多功能稳定传感器电路制造技术

多功能稳定电路测量例如压力和温度两者。该电路包括压敏电容器和固定的参考电容器，还包括恒定电流源和温度可变电流源。完整的周期包括至少两个阶段，周期的一个阶段利用一个参考电容器和一个压力可变电容器；至少一个另外的阶段包括参考电容器和至少一个温度可变充电源。还可以实施其他的多斜率多功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及感测系统，例如压力和/或温度感测系统。
技术介绍
在压力传感器领域中，公知的是提供一种膜片式可变电容器，其中电容随着所施加的压力而改变。还提供一种固定参考电容器，通过电路将可变电容器的电容和参考电容器的电容相比较来确定压力。公开这种系统类型的两个代表性专利是美国专利No.4,398,426和6,199,575。对于例如汽车或卡车轮胎压力传感器的应用，有用的是还测量温度。然而，提供压力传感器和温度传感器二者的话相对较昂贵。
技术实现思路
根据本专利技术，可利用单电路来测量压力和温度两者，该单电路的成本比分别的压力和温度感测系统要便宜的多。根据描绘本专利技术原理的一个感测系统，提供参考电容器和压力可变电容器(pressure variable capacitor)；还提供恒定参考充电电流源和温度可变充电电流源。最初将参考电容器从恒量电流源充电至预定的参考电平，然后切换该系统，从而通过相同的恒量参考电流对压力可变电容器充电，直到达到参考电压为止。然后利用温度可变电流源依照相同的顺序来实施。比较器电路被提供用于指示电容器何时被充电至参考电平。这些充电间隔中每一个的时间均可由压力和温度两者表示。输出可以是脉宽调制信号的形式或数字信号的形式，或可以开始是一种形式，接着转换成另一种形式。数字控制和计数器电路(包括时钟脉冲信号源)可用于对在上述序列中包括的每一个间隔的时间周期进行计数。计数电路可以包括公知电路，其对在指定事件之间出现的时钟脉冲数量进行计数，并从而测量那些事件之间的时间间隔。-->通过对压力可变电容器充电所需的时间和对参考电容器充电所需的时间的比率来确定压力。此输出可以提供为数字化的或是脉宽调制信号或二者。此外，通过将使用温度可变充电电流源的周期时间和使用固定电流充电源的周期时间相比较来确定温度。在上述实施方案中，单参考电容器、单压力可变电容器、单积分器和单组比较器电路都用于计算压力和温度，从而提供压力和温度输出信号，这比分别确定压力和温度的单独电路便宜的多。根据所述系统的另一个特征，充电间隔可以涉及从最初的开始电压点充电(放电)至不同的参考电平然后返回开始点。在本专利技术的说明书和权利要求中，短语“充电或供给电流直到达到预定的电平”包含“从下至上”或“从上至下”充电以及仅以一种极性向上或向下充电。相比提供用于测量温度和压力的两个单独的电路，用于测量压力和温度二者的系统的一个优点是低成本且系统相对简单。因此，如上所述，很多电路元件例如积分器、比较器、微处理器和其他电路部件可用于既感测压力又感测温度。通过以下结合附图的详细描述，本专利技术的其他目的、特征和优点变得显而易见。附图说明参照附图可以更容易地理解本专利技术，其中：图1是描绘本专利技术应用的系统的示意性示图；图2示出了可被用于实施本专利技术的半导体芯片；图3是描绘本专利技术原理的电路图；图4示出了描绘图3的运行模式的波形；图5是表示用于分析涉及图1、3和4中的电路的输出信号的过程步骤的流程图；以及图6表示使用脉宽调制信号或将它们转换成另一种格式的一种可能方式。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件。-->具体实施方式虽然本说明书描述了本专利技术的特定实施例，但所属领域的普通技术人员能够设计本专利技术的多种变型而不脱离本专利技术的原理。现在参照附图中的图1，提供一种具有传感器芯片14的汽车或卡车轮胎12，传感器芯片14暴露在轮胎12内的空气中。传感器芯片14通过射频或其他公知方式耦合到安装于车辆中的微处理器16。微处理器16包括具有计数器的数据处理和控制部分18、只读存储器或ROM 20以及随机存取存储器或RAM 22。显示和报警电路24提供视觉输出显示压力和温度以及报警信号26，以指示压力或温度电平超出预定限度。ROM 20包含用于根据从传感器芯片14提供的信号计算压力和温度的程序，如结合附图1-4所详细描述的。图2是包括在图1的传感器14中的半导体芯片32的图示。该半导体芯片包括可变电容膜片34，其通过施加的压力而偏移，改变电极之间的间隔从而改变电容。表示随着压力改变的电容的符号CP被用于以下说明书的部分中。在图2中还示出固定参考电容器36和输出耦合垫片(outputcoupling pad)38。在2004年6月18日提交的美国专利申请No.10/872,055中详细描述了芯片32及其相关的可变和参考电容器34和36，该美国专利申请已转让给本专利技术申请的受让人。在先专利申请以引用方式被并入本说明书。现在将描述图3的电路和图4的伴生图，图4的伴生图示出了图3的电路中出现的各种电波形。起初，需要注意的是在图3的中心偏左处示出电容器CP和CR。这两个电容器最初被充电至预定的参考电平，如图4中的点40所示。偏压或充电/放电电路42包括用于对两个电容器CR和CP充电的参考电流IREF源44，还包括用于对两个电容器放电的电流IREF伴生源(companion source)46。该周期中的第一步是通过对耦合到CR的偏流源46进行放电，来对参考电容器线性放电，如图4中的附图标记48所示。补充说明的是，此时并没有对可变电容器CP进行主动充电或放电。积分器49感测IREF放电电流，并提供与参考电容器CR上的电平相等的输出。比较器电路50包括比较器52，比较器52具有两个输入，一个-->来自积分器49，而另一个是高参考输入电压VREFH。第二个比较器54具有作为积分器49输出的一个输入，并具有施加到其另一个输入的低参考电压VREFL。所述高参考电平和低参考电平对应于电平56和58，如图4的图表中所示出的。当将参考电容器CR放电至如由比较器54所检测到的较低参考电平58时，在导线(lead)60上提供输出切换信号。该切换信号连接到偏压或充电/放电电路42(参见附图标记60’)，并通过驱使切换电路62将参考电流从放电源46切换到充电参考电流源44。然后将参考电容器线性反充回高参考电平56，如图4中的附图标记64所示。当将参考电容器CR反充回图4中的56所指示的高参考电平时，电容器52在导线66上提供输出信号。将导线66上的信号施加到控制电路74，将输出信号施加到电路76和78来运行开关80和82，以从电路断开参考电容器CR，并切换到压力可变电容器CP。使用电路中的电容器CP，并从高参考电平56开始充电(见图4所示)，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能复用传感器系统，包括：　参考电容器；　压敏可变电容器；　参考电流源；　用于供给随温度可变的电流的电流源；　用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述参考电容器直到达到预定的参考电压为止的电路；　用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述压敏电容器直到达到预定的参考电压为止的电路；　用于利用所述参考电流源和利用所述温度可变电流源来交替供给电流给所述电容器的电路；　用于确定第一比率以提供所施加的压力的指示的电路，该第一比率是对所述压力可变电容器充电的时间和对所述参考电容器充电的时间之间的比率；以及　所述系统包括用于确定第二比率的电路，该第二比率是（１）利用所述温度可变电流源对所述参考和压力可变电容器两者充电所需的时间和（２）利用所述参考电流源对两个电容器充电所需的时间之间的比率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-23 11/317,7711、一种多功能复用传感器系统，包括：
参考电容器；
压敏可变电容器；
参考电流源；
用于供给随温度可变的电流的电流源；
用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述参考电容器直到达到预
定的参考电压为止的电路；
用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述压敏电容器直到达到预
定的参考电压为止的电路；
用于利用所述参考电流源和利用所述温度可变电流源来交替供给电流
给所述电容器的电路；
用于确定第一比率以提供所施加的压力的指示的电路，该第一比率是
对所述压力可变电容器充电的时间和对所述参考电容器充电的时间之间的
比率；以及
所述系统包括用于确定第二比率的电路，该第二比率是(1)利用所述温
度可变电流源对所述参考和压力可变电容器两者充电所需的时间和(2)利用
所述参考电流源对两个电容器充电所需的时间之间的比率。
2、如权利要求1所述的多功能复用多斜率传感器系统，其中，所述电
路施加从开始的电平至不同的电平并随后返回到所述开始的电平的电流周
期。
3、如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述计数电路确定利用所
述温度可变电流源对所述参考电容器和所述压力可变电容器两者充电的时
钟脉冲数的数量。
4、如权利要求1所述的多功能复用系统，包括用于提供表示压力的输
出脉宽调制信号的电路。
5、如权利要求1所述的多功能复用系统，包括用于提供表示温度的输
出脉宽调制信号的电路。
6、如权利要求1所述的多功能复用系统，包括用于提供表示压力和温
度二者的脉宽调制信号的电路。
7、如权利要求1所述的多功能复用系统，其中，所述系统包括切换电
路和比较器电路，所述比较器电路用于感测所述电容器的电平状态，并在
达到所述参考电压时驱使所述切换电路改变模式。
8、如权利要求1所述的多功能复用系统，其中，积分器被耦合以接收
与所述充电电流相对应的电流，用于提供电平信号给所述比较器。
9、一种多功能复用传感器系统，包括：
参考电容器；
压敏可变电容器；
参考电流源；
用于供给随温度可变的电流的电流源；
用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述参考电容器直到达到预
定的参考电压为止的电路；
用于将来自所述参考电流源的电流施加到所述压敏电容器直到达到预
定的参考电压为止的电路；
用于利用所述参考电流源和利用所述温度可变电流源来交替供给电流
给所述电容器的电路；
时钟脉冲信号源；
用于确定比率以提供压力指示的电路，该比率是在对所述参考电容器
充电期间出现的时钟脉冲的数量和在对所述压敏电容器充电期间出现的时
钟脉冲的数量之间的比率；
用于对时钟脉冲的数量进行计数的电路，所述时钟脉冲出现...

【专利技术属性】
技术研发人员：PH西辛克，
申请(专利权)人：凯维力科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]