用于智能传感器应用的装置和方法制造方法及图纸

一种设备包括：负载电阻，所述负载电阻可与电子传感器串联连接以形成所述负载电阻与所述电子传感器内部阻抗的串联电阻；激励电路，所述激励电路被配置为向电路元件施加预定电压；以及测量电路，所述测量电路被配置为启动向所述串联电阻施加所述预定电压并且确定所述串联电阻；启动向所述负载电阻施加所述预定电压并且确定所述负载电阻；以及使用所确定的串联电阻和所述负载电阻来计算传感器的内部阻抗，并且向用户或处理程序提供所计算的内部阻抗。

Devices and methods for intelligent sensor applications

An apparatus includes: a load resistance, which can be connected in series with an electronic sensor to form the load resistance and the series resistance of the internal impedance of the electronic sensor; an excitation circuit configured to apply a predetermined voltage to a circuit element; and a measurement circuit configured to start applying the predetermined electricity to the series resistance. Voltage and determination of the series resistance; start to apply the predetermined voltage to the load resistance and determine the load resistance; and use the determined series resistance and the load resistance to calculate the internal impedance of the sensor, and provide the calculated internal impedance to the user or the processing program.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于智能传感器应用的装置和方法优先权申明本申请要求于2017年2月15日提交的第15/433,862号美国专利申请的优先权益，所述美国专利申请要求于2017年1月9日提交的第PCT/CN2017/070608号PCT申请的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
本文件总体上涉及用于电子传感器的接口电路。一些实施例涉及用于电子传感器的测试电路。
技术介绍
智能传感器是用于测量其环境的某些方面并且触发计算资源以响应于测量而执行预定义功能的电子电路。智能传感器在诸如实施物联网(IoT)等应用中是有用的。有时，智能传感器的输出需要针对可操作地耦合至智能传感器的监视电子装置来定制以获取计算资源的信息。本专利技术人已经认识到需要改进用于智能传感器电路的接口电路。
技术实现思路
本文件总体上涉及用于电子传感器的接口电路。本公开的方面1包括主题(诸如用于电子传感器的测试电路)，其包括：负载电阻，所述负载电阻可与电子传感器串联连接以形成所述负载电阻与所述电子传感器的内部阻抗的串联电阻；激励电路，所述激励电路被配置为向电路元件施加预定电压；以及测量电路，所述测量电路被配置为启动向所述串联电阻施加所述预定电压并且确定所述串联电阻；启动向所述负载电阻施加所述预定电压并且确定所述负载电阻；以及使用所确定的串联电阻和所述负载电阻来计算传感器的内部阻抗，并且向用户或处理程序提供所计算的内部阻抗。在方面2中，方面1的主题选用地包括激励电路，所述激励电路被配置为向所述串联电阻施加信号振幅小于20毫伏(20mV)的指定电信号，且所述电子传感器的内部阻抗小于10欧姆(10Ω)。在方面3中，方面1和2中的一个或两个的主题可选地包括作为电化学传感器的电子传感器。方面4包括主题(诸如集成电路)或可选地与方面1至3的任何组合进行组合以包括这样的主题，其包括激励电路，所述激励电路被配置为向传感器电路施加激励信号，其中所述激励电路包括可配置的第一电路增益级和可配置的第二电路增益级，其中在第一增益模式中，所述激励电路使用由所述第一电路增益级施加的第一信号增益和由所述第二电路增益级施加的第二信号增益来从测试信号产生第一激励信号，并且在第二增益模式中，所述激励电路使用由所述第一电路增益级施加的第三信号增益和由所述第二电路增益级施加的第四信号增益来从所述测试信号产生第二激励信号；以及测量电路，所述测量电路被配置为选择性地启动向所述电子传感器施加所述第一激励信号或所述第二激励信号并且计算所述传感器的内部阻抗。在方面5中，方面4的主题可选地包括测量电路，所述测量电路被配置为当所述传感器的内部阻抗具有第一内部阻抗范围时，启动向所述电子传感器施加所述第一激励信号，并且当所述传感器的内部阻抗具有第二内部阻抗范围时，启动向所述电子传感器施加所述第二激励信号，其中所述第一内部阻抗范围大于所述第二内部阻抗范围。在方面6中，方面4和5中的一个或两个的主题可选地包括所述第二增益电路级的信号增益在所述第一增益模式中为1，并且在所述第二增益模式中小于1且大于0。在方面7中，方面4至6中的一个或任何组合的主题可选地包括所述第一增益电路级的信号增益在所述第一增益模式中大于1，并且在所述第二增益模式中小于1且大于0。在方面8中，方面4至7中的一个或任何组合的主题可选地包括被配置为产生所述测试信号的数模转换器(DAC)电路。方面9包括主题(诸如测试电路)或可选地与方面1至8中的一个或任何组合进行组合以包括这样的主题，其包括：用于耦合至电子传感器的可调桥路电阻和校准电阻；激励电路，所述激励电路被配置为向所述电子传感器、桥路电阻和校准电阻施加激励信号；以及测量电路，所述测量电路被配置为向校准电阻施加第一激励信号并且测量校准电流；向第一桥路电阻施加所述第一激励信号并且测量第一桥路电流；向所述第一桥路电阻施加第二激励信号并且测量第二桥路电流；向所述传感器施加所述第二激励信号并且测量传感器电流；且使用所述校准电阻、所述校准电流、所述第一桥路电流、所述第二桥路电流和所述传感器电流来计算所述传感器的内部阻抗。在方面10中，示例9的主题可选地包括多路复用器电路，所述多路复用器电路被配置为选择性地向所述校准电阻、所述可调桥路电阻或所述传感器施加激励信号。在方面11中，方面9和10中的一个或两个的主题可选地包括多路复用器电路，所述多路复用器电路被配置为向所述校准电阻施加激励信号，且所述测量电路被配置为使用所述激励信号来计算所述校准电阻。在方面12中，方面9至11中的一个或任何组合的主题可选地包括测量电路，所述测量电路被配置为在向所述桥路电阻施加所述激励信号之前将所述桥路电阻设定为粗略的桥路电阻值。在方面13中，方面9至12中的一个或任何组合的主题可选地包括测量电路，所述测量电路被配置为向所述第一桥路电阻施加第三激励信号并且测量第三桥路电流，向第二桥路电阻施加所述第三激励信号并且测量第四桥路电流，并且使用所述校准电阻、所述校准电流、所述第一桥路电流、所述第二桥路电流、所述第三桥路电流、所述第四桥路电流和所述传感器电流来计算所述传感器的内部阻抗。在方面14中，方面9至13中的一个或任何组合的主题可选地包括所述电子传感器为电化学传感器，且所述电子传感器的电阻表示所述电化学传感器的剩余使用寿命。方面15包括主题(诸如设备)或可选地与示例1至14中的一个或任何组合进行组合以包括具有集成电路的这样的主题。所述集成电路包括用于从电子传感器接收电信号的输入，其中所述电信号包括直流(DC)偏移和变化信号分量；数模转换器(DAC)电路，所述DAC电路被配置为从所述输入信号中减去所述DC偏移；可操作地耦合至所述DAC电路的可编程增益放大器(PGA)，其中所述PGA电路被配置为向所述输入信号的变化信号分量施加信号增益；以及测量电路，所述测量电路被配置为产生所述变化信号分量的量度。在方面16中，方面15的主题可选地包括测量电路，所述测量电路包括被配置为产生所述变化信号分量的量度的模数转换器(ADC)电路。在方面17中，方面15和16中的一个或两个的主题可选地包括测量电路，所述测量电路包括被配置为测量所述变化信号分量的频率响应的快速傅里叶变换(FFT)电路。在方面18中，方面15至17中的一个或任何组合的主题可选地包括可操作地耦合至所述集成电路的电子传感器，其中所述电子传感器为电阻式电子传感器。在方面19中，方面15至18中的一个或任何组合的主题可选地包括所述电子传感器为气体传感器，且来自所述电子传感器的所述电信号与大气中的气体量成比例。在方面20中，方面15至20中的一个或任何组合的主题可选地包括检测电路，其中所述电子传感器为氧气传感器，且所述检测电路被配置为根据所述变化信号分量的量度来产生爆炸下限的指示。方面21可包括示例1至20中的任何一个或多个的任何部分或任何部分的组合或可选地与其组合以包括主题，所述主题可包括用于执行方面1至20的一个或多个功能的装置或包括指令的机器可读介质，这些指令在由机器执行时使所述机器执行方面1至20的任何一个或多个功能。这些非限制性方面可以以任何排列或组合进行组合。本部分旨在提供本专利申请的主题的概述。这并不旨在提供对本专利技术的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子传感器的测试电路，所述测试电路包括：负载电阻，所述负载电阻可与电子传感器串联连接以形成所述负载电阻与所述电子传感器内部阻抗的串联电阻；激励电路，所述激励电路被配置为向电路元件施加预定电压；以及测量电路，所述测量电路被配置为：启动向所述串联电阻施加所述预定电压并且确定所述串联电阻；启动向所述负载电阻施加所述预定电压并且确定所述负载电阻；以及使用所确定的串联电阻和所述负载电阻来计算所述传感器的内部阻抗，并且向用户或处理程序提供所计算的内部阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.15 US 15/433,862;2017.01.09 CN PCT/CN2017/1.一种用于电子传感器的测试电路，所述测试电路包括：负载电阻，所述负载电阻可与电子传感器串联连接以形成所述负载电阻与所述电子传感器内部阻抗的串联电阻；激励电路，所述激励电路被配置为向电路元件施加预定电压；以及测量电路，所述测量电路被配置为：启动向所述串联电阻施加所述预定电压并且确定所述串联电阻；启动向所述负载电阻施加所述预定电压并且确定所述负载电阻；以及使用所确定的串联电阻和所述负载电阻来计算所述传感器的内部阻抗，并且向用户或处理程序提供所计算的内部阻抗。2.根据权利要求1所述的测试电路，其中所述激励电路被配置为向所述串联电阻施加信号振幅小于20毫伏(20mV)的指定电信号，且所述电子传感器的内部阻抗小于10欧姆(10Ω)。3.根据权利要求1所述的测试电路，其中所述电子传感器为电化学传感器。4.根据权利要求1所述的测试电路，其中所述激励电路被配置为向传感器电路施加激励信号，其中所述激励电路包括可配置的第一电路增益级和可配置的第二电路增益级，其中在第一增益模式中，所述激励电路使用由所述第一电路增益级施加的第一信号增益和由所述第二电路增益级施加的第二信号增益来从测试信号产生第一激励信号，并且在第二增益模式中，所述激励电路使用由所述第一电路增益级施加的第三信号增益和由所述第二电路增益级施加的第四信号增益来从所述测试信号产生第二激励信号；且其中所述测量电路被配置为选择性地启动向所述电子传感器施加所述第一激励信号或所述第二激励信号并且计算所述传感器的内部阻抗。5.根据权利要求4所述的集成电路，其中所述测量电路被配置为当所述传感器的内部阻抗具有第一内部阻抗范围时，启动向所述电子传感器施加所述第一激励信号，并且当所述传感器的内部阻抗具有第二内部阻抗范围时，启动向所述电子传感器施加所述第二激励信号，其中所述第一内部阻抗范围大于所述第二内部阻抗范围。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第二增益电路级的所述信号增益在所述第一增益模式中为1，并且在所述第二增益模式中小于1且大于0。7.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第一增益电路级的所述信号增益在所述第一增益模式中大于1，并且在所述第二增益模式中小于1且大于0。8.根据权利要求4所述的集成电路，其包括被配置为产生所述测试信号的数模转换器(DAC)电路。9.根据权利要求1所述的测试电路，其进一步包括：用于耦合至电子传感器的可调桥路电阻和校准电阻；其中所述激励电路被配置为向所述电子传感器、桥路电阻和校准电阻施加激励信号；且其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲光阳，银才·T·刘，郝报田，王汉卿，梅恒芳，罗仁贵，赵轶苗，丁俊彪，
申请(专利权)人：亚德诺半导体无限责任公司，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM