数字传感器系统技术方案

本公开涉及数字传感器系统。系统可以包括数字传感器系统，数字传感器系统包括传感器元件和数字接口。数字接口可以基于在预定义事件由数字传感器系统检测到之后感测动作由传感器元件执行而提供唤醒信号。该系统可以包括微控制器，以接收由数字接口提供的唤醒信号，并且基于接收由数字接口提供的唤醒信号从休眠模式醒来。

Digital sensor system

The present disclosure relates to a digital sensor system. The system may include a digital sensor system, which includes sensor elements and digital interfaces. The digital interface may provide a wake-up signal based on the sensing action performed by the sensor element after the predefined event is detected by the digital sensor system. The system may include a microcontroller to receive a wake-up signal provided by a digital interface and to wake up from sleep mode based on a wake-up signal provided by a digital interface.

【技术实现步骤摘要】
数字传感器系统交叉引用本申请是于2015年10月29日提交的美国专利申请No.14/926,602(现为美国专利No.9,606,603)的部分继续申请，该美国专利申请根据35U.S.C.§119要求于2014年11月6日提交的德国专利申请No.102014222651.1的优先权，该德国专利申请通过引用以其整体并入本文。
本专利技术的实施例涉及传感器领域，更具体地涉及数字传感器系统领域。
技术介绍
传感器在多种领域中使用，其中一些领域要求低功率传感器。传感器可以用作用于用户交互的检测器，例如用于检测移动电话/平板计算机的打开/关闭，用于车辆中的控制，用于操纵杆等。传感器还可以用作防篡改检测器，例如在静电计量(e-metering)等领域中。传感器还可以用在位置和运动检测器中，例如在如洗衣机等的家用电器中。若干解决方案由于它们的耐久性而可以使用非接触式磁性解决方案。上文所提到的领域中的要求可以涉及单维传感器(1D传感器)的使用以及多维传感器(2D传感器或3D传感器)的使用。在磁性解决方案中，单维或多维传感器可以使用霍尔传感器来实现。常规地，这样的传感器仅提供有限的功能，例如仅提供单个开关功能。然而，现在需要由传感器提供附加的特征，并且仅提供单个开关功能已经不够。例如，期望线性感测来应对传感器系统设置的不准确性，如磁性设置的不准确性。这种不准确性可以例如源于传感器系统中使用的低成本部件的使用。这种不准确性通过以下来处理：使用微控制器并且实现特定功能，例如测量静电计中磁性背景场的某个信号行为(如50Hz嗡嗡声)的功能，而不是仅检测具有某个强度的场是否存在。在相同表征下，传感器系统可以实现多样性，以便实现安全关键应用中的较高的安全水平或诊断覆盖，诸如例如对于机动车辆的功能安全要求。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种数字传感器系统，该数字传感器系统包括传感器元件、耦合到传感器元件的模数转换器和被配置为响应于预定义事件来激活传感器元件和模数转换器的唤醒电路。附图说明为了更完整理解本专利技术及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，其中：图1示出了实现低成本和低功率开关解决方案的示例性模拟传感器系统的框图；图2示出了根据本专利技术的实施例的数字传感器系统的示意性框图；图3示出了根据本专利技术的数字传感器系统的一个实施例，其中唤醒电路包括向计数器提供低频率时钟信号的低频率、低功率振荡器；图4示出了类似于图3的实施例的本专利技术的数字传感器系统的另外实施例，其中唤醒电路经由接口输出触发或激活信号；图5示出了本专利技术的数字传感器系统的另一实施例，其中微控制器不具有与其相关联的振荡器；图6示出了在数字数据模式和开关模式中操作的根据本专利技术的数字传感器系统的另外实施例；图7示出了使用多个传感器并且经由单个输出提供多维开关(判定的逻辑组合)以及一维PWM输出和一维线性输出的本专利技术的数字传感器系统的一个实施例；图8示出了基于图3的传感器系统的多维数字传感器系统；图9示出了又一实施例，根据该实施例，本专利技术的数字传感器系统包括片上数字信号处理器；图10示出了不具有不必要的硬件开销的用于开关和PWM操作的低功率控制和数字比较器概念的一个实施例；图11示出了如可以根据本专利技术的实施例来使用的模拟/数字转换器的示例性实现方式；图12示出了用于实现根据实施例的数字传感器系统的集成电路裸片的简化框图；图13示出了针对专利技术的数字传感器系统的应用电路的实施例，其中图13(a)示出了其中传感器芯片和微控制器接收不同电源电压的实施例，并且图13(b)示出了其中传感器芯片和微控制器接收不同电源电压的实施例；图14示出了实现3D传感器芯片的专利技术的数字传感器系统的另外实施例；图15示出了可以用于如图14描述的IC传感器芯片的应用电路的实施例，其中图15(a)示出了使用六个引脚的实现方式，并且图15(b)示出了使用八个引脚的实现方式；图16示出了在关于图14描述的传感器IC的“低功率模式”中的转换方案；图17示出了当图14所示的IC传感器在快速模式中被操作时的转换方案；图18示出了在来自主设备控制器的允许主设备控制采样时间点的传输之后被触发的转换方案；图19示出了事件检测器电路的一个实施例，其可以被实现在图2的唤醒电路中；图20图示了用于固定限度值的面积优化比较器电路的一个实施例，其可以在图19的电路中使用；以及图21图示了使用图20的面积优化比较器电路的图19的电路的行为。具体实施方式下文详细讨论本专利技术的实施例，然而应当认识到，本专利技术提供可以在各种各样的具体上下文中实施的很多可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅说明制造和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。在对实施例的以下描述中，具有相同功能的相同或相似元件具有与其相关联的相同参考标记，并且对于每个实施例将不重复这样的元件的描述。将关于在磁传感器(例如霍尔传感器)的上下文中的实施例来描述本专利技术，然而本专利技术还可以应用于其它传感器，如机械传感器(例如MEMS压力传感器、加速度计和致动器)、或环境传感器(例如温度传感器、湿度传感器等)。图1是实现低成本和低功率开关解决方案的示例性模拟传感器系统的框图。传感器系统可以包括霍尔传感器元件100，其响应于磁场，在线102上输出表示磁场强度的传感器信号。模拟传感器信号被施加给模拟比较器/锁存器电路104，其将经由线102接收的传感器信号与参考值进行比较。比较的结果被锁存在比较器/锁存器电路104中，并且比较器/锁存器电路104的输出信号经由线106被输出给输出驱动器108。输出驱动器108提供在输出线110上提供的传感器系统的输出信号。图1中示出的传感器系统还包括例如低成本和低功率振荡器电路的振荡器电路112，其在线114上向计数器116提供时钟信号，计数器116经由线118向偏置使能电路120提供计数信号，偏置使能电路120继而在线122上向比较器/锁存器电路104提供使能信号，以用于控制其操作。驱动器电路108还可包括DfT块124(DfT＝“用于测试的设计”)，其提供如由线126指示的例如在芯片的生产期间测试可以在共用芯片中形成的传感器系统的一个或多个元件的可能性。关于图1而描述的传感器系统被实现在模拟域中。在操作期间，传感器系统感测磁场，借助于比较器/锁存器电路104将磁场强度与切换点进行比较，并且在每个操作阶段的末尾切换输出。偏置使能电路120提供用于操作霍尔传感器元件100(参见图1中的虚线123)和其它有源元件(如比较器/锁存器电路104)的电流。驱动器108可以被实现为从比较器/锁存器电路104中的输出锁存器接收输出信号的开漏(opendrain)输出晶体管。使用传感器元件和模拟比较器在模拟域中实现图1的传感器系统。这样的模拟方法通常作为“线性”函数来按比例缩放，并且不允许使用更新技术的优点，如作为“二次幂指数(power-of-twoexponential)”函数来按比例缩放的数字方法的使用。此外，可以被使用的模拟补偿原理较不确定，因为它们依赖于模拟的不准确性。而且，基于模拟的DfT比基于数字的DfT是更加成本创新的。模拟实现方式的另外缺点是不可能提供混合的开关/线性功能。此外，当被实现用于性能，例如用于提供数字输出时，模拟解决方案使用连续操作(不存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：数字传感器系统，包括：传感器元件；以及数字接口，用于：基于在预定义事件由所述数字传感器系统检测到之后感测动作由所述传感器元件执行，提供唤醒信号；以及微控制器，用于：接收由所述数字接口提供的所述唤醒信号，以及基于接收由所述数字接口提供的所述唤醒信号，从休眠模式醒来。

【技术特征摘要】
2017.03.27 US 15/470,2671.一种系统，包括：数字传感器系统，包括：传感器元件；以及数字接口，用于：基于在预定义事件由所述数字传感器系统检测到之后感测动作由所述传感器元件执行，提供唤醒信号；以及微控制器，用于：接收由所述数字接口提供的所述唤醒信号，以及基于接收由所述数字接口提供的所述唤醒信号，从休眠模式醒来。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述微控制器还用于：确定描述唤醒信号格式的信息；确定所述唤醒信号的格式与所述唤醒信号格式相匹配；并且其中，当从所述休眠模式醒来时，所述微控制器还用于：基于确定所述唤醒信号的格式与所述唤醒信号格式相匹配，从所述休眠模式醒来。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述唤醒信号包括与所述预定义事件相关联的信息或者与传感器值相关联的信息。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述数字传感器系统用作与所述系统相关联的总线上的主设备。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述微控制器用作与所述系统相关联的总线上的从设备。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述数字传感器系统和所述微控制器使用短脉宽调制编码(SPC)协议、外设传感器接口5(PSI5)协议、或通用异步收发器(UART)协议进行通信。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述微控制器还用于：在处理与所述感测动作相关联的信号之后返回到所述休眠模式。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述传感器元件是第一传感器元件，并且所述数字接口是第一数字接口，并且其中所述数字传感器系统还包括：第二传感器元件；以及第二数字接口，用于：基于在另一预定义事件由所述数字传感器系统检测到之后另一感测动作由所述第二传感器元件执行，提供另一唤醒信号；并且其中所述微控制器还用于：接收由所述第二数字接口提供的其他唤醒信号，以及基于接收由所述第二数字接口提供的所述其他唤醒信号，从所述休眠模式醒来。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述唤醒信号包括标识所述数字传感器系统的信息。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述唤醒信号包括复合脉冲。11.一种系统，包括：传感器元件，用于基于检测到预定义事件来执行感测动作；以及数字接口，用于基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莫茨，C·伯德纳，T·克兰兹，W·谢尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE