数字传感器系统技术方案

一种数字传感器系统包括传感器元件，耦合到所述传感器元件的模数转换器，和被配置为响应于预定义事件激活所述传感器元件和所述模数转换器的唤醒电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及传感器的领域，更具体涉及数字传感器系统的领域。
技术介绍
传感器在多种领域中使用，其中一些要求低功率传感器。传感器可用作用于用户交互的检测器，例如用于检测移动电话/小平板的打开/关闭，用于车辆中的控制，用于操纵杆等。传感器还可用作防篡改检测器，例如在静电计量等的领域中。传感器可进一步用在位置和动作检测器中，例如在如洗衣机等的家庭电器中。多个解决方案由于它们的耐久性而可使用非接触、磁性解决方案。上面提到的领域中的要求可包含单维传感器(ID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，例如仅单个开关功能。然而，现在需要传感器提供附加的特征，并且仅提供单个开关功能是不再足够的。例如，期望线性感测来应付传感器系统的设置中的不精确，如磁设置中的不精确。这样的不精确可例如源自于传感器系统中使用的低成本部件的使用。这样的不精确通过使用微控制器并且通过实施特别功能，例如测量静电计中的磁背景场中的某个信号行为(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来处理。在相同表征下，传感器系统可实施多样性以便实现在安全关键应用内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一种数字传感器系统，其包括传感器元件、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和其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，其中: 图1示出实施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示出根据本专利技术的数字传感器系统的实施例，其中唤醒系统包括提供低频率时钟信号给计数器的低频率、低功率振荡器； 图4示出类似于图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关联的振荡器； 图6示出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实施例； 图8示出基于图3的传感器系统的多维数字传感器系统； 图9示出再另一实施例，根据其，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示出在没有不必要的硬件开销的情况下的用于开关和PffM操作的低功率控制和数字比较器概念的实施例； 图11示出如可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施方式； 图12示出用于实施根据实施例的数字传感器系统的集成电路管芯的简化框图； 图13示出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)示出其中传感器芯片和微控制器接收不同供应电压的实施例，并且图13 (b)示出其中传感器芯片和微控制器接收不同供应电压的实施例； 图14示出实施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示出可用于如图14描述的IC传感器芯片的应用电路的实施例，其中图15 (a)示出使用六个管脚的实施方式，并且图15 (b)示出使用八个管脚的实施方式； 图16示出在关于图14描述的传感器IC的“低功率模式”中的转换方案； 图17示出当图14中示出的IC传感器被在快速模式中操作时的转换方案； 图18示出在从主控制器传输之后触发的转换方案，其允许主控制器控制采样时间点； 图19示出事件检测器电路的实施例，其可在图2的唤醒电路中被实施； 图20图示用于固定限度值的面积优化比较器电路的实施例，其可在图19的电路中使用；以及 图21图示使用图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，本专利技术提供可被体现在各种各样的具体上下文中的很多可应用专利技术的概念。所讨论的具体实施例仅仅是说明做出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关联的相同参考符号，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是实施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上输出表示磁场的强度的传感器信号。模拟传感器信号被施加到模拟比较器/锁存电路104，其将经由线102接收的传感器信号与参考值比较。比较的结果被锁存在比较器/锁存电路104中并且比较器/锁存电路104的输出信号经由线106输出到输出驱动器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振荡器电路112，例如低成本和低功率振荡器电路，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转而在线122上提供使能信号给比较器/锁存电路104，用于控制其操作。驱动器电路108还可包括DfT块124 (DfT= “可测试设计”)，其提供如由线126指示的例如在芯片的生产期间测试可在普通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描述的传感器系统在模拟领域中实施。在操作期间，传感器系统感测磁场，借助于比较器/锁存电路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)和其它活动元件(如比较器/锁存电路104)的电流。驱动器108可被实现为从在比较器/锁存电路104中的输出锁存接收输出信号的开漏(open drain)输出晶体管。使用传感器元件和模拟比较器在模拟域中实施图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“两个指数的幂”函数来按比例缩放的数字方法的使用。此外，可被使用的模拟补偿原理是较不确定性的，因为它们依赖于模拟不精确性。而且，基于模拟的DfT比起基于数字的DfT是更加成本创新的。模拟实施方式的另外缺点是不可能提供混合的开关/线性功能。此外，当被实施用于性能，例如用于提供数字输出时，模拟解决方案使用连续操作的若干ADC设计(不存在占空比操作)。而且，模拟方法实施在分开的块中的不同功能，并且这样的模块化概念具有增大的功率需求并且不能够提供更复杂功能的功率高效实现。另外缺陷是，模拟方法不是非常面积高效的，即占地面积高，例如其在4-6_2的范围中。此外，不存在在超低功率应用上的焦点。因此，需要改进和更高效的传感器系统，其例如更加面积高效并且更加能量高效，并且可提供更多功能。本专利技术提供一种数字传感器系统，其包括传感器元件、耦合到传感器元件的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字传感器系统，包括：传感器元件；耦合到所述传感器元件的模数转换器；和被配置为响应于预定义事件激活所述传感器元件和所述模数转换器的唤醒电路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C博德纳，T克兰茨，M莫茨，W舍尔，
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