)制器12產(chǎn)生的激勵信號。該SENEX信號與傳感器電容器Cs和參考電容器CR的公共板極(plate)連接。電容器Cs和CK的其他板極分別與CD調(diào)制器12的輸入節(jié)點CSEM和CREF連接。CD調(diào)制器12還包括傳感器故障模式檢測器，以指示傳感器電容器Cs何時處于故障運(yùn)行模式下。當(dāng)該傳感器故障模式檢測器有效時，CD調(diào)制器12產(chǎn)生脈沖編碼調(diào)制信號PCMR，該信號PCMR可以用于識別傳感器Cs是運(yùn)行在正常模式還是故障模式下。數(shù)字部分14包括SINC濾波器，該SINC濾波器進(jìn)一步將脈沖編碼調(diào)制信號PCMP和PCMR轉(zhuǎn)換為更高分辨率的讀數(shù)。數(shù)字部分14也存儲讀數(shù)，并提供控制CD調(diào)制器12的運(yùn)行的控制和定時信號。由數(shù)字部分14產(chǎn)生的控制和定時信號包括時鐘信號PCLKD、復(fù)位信號PRSTD、調(diào)制器運(yùn)行控制信號DMAD和DMBD、傳感器故障模式檢測功能使能信號SFDD以及調(diào)制器測試使能信號CTDD。電平移位器16提供了數(shù)字部分14與CD調(diào)制器12的模擬電路之間的接口。電平移位器16將來自數(shù)字部分14的定時和控制信號轉(zhuǎn)換為CD調(diào)制器12使用的輸入信號PCLK、PRST、DMA、DMD、SFD以及CTD。微處理器18從數(shù)字部分14接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并向數(shù)字部分14提供運(yùn)行指令和參數(shù)。微處理器18通過接口20提供變送器10與控制室之間的通信。所述通信可以通過雙線環(huán)路或網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行，其中在該網(wǎng)絡(luò)上傳送模擬、數(shù)字或模擬和數(shù)字信號的組合，或者可以經(jīng)由無線傳送而進(jìn)行。圖2是CD調(diào)制器12的框圖，CD調(diào)制器12包括二階sigma-delta調(diào)制器30、傳感器故障模式檢測器32、定時電路34、偏置電路36、緩存器組38以及診斷電容C1和C2。sigma-delta調(diào)制器30包括第一級積分器40、第二級積分器42、量化器44以及激勵控制單元46。傳感器故障模式檢測器32是一階sigma-delta調(diào)制器，包括SFD積分器50、SFD量化器52以及SFD控制單元54。二階sigma-ddta調(diào)制器30根據(jù)與第一級積分器40的輸入連接的有效輸入電容CH和C^來產(chǎn)生PCMP輸出。調(diào)制器30的總的傳遞函數(shù)是DP=CL/(CH+CL)，其中Dp是PCMP信號的脈沖密度。第一級積分器40是sigma-delta積分器，其根據(jù)電容CH和CL來產(chǎn)生第一級輸出VouT,。第二級積分器42是sigma-delta積分器，其對第一級積分器的輸出Vo冊進(jìn)行采樣，并產(chǎn)生輸出VouT2，該輸出VouT2被提供給量化器44。量化器44的功能是將第二級積分器42的輸出信號VouT2轉(zhuǎn)換為脈沖編碼調(diào)制信號PCMP，該信號PCMP被傳送給數(shù)字部分14。激勵控制單元46也使用量化器44的輸出來產(chǎn)生激勵信號SENEX和DGNEX。CD調(diào)制器12具有兩種主要運(yùn)行模式(正常模式和內(nèi)建測試模式)，來自數(shù)字部分14和電平移位器16的邏輯控制信號DMA和DMB選擇這兩種模式。在調(diào)制器30的正常模式期間，將激勵信號SENEX傳送給電容器Cs和Cr。在內(nèi)建測試(BIT)模式期間，向片上電容C1和C2提供DGNEX信號。如果DMA-DMB-O，則調(diào)制器12處于正常模式。如果DMA4或DMB=1，則調(diào)制器12處于BIT模式。當(dāng)CD調(diào)制器處于正常模式時，外部傳感器電容器Cs和參考電容器CK分別與調(diào)制器30連接，作為CH和C^。當(dāng)CD調(diào)制器12處于內(nèi)建測試(BIT)模式時，可選擇的片上電容C1和C2分別與調(diào)制器30連接，作為CH和Ct。表lDMADMB運(yùn)行模式cHCL00正常模式csCr10BIT模式AC產(chǎn)40pFC2=20pF01BIT模式BC產(chǎn)20pFC2=40pF11BIT模式CC產(chǎn)20pFC2=20pF對于正常模式，Dp=~^~c及+對于BIT模式A，D,丄對于BIT模式B，對于BIT模式C，BIT模式允許變送器10驗證數(shù)字部分14和CD調(diào)制器12的信號處理電路是否正常工作。