传感器电路制造技术

本实用新型专利技术涉及传感器电路，包括：第一、第二、第三和第四传感器连接，耦接到惠斯通电桥传感器的第一、第二、第三和第四端口；耦接到第三和第四传感器连接的开关网络，在第一模式下将电流源耦接到第三传感器连接并电浮置第四传感器连接，在第二模式下将电流源耦接到第四传感器连接并电浮置第三传感器连接；限定第一、第二差分输入以及差分输出的差分放大器，第一和第二传感器连接分别电耦接到第一和第二差分输入；A/D转换器，其模拟输入电耦接到差分放大器的差分输出；D/A转换器，其数字输入电耦接到A/D转换器的数字输出，模拟输出耦接到第一和第二传感器连接；抽取器，基于从A/D转换器的数字输出读取的值来产生测量值。

Sensor Circuit

【技术实现步骤摘要】
传感器电路
本专利申请涉及传感器电路，具体涉及与惠斯通电桥传感器一起使用的读出电路。
技术介绍
许多可用的工业传感器(例如压力传感器、温度传感器)以惠斯通型电桥形式提供。惠斯通型传感器具有四个阻抗元件：随着测量的参数增大以增大阻抗来响应的两个阻抗元件，以及随着所测量的参数增大以减小阻抗来响应的两个阻抗元件。在相关领域，向惠斯通型传感器提供通过整个电桥的驱动电压或电流，并且在电桥中央测量的电压或电流表示所测量的参数。一些测量系统需要符合功能安全要求，诸如由国际标准组织(ISO)标准26262列出的汽车中的制动流体压力测量。功能性安全要求可决定惠斯通型传感器(其他传感器和系统等)中的测量电路检测故障、错误和/或失效。任何能够降低检测惠斯通型传感器的故障、错误和/或失效的复杂度和成本的系统和相关方法可能在市场中提供竞争优势。
技术实现思路
一种示例性实施方案可为传感器电路，该传感器电路包括：第一传感器连接、第二传感器连接、第三传感器连接和第四传感器连接，这些连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；耦接到第三传感器连接和第四传感器连接的开关网络，在第一模式下开关网络将电流源耦接到第三传感器连接并电浮置第四传感器连接，并且在第二模式下将电流源耦接到第四传感器连接并电浮置第三传感器连接；限定第一差分输入、第二差分输入以及差分输出的差分放大器，第一传感器连接和第二传感器连接分别电耦接到第一差分输入和第二差分输入；限定模拟输入和数字输出的模数(A/D)转换器，模拟输入电耦接到差分放大器的差分输出；限定数字输入和模拟输出的数模(D/A)转换器，数字输入电耦接到A/D转换器的数字输出，模拟输出耦接到第一传感器连接和第二传感器连接；耦接到A/D转换器的数字输出的抽取器，该抽取器被构造成基于从A/D转换器的数字输出读取的值来产生测量值；并且其中，在第一模式下传感器电路被构造成进行惠斯通电桥电路中第一组传感器的第一测量，并且在第二模式下传感器电路被构造成进行惠斯通电桥传感器中第二组传感器的第二测量。示例性传感器电路的开关网络还可包括限定公共端子、第一端子和第二端子的电气开关，公共端子耦接到电流源，第一端子耦接到第三传感器连接，第二端子耦接到第四传感器连接，在第一模式下电气开关将第三传感器连接耦接到电流源并电浮置第四传感器连接，并且在第二模式下电气开关电浮置第三传感器连接并将第一电流源耦接到第四传感器连接。示例性传感器电路中的差分放大器还可包括运算跨导放大器(OTA)。示例性传感器电路中D/A转换器的模拟输出可直接耦接到OTA的差分输出。示例性传感器电路中的差分放大器还可包括运算跨导放大器(OTA)。示例性传感器电路中D/A转换器的模拟输出可直接耦接到OTA的差分输入。示例性传感器电路中的差分放大器还可包括：耦接在第一差分输出和第一差分输入之间的第一电容器；耦接在第二差分输出和第二差分输入之间的第二电容器；其中D/A转换器的模拟输出直接耦接到第一差分输入和第二差分输入。A/D转换器可为∑-ΔA/D转换器。∑-ΔA/D转换器可为一位∑-ΔA/D转换器。示例性传感器电路中的开关网络还可包括：限定公共端子、第一端子和第二端子的第一开关，第一开关的公共端子电耦接到第一电流源，第一开关的第一端子电耦接到第三传感器连接，第一开关的第二端子电耦接到第一传感器连接；限定公共端子、第一端子和第二端子的第二开关，第二开关的公共端子电耦接到第二电流源，第二开关的第一端子电耦接到第三传感器连接，第二开关的第二端子电耦接到第二传感器连接；限定公共端子、第一端子和第二端子的第三开关，第三开关的公共端子电耦接到第三电流源，第三开关的第一端子电耦接到第四传感器连接，并且第三开关的第二端子电耦接到第一传感器连接；限定公共端子、第一端子和第二端子的第四开关，第四开关的公共端子电耦接到第四电流源，第二开关的第一端子电耦接到第四传感器连接，第四开关的第二端子电耦接到第二传感器连接；在第一模式下第一电流源和第二电流源电耦接到第三传感器连接，第三电流源电耦接到第一传感器连接，第四电流源电耦接到第二传感器连接，并且第四传感器连接被电浮置；并且在第二模式下第三电流源和第四电流源电耦接到第四传感器连接，第一电流源电耦接到第一传感器连接，第二电流源电耦接到第二传感器连接，并且第三传感器连接被电浮置。在示例性传感器电路中，D/A转换器的模拟输出直接耦接到差分放大器的差分输入。示例性传感器电路还可包括惠斯通电桥传感器，惠斯通电桥传感器的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口分别耦接到第一传感器连接、第二传感器连接、第三传感器连接和第四传感器连接。附图说明为了详细描述示例性实施方案，现在将参考附图，其中：图1示出了根据至少一些实施方案的包括惠斯通电桥传感器的读出系统的框图；图2示出了简化电路图以描述根据至少一些实施方案的第一组传感器元件的隔离；图3示出了简化电路图以描述根据至少一些实施方案的第二组传感器元件的隔离；图4示出了根据至少一些实施方案的电路图，该电路包括用来处理惠斯通电桥传感器的第一端口和第二端口上的励磁电流的系统；图5示出了根据至少一些实施方案包括开关网络以实现示例性模式的读出系统100的局部示意性部分框图；图6示出了根据至少一些实施方案的测量电路的电路图，该测量电路用于形成一组传感器元件的测量的数字表示；图7示出了根据至少一些实施方案的测量电路120的电路图，该测量电路用于形成一组传感器元件的测量的数字表示；图8示出了根据至少一些实施方案的开关网络的简化电路图；图9示出了根据至少一些实施方案的方法。具体实施方式使用各种术语来指代特定的系统部件。不同公司可能以不同名称指代部件，本文献并非意于在名称不同而功能相同的部件之间作出区分。在下面的讨论中以及在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，因此这些术语应被解释成意指“包括但不限于...”。另外，术语“耦合”或“耦接”意指间接或直接连接。因此，如果第一设备耦接到第二设备，则该连接可通过直接连接进行或经由其它设备和连接件通过间接连接进行。“惠斯通电桥传感器”是指被构造成响应物理参数(例如，压力、温度)的电路，其中惠斯通电桥传感器具有四个传感器元件，这些传感器元件的阻抗响应于物理参数而变化。“阻抗”是指可能具有非频率相关分量和频率相关分量的电特性。因此，非频率相关的电特性(例如电阻)的变化应被视为阻抗的变化。“传感器元件组”应指惠斯通电桥传感器的两个传感器元件；这两个传感器元件电并联。针对惠斯通电桥传感器两个端口上的电压“基本为零”应指两个端口上的电压为0.1伏或更小。系统尝试再次将两个端口上的电压降至零时的瞬间非零电压应不能消除两个端口上的电压基本为零的状态。就电气装置而言，术语“输入”和“输出”是指到电气装置的电连接，并且不应被视为需要操作的动词。例如，差分放大器(诸如运算放大器)可具有第一差分输入和第二差分输入，并且这些“输入”限定到运算放大器的电连接，并且不应被理解为需要运算放大器的信号输入。有关设备的“在第一模式下...，并且在第二模式下...”的权利要求限制不应被理解为要求模式同时存在。以下讨论涉及本技术的各种实施方案。尽管这些实施方案中的一个或多个可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器电路，其特征在于，包括：第一传感器连接、第二传感器连接、第三传感器连接和第四传感器连接，所述第一传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第一端口，所述第二传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第二端口，所述第三传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第三端口，所述第四传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第四端口；开关网络，所述开关网络耦接到所述第三传感器连接和所述第四传感器连接，在第一模式下所述开关网络将电流源耦接到所述第三传感器连接并电浮置所述第四传感器连接，并且在第二模式下将电流源耦接到所述第四传感器连接并电浮置所述第三传感器连接；差分放大器，所述差分放大器限定第一差分输入、第二差分输入以及差分输出，所述第一传感器连接和所述第二传感器连接分别电耦接到所述第一差分输入和所述第二差分输入；模数转换器，所述模数转换器限定模拟输入和数字输出，所述模拟输入电耦接到所述差分放大器的所述差分输出；数模转换器，所述数模转换器限定数字输入和模拟输出，所述数字输入电耦接到所述模数转换器的所述数字输出，并且所述模拟输出耦接到所述第一传感器连接和所述第二传感器连接；抽取器，所述抽取器耦接到所述模数转换器的所述数字输出，所述抽取器被构造成基于从所述模数转换器的所述数字输出读取的值来产生测量值；并且其中，在所述第一模式下，所述传感器电路被构造成进行所述惠斯通电桥传感器中的第一组传感器的第一测量，并且在所述第二模式下，所述传感器电路被构造成进行所述惠斯通电桥传感器中的第二组传感器的第二测量。...

【技术特征摘要】
2017.12.28 US 15/856,3341.一种传感器电路，其特征在于，包括：第一传感器连接、第二传感器连接、第三传感器连接和第四传感器连接，所述第一传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第一端口，所述第二传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第二端口，所述第三传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第三端口，所述第四传感器连接被构造成耦接到惠斯通电桥传感器的第四端口；开关网络，所述开关网络耦接到所述第三传感器连接和所述第四传感器连接，在第一模式下所述开关网络将电流源耦接到所述第三传感器连接并电浮置所述第四传感器连接，并且在第二模式下将电流源耦接到所述第四传感器连接并电浮置所述第三传感器连接；差分放大器，所述差分放大器限定第一差分输入、第二差分输入以及差分输出，所述第一传感器连接和所述第二传感器连接分别电耦接到所述第一差分输入和所述第二差分输入；模数转换器，所述模数转换器限定模拟输入和数字输出，所述模拟输入电耦接到所述差分放大器的所述差分输出；数模转换器，所述数模转换器限定数字输入和模拟输出，所述数字输入电耦接到所述模数转换器的所述数字输出，并且所述模拟输出耦接到所述第一传感器连接和所述第二传感器连接；抽取器，所述抽取器耦接到所述模数转换器的所述数字输出，所述抽取器被构造成基于从所述模数转换器的所述数字输出读取的值来产生测量值；并且其中，在所述第一模式下，所述传感器电路被构造成进行所述惠斯通电桥传感器中的第一组传感器的第一测量，并且在所述第二模式下，所述传感器电路被构造成进行所述惠斯通电桥传感器中的第二组传感器的第二测量。2.根据权利要求1所述的传感器电路，其中，所述开关网络还包括限定公共端子、第一端子和第二端子的电气开关，所述公共端子耦接到电流源，所述第一端子耦接到所述第三传感器连接，并且所述第二端子耦接到所述第四传感器连接，在所述第一模式下所述电气开关将所述第三传感器连接耦接到所述电流源并电浮置所述第四传感器连接，并且在所述第二模式下所述电气开关电浮置所述第三传感器连接并将所述电流源耦接到所述第四传感器连接。3.根据权利要求2所述的传感器电路，其中，所述差分放大器还包括运算跨导放大器；并且其中，所述数模转换器的所述模拟输出直接耦接到所述运算跨导放大器的差分输出。4.根据权利要求2所述的传感器电路，其中，所述差分放大器还包括运算跨导放大器；并且其中，所述数模转换器的所述模拟输出直接耦接到所述运算跨导放大器的差分输入。5.根据权利要求2所述的传感器电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·伯廷，J·C·J·杰森斯，山姆·简·本·威廉·维尔梅尔，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US