传感器信号调理电路的数字校准方法技术

一种传感器信号调理电路的数字校准方法，首先使传感器信号调理电路工作在零输入状态，根据传感器信号调理电路在零输入状态下的数字输出调节传感器信号调理电路的零输入误差调节控制器以使传感器信号调理电路的零输入误差降至最低，接着使经过零输入误差调节的传感器信号调理电路分别工作在一敏感参数不同且其他各敏感参数相同的状态，并根据传感器信号调理电路的各数字输出值调节传感器信号调理电路的放大器增益，最后使经过零输入误差调节及增益调节的传感器信号调理电路分别工作在各敏感参数都不同的状态，并根据传感器信号调理电路的各数字输出值调节传感器信号调理电路的各阶补偿系数，如此实现对传感器信号调理电路的数字校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器信号调理电路的数字校准方法，特别涉及具有一个敏感参数及具有多个敏感参数的传感器信号调理电路的数字校准方法。
技术介绍
现有对传感器的输出进行校准常采用模拟校准方法，该种方法一则导致传感器的补偿电路极为复杂，再则也难以对二阶或二阶以上的非线性系数进行校准，因此如何解决现有技术存在的缺点实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种传感器信号调理电路的数字校准方法，以实现对具有一个敏感参数传感器信号调理电路的数字校准。本专利技术的另一目的在于提供一种传感器信号调理电路的数字校准方法，以实现对具有多个敏感参数传感器信号调理电路的数字校准。为了达到上述目的，本专利技术提供的传感器信号调理电路的数字校准方法，应用于具有一个敏感参数的传感器，其包括步骤：1)使传感器信号调理电路分别工作在敏感参数不同的状态，并记录所述传感器信号调理电路在不同状态下的各数字输出值；2)根据所记录的各数字输出值及所述传感器信号调理电路的输入与输出的关系计算所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数应达到的值；3)根据所述各阶补偿系数应达到的值调节所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数以校准所述传感器信号调理电路。其中，所述传感器信号调理电路可为具有温度变化率的温度传感器信号调理电路，在步骤1)中，使温度传感器信号调理电路分别工作在温度变化率为0及ΔTs的状态，并记录所述温度传感器信号调理电路在各不同状态的数字输出值。此外，本专利技术的传感器信号调理电路的数字校准方法，应用于具有多个敏感参数的传感器，其包括步骤：1)使传感器信号调理电路工作在零输入状态，并根据所述传感器信号调理电路在零输入状态下的数字输出调节所述传感器信号调理电路的零输入误差调节控制器以使所述传感器信号调理电路的零输入误差降至最低；2)使经过零输入误差调节的所述传感器信-->号调理电路分别工作在一个敏感参数不同且其他敏感参数相同的多种状态，并记录所述传感器信号调理电路在各种状态输出的数字值，其中，在所述多种状态中，发生改变的敏感参数为影响所述放大器增益的主敏感参数；3)根据所记录的各数字值及所述传感器信号调理电路的输入与输出的关系计算所述传感器信号调理电路的放大器应达到的增益值；4)根据所计算出的放大器应达到的增益值调节所述传感器信号调理电路的放大器增益；5)使经过零输入误差调节及增益调节的所述传感器信号调理电路分别工作在多个敏感参数都不同的状态，并记录所述传感器信号调理电路在各不同状态输出的各数字输出值；6)根据所记录的各数字输出值及经过零输入误差调节及增益调节的传感器信号调理电路的输入与输出的关系，计算所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数应达到的值；7)根据所述各阶补偿系数应达到的值调节所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数以校准所述传感器信号调理电路。其中，所述传感器信号调理电路可为具有温度变化率及压力变化率两个敏感参数的压力传感器信号调理电路，在步骤2)中，使经过零输入误差调节的压力传感器信号调理电路分别工作在温度变化率都为0而压力变化率分别为零、Δps、及2*Δps的状态，在步骤3)中，使经过零输入误差调节及增益调节的所述压力传感器信号调理电路分别工作在温度变化率和压力变化率都为0、温度变化率为ΔTs且压力变化率为0、温度变化率为ΔTs且压力变化率为Δps、温度变化率为2*ΔTs且压力变化率为0、温度变化率为2*ΔTs且压力变化率为Δps的状态。综上所述，本专利技术的传感器信号调理电路的数字校准方法通过采用数字方法实现对具有一个或多个敏感参数的传感器信号调理电路的数字校准。附图说明图1为传感器信号调理电路的示意图。图2为本专利技术的传感器信号调理电路的数字校准方法操作流程示意图。