這是通過將已知的電容連接到第一級積分器40的輸入，并檢査是否實現(xiàn)了期望的PCMP信號的脈沖密度來實現(xiàn)的。然而，BIT模式不能確定傳感器電容器Cs是否運(yùn)行正常，或者是否處于故障模式。CD調(diào)制器12包括傳感器故障模式檢測器32，該傳感器故障模式檢測器32提供PCMR信號以驗證該傳感器是否處于故障模式。例如，藍(lán)寶石電容性壓力傳感器有兩種要考慮的故障運(yùn)行模式-開放傳感器模式(OS模式)以及油填充(oilfilled)模式(OF模式)。高壓(大于10kpsia)可能導(dǎo)致出現(xiàn)OS模式。由于高壓所導(dǎo)致的藍(lán)寶石材料中的裂隙的傳播，傳感器電容器Cs的引線(lead)可能與傳感器激勵信號SENEX斷開連接。在OS模式下，第一級積分器40的有效輸入電容CH降低至正常范圍以下。當(dāng)形成傳感器電容器Cs的藍(lán)寶石堆的熔接物處于故障狀態(tài)時，可能出現(xiàn)OF模式。由此，壓力填充媒質(zhì)可能進(jìn)入藍(lán)寶石堆的內(nèi)部。由于該壓力填充媒質(zhì)的介電常數(shù)比真空的介電常數(shù)大得多，因此，在OF模式下，輸入電容CH比在正常運(yùn)行期間大得多。為了確定傳感器Cs是否運(yùn)行在故障狀態(tài)，SFD檢測器32必須能夠監(jiān)控參考電容器CR以及傳感器電容器Cs的電容。監(jiān)控過程的一個重要限制是，不應(yīng)中斷或干擾CD調(diào)制器12的正常運(yùn)行。SFD檢測器32是副過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。SFD檢測器32的基本功能是將電容比值CR/Qn轉(zhuǎn)換為PCMR信號，其中CR是參考電容器，Cn是第一級積分器40的反饋電容器。主CD調(diào)制器30測量下的電容比值為C化SFD檢測器32測量下的電容比值為傳感電容器與片上反饋電容器Qn的電容比值為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>可以使用測量比值11m和TlR將比值TlS表示為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>因此，為了確定Cs(或Ck)是否處于故障模式，無需測量電容比值TlS。微處理器18可以基于llm和TU的測量結(jié)果，使用上述方程來計算電容比值ils。作為數(shù)值示例，在正常模式下，參考電容器CK的電容是約15pF;在正常模式下，根據(jù)所施加的壓力，傳感器電容器Cs的電容約在15pF至30pF之間；片上電容器Cp為60pF。當(dāng)傳感器運(yùn)行在故障模式下時，有效電容值可能明顯偏離其正常值。如果比值ilR等于或小于1/30，則參考電容器CR處于OS模式。如果比值iU等于或大于1/2，則參考電容器CR處于OF模式。如果比值riR接近1/4，則參考電容器CR處于正常模式。類似地，如果比值riR等于或小于1/30，則傳感電容器Cs處于OS模式。如果比值riR等于或大于5/6，則傳感電容器Cs處于OF模式。如果比值化在1/4>化>3/4的范圍內(nèi)，則傳感電容器Cs處于正常模式。定時器34提供了主調(diào)制器30和SFD調(diào)制器32兩者所使用的定時信號。表2中列出了定時器34的輸入和輸出信號。設(shè)計了非重疊兩階段時鐘產(chǎn)生器來產(chǎn)生信號Z和I，以及其延遲版本ZD和ID。圖3示出了信號PCLK、Z、ZD、I、ID的波形。圖8示出了信號SCK和DCK的定時關(guān)系。CD調(diào)制器復(fù)位信號是RESET-PRESTZ。表2定時電路的IO信號列表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>圖4示出了積分器40的簡化電路示意圖。它包括開關(guān)SW1-SW9、反饋電容器Cp,以及兩個自動歸零(auto-zero)電容器CzH和C^。在一個實施例中，CF1=60pF，CZH=CZL=15pF。第一級積分器40的增量運(yùn)算表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，Yp(n)是量化器產(chǎn)生的控制信號，Qn是積分器的反饋電容器，AVex是差分激勵電壓(VP-VN)。第一級積分器40的基本操作如下幵關(guān)SW2和SW5為CzH提供自動歸零路徑。開關(guān)SW4和SW5為CzL提供自動歸零路徑。開關(guān)SW1和SW7為CH提供積分路徑。開關(guān)SW3和SW8為CL提供積分路徑。開關(guān)控制信號的邏輯如下所列<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>圖5是積分器40的電容器輸入控制電容的示意圖，該電路包括開關(guān)SW7-SW14。片上電容器CfCB-Q^20pF用于內(nèi)建測試功能。電容器組合控制信號是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>內(nèi)建測試電容器輸入控制信號是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>圖6示出了積分器42的簡化示意圖。它包括放大器A2、反饋電容器Q^40pF，自動歸零電容器CflOpF，采樣電容器C21=20pF、Cfl0pF以及開關(guān)SW2,-SW28。第二級積分器42的增量運(yùn)算表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中U(n)是當(dāng)前積分器-l的輸出，U(n-l)是前一積分器-l的輸出。積分器42的開關(guān)控制信號如下輸入開關(guān)電容器采樣控制信號被設(shè)計為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>自動歸零電容器Cz的開關(guān)控制被設(shè)計為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>復(fù)位開關(guān)控制為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>圖7示出了量化器44的示意圖，它包括比較器60、逆變器62和64以及D觸發(fā)器(flip-flop)66。量化器44的基本功能是將積分器42的模擬輸出轉(zhuǎn)換為一比特數(shù)字信號。量化器電路中需要兩個定時信號SCK和DCK。圖8示出了SCK和DCK的波形。在積分階段的結(jié)尾處設(shè)計定時信號SCK的負(fù)脈沖，該定時信號SCK為比較器60提供了低有效觸發(fā)。比較器60的正輸入節(jié)點與V,連接。比較器60的負(fù)輸入節(jié)點與積分器42的輸出連接。如果積分器42的輸出電壓VouT2低于V認(rèn)D的電壓，則比較器輸出CMPOUT為"1"，否則該輸出為"0"。D觸發(fā)器66同步比較器輸出信號。以DCK作為時鐘輸入的D觸發(fā)器66創(chuàng)建同步信號Yp(n)，逆變器64將該同步信號Yp(n)反轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的信號PDATA被發(fā)送至數(shù)字部分14內(nèi)的數(shù)字濾波器。同時，其等效信號YBP用作調(diào)制器開關(guān)邏輯信號。圖9示出了激勵信號產(chǎn)生器46的總體結(jié)構(gòu)，其中A、B是開關(guān)，VP=0.75Vdda，Vw-0.25^是用于產(chǎn)生激勵信號的電壓源。開關(guān)A和B的控制信號確定激勵信號的極性。在表3中，以定時信號ZD和ID的形式列出了用于產(chǎn)生正激勵信號或負(fù)激勵信號的開關(guān)控制信號。圖10A和IOB示出了正激勵和負(fù)激勵信號的波形。表3激勵極性的控制<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在CD調(diào)制器控制單元中有兩個激勵信號產(chǎn)生器傳感器激勵信號(SENEX)產(chǎn)生器和內(nèi)建測試激勵信號(DGNEX)產(chǎn)生器。產(chǎn)生SENEX信號的要求如下所列1)如果量化器輸出邏輯信號Yp(nhl，貝USENEX信號的極性為正；2)如果量化器輸出邏輯信號Yp(nH)，則SENEX信號的極性為負(fù)；以及3)僅在正常模式下SENEX信號才有效，即DMOD=0。表4中示出了用于產(chǎn)生SENEX信號的開關(guān)控制邏輯。表4用于產(chǎn)生SENEX的開關(guān)控制信號<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>產(chǎn)生DGNEX信號的要求如下所列1)如果量化器邏輯輸出Yp(n"l，則DGNEX信號的極性為正；2)如果量化器邏輯輸出Yp(n)^，則DGNEX信號的極性為負(fù)；以及3)僅在BIT模式下DGNEX信號才有效，艮口DMOD-l。表5中示出了用于產(chǎn)生DGNEX信號的開關(guān)控制邏輯。表5用于產(chǎn)生DGNEX的開關(guān)控制信號<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>SFD檢測器32是副過采樣AD調(diào)制器。SFD檢測器32的基本功能是將電容比值CR/Cw轉(zhuǎn)換為PCMR信號，其中CR是參考電容器，Cn是第一級積分器40的反饋電容器。圖ll中示出了簡化框圖。它包括3個塊，SFD積分器50、SFD量化器52以及SFD控制單元54。僅當(dāng)SFD-1時SFD檢測器32才有效，如果SFD-O，則SFD檢測器32處于休眠模式(零功耗)。使用U(n)和U(n-l)來表示積分器40當(dāng)前輸出和前一輸出(V0UT1)，SFD積分器50的增量運(yùn)算表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>圖12示出了SFD積分器50的簡化示意圖。它包括開關(guān)SW3,-SW3s、放大器A3、反饋電容器CF3以及自動歸零電容器Cz3。在一個示例中，CF3=20pF，Cz=10pF，C3H=C3I=C3R=5pF。其基本操作如下開關(guān)SW36和SW37以及自動歸零電容器Cz3提供了自動歸零路徑，而SW^提供了積分路徑。開關(guān)SW38用于積分器復(fù)位。電容器C3H用于U(n)采樣。電容器C3L用于U(n-l)采樣。電容器C3R提供了AVREF=VP-VN。SFD控制單元54產(chǎn)生激勵信號REFEX。開關(guān)SWH-SW38的控制邏輯如下所列<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>SFD量化器52與主量化器44類似。它包括比較器、逆變器以及D觸發(fā)器。比較器的正輸入節(jié)點與SFD積分器50的輸出連接。比較器的負(fù)輸入節(jié)點與參考電壓VMro連接。比較器觸發(fā)信號DSCK被設(shè)計為脈沖編碼調(diào)制信號PCMR為k:適-娜》SFD控制單元54的主要功能是為SFD積分器50中的電容器C^產(chǎn)生激勵信號。使用與主激勵控制單元46的描述中相同的標(biāo)記，表6中列出了用于產(chǎn)生激勵信號REFEX的開關(guān)控制信號。表6REFEX開關(guān)控制信號<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>Npo表示YP中"0"的數(shù)目，Nx。表示Yx中"0"的數(shù)目，將脈沖密度D別定義為SFD檢測器32的測量關(guān)系可以表示為在CD調(diào)制器12中使用SFD檢測器32來監(jiān)控傳感器故障有若干優(yōu)點。首先，SFD功能是無干擾的。換言之，當(dāng)SFD功能在線(on-line)時，由SFD檢測器32引導(dǎo)的監(jiān)控過程不會使CD調(diào)制器12的運(yùn)行產(chǎn)生任何中斷或干擾。其次，SFD功能提供了用于識別傳感器故障模式的閾值的靈活性。用于識別PCMR信號何時確定OS或OF故障模式的閾值可以被存儲在數(shù)字部分14中，并可以由微處理器18基于經(jīng)驗或基于通過接口20接收的操作員命令來進(jìn)行修改。第三，SFD功能的可靠性較高。被監(jiān)控的變量是參考電容器CR與片上電容器Cn的電容比值。第四，SFD功能是用戶可選擇的。當(dāng)禁用SFD功能時，SFD檢測器32處于休眠模式，不消耗電流。第五，僅使用低功率來提供SFD功能，是較低的成本增加，僅要求CD調(diào)制器12中的集成電路芯片的較小面積。例如，當(dāng)主調(diào)制器30運(yùn)行在96kHz時，SFD檢測器32僅在4.35伏供電電壓下消耗80毫安。這比主調(diào)制器30消耗的電流的1/6還小。沒有SFD檢測器32的CD調(diào)制器12的集成電路芯片的面積約為1.28mm2。具有SFD檢測器32的CD調(diào)制器12的面積約為1.68mm2。因此，僅增加了約0.40mn^的面積來提供SFD功能。由于這樣小的面積，向CD調(diào)制器12加入SFD功能的單位成本也較低。雖然參照具體實施例來描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不背離被發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對形式和細(xì)節(jié)做出改變。權(quán)利要求1.