一種單芯片集成的傳感器信號調理電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種單芯片集成的傳感器信號調理電路，包括電流源控制電路、溫度傳感器、三級可編程增益放大器、滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC、ADC、存儲單元、數字控制邏輯單元及時鐘振蕩器；該系統實現了惠斯通橋式阻性傳感器在工作溫度范圍內的零點OFFSET和滿量程Full Span的一階線性補償，以及OFFSET和Full Span的高階非線性補償，通過二維的補償方式，極大的提高了傳感器的精度和線性度，使得傳感器的性能得到極大的提升。
【專利說明】一種單芯片集成的傳感器信號調理電路
【技術領域】
[0001]本發明屬于高精度模擬電路設計領域，具體涉及一種單芯片集成的傳感器信號調理電路。
【背景技術】
[0002]壓阻式傳感器具有精度高，靈敏度高，穩定性好、頻率響應范圍寬、易于小型化，便于批量生產與使用方便等特點，是一種發展迅速，應用廣泛的新型傳感器。但是由于半導體的溫度特性，壓阻式傳感器會發生溫度漂移，且存在非線性，在相當程度上限制了壓阻式傳感器的應用。
[0003]為改善壓阻傳感器的溫度漂移，一般采用補償措施進行系統補償，提高壓阻式傳感器的精度。傳統的補償方法可分為硬件補償和軟件補償兩大類。硬件補償方法是針對核心壓敏電阻或惠斯通電橋內部，采用串并聯電阻的方式進行橋內或器件內部補償，但這種方式電阻的確定需通過很多測量和計算，阻值獲取很麻煩，并且隨著溫度的變化電阻呈現一個非線性的變化，補償中會存在比較大的誤差。
[0004]軟件補償方法主要是針對壓阻式傳感器的輸出信號，一般是對傳感器的標定數據進行“軟件”處理。軟件補償方法主要有二維回歸分析法，二維插值法和人工神經網絡學習法等。雖然軟件補償的方法較為靈活，不需要進行復雜的電路設計。但是軟件補償需要求解大規模的矩陣方程，方程的維數越多，計算的數據量越大。本發明針對壓阻式傳感器在測量當中易發生溫度漂移的缺點，研制了一種智能化的壓阻式傳感器溫度補償系統結構，將其集成在一顆單芯片內部，實現了低功耗、小型化、高性能的發展要求。該方法利用現代信號調理技術，以溫度調理為核心，通過高階曲線擬合對采集的溫度補償參數進行擬合，從而實現了對壓阻式壓力傳感器溫度漂移的高精度補償。
【發明內容】
[0005]為了解決現有的為提高壓阻式傳感器的精度采用的補償方法計算數據量大、補償誤差比較大的技術問題，本發明提供一種單芯片集成的傳感器信號調理電路。該電路實現了壓阻式傳感器在工作溫度范圍內的零點OFFSET和滿量程FulI Span的一階線性補償，以及零點OFFSET和滿量程Full Span的高階非線性補償，通過二維的補償方式，極大的提高了壓阻式傳感器的精度和線性度，使得傳感器的性能得到極大的提升。
[0006]本發明的技術解決方案:
[0007]一種單芯片集成的傳感器信號調理電路，其特殊之處在于:包括電流源控制電路、溫度傳感器、三級可編程增益放大器、滿量程DAC、滿量程溫度系數(FSOTC)DAC、零點DAC和零點溫度系數(OTC)DAC、ADC、存儲單元、數字控制邏輯單元及時鐘振蕩器；
[0008]所述三級可編程增益放大器將被測傳感器的輸出信號進行放大轉換為電壓信號通過模擬端口 OUT輸出；
[0009]所述溫度傳感器用于檢測當前環境溫度，并發送給ADC ;
[0010]所述ADC用于將當前環境溫度轉換為當前溫度數字量，并發送給數字控制邏輯單元;
[0011]所述數字控制邏輯單元用于向外部提供通信接口，使得外部預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量，設置存儲單元的地址索引，預設三級可編程增益放大器的增益；并在正常工作模式下，根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量，將補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ；
[0012]所述存儲單元用于根據預設的地址索引在對應的地址存儲補償量；
[0013]所述時鐘振蕩器向數字控制邏輯單元和三級可編程增益放大器提供時鐘信號；
[0014]滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路；
[0015]電流源控制電路用于采集滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC的輸出的激勵模擬量，根據激勵模擬量調節自身的電流，為被測傳感器提供激勵；
[0016]零點DAC和零點溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成疊加模擬量，并提供給三級可編程增益放大器。
[0017]上述三級可編程增益放大器，包括依次連接第一級放大器電路、第二級放大器電路、第三級放大器電路；還包括非交疊時鐘產生電路，