具体实施方式请参阅图1，其为传感器信号调理电路的示意图，在所述传感器信号调理电路中分别设有传感器(Sensor)、可编程放大器(PGA)和输入零偏调节电路(offset cancellation)、线性调节电压源(LDO)、参考源(REF)、温度传感器(TEMP)、振荡器(OSC)、一次编程存储单元(OTP)、多路选择器(MUX)、增量积分模数转换器(SDM)、降采样滤波器(DEC)、校准单-->元(Calibration)、I2C接口电路(IIC)及数模转换器(DAC)等，所述传感器信号调理电路分别接设了桥臂激励电压(VBR)、电源电压(VDD)及地(VSS)，其还设有桥臂负输入端(IN)、桥臂正输入端(IP)、第二路辅助负输入端(IN2)、第二路辅助正输入端(IP2)、第三路辅助负输入端(IN3)、第三路辅助正输入端(IP3)、电路开关端(nSHDN)、模拟输出信号端(VOUT)，当所述传感器为压力传感器时，其输出可等效为具有二次项的多项式：Vsense=VBR0⊕(1+TCBR⊕T)∀S0⊕(1+TC1,S⊕T+TC2,S⊕T2)]]>(1.1.1)∀(1+Ks⊕P)⊕P+Voff,0⊕(1+TC1,o⊕T+TC2,o⊕T2)]]>上式中各参数的含义请参见表1，式中第一项为施加在传感器桥壁上的偏置电压VBR，第二项为传感器灵敏度的非线性温度系数，第三项为传感器灵敏度的非线性系数，第四项为零输入误差的非线性系数，而可编程放大器(PGA)的输出为：VPGA＝APGA·(1+TC′PGA·ΔT)·V′sense+APGA·Vo，PGA        (1.1.2)＝APGA·(1+TCPGA·ΔT)·Vsense式中TC′PGA是传感器本身的温度系数，V′sense是传感器本身的零输入误差，TCPGA和Vsense是在考虑了可编程放大器的非线性后的等效传感器温度系数和等效的零输入误差，由式(1.1.1)和(1.1.2)可得到ADC的转换结果为：M≈2NADC·(VPGAVRADC·(1+TCVRADC·ΔT)+Vo,ADC)]]>=2NADC·{1VRADC·(1+TCVRADC·ΔT)·APGA·(1+TCPGA·ΔT)---(1.1.3)]]>·[VBR0·(1+TCBR·ΔT)·S0·(1+TC1,S·ΔT+TC2,S·ΔT2)]]>·(1+Ks·ΔP)·ΔP+Voff,0·(1+TC1,o·ΔT+TC2,o·ΔT2)]+Vo,ADC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器信号调理电路的数字校准方法，应用于具有多个敏感参数的传感器，其特征在于包括步骤：　１）使传感器信号调理电路工作在零输入状态，并根据所述传感器信号调理电路在零输入状态下的数字输出调节所述传感器信号调理电路的零输入误差调节控制器以使所述传感器信号调理电路的零输入误差降至最低；　２）使经过零输入误差调节的所述传感器信号调理电路分别工作在一个敏感参数不同且其他敏感参数相同的多种状态，并记录所述传感器信号调理电路在各种状态输出的数字值，其中，在所述多种状态中，发生改变的敏感参数为影响所述放大器增益的主敏感参数；　３）根据所记录的各数字值及所述传感器信号调理电路的输入与输出的关系计算所述传感器信号调理电路的放大器应达到的增益值；　４）根据所计算出的放大器应达到的增益值调节所述传感器信号调理电路的放大器增益；　５）使经过零输入误差调节及增益调节的所述传感器信号调理电路分别工作在多个敏感参数都不同的状态，并记录所述传感器信号调理电路在各不同状态输出的各数字输出值；　６）根据所记录的各数字输出值及经过零输入误差调节及增益调节的传感器信号调理电路的输入与输出的关系，计算所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数应达到的值；　７）根据所述各阶补偿系数应达到的值调节所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数以校准所述传感器信号调理电路。...

【技术特征摘要】
1.一种传感器信号调理电路的数字校准方法，应用于具有多个敏感参数的传感器，其特征在于包括步骤：1)使传感器信号调理电路工作在零输入状态，并根据所述传感器信号调理电路在零输入状态下的数字输出调节所述传感器信号调理电路的零输入误差调节控制器以使所述传感器信号调理电路的零输入误差降至最低；2)使经过零输入误差调节的所述传感器信号调理电路分别工作在一个敏感参数不同且其他敏感参数相同的多种状态，并记录所述传感器信号调理电路在各种状态输出的数字值，其中，在所述多种状态中，发生改变的敏感参数为影响所述放大器增益的主敏感参数；3)根据所记录的各数字值及所述传感器信号调理电路的输入与输出的关系计算所述传感器信号调理电路的放大器应达到的增益值；4)根据所计算出的放大器应达到的增益值调节所述传感器信号调理电路的放大器增益；5)使经过零输入误差调节及增益调节的所述传感器信号调理电路分别工作在多个敏感参数都不同的状态，并记录所述传感器信号调理电路在各不同状态输出的各数字输出值；6)根据所记录的各数字输出值及经过零输入误差调节及增益调节的传感器信号调理电路的输入与输出的关系，计算所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数应达到的值；7)根据所述各阶补偿系数应达到的值调节所述传感器信号调理电路的各阶补偿系数以校准所述传感器信号调理电路。2.如权利要求1所述的传感器信号调理电路的数字校准方法，其特征在于：所述传感器信号调理电路为压力传感器信号调理电路。3.如权利要求2所述的传感器信号调理电路的数字校准方法，其特征在于：所述压力传感器信号调理电路具有温度变化率及压力变化率两个敏感参数。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：许刚，
申请(专利权)人：捷顶微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]