一種電容數(shù)字(CD)調(diào)制器，用于將傳感器電容CS和參考電容CR轉(zhuǎn)換為脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號，所述CD調(diào)制器包括第一級sigma-delta積分器，用于在第一階段期間在CS和CR中選擇性地形成電荷包，以及在第二階段期間對來自CS和CR的電荷進(jìn)行積分以產(chǎn)生第一級輸出VOUT1；第二級sigma-delta積分器，用于對所述第一級輸出VOUT1進(jìn)行采樣，并對所采樣的第一級輸出進(jìn)行積分以產(chǎn)生第二級輸出VOUT2；量化器，用于將第二級輸出VOUT2轉(zhuǎn)換為PCM信號；以及傳感器故障模式檢測(SFD)電路，用于從VOUT1獲得SFD信號，所述SFD信號識別CS和CR的故障模式。2.如權(quán)利要求1所述的CD調(diào)制器，還包括CD控制單元，用于根據(jù)所述PCM信號向所述傳感器電容Cs和參考電容CK選擇性地提供激勵信號。3.如權(quán)利要求2所述的CD調(diào)制器，其中，所述第一級sigma-ddta積分器包括積分器輸入節(jié)點；放大器，具有第一輸入、第二輸入和輸出；自動歸零電容器CZ1，連接在所述積分器輸入節(jié)點和所述放大器的第一輸入之間；以及反饋電容器Cn，與所述放大器的輸出連接。4.如權(quán)利要求3所述的CD調(diào)制器，其中，所述SFD信號表示電容比值CVCn。5.如權(quán)利要求4所述的CD調(diào)制器，其中，所述SFD信號是脈沖編碼調(diào)制信號。6.如權(quán)利要求1所述的CD調(diào)制器，其中，所述SFD電路包括SFD積分器，用于采樣VouT!，并產(chǎn)生輸出VouT3;SFD量化器，用于將VouT3轉(zhuǎn)換為SFD信號；以及SFD控制單元，用于根據(jù)所述SFD信號向所述SFD積分器提供SFD激勵信號。7.如權(quán)利要求1所述的CD調(diào)制器，其中，所述SFD電路包括用于采樣V0UT1的過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。8.如權(quán)利要求7所述的CD調(diào)制器，其中，所述SFD電路在CK與所述第一級sigma-delta積分器連接時有效。9.一種壓力變送器，包括傳感器電容；參考電容；主電容數(shù)字(CD)調(diào)制器，用于產(chǎn)生表示所感測的壓力的脈沖編碼調(diào)制信號PCMP，所述主CD調(diào)制器包括第一級sigma-delta積分器，用于根據(jù)傳感器電容和參考電容來選擇性地形成電荷包，并對所述電荷包進(jìn)行積分以產(chǎn)生第一級輸fcbVoUT"第二級sigma-delta積分器，用于對所述第一級輸出V0UT1進(jìn)行采樣，并對所采樣的第一級輸出進(jìn)行積分以產(chǎn)生第二級輸出VoUT25量化器，用于將第二級輸出VouT2轉(zhuǎn)換為PCMP信號；以及副調(diào)制器，用于對V0UT1進(jìn)行采樣并產(chǎn)生脈沖編碼調(diào)制信號PCMR，所述信號PCMR指示所述傳感器電容和所述參考電容是否處于故障模式。10.如權(quán)利要求9所述的壓力變送器，其中，所述第一級sigma-delta積分器包括積分器輸入節(jié)點；放大器，具有第一輸入、第二輸入和輸出；自動歸零電容器，連接在公共節(jié)點和所述放大器的第一輸入之間；以及反饋電容器，與所述放大器的輸出連接。11.如權(quán)利要求9所述的壓力變送器，其中，所述信號PCMR表示電容比值CR/Cn，其中CR是所述參考電容，CF,是所述反饋電容器的電容。12.如權(quán)利要求9所述的壓力變送器，其中，所述副調(diào)制器包括:積分器，用于采樣Voun，并產(chǎn)生輸出VouT3;量化器，用于將VouT3轉(zhuǎn)換為信號PCMR;以及控制單元，用于根據(jù)所述信號向所述積分器提供激勵信號。13.如權(quán)利要求IO所述的壓力變送器，其中，所述副調(diào)制器在所述參考電容與所述第一級sigma-delta積分器連接時有效。14.如權(quán)利要求8所述的壓力變送器，還包括微處理器，用于基于所述信號PCMR來確定是否存在故障模式。全文摘要一種具有電容數(shù)字調(diào)制器的壓力變送器，根據(jù)傳感器電容與參考電容的比值來產(chǎn)生輸出。所述變送器也包括傳感器故障模式檢測器，所述傳感器故障模式檢測器產(chǎn)生輸出信號，并識別傳感器電容和參考電容的故障模式。文檔編號H03M3/00GK101411069SQ200780010597公開日2009年4月15日申請日期2007年1月26日優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日發(fā)明者汪榮泰申請人:費希爾-羅斯蒙德系統(tǒng)公司