用于电容式压力传感器的模拟式前端架构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电容式压力传感器(109)的模拟式前端架构(100)，所述模拟式前端架构具有低噪声放大器单元(101)，所述低噪声放大器单元用于对所述电容式压力传感器(109)的传感器信号以低噪声的方式进行放大，其中，所述低噪声放大器单元(101)包括第一积分器单元(103)和第二积分器单元(105)，其中，所述第一积分器单元(103)与所述低噪声放大器单元(101)的输入端子(INP、INN)连接，并构造为矩形波串积分器并且设置为用于根据矩形波串积分技术对所述电容式压力传感器(109)的传感器信号进行放大，并且其中，所述第二积分器单元(105)与所述低噪声放大器单元(101)的输出端子(OUT1、OUT2)连接并且设置为用于对所述第一积分器单元(103)的经放大的电压信号进行积分。分。分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】geschlossene Schleifenarchitektur)并且包括反馈单元，该反馈单元设置成用于将与来自第二积分器单元的输出端的经放大的电压信号成比例的电荷重新馈入到低噪声放大器单元的输入端子中。
[0008]由此可以实现以下技术优点：如果负回路精确地设计，则基于由所连接的电容式压力传感器馈入的电荷与来自LNA反馈的电荷之间的平衡，可以通过低噪声放大器单元的输入端子上的经放大的电压信号来减少低噪声放大器单元的输入端子上的电压变化。由此，可以减少或避免低噪声放大器单元的非线性放大器特性，该非线性放大器特性由输入端子上作用的电压信号的阶跃式上升而引起。由此，可以实现改进的放大器特性。
[0009]根据一个实施方式，反馈单元包括至少一个反馈开关元件，其中，可以通过反馈开关元件抑制与低噪声放大器单元的输出端连接的模
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数转换器的高频采样的影响。
[0010]由此可以实现以下技术优点：可以通过反馈单元减小低噪声放大器单元的与模拟式前端架构连接的模
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数转换器的高频采样的负面影响。由此又可以改进放大器特性。
[0011]根据一个实施方式，反馈单元包括至少一个反馈电容器元件，其中，通过反馈电容器元件，能将第二积分器单元的反馈到低噪声放大器单元中的经放大的电压信号匹配于与低噪声放大器单元的输入端子连接的电容式压力传感器的电荷信号。
[0012]由此实现以下技术优点：通过反馈电容器元件可以将反馈单元馈入低噪声放大器单元的输入端子中的电压信号匹配于电容式压力传感器的电压信号。通过低噪声放大器单元的多个积分周期，LNA负环路将通过反馈单元馈入输入端子中的电荷匹配为通过电容式压力传感器馈入的电荷的值。由此可以将电容式压力传感器的电压信号与作用在低噪声放大器单元的输入端子上的电压之间的电压差减小为零，由此可以实现低噪声放大器单元的直接线性特性，这又能够实现低噪声放大器单元的优化放大器特性。
[0013]根据一个实施方式，第一积分器单元包括跨导器，其中，该积分器单元包括运算式跨导器放大器。
[0014]由此，可以实现以下技术优点：通过第一积分器单元的跨导器和第二积分器单元的运算式跨导器放大器实现可靠、精确和低噪声的放大器特性。
[0015]根据一个实施方式，第一积分器单元包括跨导器、具有多个解调器开关元件的解调器单元和至少一个积分器电容器元件，其中，第一积分器单元通过共用积分器电容器元件与后续的积分器单元连接。
[0016]由此可以实现以下技术优点：能够实现第一积分器单元的和与之相连的第二积分器单元的改进和低噪声的放大器特性。通过解调器单元和多个解调器开关元件，可以以任意的积分节拍(Integrationstaktung)实现矩形波串积分技术。
[0017]根据一个实施方式，模拟式前端架构还包括与低噪声放大器单元连接的多路复用器单元，其中，可以通过多路复用器单元将温度传感器的传感器信号馈入到模拟式前端架构中。
[0018]由此，可以实现以下技术优点：通过模拟式前端架构不仅可以放大和处理电容式压力传感器的传感器信号而且可以放大和处理附加温度传感器的传感器信号。因此，模拟式前端架构可以实现对不同传感器信号的同时处理，由此实现了电容式压力传感器的改进的测量特性。通过考虑温度传感器的传感器信号，可以对电容式压力传感器的压力传感器值进行补偿。这提高了本专利技术的模拟式前端架构的适用性。
[0019]根据一个实施方式，模拟式前端架构还包括具有多个采样器开关元件的双采样单元，其中，电容式压力和温度传感器的输出端子与低噪声放大器单元的输入端子之间的极性是可调换的。
[0020]由此可以实现以下技术优点：通过相关的双采样技术可以去除模拟式前端架构的任何剩余偏移。这促进了压力和温度传感器的测量精度。
[0021]根据一个实施方式，模拟式前端架构可以连续运行或以可配置的功率占空比(Leistungstastgrad)运行。
