一种用于周期测量的传感器信号处理的ASIC及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种用于传感器信号处理的全定制ASIC（为专门应用而设计的集成电路），所述ASIC专门用于消除周期性往复运动的周期测量中的系统误差；所述ASIC具有5个引脚，第一引脚为电源正极引脚，第二引脚为控制信号引脚，用于连接至CPU或仪器控制电路，第三引脚为信号输入端，用于连接光电门电路的输出端，第四引脚为信号输出端，用于连接计时器和计数器，第五引脚为电源地线引脚；所述ASIC取消了现有技术中的运算放大器、电压比较器、A/D转换器，整个电路全部由CMOS电路构成开关电路，因此本发明专利技术的电路结构更简单，抗干扰能力更强，电路功耗更低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于周期测量的传感器信号处理的ASIC及其应用
本专利技术涉及一种周期性振动的周期精确测量方法及测量用集成电路。
技术介绍
系统误差是指：相同待测量大量重复测量的平均结果和待测量真值的差。物理测量中的系统误差通常来源于：（1）仪器误差，这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差；（2）理论误差（方法误差），这是由于测量所依据的理论公式本身的近似性，或实验条件不能达到理论公式所规定的要求，或者是实验方法本身不完善所带来的误差，例如热学实验中没有考虑散热所导致的热量损失，伏安法测电阻时没有考虑电表内阻对实验结果的影响等；（3）操作误差，这是由于观测者个人感官和运动器官的反应或习惯不同而产生的误差，它因人而异，并与观测者当时的精神状态有关。系统误差有些是定值的，如仪器的零点不准，有些是积累性的，如用受热膨胀的钢质米尺测量时，读数就小于其真实长度。需要注意的是，系统误差总是使测量结果偏向一边，或者偏大，或者偏小，因此，多次测量求平均值并不能消除系统误差，只能在一定程度上减小系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于周期测量的传感器信号处理的ASIC（为专门应用而设计的集成电路），所述ASIC专门用于消除周期性往复运动的周期测量中的系统误差，所述系统误差是指由测量原理、测量仪器本身所带来的、不能通过多次测量取平均值的方法来消除的误差，其特征在于：所述ASIC仅对单摆摆球从正方向经过传感器位置时的输出信号作出响应，对单摆摆球从反方向经过传感器位置时的输出信号不作出响应，其输出信号的任意两个相邻脉冲之间的时间间隔即为单摆周期；所述ASIC具有5个引脚，第一引脚为电源正极引脚，第二引脚为控制信号引脚，用于连接至CPU或仪器控制电路，第三引脚为信号输入端，用于连接光电门电路的输出端，第四引脚为信号输出端，...

【技术特征摘要】
1.一种用于周期测量的传感器信号处理的ASIC（为专门应用而设计的集成电路），所述ASIC专门用于消除周期性往复运动的周期测量中的系统误差，所述系统误差是指由测量原理、测量仪器本身所带来的、不能通过多次测量取平均值的方法来消除的误差，其特征在于：所述ASIC仅对单摆摆球从正方向经过传感器位置时的输出信号作出响应，对单摆摆球从反方向经过传感器位置时的输出信号不作出响应，其输出信号的任意两个相邻脉冲之间的时间间隔即为单摆周期；所述ASIC具有5个引脚，第一引脚为电源正极引脚，第二引脚为控制信号引脚，用于连接至CPU或仪器控制电路，第三引脚为信号输入端，用于连接光电门电路的输出端，第四引脚为信号输出端，用于连接计时器和计数器，第五引脚为电源地线引脚；所述ASIC包括：传感器信号整形电路、启停控制电路、核心处理电路；所述电路具有一个传感器信号输入端（INPUT）、一个信号输出端（OUTPUT）、一个启停控制端（CONTROL）；传感器信号输入端（INPUT）连接至传感器电路，信号输出端（OUTPUT）连接至计时器电路和/或计数器电路；所述ASIC的传感器信号整形电路、启停控制电路、核心处理电路全部由MOS晶体管构成，无电阻、电容、电感元件；所有MOS晶体管全部工作于开关状态；所述传感器信号整形电路用于对传感器输出的模拟信号进行整形变为方波脉冲信号，并同时取得反相的方波脉冲信号，两个互为反相的方波