传感器装置和用于传感器测量的方法制造方法及图纸

一种传感器装置，包括：具有积分器输入(14)的积分器(13)、耦合到积分器输入(14)的传感器(11)、耦合到积分器输入(14)的平衡电流发生器(20)和耦合到积分器输入(14)的补偿电流发生器(21)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器装置和用于传感器测量的方法本公开涉及电子领域，并且主要涉及传感器装置和用于传感器测量的方法。传感器装置通常包括传感器，该传感器提供例如电压或电流形式的传感器信号。传感器信号可以提供给放大器、积分器或另一个电路以用于信号评估。然而，高阻抗传感器输入级可能遭受连接到输入级的输入的部件的泄漏。在一些情况下，泄漏电流的主要成分可能是系统的。目的是提供一种具有减少的泄漏电流影响的传感器装置和用于传感器测量的方法。该目的通过独立权利要求的传感器装置和用于传感器测量的方法来解决。在从属权利要求中定义了另外的实施例和发展。除非另有说明，否则上述定义也适用于以下描述。在实施例中，传感器装置包括具有积分器输入的积分器、耦合到积分器输入的传感器、耦合到积分器输入的平衡电流发生器和耦合到积分器输入的补偿电流发生器。有利地，平衡电流发生器被配置为用于平衡由传感器提供的传感器信号，而补偿电流发生器被配置用于补偿泄漏电流。例如，泄漏电流可以来自积分器。传感器装置可以执行系统泄漏部件的补偿方法。在实施例中，传感器向积分器输入提供传感器电流。因此，传感器被实现为以传感器电流的形式提供传感器信号的传感器元件、电路或设备。传感器电流可以具有DC电流、AC电流或电荷包的形式。例如，传感器可以被实现为光电二极管。在替代实施例中，传感器包括提供传感器电压的传感器元件。传感器可以附加地包括开关电容器电路或电压-电流转换器，使得传感器电压以传感器电流的形式转换成传感器信号。同样在此示例中，传感器向积分器输入提供传感器电流。>在替代实施例中，传感器包括被实施为电容式传感器元件的传感器元件。此外，传感器包括连接到电容式传感器元件的开关电容器电路。开关电容器电路以可能包含电荷包的传感器电流的形式提供传感器信号。在实施例中，在运行阶段期间，平衡电流发生器向积分器输入提供平衡电流，并且补偿电流发生器向积分器输入提供补偿电流。因此，平衡电流发生器和补偿电流发生器两者都在运行阶段期间运行。在实施例中，平衡电流发生器被实现为开关电容器电路。在实施例中，平衡电流发生器被配置为在运行阶段期间向积分器输入提供平衡电流。在实施例中，补偿电流发生器被实现为开关电容器电路。在实施例中，补偿电流发生器被配置为在运行阶段期间向积分器输入提供补偿电流。在实施例中，传感器装置包括复制电流。补偿电流的值由复制电路确定。复制电路耦合到补偿电流发生器的输入侧。在实施例中，平衡电流发生器被实现为开关电容器电路，缩写为SC电路。平衡电流发生器以至少一个平衡电荷包的形式向积分器输入提供平衡电流。在实施例中，补偿电流发生器被实现为SC电路。补偿电流发生器以至少一个补偿电荷包的形式向积分器输入提供补偿电流。在实施例中，在运行阶段期间，平衡电荷包可以大于补偿电荷包。平衡电荷包中的每一个可以大于补偿电荷包中的每一个。在实施例中，传感器装置包括比较器，该比较器具有耦合到积分器的积分器输出的第一输入以及第二输入，其中比较器参考电压被提供至所述第二输入。在实施例中，传感器装置包括控制电路，该控制电路耦合到比较器的输出和平衡电流发生器的控制输入，使得平衡电流发生器根据由比较器产生的比较器信号来运行。平衡电流可以取决于比较器信号。例如，平衡电流发生器可以根据比较器信号来提供至少一个平衡电荷包中的平衡电荷包。比较器信号的脉冲可以触发下一个平衡电荷包。在实施例中，传感器装置包括复制电路。复制电路包括：具有复制积分器输入的复制积分器、耦合到复制积分器输入的复制电流发生器、以及复制比较器。复制比较器包括：耦合到复制积分器的输出的第一输入；第二输入，其中复制参考电压被提供至所述第二输入；以及输出，其耦合到补偿电流发生器的控制输入和复制电流发生器的控制输入。在实施例中，复制电流发生器向复制积分器输入提供复制补偿电流。复制电流发生器可以以至少一个复制电荷包的形式产生复制补偿电流。在实施例中，传感器装置包括时钟发生器，该时钟发生器耦合到复制比较器的输出、补偿电流发生器的控制输入、以及复制电流发生器的控制输入，使得补偿电流发生器和复制电流发生器根据由时钟发生器产生的补偿控制信号来运行，从而随着复制比较器的复制比较器信号的变化而变化。补偿电流和复制补偿电流可以取决于复制比较器信号。例如，根据补偿控制信号，补偿电流发生器提供至少一个补偿电荷包的补偿电荷包，并且复制电流发生器提供至少一个复制电荷包的复制电荷包，从而随着复制比较器信号的变化而变。复制比较器信号的脉冲可以触发下一个补偿电荷包和下一个复制电荷包。在实施例中，补偿电流的值与复制补偿电流的值可以相等或其差值可以小于更大电流的10％。补偿电荷包的值与复制电荷包的值可以相等或其差值可以小于更大电荷包的10％。补偿电流的平均值与复制补偿电流的平均值可以相等或其差值可以小于更大电流的10％。在实施例中，积分器包括具有放大器输入和放大器输出的放大器。此外，积分器包括将放大器输入耦合到放大器输出的积分电容器。在实施例中，平衡电流发生器包括：平衡电容器、将平衡电容器的第一电极耦合到参考电压源的第一开关、将平衡电容器的第一电极耦合到参考电位端子的第二开关、将平衡电容器的第二电极耦合到参考电位端子的第三开关、以及将平衡电容器的第二电极耦合到积分器输入的第四开关。在实施例中，补偿电流发生器包括：补偿电容器、将补偿电容器的第一电极耦合到补偿电压源的第一开关、将补偿电容器的第一电极耦合到参考电位端子的第二开关、将补偿电容器的第二电极耦合到参考电位端子的第三开关、以及将补偿电容器的第二电极耦合到积分器输入的第四开关。在实施例中，平衡电容器的电容值可以大于补偿电容器的电容值。在实施例中，一种用于传感器测量的方法包括：向积分器的积分器输入提供传感器电流；向积分器输入提供平衡电流；向积分器输入提供补偿电流；以及由积分器对传感器电流、平衡电流和补偿电流之和进行积分。在实施例中，可能的泄漏电流也在积分器输入处被积分。补偿电流被配置用于补偿泄漏电流。用于传感器测量的方法可以例如通过根据以上定义的实施例之一的传感器装置来实施。用于传感器测量的方法可以在积分器输入上实施系统泄漏补偿方法。因此，在一些情况下，来自运算放大器输入的泄漏(例如栅极泄漏)是限漏分量，并通过补偿电流进行补偿。有利地，无需额外测量(例如，用于光传感器的暗测量)并且无需数字后处理或软件减法就能完成对该泄漏部件的补偿。这避免了2·1/2LSB的量化误差(LSB是最低有效位)，因为只有一个测量而不是具有相同分辨率的两个独立测量。本公开描述了一种用于减少泄漏影响的模拟硬件解决方案。泄漏补偿是通过单独的SC级完成的。此SC级可以具有一个小很多的LSB，以适合待补偿的泄漏电流。不需要额外的测量周期来提取泄漏值，该泄漏值通常非常依赖于温度。不需要数字后处理或软件交互以获得正确的传感器测量结果。由于补偿是在传感器测量的同时完成的，因此温度随时间的漂移将不会影响补偿。...

