用于电阻式传感器和电容式传感器的读出电路制造技术

一种用于电阻式传感器和电容式传感器的读出电路，其包括：第一输入，在第一操作模式中被耦合到参考电阻器，并且在第二操作模式中被耦合到电阻式传感器；第二输入，在第一操作模式中被耦合到电容式传感器，并且在第二操作模式中被耦合到参考电容器；以及输出，用于在第一操作模式中提供电容式传感器数据流，并且用于在第二操作模式中提供电阻式传感器数据流。

【技术实现步骤摘要】
用于电阻式传感器和电容式传感器的读出电路
本专利技术一般地涉及用于电阻式传感器和电容式传感器的读出电路。
技术介绍
现代消费电子器件的一个趋势是在单个设备中集成众多不同的传感器(例如压力、温度、气体、湿度以及麦克风)。每个传感器都基于不同的物理原理，其转换不同的待检测电量(主要是电阻和电容)。对应的读出电子器件必须适应每个传感器，这意味着必须设计和实现不同的模拟读出系统，这增加了生产成本和设备功耗。电容式传感器典型地被耦合到高欧姆读出接口、开关电容器放大器或电荷感测放大器。当感测电阻具有小的变化时，电阻式传感器典型地基于简单的分压器和惠斯通电桥结构被耦合到读出电路。当电阻具有较大的变化时，电阻式传感器典型地基于多尺度方法和电阻频率转换系统被耦合到读出电路。
技术实现思路
根据本专利技术，实施例使用相同的读出通道和电路允许电阻式传感器和电容式传感器两者的读出。这使得接口非常通用并且特别地适合于多个不同传感器必须共存(例如，现代智能手机)的便携式设备。对于电阻式传感器和电容式传感器两者的读出，接口能够通过执行电阻到时间和/或电容到时间转换来转换数字输出中的感测元件值。在时域中工作允许以动态范围和分辨率权衡转换时间，这在物理传感器的测量中更为重要，因为待检测的环境现象(气体浓度、压力、温度)具有慢的时间变化。根据实施例的接口还利用多路复用架构以连接不同的电阻式感测元件，同时避免由多路复用器(多路复用器开关的Ron和Roff)引入的典型缺点，并且与非常宽范围的能够被转换的电阻器组合，使接口非常通用并且与许多不同的传感器兼容。根据实施例的读出电路受益于缩放技术，由此减小了专用集成电路(ASIC)的尺寸并且因此适合较小的封装(即使使用相同尺寸的微电子机械系统(MEMS)或传感器)。根据实施例，读出电路可以与相同管芯上的多个集成传感器一起使用，并且读出电路架构与几种类型的感测元件(电容式和电阻式两者)兼容。示例包括麦克风、压力、气体、湿度以及其他此类传感器。根据实施例的读出电路的高灵活性使用相同的读出通道和电路允许电阻式传感器和电容式传感器两者的读出。由于由时间转换支持的宽动态范围，可以在数字域中转换具有不同电气变化的不同传感器。在第一实施例中，一种读出电路包括：第一输入，在第一操作模式中被耦合到参考电阻器，并且在第二操作模式中被耦合到电阻式传感器；第二输入，在第一操作模式中被耦合到电容式传感器，并且在第二操作模式中被耦合到参考电容器；以及输出，用于在第一操作模式中提供电容式传感器数据流，并且用于在第二操作模式中提供电阻式传感器数据流。读出电路包括被耦合到第一输入的电压到电流转换器，其中电压到电流转换器包括放大器，其在第一操作模式中被耦合到第一电流镜部分并且在第二操作模式被耦合到第二电流镜部分。读出电路包括被耦合到电压到电流转换器和第二输入的积分器，其中积分器包括被耦合到第一开关和第二开关的放大器，第一开关和第二开关在第一操作模式中被配置在第一位置，并且在第二操作模式中被配置在第二位置。读出电路包括被耦合到积分器和输出的逻辑电路，其中逻辑电路包括具有第一阈值电压的第一比较器，第一比较器被耦合到具有第二阈值电压的第二比较器。在第二实施例中，一种集成电路包括：第一输入引脚，用于耦合到电阻器；第二输入引脚，用于耦合到电容器；以及输出引脚，被配置为在第一操作模式中提供与电容器的值对应的数据流，并且在第二操作模式中提供与电阻器的值对应的数据流。集成电路包括被耦合到第一输入的电压到电流转换器，其中电压到电流转换器包括放大器，其在第一操作模式中被耦合到第一电流镜部分并且在第二操作模式中被耦合到第二电流镜部分。集成电路包括被耦合到电压到电流转换器和第二输入的积分器，其中积分器包括被耦合到第一开关和第二开关的放大器，第一开关和第二开关在第一操作模式中被配置在第一位置，并且在第二操作模式中被配置在第二位置。集成电路包括被耦合到积分器和输出的逻辑电路，其中逻辑电路包括具有第一阈值电压的第一比较器，第一比较器被耦合到具有第二阈值电压的第二比较器。在第三实施例中，一种操作读出电路的方法包括：在第一操作模式中将电阻器和电容式传感器耦合到该电路的第一输入和第二输入；在第二操作模式中将电容器和电阻式传感器耦合到该电路的第一输入和第二输入；在第一操作模式中在输出处提供电容式传感器数据流；以及在第二操作模式中在输出处提供电阻式传感器数据流。该方法包括从驻留在设备中的多个电容式传感器中选择电容式传感器，以及/或者从驻留在设备中的多个电阻式传感器中选择电阻式传感器。该方法也可以包括将电阻式传感器和电路一起集成在集成电路中，以及/或者将电容式传感器和电路一起集成在集成电路中。该方法包括提供电容式传感器数据流和电阻式数据流中的至少一个作为串行数据流。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图的描述，在附图中：图1至图3是根据实施例的ASIC集成电路的框图；图4是根据实施例的读出电路的实质上模拟部分的示意图；图5是根据另一实施例的读出电路的实质上模拟部分的示意图；图6是根据一个实施例的示出了模拟和数字部分的根据另一实施例的ASIC集成电路的框图。图7是与图6的ASIC集成电路相关联的时序图；以及图8示出了驻留在设备中的集成读出电路实施例。具体实施方式图1示出了ASIC100A，其在相关部分中包括被耦合到积分器104的电压到电流转换器102，积分器104又被耦合到逻辑电路106，如下面将进一步详细描述。在第一操作模式中，双节点输入108被耦合到可变电阻器RSENS，其表示电阻式传感器，并且双节点输入110被耦合到固定电容器CREF，其表示电容性参考。因此，ASIC100A被配置用于基于电阻式传感器的电阻性变化来读出数据。图2示出了ASIC100B，其在相关部分中包括被耦合到积分器104的电压到电流转换器102，积分器104又被耦合到逻辑电路106，如下面将进一步详细描述。在第二操作模式中，双节点输入108被耦合到固定电阻器RREF，其表示电阻性参考，并且双节点输入110被耦合到可变电容器CSENS，其表示电容式传感器。因此，ASIC100B被配置用于基于电容式传感器的电容性变化来读出数据。图3示出了ASIC100C，其在相关部分中包括被耦合到积分器104的电压到电流转换器102，积分器104又被耦合到逻辑电路106，如下面将进一步详细描述。在第三操作模式中，双节点输入108被耦合到可变电阻器RSENS，其表示电阻式传感器，并且双节点输入110被耦合到可变电容器CSENS，其表示电容式传感器。在一个实施例中，两个传感器同时被耦合到ASIC读出电路。因此，ASIC100C被配置用于基于电阻式传感器的电阻性变化和电容式传感器的电容性变化来读出复合串行数据。第三操作模式可以被用在例如具有非重叠响应特性的电容式传感器和电阻式传感器中。非重叠响应特性可被视为第一传感器在例如第一频率范围内充当针对第二传感器的参考，并且第二传感器在例如第二非重叠频率范围内充当针对第一传感器的参考。两个传感器可以同时被耦合到读出电路的其他示例可以包括差分传感器，包括第一电容式传感器和第二电阻式传感器。两个传感器可以同时被耦合到读出电路的再其他示例可以包括触发传感器，其功能是响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，包括：第一输入，在第一操作模式被耦合到参考电阻器，并且在第二操作模式中被耦合到电阻式传感器；第二输入，在所述第一操作模式中被耦合到电容式传感器，并且在所述第二操作模式中被耦合到参考电容器；以及输出，用于在所述第一操作模式中提供电容式传感器数据流，并且用于在所述第二操作模式中提供电阻式传感器数据流。

