Các công tắc được điều khiển bởi một tín hiệu xung có độ rộng T bao gồm thành phần TD và TM. Quá trình xả của tụ điện sẽ được thực hiện trong khoảng thời gian TD, S1 và S2 được đóng và dòng i1=i2, khi đó dòng điện ra iout bằng không. Khi 2
công tắc mở trong khoảng thời gian TM, dòng điện vào Iin được phân bổ qua 2 nhánh với tỷ lệ phụ thuộc vào giá trị điện dụng của 2 tụ điện, tín hiệu dòng điện đầu ra được xác định:
𝑖𝑜𝑢𝑡 = 𝐼𝑖𝑛 𝐶1−𝐶2
𝐶1+𝐶2 (2.27)
Ở đây, C1 và C2 là các cảm biến điện dung, Iin là dòng điện vào và iout là dòng điện ra. Có 2 công tắc S1 và S2 phải được đóng theo chu kỳ để tránh sự bão hoà của mạch có thể xảy ra do sự gia tăng tuyến tính của điện áp tại nút bởi các nguồn dòng được cấp liên tục. Một ưu điểm của phương pháp này đó là việc tăng hoặc giảm cường độ của tín hiệu điện vô cùng đơn giản. thêm nữa, các ứng dụng khuếch đại dòng điện có thể được ứng dụng thông qua các cấu trúc mạch dòng điện gương để gia tăng độ nhạy của phép đo. Thêm vào đó, các chuyển đổi điện dung sang dòng điện được thông qua để gia tăng tốc độ và đơn giản mạch xử lý, cho phép hoạt động ở các ứng dụng với điện áp, công suất thấp. Nhược điểm của phương pháp này đó là sự nhạy cảm với hiệu ứng điện dung đi lạc tại các điểm cực nút ảnh hưởng đến kết quả của phép chuyển đổi. Một hạn chế khác đó là sự thất thoát tại các vị trí chuyển mạch có thể dấn đến các vấn đề nhiễu phi tuyến đến đường truyền tín hiệu của mạch.
2.3.4. Chuyển đổi điện dung sang độ rộng xung (C2PW)
Hình vẽ 2-10 mô tả một sơ đồ nguyên lý thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu điện dung sang tín hiệu độ rộng xung.
Cảm biến điện dung sẽ được nạp và xả bởi một nguồn dòng DC Ib. Trong quá trình nạp, khoá Clk bật vị trí 1, độ dốc của tín hiệu sóng răng cưa ở đầu ra của khối Gm có giá trị lớn hơn không và được so sánh với ngưỡng điện áp Vth. Khi điện áp này lớn hơn giá trị ngưỡng của bộ so sánh, đầu ra của phép so sánh được đưa lên mức cao.
Với phương pháp này, chi phí phần cứng có thể được giảm đi. Bên cạnh đó, tín hiệu ra là một xung liên tục, nó có thể truyền qua các kênh nhiễu và phi tuyến như một tín hiệu RF hoặc hoặc quang học. Hơn cả, tín hiệu này có thể được đọc dễ dàng bởi các các vi điều khiển hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự chỉ cần sử dụng duy nhất một bộ lọc thông thấp. Hạn chế của những mạch này đó là tần số của tín hiệu ra không thể cao hơn khoảng 100kHz.