使用CTMU的增强阻抗测量制造技术

一种用于测量未知阻抗的方法和装置。该装置包括第一输入，该第一输入用于接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待由传感器电路测量的现象而变化。该装置还包括第二输入，该第二输入用于接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该传感器电路的第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻。并且该装置包括控制逻辑部件，该控制逻辑部件用于基于在第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。的时间差来确定传感器电路的测量结果。的时间差来确定传感器电路的测量结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用CTMU的增强阻抗测量
[0001]本申请要求于2021年6月24日提交的美国临时专利申请序列号63/214,599的优先权，该美国临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。


[0002]本申请涉及阻抗测量和仪器，并且更具体地涉及使用充电时间测量单元(CTMU)的增强阻抗测量。

技术介绍

[0003]使用未知阻抗的CTMU的现有测量可以使用绝对测量。由于测量条件的变化，这些方法无法很容易地确定阻抗值。

技术实现思路

[0004]本公开的示例包括一种用于测量未知阻抗的装置。该装置包括第一输入，该第一输入用于接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待由传感器电路测量的现象而变化。该装置还包括第二输入，该第二输入用于接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该传感器电路的第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻。并且该装置包括控制逻辑部件，该控制逻辑部件用于基于在第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。
[0005]在某些示例中，为了基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果，控制逻辑部件将：基于第二输入已经达到参考电压的确定，向参考电容器施加电流源或电流宿；基于第一输入已经达到参考电压的确定，从参考电容器移除电流源或电流宿；以及在向参考电容器施加然后移除电流源或电流宿之后，基于参考电容器的电压来确定传感器电路的测量结果。在某些示例中，为了基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果，控制逻辑部件将使得模数转换器测量参考电容器的电压。在某些示例中，用于确定参考电容器的电压的保持时间与电流源或电流宿施加到参考电容器的时间无关。在某些示例中，未知阻抗是具有基于待测量的现象而变化的未知电容的可变电容器；第一已知电阻耦合到地线(ground)；已知阻抗是具有固定电容的参考电容器；以及第二已知电阻耦合到地线。在某些示例中，第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差基于未知电容和固定电容的差。在某些示例中，控制逻辑部件将向传感器电路发出传感器输入电压，以使得第一信号和第二信号变化以达到参考电压。在某些示例中，控制逻辑部件将向传感器电路发出传感器输入电压，以使得传感器电路开始对可变电容器进行充电或放电，以生成第一信号；并且开始对传感器参考电容进行充电或放电，以生成第二信号。
[0006]本公开的示例包括一种用于测量未知且可变的阻抗的方法，该方法包括：接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待测量的现象而变化；接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该第二
部分包括已知阻抗和第二已知电阻；基于第一信号和第二信号中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。
[0007]在该方法的某些示例中，当第一信号或第二信号中的任一者达到参考电压时，开始将具有已知电流的电流源施加到具有已知电容的定时电容器；并且当第一信号或第二信号中的另一者达到参考电压时，终止向定时电容器施加电流源；其中确定传感器电路的测量结果的步骤是基于定时电容器的所得到的电压。在某些示例中，该方法还包括测量定时电容器的电压，以便基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。在该方法的某些示例中，用于测量定时电容器的电压的保持时间与电流源施加到定时电容器的时间无关。在该方法的某些示例中，未知阻抗是具有未知电容的可变电容器，该可变电容器基于待测量的现象而变化；第一已知电阻耦合到地线；已知阻抗是具有固定电容的参考电容器；以及第二已知电阻耦合到地线。在该方法的某些示例中，第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差基于未知电容和固定电容的差。在某些示例中，该方法还包括向传感器电路发出传感器输入电压，以使得第一信号和第二信号变化以达到参考电压。在该方法的某些示例中，未知阻抗是具有未知电容的可变电容器，该可变电容器基于待测量的现象而变化。在这些示例中，该方法还包括开始对可变电容器进行充电或放电，以生成第一信号，该可变电容器基于待由传感器电路测量的现象而变化；并且开始对传感器参考电容进行充电或放电，以生成第二信号。
[0008]本公开的示例包括用于测量现象的感测装置。该装置包括用于接收输入直流(DC)电压的电压输入；和电桥传感器电路。该电桥传感器电路还包括：第一电桥臂电路，该第一电桥臂电路包括可变阻抗部件，该可变阻抗部件包括基于该现象而变化的未知阻抗，该可变阻抗部件在第一输出耦合到与该可变阻抗部件串联连接的第一参考电阻；和第二电桥臂电路，该第二电桥臂电路包括参考阻抗部件，该参考阻抗部件包括在第二输出耦合到与该参考阻抗部件串联连接的第二参考电阻的参考阻抗。该装置还包括第一比较器，该第一比较器耦合到第一输出和参考电压；和第二比较器，该第二比较器耦合到第二输出和参考电压；其中第一比较器的输出和第二比较器的输出的组合表示现象的测量结果。
[0009]在某些示例中，可变阻抗部件是可变电容器，第一参考电阻串联连接在可变电容器与地线之间，参考阻抗部件是参考电容器，以及第二参考电阻串联连接在参考电容器与地线之间。在某些示例中，第一比较器的输出耦合到定时电路，第二比较器的输出耦合到定时电路，以及定时电路测量两个比较器输出中的一者的第一变化与两个比较器输出中的另一者的第二变化之间的时间，其中该时间表示现象的测量结果。
[0010]本公开的示例包括具有电桥配置并且将两个电压提供到CTMU的传感器。CTMU可以基于来自传感器的两个电压用电流源对参考电容器进行充电。参考电容器的电荷可以用于确定由传感器感测到的信号。
附图说明
[0011]图1是根据本公开的示例的用于使用CTMU进行阻抗测量的示例性系统的图示。
[0012]图2是根据本公开的示例的用于使用CTMU进行阻抗测量的示例性传感器的图示。
[0013]图3是根据本公开的示例的CTMU的更详细图示。
[0014]图4是根据本公开的示例的系统的测量的时序图。
[0015]图5是根据本公开的示例的系统的测量的另一时序图。
[0016]图6是示出根据本公开的示例的电容相对于使用传感器测量的相对湿度的变化的时序图。
[0017]图7是根据本公开的示例的用于确定传感器的20pF电容的系统的测量的时序图。
[0018]图8是根据本公开的示例的用于确定传感器的20pF电容的系统的测量的更详细的时序图，示出了ADC采样时间。
[0019]图9是根据本公开的示例的用于确定传感器的1pF电容的系统的测量的时序图。
[0020]图10是根据本公开的示例的用于确定测量结果的方法的图示。
[0021]图11是根据本公开的示例的用于确定测量结果的方法的图示。
具体实施方式
[0022]图1是根据本公开的示例的用于使用CTMU进行阻抗测量的示例性系统的图示。该示例性系统提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，所述装置包括：第一输入，所述第一输入用于接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，所述第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，所述未知阻抗基于待由所述传感器电路测量的现象而变化；第二输入，所述第二输入用于接收由所述传感器电路的第二部分生成的第二信号，所述传感器电路的所述第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻；和控制逻辑部件，所述控制逻辑部件用于基于所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定所述传感器电路的测量结果。2.根据权利要求1所述的装置，其中为了基于所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差来确定所述传感器电路的所述测量结果，所述控制逻辑部件将：基于所述第一输入或所述第二输入中的任一者已经达到所述参考电压的确定，向参考电容器施加电流源或电流宿；基于所述第一输入或所述第二输入中的另一者已经达到所述参考电压的确定，从所述参考电容器移除所述电流源或电流宿；以及在向所述参考电容器施加然后移除所述电流源或电流宿之后，基于所述参考电容器的电压来确定所述传感器电路的所述测量结果。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制逻辑部件将使得模数转换器测量所述参考电容器的所述电压，以便基于所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差来确定所述传感器电路的所述测量结果。4.根据权利要求2至3中任一项所述的装置，其中用于确定所述参考电容器的所述电压的保持时间与所述电流源或电流宿施加到所述参考电容器的时间无关。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中：所述未知阻抗是具有基于所述待测量的现象而变化的可变电容器的传感器；所述第一已知电阻耦合到公共电位；所述已知阻抗是具有固定电容的参考电容器；并且所述第二已知电阻耦合到所述公共电位。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差基于所述可变电容和所述固定电容的差。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述控制逻辑部件将向所述传感器电路发出传感器输入电压，以使得所述第一信号和所述第二信号变化以达到所述参考电压。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述控制逻辑部件将向所述传感器电路发出所述传感器输入电压，以使得所述传感器电路：开始对所述未知阻抗进行充电或放电，以生成所述第一信号；以及开始对已知阻抗进行充电或放电，以生成所述第二信号。9.一种用于测量未知且可变的阻抗的方法，所述方法包括：接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，所述第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，所述未知阻抗基于待测量的现象而变化，接收由所述传感器电路的第二部分生成的第二信号，所述第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻，以及
基于所述第一信号和所述第二信号中的每一者达到参考电压的时间差来确定所述传感器电路的测量结果。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：当所述第一信号或所述第二信号中的任一者达到所述参考电压时，开始将具有已知电流的电流源或电流宿施加到具有已知电容的定时电容器；以及当所述第一信号或所述第二信号中的另一者达到所述参考电压时，终止向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：