[0018]所述第一級放大器電路包括開關Φ 11、開關Φ 12、開關Φ 13、開關Φ 14、電容C11、電容C12、電容C13、電容C14以及全差分運算放大器Al，開關Φ11與電容Cll串聯，開關Φ12與電容C12串聯，開關Φ13與電容C13串聯，開關Φ 14與電容C14串聯，開關Φ 11的另一端接輸入信號INP，電容Cll的另一端接全差分運算放大器Al的同相輸入端，同時與開關Φ 13的另一端連接；開關Φ 12的另一端接輸入信號INM，電容C12的另一端接全差分運算放大器Al的反相輸入端，同時與開關Φ 14的另一端連接；全差分運算放大器Al的同相輸出端接電容C14的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入；全差分運算放大器Al的反相輸出端接電容C13的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入；
[0019]所述第二級開放大器包括開關Φ 21、開關Φ 22、開關Φ 23、開關Φ 24、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、可變電容C25、可變電容C26、全差分運算放大器A2、譯碼器Dl以及譯碼器D2，電容C21與可變電容C25并聯后與開關Φ 21串聯，電容C22與可變電容C26并聯后與開關Φ22串聯，開關Φ23與電容C23串聯，開關Φ24與電容C24串聯；開關Φ21的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C21的另一端、可變電容C25的另一端、開關Φ23的另一端連接于節點A，節點A與全差分運算放大器A2的同相輸入端連接；開關Φ22的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C22的另一端、可變電容C26的另一端、開關Φ24的另一端連接于節點B，節點B與全差分運算放大器A2的反相輸入端連接；全差分運算放大器A2的同相輸出端接電容C24的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入；全差分運算放大器A2的反相輸出端接電容C23的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入；
[0020]譯碼器Dl的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口 PGA〈n:0>，譯碼器Dl的輸出端與可變電容C25的控制端連接，譯碼器D2的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口PGA〈n:0>，譯碼器D2的輸出端與可變電容C26的控制端連接；
[0021]非交疊時鐘產生電路向各個開關提供不同的時鐘控制信號。
[0022]上述第三級放大器電路包括有源濾波器F、放大器A3、偏置電阻R31、偏置電阻R32、比例放大電阻R33、比例放大電阻R34以及濾波電容C31 ；
[0023]有源濾波器F的同相輸入端接全差分運算放大器A2的反相輸出端，有源濾波器F的反相輸入端接全差分運算放大器A2的正相輸出端，有源濾波器F的輸出端接比例放大電阻R33的一端，比例放大電阻R34與濾波電容C31并聯后的一端與放大器A3的反相輸入端連接，一端與放大器A3的輸出端連接；
[0024]比例放大電阻R33的另一端與放大器A3的反相輸入端連接，偏置電阻R31和偏置電阻R32在電源和地之間串聯，串聯后接放大器A3的同相輸入端。
[0025]一種單芯片集成的傳感器信號調理方法，其特殊之處在于:包括以下步驟，
[0026]1.5】配置:
[0027]1.6】預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量；
[0028]1.7】存儲單元設置地址索引；所述地址索引為定義的存儲單元中的地址與溫度的--對應關系；
[0029]1.8】預設三級可編程增益放大器的增益；
[0030]2】校準:
[0031]2.1】使被測傳感器工作在已知溫度下，測量模擬端口 OUT輸出的電壓信號，將輸出的電壓信號與用戶期望值作比較，根據比較結果，通過數字控制邏輯單元的數字端口D1,調整滿量程DAC和零點DAC中的輸入數字量，以改變零點偏移值和滿量程偏移值，使輸出電壓在該已知溫度下的零點值和滿量程值達到用戶期望值，并記錄該輸入數字量；所述已知溫度來自于地址索引中定義的溫度；
[0032]2.2】改變已知溫度，重復步驟2.1】，至少三次；
[0033]2.3】得到一組與溫度相關的兩個輸入數字量，采用數字擬合算法，對全溫度范圍內的所對應的兩個輸入數字量進行遞推和補償計算，得到全溫度范圍內的與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值，將每個溫度范圍下的滿量程偏移值和零點偏移值成為補償量；其中全溫度范圍小于或等于地址索引中所定義溫度的范圍；
