滤波器输出一个时序控制电路产生各功能块所需的时序信号包括给印制线条B和C的信号；一个偏置电路提供各功能块的电压偏置信号。 
　　检测电路比较Cab和Cac电容上的电荷差。如果这两个电容相同，即在A端子没有电荷差，表示小球在中间。当球滚动时，电容发生改变，所以在A点会有电荷差。这个差值经过积分、模数转换、数字滤波后输出比较结果。当Cab比Cac小时，表示小球在孔左端，反之，表示小球在孔右端。 
　　电容型位置传感器优选将电容检测电路装配在带孔的PCB上。这样允许利用传统的PCB技术构成一个紧凑的设计并且减少所有的寄生电容。 
　　上述传感器只有3个稳定状态：两头和中间。改变孔和印制线条的形状，电容传感器也可以做成任意位置检测。如图5，这里，孔是椭圆形，印制线条设计成PCB倾角与Vout线性最好的形状。由于小球的运动轨迹是一条曲线，小球与印制线条的距离也是连续变化的，在不同点形成的电容Caball、Cbball、Ccball都不同，因此图4电容检测电路的输出OUT也不同，最后OUT就可以表示为倾角的函数。当然，为了能准确计算倾角大小，ADC需要更高的精度，比如8bit或更多。 
　　除了上面所述，这种结构还可以用来做成加速度传感器。图6表示了这种加速度传感器的原理。小球受到两个力的作用，重力G＝mg，和外力F＝ma，a是加速度，与外力的方向相反。不管G和F合力Σ（F+G）指向垂直线的左还是右，小球都会开始运动。临界加速度是g＊tg（α），其中g是重力加速度，α是临界倾角。这样，小球开始运动的倾角为12.9°，加速度为9.81＊tg（12.9）= 2.26m /s2，如果PCB沿某一个方向的加速度超过 2.26m /s2，那么，小球就会向相反方向运动。另外一个例子，如果PCB固定为45°，只有PCB组件运动的加速度超过重力加速度才能使小球运动。


三、应用实例MLX90711 
　　在小家电领域里经常利用信号感应、位置识别技术。下面举一个智能电熨斗中的应用实例。 
　　智能电熨斗基于对电熨斗运行状况的识别来进行节电保护。例如飞利浦的一款电熨斗GC1530，它可以识别电熨斗平放竖放还是运动中。主人在熨衣服的过程中，如果碰巧被其他事情打断，当电熨斗平放持续时间超过30s，系统就会自动停止加热，从而避免烫坏衣服或者引起火灾。当竖直放置时间超过8min时，这时认为主人停止使用，也会停止加热从而节电。 
　　在这种应用里，本文所述的位置传感器技术就发挥作用了，图8是飞利浦电熨斗GC1530中的控制板，小球放置在一个弯曲的通孔上，右边就是位置检测电路。再配一个外壳就成了一个传感器。当电熨斗（PCB组件）水平放置时，小球位于通孔的中间，两个由小球和印制线条组成的电容最小；竖放时，小球到左端，左边电容最大；电熨斗熨衣服时，小球往复运动，两个电容交替变大变小。从这个应用中，我们可以切实体会到这种传感器的简单实用。


四、结论 
　　现在，随着相关信号处理器的性能、可靠性不断提高，电容检测电路已经非常成熟。目前因其价格低廉、技术性能稳定而受到很多知名品牌和专业人士的欢迎，正被广泛的应用到各种自动化控制装置中。 
参考文献： 
[1] MELEXIS Co.Ltd.MLX90711 datasheet[Z] 
[2] De Winter, Rudi （Heusden-Zolder,BE），Diels, Roger （Erps-Kwerps, BE）.电容型倾斜或加速度传感器[P].美国专利: US5627316, 1997-5-6 . 
作者简介： 
李建，上海交通大学微电子学院研究生，百利通电子上海有限公司现场应用工程经理。主要从事光纤通信产品的研发、始集成电路设计及产品可行性研究技术规范制定。