【技术特征摘要】
2017.10.20 US 15/789,1991.一种电路，包括：第一输入，在第一操作模式被耦合到参考电阻器，并且在第二操作模式中被耦合到电阻式传感器；第二输入，在所述第一操作模式中被耦合到电容式传感器，并且在所述第二操作模式中被耦合到参考电容器；以及输出，用于在所述第一操作模式中提供电容式传感器数据流，并且用于在所述第二操作模式中提供电阻式传感器数据流。2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括被耦合到所述第一输入的电压到电流转换器。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述电压到电流转换器包括放大器，所述放大器在所述第一操作模式中被耦合到第一电流镜部分，并且在所述第二操作模式中被耦合到第二电流镜部分。4.根据权利要求2所述的电路，进一步包括被耦合到所述电压到电流转换器和所述第二输入的积分器。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述积分器包括被耦合到第一开关和第二开关的放大器，所述第一开关和所述第二开关在所述第一操作模式中被配置在第一位置，并且在所述第二操作模式中被配置在第二位置。6.根据权利要求4所述的电路，进一步包括被耦合到所述积分器和所述输出的逻辑电路。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述逻辑电路包括具有第一阈值电压的第一比较器，所述第一比较器被耦合到具有第二阈值电压的第二比较器。8.一种集成电路，包括：第一输入引脚，用于耦合到电阻器；第二输入引脚，用于耦合到电容器；以及输出引脚，被配置为在第一操作模式中提供与所述电容器的值相对应的数据流，并且在第二操作模式中提供与所述电阻器的值相对应的数据流。9.根据权利要求8所述的集成电路，进一步包括被耦合到所述第一输入的电压到电流转换器。10.根据权利要求9所述的电路，其中所述电压到电流转换器包括放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·加格尔，A·巴齐罗托，C·巴法，F·西西奥蒂，
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