[0034]2.4】將得到的所有與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值通過數字控制邏輯單元的數字端口 D1按照地址索引寫入存儲單元對應的地址中；
[0035]3】正常工作:
[0036]3.1】被測傳感器正常工作，同時溫度傳感器敏感當前環境溫度，將當前環境溫度發送給ADC，轉換成當前溫度數字量后發送給數字控制邏輯單元；
[0037]3.2】數字控制邏輯單元根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量；
[0038]3.3】存儲單元將讀取到的補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ；
[0039]3.4】滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路，電流源控制電路調節被測傳感器的工作電流；同時，零點DAC和零點溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成疊加模擬量；
[0040]3.5】三級可編程增益放大器按照預設的增益將被測傳感器的輸出信號進行放大后，再與疊加模擬量進行求和，改變被測傳感器的最終輸出信號。
[0041]本發明的優點如下:
[0042]本發明提供一種采用單芯片集成了眾多功能復雜的高精度模擬集成電路，極大的提高了系統的集成度，滿足系統小型化、低功耗和高精度的發展要求。根據該架構，電路內部可自動完成在整個工作溫度范圍內零點和滿量程的修正補償，提高傳感器的性能和精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是本發明的單芯片集成的傳感器信號調理電路的示意圖；
[0044]圖2為本發明三級可編程增益放大器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖和具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地表述。顯然，所表述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0046]如圖1所示，一種單芯片集成的傳感器信號調理電路，包括電流源控制電路、溫度傳感器、三級可編程增益放大器、滿量程DAC、滿量程溫度系數(FSOTC)DAC、零點DAC和零點溫度系數(OTC)DAC、ADC、存儲單元、數字控制邏輯單元及時鐘振蕩器；三級可編程增益放大器將被測傳感器的輸出信號進行放大轉換為電壓信號通過模擬端口 OUT輸出；溫度傳感器用于檢測當前環境溫度，并發送給ADC ;ADC用于將當前環境溫度轉換為當前溫度數字量，并發送給數字控制邏輯單元；數字控制邏輯單元用于向外部的提供通信接口，使得外部預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量，設置存儲單元的地址索引，預設三級可編程增益放大器的增益；并在正常工作模式下，根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量，將補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ;存儲單元用于根據預設的地址索引在對應的地址存儲補償量；時鐘振蕩器向數字控制邏輯單元和三級可編程增益放大器提供時鐘信號；滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路；電流源控制電路用于采集滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC的輸出的激勵模擬量，根據激勵模擬量調節自身的電流，為被測傳感器提供激勵；零點DAC和零點溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成疊加模擬量，并提供給三級可編程增益放大器。
[0047]如圖2所示，三級可編程增益放大器，包括依次連接第一級放大器電路、第二級放大器電路、第三級放大器電路；還包括非交疊時鐘產生電路，
[0048]第一級放大器電路包括開關Φ 11、開關Φ 12、開關Φ 13、開關Φ 14、電容C11、電容C12、電容C13、電容C14以及全差分運算放大器Al，開關Φ11與電容Cll串聯，開關Φ12與電容C12串聯，開關Φ13與電容C13串聯，開關Φ14與電容C14串聯，開關Φ11的另一端接輸入信號INP，電容Cll的另一端接全差分運算放大器Al的同相輸入端，同時與開關Φ13的另一端連接；開關Φ12的另一端接輸入信號I匪，電容C12的另一端接全差分運算放大器Al的反相輸入端，同時與開關Φ14的另一端連接；全差分運算放大器Al的同相輸出端接電容C14的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入；全差分運算放大器Al的反相輸出端接電容C13的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入；
