传感设备和检测电路制造技术

一种包括与差分电压输出级相连的差分电流输入级的电流传感电路，所述差分电流输入级包括来自电流源的参考电流输入和来自传感设备的传感器电流输入；与参考电流相对应的第一电压输出和与传感器电流相对应的第二电压输出；以及第一开关，当闭合时，所述第一开关实质上使第一和第二电压输出相等。所述第一和第二电压输出是对差分电压输出级的相应输入，所述差分电压输出级然后输出与第一和第二电压输出之间的差值相对应的差分输出电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感设备和可以包括这样的传感设备的传感电路。特别地，本专利技术涉及电流传感电路。
技术介绍
许多传感设备的电阻响应特定的事件而发生改变。由传感电路将这样的电阻变化转换为电压变化或电流变化，然后，可以对其进行测量以确定是否已经发生了该事件，以及可能地，确定事件的规模。因此，图1示出了包括已知传感设备2的现有技术传感电路100。该传感设备2可以设置为集成电路(IC)，其可以与传感电路110相连。传感电路100包括连在“地”和电压比较器1的正输入之间的恒流源IIN。传感设备2的一个端子连接在电流源IIN和电压比较器的相应正输入之间。传感设备2的另一端子接地。电压比较器1的负输入与参考电压源VREF相连。在事件发生之前，传感设备2具有预定的电阻，因此，施加到电压比较器的正输入上的电压始终在VREF之上(或之下)。由电压比较器1输出相应的信号VOUT(通或断)。在事件发生之后，改变了传感设备2的电阻。这使施加到电压比较器1的正端子上的电压下降(或升高)到VREF以下(或以上)。因此，对由输出比较器1输出的信号进行切换，以表示事件的发生。换句话说，电压比较器1根据由传感设备2改变的电压和参考电压VREF的比较，实现了判别功能。图2也示出了包括已知传感设备2的现有技术的传感电路200。然而，在该情况下，电压比较器1的正输入与参考电压VREF相连。电压比较器1的负输入与运算放大器3的输出相连，所述运算放大器3具有负反馈电阻R。运算放大器3的正输入接地。偏置电压源VBIAS与运算放大器3的负端子相连，传感设备2串联在偏置电压源VBIAS和负端子之间。在事件发生之前，传感设备2具有预定的电阻，并且将相应的电流提供给运算放大器3的负输入。运算放大器3将电流提供给电压转换增益，因此，将相应电压施加到比较器的负端子。该相应电压始终在参考电压VREF以上(或以下)，并且由电压比较器1输出相应的信号Vout(断或通)。在发生事件之后，改变传感设备2的电阻。这降低(或升高)了提供给运算放大器3的负端子上的电流。因此，将施加到电压比较器1的负端子上的电压降低到VREF以下(或升高到VREF以上)。因此，对由电压比较器1输出的信号VOUT进行切换，以表示事件的发生。此外，电压比较器1实现了判别功能。然而，通过将传感器设备2的电流转换为电压，然后将该电压与参考电压VREF进行比较，来进行该判别。通常需要放大信号，进一步用于电子线路的后续阶段。在图1和2所示的电路中，对传感设备2的电阻的变化进行转换，并且将其与恒定阈值电压信号VREF进行比较以判别事件的发生。然而，实际上，传感设备的输出不仅取决于与该事件相关的特定参数，而且还取决于诸如温度和时效的其他因素。另外，由于制造工艺技术和/或工艺条件的变化，传感设备的特性上存在公差。如图1和2所示，差分电压比较器1通常用于实现判别功能。图3示出了实现该差分电压比较器1的典型差分电路。具体地，差分电路包括电流镜像晶体管对T101、T102，每一个均与第一公用电压轨(rail)VDD相连。电流镜像晶体管对的栅极彼此相连，并且第二电流镜像晶体管T101之一的漏极与其栅极相连。此外，差分电路包括晶体管T103、T104的输入或差分对，每一个均与电流镜像晶体管的相应一个串联。晶体管的输入对的栅极与输入电压VIN1和VIN2相连。具体地，当用于图1的传感电路时，输入晶体管T104的栅极与电流源IIN相连，并且输入晶体管T103的栅极将与参考电压VREF相连。施加到输入晶体管T103、T104的栅极的电压确定了由输入晶体管T103、T104所传送的电流。差分电路还包括电流源晶体管T105，串联在第二公用电压轨VSS和自身与输入晶体管T103、T104相连的节点之间。将电流源晶体管T105的状态偏置为饱和，从而将统一、恒定的电流提供给匹配的输入晶体管T103、T104。然而，由输入电压VIN1和VIN2来确定输入晶体管所通过的电流。差分电路的输出电压VOUT是在电流镜像晶体管T102和输入晶体管T104之间的节点处的电压。如图4所示，可以将输出放大级添加到图3所示的差分电路中。输出放大级包括连接在公用电压轨VDD和VSS之间的晶体管T106和T107，彼此串联，并且与其他晶体管T101-T104并联。在电流镜像晶体管T102和差分电路的输入晶体管T104之间的节点处的电压是对晶体管T106的栅极的输入电压，并且单独地控制晶体管T107的栅极。在这种情况下，其变成了如图4所示的运算放大器。如以上所提到的，现有技术的传感电路将传感设备的输出与预定参考电压VREF进行比较。然而，如以上所讨论的，实际上，传感设备的输出不仅取决于与要传感的事件有关的特定参数，而且还取决于诸如温度和时效(ageing)等其他因素。另外，由于制造工艺技术和/或工艺条件的改变，在传感设备的特性上存在公差。结果，传感设备的输出并不总是穿过由预定参考电压VREF所提供的阈值，从而并未可靠地传感事件。当设置了可以与传感电路顺序地相连的多个传感设备时，这些困难进一步加剧。由于传感设备的使用年限，其输出将发生彼此变化，从而一些传感设备将正确地传感事件，而其他一些传感设备将无法正确地传感事件。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提出了一种电流传感电路，包括与差分电压输出级相连的差分电流输入级。所述差分电流输入级可以包括来自电流源的参考电流输入和来自传感设备的传感器电流输入。所述差分电流输入级还可以包括与参考电流相对应的第一电压输出和与传感器电流相对应的第二电压输出，并且还包括第一开关，当闭合时，所述第一开关实质上使第一和第二电压输出相等。来自差分电流输入级的第一和第二电压输出可以是对差分电压输出级的各个输入，所述差分电压输出级然后输出与第一和第二电压输出之间的差值相对应的差分输出电压。所述差分电压输出级可以包括第二开关，当闭合时，所述第二开关实质上消除了差分输出电压。所述差分电流输入级可以包括第一对电流镜像晶体管，每一个晶体管均与第一公用电压轨相连，第一对电流镜像晶体管的栅极彼此相连，并且第一对电流镜像晶体管之一的源极或漏极与其栅极相连；一对偏置晶体管，每一个均与第一对电流镜像晶体管的相应一个串联，将该对偏置晶体管的栅极偏置为饱和；第一对节点，每一个设置在该对第一电流镜像晶体管之一和该对偏置晶体管的相应一个之间；以及第一开关，连接在第一对节点之间；其中，电流源串联在第二公用电压轨和该对偏置晶体管的相应一个之间；以及传感设备串联在第二公用电压轨和该对偏置晶体管的另一个之间。所述差分电压输出级包括第二对电流镜像晶体管，每一个均与第一公用电压轨相连，第二对电流镜像晶体管的栅极彼此相连，并且第二对电流镜像晶体管之一的源极或漏极与其栅极相连。一对输入晶体管，每一个均与第二对电流镜像晶体管的相应一个串联，该对输入晶体管的栅极与第一对节点中相应的节点相连；第二对节点，每一个均设置在第二对电流镜像晶体管之一和该对输入晶体管的相应一个之间；第二开关，连接在第二对节点之间；以及电流源晶体管，串联在第二公用电压轨和另一节点之间，所述另一节点同时与两个输入晶体管相连，并且将电流源晶体管的栅极偏置为饱和；其中，第二对节点中与第二对电流镜像晶体管的另一个相连的节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括与差分电压输出级相连的差分电流输入级的电流传感电路，其中，差分电流输入级包括来自电流源的参考电流输入和来自传感设备的传感器电流输入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙塔姆，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]