脉冲信号输出至核心电路；所述整形电路由两对结构对称的PMOS晶体管、NMOS晶体管以两个串联的CMOS反相器的形式构成；整形电路接收来自传感器电路的输出信号，并将整形后的输出信号传送至核心处理电路；所述启停控制电路具有一个启停控制端，用于接收测量仪器控制电路或CPU发出的核心电路开始工作和停止工作的控制信号；当测量仪器控制电路或CPU向该控制端发出高电平信号时，ASIC的核心电路停止工作；当测量仪器控制电路或CPU向该控制端发出低电平信号时，ASIC的核心电路正常工作；所述核心电路专门用于：在设定的单摆单一运动方向的传感器脉冲信号下降沿到来时使ASIC输出电平由低电平状态翻转为高电平状态，并通知计时器、计数器记下当时的时间、振动次数；在设定的单摆单一运动方向的传感器脉冲信号上升沿到来时使ASIC输出电平由高电平状态翻转为低电平状态；且，当单摆在相反方向运动经过传感器时，核心电路对传感器电路发出的脉冲信号不作出任何响应，ASIC输出电平保持为低电平状态；即：在传感器信号输入端（INPUT）第N次由高电平状态跳变为低电平状态时，即传感器信号输入端（INPUT）接收到传感器电路发来的下降沿脉冲信号时，信号输出端（OUTPUT）才会发生由低电平变为高电平的状态转换，在传感器信号输入端（INPUT）第N次由低电平状态跳变为高电平状态时，即传感器信号输入端（INPUT）接收到传感器电路发来的上升沿脉冲信号时，信号输出端（OUTPUT）才会发生由高电平变为低电平的状态转换，这里N为奇数；当N为偶数时，信号输出端（OUTPUT）不发生变化，保持原来的低电平状态不变；所述ASIC包括32个MOS晶体管；其中第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第九MOS管、第十一MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十七MOS管、第十九MOS管、第二十一MOS管、第二十三MOS管、第二十五MOS管、第二十七MOS管、第二十八MOS管、第三十一MOS管为PMOS晶体管，第二MOS管、第四MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第十MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十六MOS管、第十八MOS管、第二十MOS管、第二十二MOS管、第二十四MOS管、第二十六MOS管、第二十九MOS管、第三十MOS管、第三十二MOS管为NMOS晶体管；第一MOS管与第二MOS管、第九MOS管与第十MOS管、第十一MOS管与第十二MOS管、第十九MOS管与第二十MOS管分别构成CMOS传输门；第二十一MOS管的栅极、第二十二MOS管的栅极均电连接至所述ASIC的第三引脚；第三十一MOS管的源极与第三十二MOS管的漏极均电连接至所述ASIC的第四引脚，信号输出端连接至计时器电路、计数器电路；第五MOS管的栅极、第八MOS管的栅极、第十三MOS管的栅极、第十四MOS管的栅极均电连接至所述ASIC的第二引脚，该控制端连接至控制电路或CPU，当控制电路或CPU发送高电平至该控制端时，ASIC停止工作；当控制电路或CPU发送低电平至该控制端时，ASIC正常工作；第二十三MOS管的源极、第二十四MOS管的漏极、第十九MOS管的栅极、第十二MOS管的栅极、第十MOS管的栅极、第一MOS管的栅极均电连接；第二十一MOS管的源极、第二十二MOS管的漏极、第二十三MOS管的栅极、第二十四MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第九MOS管的栅极、第十一MOS管的栅极、第二十MOS管的栅极、第二十八MOS管的栅极、第三十MOS管的栅极均电连接；第二十五MOS管的源极与第二十六MOS管的漏极、第二十七MOS管的栅极、第二十九MOS管的栅极均电连接；第一MOS管的源极、第二MOS管、的源极、第十一M...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海宏，宋长青，王志亮，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32