[0049]第二級開放大器包括開關Φ21、開關Φ22、開關Φ23、開關Φ24、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、可變電容C25、可變電容C26、全差分運算放大器A2、譯碼器Dl以及譯碼器D2，電容C21與可變電容C25并聯后與開關Φ21串聯，電容C22與可變電容C26并聯后與開關Φ22串聯，開關Φ23與電容C23串聯，開關Φ24與電容C24串聯；開關Φ21的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C21的另一端、可變電容C25的另一端、開關Φ23的另一端連接于節點A，節點A與全差分運算放大器A2的同相輸入端連接；開關Φ22的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C22的另一端、可變電容C26的另一端、開關Φ24的另一端連接于節點B，節點B與全差分運算放大器A2的反相輸入端連接；全差分運算放大器A2的同相輸出端接電容C24的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入；全差分運算放大器A2的反相輸出端接電容C23的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入；
[0050]譯碼器Dl的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口 PGA〈n:0>，譯碼器Dl的輸出端與可變電容C25的控制端連接，譯碼器D2的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口PGA〈n:0>，譯碼器D2的輸出端與可變電容C26的控制端連接；非交疊時鐘產生電路向各個開關提供不同的時鐘控制信號。
[0051]第三級放大器電路包括有源濾波器F、放大器A3、偏置電阻R31、偏置電阻R32、比例放大電阻R33、比例放大電阻R34以及濾波電容C31 ；
[0052]有源濾波器F的同相輸入端接全差分運算放大器A2的反相輸出端，有源濾波器F的反相輸入端接全差分運算放大器A2的正相輸出端，有源濾波器F的輸出端接比例放大電阻R33的一端，比例放大電阻R34與濾波電容C31并聯后的一端與放大器A3的反相輸入端連接，一端與放大器A3的輸出端連接；
[0053]比例放大電阻R33的另一端與放大器A3的反相輸入端連接，偏置電阻R31和偏置電阻R32在電源和地之間串聯，串聯后接放大器A3的同相輸入端。
[0054]一種單芯片集成的傳感器信號調理方法，包括以下步驟，
[0055]1.9】配置:
[0056]1.10】預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量；
[0057]1.11】存儲單元設置地址索引；所述地址索引為定義的存儲單元中的地址與溫度的一一對應關系；
[0058]1.12】預設三級可編程增益放大器的增益；
[0059]2】校準:
[0060]2.1】使被測傳感器工作在已知溫度下，測量模擬端口 OUT輸出的電壓信號，將輸出的電壓信號與用戶期望值作比較，根據比較結果，通過數字控制邏輯單元的數字端口D1,調整滿量程DAC和零點DAC中的輸入數字量，以改變零點偏移值和滿量程偏移值，使輸出電壓在該已知溫度下的零點值和滿量程值達到用戶期望值，并記錄該輸入數字量；所述已知溫度來自于地址索引中定義的溫度；
[0061]2.2】改變已知溫度，重復步驟2.1】，至少三次；
[0062]2.3】得到一組與溫度相關的兩個輸入數字量，采用數字擬合算法，對全溫度范圍內的所對應的兩個輸入數字量進行遞推和補償計算，得到全溫度范圍內的與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值，將每個溫度范圍下的滿量程偏移值和零點偏移值成為補償量；其中全溫度范圍小于或等于地址索引中所定義溫度的范圍；
[0063]2.4】將得到的所有與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值通過數字控制邏輯單元的數字端口 D1按照地址索引寫入存儲單元對應的地址中；
[0064]3】正常工作:
[0065]3.1】被測傳感器正常工作，同時溫度傳感器敏感當前環境溫度，將當前環境溫度發送給ADC，轉換成當前溫度數字量后發送給數字控制邏輯單元；
[0066]3.2】數字控制邏輯單元根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量；
[0067]3.3】存儲單元將讀取到的補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ；
[0068]3.4】滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路，電流源控制電路調節被測傳感器的工作電流；同時，零點DAC和零點溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成疊加模擬量；
[0069]3.5】三級可編程增益放大器按照預設的增益將被測傳感器的輸出信號進行放大后，再與疊加模擬量進行求和，改變被測傳感器的最終輸出信號。
[0070]本發明提供一種單片集成的高精度傳感器信號調理電路系統結構，該方法包括以下步驟:
[0071]I)電路內部集成了功能眾多的子模塊電路，包括包括電流源控制電路、溫度傳感器、三級可編程增益放大器、滿量程DAC、滿量程溫度系數(FSOTC) DAC、零點DAC和零點溫度系數(OTC)DAC、ADC、存儲單元、數字控制邏輯單元及時鐘振蕩器；
[0072]2)根據用戶的使用要求，可配置該芯片為傳感器電壓激勵和電流激勵兩種模式。電壓激勵時可直接調節滿量程的電壓值為傳感器供電，電流模式下可調整滿量程電壓值確定鏡像電流的大小為傳感器提供恒定的電流。
[0073]3)首先使芯片工作在校準模式下，通過數字端口 D1和模擬端口 OUT對芯片進行測試校準，調整內部的寄存器測試輸出OUT端口，使其在固定溫度下的零點值和滿量程電壓值達到用戶的需求。
[0074]4)對其他固定溫度下的值進行校準，按照步驟2的方法，使得幾個固定溫度點下的值校準后滿足系統的精度要求。采用曲線擬合算法，對全溫度范圍內的零點偏差和滿量程值進行遞推和補償計算，得到全溫度下的零點偏差OFFSET和滿量程FSO的值。
[0075]5)根據步驟3得到的校準數據，使用D1端口將所有數據按照地址索引寫入芯片內部的FLASH存儲器，完成校準步驟。
[0076]6)配置芯片工作在環路模式下，輸入信號按照增益配置被放大的同時，內部的數字控制部分自動根據溫度索引值讀取FALSH的數據，加載在相應的DAC輸入，DAC將其轉換為模擬量值，加載進模擬主通路上，芯片即可完成放大、校準的功能，可提高了傳感器的精度和線性度，使得傳感器的性能得到極大的提升。
[0077]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離
[0078]本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種單芯片集成的傳感器信號調理電路，其特征在于:包括電流源控制電路、溫度傳感器、三級可編程增益放大器、滿量程DAC、滿量程溫度系數(FSOTC)DAC、零點DAC和零點溫度系數(OTC)DAC、ADC、存儲單元、數字控制邏輯單元及時鐘振蕩器； 所述三級可編程增益放大器將被測傳感器的輸出信號進行放大轉換為電壓信號通過模擬端口 OUT輸出； 所述溫度傳感器用于檢測當前環境溫度，并發送給ADC ; 所述ADC用于將當前環境溫度轉換為當前溫度數字量，并發送給數字控制邏輯單元；所述數字控制邏輯單元用于向外部提供通信接口，使得外部預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量，設置存儲單元的地址索引，預設三級可編程增益放大器的增益；并在正常工作模式下，根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量，將補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ； 所述存儲單元用于根據預設的地址索引在對應的地址存儲補償量； 所述時鐘振蕩器向數字控制邏輯單元和三級可編程增益放大器提供時鐘信號； 滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路； 電流源控制電路用于采集滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC的輸出的激勵模擬量，根據激勵模擬量調節自身的電流，為被測傳感器提供激勵； 零點DAC和零點溫度系數DAC用于將接收到的補償量轉化成疊加模擬量，并提供給三級可編程增益放大器。
2.根據權利要求1所述的單芯片集成的傳感器信號調理電路，其特征在于:所述三級可編程增益放大器，包括依次連接第一級放大器電路、第二級放大器電路、第三級放大器電路；還包括非交疊時鐘產生電路， 所述第一級放大器電路包括開關Φ 11、開關Φ 12、開關Φ 13、開關Φ 14、電容C11、電容C12、電容C13、電容C14以及全差分運算放大器Al，開關Φ11與電容Cll串聯，開關Φ12與電容C12串聯，開關Φ13與電容C13串聯，開關Φ14與電容C14串聯，開關Φ11的另一端接輸入信號INP，電容Cll的另一端接全差分運算放大器Al的同相輸入端，同時與開關Φ13的另一端連接；開關Φ12的另一端接輸入信號I匪，電容C12的另一端接全差分運算放大器Al的反相輸入端，同時與開關Φ14的另一端連接；全差分運算放大器Al的同相輸出端接電容C14的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入；全差分運算放大器Al的反相輸出端接電容C13的另一端，同時作為第二級放大器電路的輸入； 所述第二級開放大器包括開關Φ21、開關Φ22、開關Φ23、開關Φ24、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、可變電容C25、可變電容C26、全差分運算放大器A2、譯碼器Dl以及譯碼器D2，電容C21與可變電容C25并聯后與開關Φ21串聯，電容C22與可變電容C26并聯后與開關Φ22串聯，開關Φ23與電容C23串聯，開關Φ24與電容C24串聯；開關Φ21的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C21的另一端、可變電容C25的另一端、開關Φ23的另一端連接于節點A，節點A與全差分運算放大器A2的同相輸入端連接；開關Φ22的另一端接第一級放大器電路輸出端，電容C22的另一端、可變電容C26的另一端、開關Φ24的另一端連接于節點B，節點B與全差分運算放大器A2的反相輸入端連接；全差分運算放大器A2的同相輸出端接電容C24的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入；全差分運算放大器A2的反相輸出端接電容C23的另一端，同時作為第三級放大器電路的輸入； 譯碼器Dl的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口 PGA〈n:0>，譯碼器Dl的輸出端與可變電容C25的控制端連接，譯碼器D2的輸入端接可編程增益控制的數字控制端口PGA〈n:0>，譯碼器D2的輸出端與可變電容C26的控制端連接； 非交疊時鐘產生電路向各個開關提供不同的時鐘控制信號。
3.根據權利要求2所述的單芯片集成的傳感器信號調理電路，其特征在于:所述第三級放大器電路包括有源濾波器F、放大器A3、偏置電阻R31、偏置電阻R32、比例放大電阻R33、比例放大電阻R34以及濾波電容C31 ； 有源濾波器F的同相輸入端接全差分運算放大器A2的反相輸出端，有源濾波器F的反相輸入端接全差分運算放大器A2的正相輸出端，有源濾波器F的輸出端接比例放大電阻R33的一端，比例放大電阻R34與濾波電容C31并聯后的一端與放大器A3的反相輸入端連接，一端與放大器A3的輸出端連接； 比例放大電阻R33的另一端與放大器A3的反相輸入端連接，偏置電阻R31和偏置電阻R32在電源和地之間串聯，串聯后接放大器A3的同相輸入端。
4.一種單芯片集成的傳感器信號調理方法，其特征在于:包括以下步驟， .1.1】配置: .1.2】預設滿量程溫度系數DAC和零點溫度系數DAC的輸入數字量； .1.3】存儲單元設置地址索引；所述地址索引為定義的存儲單元中的地址與溫度的一一對應關系； .1.4】預設三級可編程增益放大器的增益； 2】校準: . 2.1】使被測傳感器工作在已知溫度下，測量模擬端口 OUT輸出的電壓信號，將輸出的電壓信號與用戶期望值作比較，根據比較結果，通過數字控制邏輯單元的數字端口 D10，調整滿量程DAC和零點DAC中的輸入數字量，以改變零點偏移值和滿量程偏移值，使輸出電壓在該已知溫度下的零點值和滿量程值達到用戶期望值，并記錄該輸入數字量；所述已知溫度來自于地址索引中定義的溫度； . 2.2】改變已知溫度，重復步驟2.1】，至少三次； .2.3】得到一組與溫度相關的兩個輸入數字量，采用數字擬合算法，對全溫度范圍內的所對應的兩個輸入數字量進行遞推和補償計算，得到全溫度范圍內的與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值，將每個溫度范圍下的滿量程偏移值和零點偏移值成為補償量；其中全溫度范圍小于或等于地址索引中所定義溫度的范圍； . 2.4】將得到的所有與溫度對應的滿量程偏移值和零點偏移值通過數字控制邏輯單元的數字端口 D1按照地址索引寫入存儲單元對應的地址中； 3】正常工作: .3.1】被測傳感器正常工作，同時溫度傳感器敏感當前環境溫度，將當前環境溫度發送給ADC，轉換成當前溫度數字量后發送給數字控制邏輯單元； . 3.2】數字控制邏輯單元根據收到的當前溫度數字量后根據存儲單元的地址索引讀取與該溫度對應的地址上所存儲的補償量； .3.3】存儲單元將讀取到的補償量發送給滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC、零點DAC和零點溫度系數DAC ； . 3.4】滿量程DAC、滿量程溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成激勵模擬量輸出給電流源控制電路，電流源控制電路調節被測傳感器的工作電流；同時，零點DAC和零點溫度系數DAC將接收到的補償量轉化成疊加模擬量； .3.5】三級可編程增益放大器按照預設的增益將被測傳感器的輸出信號進行放大后，再與疊加模擬量進行求和，改變被測傳感器的最終輸出信號。
【文檔編號】G01D18/00GK104457817SQ201410752866
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】田澤, 劉敏俠, 邵剛, 王晉, 楊峰, 劉穎 申請人:中國航空工業集團公司第六三一研究所