[0022]由此，可以实现以下技术优点：可以提高模拟式前端架构的适用性，其方式是：模拟式前端架构既可以连续地运行又可以以个体化配置的功率占空比运行。
[0023]根据一个实施方式，模拟式前端架构与电容式MEMS压力传感器兼容，尤其是与具有电容式惠斯通全桥或电容式惠斯通半桥或具有单个有源电容且具有或不具有参考电容的电容式MEMS压力传感器兼容。
[0024]由此可以实现以下技术优点：可以以尽可能广泛的适用性提供模拟式前端架构。
附图说明
[0025]根据以下附图阐述本专利技术的实施方例。在示意图中：
[0026]图1示出了根据一个实施方式的模拟式前端架构的示意图；
[0027]图2示出了根据图1的实施方式的用于模拟式前端架构的节拍方案的时间曲线图；
[0028]图3示出了根据另一实施方式的模拟式前端架构的另一示意图；
[0029]图4示出了根据另一实施方式的模拟式前端架构的另一示意图；和
[0030]图5示出了根据一个实施方式的具有模拟式前端架构的传感器系统的测量特性的时间进程的示意图。
具体实施方式
[0031]图1示出了根据一个实施方式的模拟式前端架构100的示意图。
[0032]在所示实施方式中，模拟式前端架构100包括低噪声放大器单元101。低噪声放大器单元101包括构造为矩形波串积分器的第一积分器单元103并包括第二积分器单元105。模拟式前端架构100还配置成闭环架构并且包括反馈单元107。
[0033]在所示实施方式中，第一积分器单元103包括跨导器Gm和解调器单元104以及两个积分器电容器元件CG和CS。第二积分器单元105包括运算式跨导器放大器OTA，其构造为交变电容积分器。
[0034]在所示实施方式中，模拟式前端架构100与电容式压力传感器109连接，该电容式压力传感器通过第一输入端子和第二输入端子INP、INN附接到模拟式前端架构100上。电容式压力传感器109通过驱动器111来操控。电容式压力传感器109构造为电容式惠斯通电桥，并且包括两个传感器电容器元件CACT和两个参考电容器元件CREF。
[0035]在模拟式前端架构100中，LNA低噪声放大器单元101还通过第一输出端子和第二输出端子OUT1和OUT2与模
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数转换器ADC连接。模
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数转换器ADC包括两个转换器开关元件ADC1。
[0036]跨导器Gm通过第一导线L1与第一输入端子INP连接并且通过第二导线L2与第二输
入端子INN连接。解调器单元104通过第一导线L1和第二导线L2既与第一积分器单元103的跨导器Gm连接又与积分器电容器元件CG和CS连接。运算式跨导器放大器OTA通过第一导线L1与第一输出端子OUT1连接并且通过第二导线L2与模拟式前端架构100的LNA低噪声放大器单元101的第二输出端子OUT2连接。
[0037]解调器单元104包括两个第一解调器开关元件GM1，它们分别布置在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电容式压力传感器(109)的模拟式前端架构(100)，其具有低噪声放大器单元(101)，所述低噪声放大器单元用于以低噪声的方式对所述电容式压力传感器(109)的传感器信号进行放大，其中，所述低噪声放大器单元(101)包括第一积分器单元(103)和第二积分器单元(105)，其中，所述第一积分器单元(103)与所述低噪声放大器单元(101)的输入端子(INP、INN)连接，并构造为矩形波串积分器以及设置为用于根据矩形波串积分技术对所述电容式压力传感器(109)的传感器信号进行放大，并且其中，所述第二积分器单元(105)与所述低噪声放大器单元(101)的输出端子(OUT1、OUT2)连接并且设置为用于对所述第一积分器单元(103)的经放大的电压信号进行积分。2.根据权利要求1所述的模拟式前端架构(100)，其中，所述低噪声放大器单元(101)被配置成闭环架构并且包括反馈单元(107)，所述反馈单元设置成用于将与来自所述第二积分器单元(105)的经放大的电压信号成比例的电荷重新馈入到所述低噪声放大器单元(101)的输入端子(INP、INN)中。3.根据权利要求2所述的模拟式前端架构(100)，其中，所述反馈单元(107)包括至少一个反馈开关元件(FB1、FB2、FB3、FB4)，其中，通过所述反馈开关元件(FB1、FB2、FB3、FB4)能抑制与所述低噪声放大器单元(101)的输出端连接的模
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数转换器(ADC)的高频采样的影响。4.根据权利要求2或3所述的模拟式前端架构(100)，其中，所述反馈单元(107)包括至少一个反馈电容器元件(CFB)，其中，通过所述反馈电容器元件(CFB)能将所述第二积分器单元(105)的返回到所述低噪声放大器单元(101)中地经...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：