【技术保护点】
1.一种传感器装置，包括：/n-积分器(13)，其具有积分器输入(14)，/n-传感器(11)，其耦合到积分器输入(14)，/n-平衡电流发生器(20)，其耦合到积分器输入(14)，以及/n-补偿电流发生器(21)，其耦合到积分器输入(14)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171025 EP 17198269.71.一种传感器装置，包括：
-积分器(13)，其具有积分器输入(14)，
-传感器(11)，其耦合到积分器输入(14)，
-平衡电流发生器(20)，其耦合到积分器输入(14)，以及
-补偿电流发生器(21)，其耦合到积分器输入(14)。


2.根据权利要求1所述的传感器装置，
其中，所述传感器(11)被配置为向积分器输入(14)提供传感器电流(IS)。


3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，
其中，在运行阶段期间，所述平衡电流发生器(20)被配置为向积分器输入(14)提供平衡电流(IREF)，并且补偿电流发生器(21)被配置为向积分器输入(14)提供补偿电流(ICO)，
其中，所述平衡电流发生器(20)被实现为开关电容器电路，并且补偿电流发生器(21)被实现为开关电容器电路，以及
其中，所述补偿电流(ICO)的值由复制电路(30)确定。


4.根据权利要求3所述的传感器装置，
其中，所述平衡电流发生器(20)被配置为在运行阶段期间，以至少一个平衡电荷包的形式向积分器输入(14)提供平衡电流(IREF)。


5.根据权利要求3或4所述的传感器装置，
其中，所述补偿电流发生器(21)被配置为在运行阶段期间，以至少一个补偿电荷包的形式向积分器输入(14)提供补偿电流(ICO)。


6.根据权利要求1至5之一所述的传感器装置，
其包括：
-比较器(28)，其具有耦合到积分器(13)的积分器输出(17)的第一输入、以及第二输入，其中比较器参考电压(VC)被提供至所述第二输入，以及
-控制电路(29)，其耦合到比较器(28)的输出和平衡电流发生器(20)的控制输入，使得平衡电流发生器(20)根据由比较器(28)产生的比较器信号(SC)来运行。


7.根据权利要求1至6之一所述的传感器装置，
其包括复制电路(30)，所述复制电路包括：
-复制积分器(31)，其具有复制积分器输入(33)，
-复制电流发生器(32)，其耦合到复制积分器输入(33)，以及
-复制比较器(37)，其具有：第一输入，其耦合到复制积分器(31)的复制积分器输出(35)；第二输入，其中复制参考电压(VRR)被提供至所述第二输入；以及输出，其耦合到补偿电流发生器(21)的控制输入和复制电流发生器(32)的控制输入。


8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔穆特·海勒尔，伯恩哈德·格雷梅尔雷赫林，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT