专利名称：数显量具容栅传感器及其信号处理集成电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集成电路领域，尤其是数显量具容栅传感器及其信号处理集成电路。
背景技术：
数显量具集成电路是为容柵传感元件而设计的位移测量单片集成电路，适用于制造电子数字显示卡尺及类似的大位移，高精度的位移测量设备。传统数显卡尺容栅传感器 100的物理结构图如图1所示，由一个接收极板10和两个反射极板11，13组成，其中发射极14端的电路产生8路调制脉冲驱动信号1 8，其中4路送入一个反射极板11，另4路送入地线12，之后再由反射极板11，13送入接收极板10。与该容栅传感器相关的数显卡尺集成电路原理框图如图2所示，其中，数显卡尺集成电路经石英晶体振荡电路21送入分频电路22后送入八路调制脉冲驱动电路23中，获得八路调制脉冲驱动信号，送到图1中的容柵传感器100，由容栅传感器100传回调制的一路正弦信号给解调与放大电路M，经过信号放大及解调，以及鉴相与计数电路25和控制及数据处理电路沈进行数据处理，在LCD驱动显示电路27的液晶屏上显示位移值。由于用于数显量具的容栅传感器物理尺寸的限制，不能做得很大。集成电路接受来自容栅传感器的信号非常微弱，为了保证测量精度，容栅传感器的定栅和动栅之间的气隙有严格的限制，同时也对测量工具测量面的平整性提出了要求，在长尺寸的测量工具上尤其严重，大大影响了数显测量工具的生产成品率。
发明内容针对上述问题，本实用新型旨在要在保证测量精度的条件下，在不提高数显卡尺的制造成本基础上，提高在长尺寸数显测量工具的生产成品率。在本发明中，主要有两个大的改进。一是改变容栅传感器的物理结构，由一个接收极板改为差分的两个接收极板。本实用新型公开了一种数显量具容栅传感器，包括第一、第二反射极板，其特征在于，所述传感器进一步包括一组差分信号接收极板，包括一正信号接收极板和一负信号接收极板；第三反射极板，一调制脉冲驱动电路的输出端通过所述第三反射极板与所述差分信号接收极板的负信号接收极板相连。比较好的是，所述正信号接收极板和所述负信号接收极板的信号幅度一样，信号相位相反。比较好的是，所述调制脉冲驱动电路是八路调制脉冲驱动电路。本实用新型还公开了采用上述数显量具容栅传感器的信号处理集成电路，所述电路包括石英晶体振荡电路、分频电路、鉴相与计数电路、控制及数据处理电路和LCD驱动显示电路，其特征在于，所述电路进一步包括一差分解调与放大电路，对所述数显量具容栅传感器的所述正信号接收极板和所述负信号接收极板提供的差分信号进行差分解调和放大处理，然后提供给所述鉴相与计数电路。本实用新型由于差分接收极板提供双倍信号强度给差分解调与放大电路进行差分解调和放大的信号处理，由此，明显改善信号噪声比(R = S/N)，可显著改善长尺寸数显量具的生产成品率。

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。图1是传统使用的容栅传感器的物理结构示意图；图2是采用图1所示容栅传感器的数显卡尺集成电路原理框图；图3是本实用新型的数显量具容栅传感器差分物理结构示意图；图4是本实用新型的采用差分解调的数显卡尺集成电路的功能框图。
具体实施方式
请参见图3所示，本实用新型数显量具容栅传感器差分物理结构示意图；其中类似于图1之处在于，同样包括一接收极板10和两个反射极板11和13，但较传统结构的改进之处在以下两方面第一，改变了数显量具容栅传感器的物理结构，在常规容栅传感器结构中，增加了一个反射极板31，以及一个接收极板30。该八路调制脉冲驱动电路的输出端通过反射极板 31与接收极板30相连。第二，由于数显量具容栅传感器的接收极板10由一个改为两个差分信号的接收极板10和30，即接收极板10和接收极板30的信号幅度一样，信号相位相反。相应的信号处理电路修改为图4所示，该集成电路仍然包括石英晶体振荡电路21、分频电路22、八路调制脉冲驱动电路23、鉴相与计数电路25、控制及数据处理电路沈和IXD驱动显示电路27， 但传统的解调与放大电路M改变为差分解调与放大电路34，较图2的单个接收极板，图3 的差分接收极板10，30提供双倍信号强度给差分解调与放大电路34进行差分解调和放大的信号处理，由此，明显改善信号噪声比(R = S/N)，可显著改善长尺寸数显量具的生产成品率。以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化， 因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权利要求限定。
权利要求1.一种数显量具容栅传感器，包括第一、第二反射极板，其特征在于，所述传感器进一步包括一组差分信号接收极板，包括一正信号接收极板和一负信号接收极板；第三反射极板，一调制脉冲驱动电路的输出端通过所述第三反射极板与所述差分信号接收极板的负信号接收极板相连。
2.根据权利要求1所述的数显量具容栅传感器，其特征在于，所述正信号接收极板和所述负信号接收极板的信号幅度一样，信号相位相反。
3.根据权利要求1或2所述的数显量具容栅传感器，其特征在于，所述调制脉冲驱动电路是八路调制脉冲驱动电路。
4.一种采用如权利要求1或2所述数显量具容栅传感器的信号处理集成电路，所述电路包括石英晶体振荡电路、分频电路、鉴相与计数电路、控制及数据处理电路和LCD驱动显示电路，其特征在于，所述电路进一步包括一差分解调与放大电路，对所述数显量具容栅传感器的所述正信号接收极板和所述负信号接收极板提供的差分信号进行差分解调和放大处理，然后提供给所述鉴相与计数电路。
5.一种采用如权利要求3所述数显量具容栅传感器的信号处理集成电路，所述电路包括石英晶体振荡电路、分频电路、鉴相与计数电路、控制及数据处理电路和LCD驱动显示电路，其特征在于，所述电路进一步包括一差分解调与放大电路，对所述数显量具容栅传感器的所述正信号接收极板和所述负信号接收极板提供的差分信号进行差分解调和放大处理，然后提供给所述鉴相与计数电路。
专利摘要本实用新型公开了一种数显量具容栅传感器及采用它的信号处理集成电路，该数显量具容栅传感器包括第一、第二反射极板，其特征在于，所述传感器进一步包括一组差分信号接收极板，包括一正信号接收极板和一负信号接收极板；第三反射极板，一调制脉冲驱动电路的输出端通过所述第三反射极板与所述差分信号接收极板的负信号接收极板相连。本实用新型在保证测量精度的条件下，在不提高数显卡尺的制造成本基础上，提高在长尺寸数显测量工具的生产成品率。
文档编号G01B7/02GK202216656SQ20112035615
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者孙树进, 杨升启, 黄明程 申请人:上海新茂半导体有限公司