[發明專利]測量阻抗的方法和設備

在審

• 申請號: 200910166921.4
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101685116A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: A·蘭塔拉
• 申請（專利權）人: 芬蘭技術研究中心
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01N5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;徐予紅

1、一種用于確定可變阻抗部件的阻抗的方法，其包括：

-在預定調諧范圍內調諧可調振蕩器，所述可調振蕩器具有作為其負載耦合的所述可變阻抗部件，

-測量作為所述調諧的函數的該可調振蕩器的頻率響應，以及

-分析測量的頻率響應，以確定該可變阻抗部件的阻抗。

2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于：傳感器被用作可變阻抗部件，所述傳感器例如質量傳感器，尤其是(生物)活性質量傳感器。

3、根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：諧振器被用作可變阻抗部件，所述諧振器例如BAW諧振器，尤其是FBAR。

4、根據權利要求3所述的方法，其特征在于：諧振器被用作可變阻抗部件，所述諧振器呈現出至少兩個并聯諧振峰。

5、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于：使用直接耦合到可調振蕩器的頻率計數器來測量頻率響應。

6、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于：確定阻抗的步驟包括確定頻率響應的導數顯著變化的點。

7、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于：可調振蕩器為壓控環形振蕩器，優選地包含一組串聯耦合的半導體倒相器，例如CMOS倒相器。

8、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于：調諧和測量的步驟在可變阻抗部件的不同狀態下至少執行兩次，以及分析步驟包括確定至少一個調諧點中相應諧振頻率的差。

9、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于：

-諧振器被用作可變阻抗部件，

-通過調諧可調振蕩器，確定工作電壓，可調振蕩器的頻率響應在該工作電壓處鎖定到諧振器的諧振頻率附近，

-在該可變阻抗部件的兩個不同狀態之間確定該可變阻抗部件在所述工作電壓處或所述工作電壓附近的響應變化。

10、根據以上權利要求的任一項所述的方法，其特征在于該方法還包括：

-在至少兩個不同的工作點和至少兩個不同的溫度下測量振蕩器的頻率響應，

-使用所獲得的該至少兩對點來確定溫度補償因子，以及

-在阻抗的所述確定中使用溫度補償因子來進行溫度補償。

11、一種確定可變阻抗部件的阻抗的系統，其包括：

-可調振蕩器，

-作為所述可調振蕩器的負載耦合的所述可變阻抗部件，例如傳感器，

-用于在預定調諧范圍內調諧所述可調振蕩器的裝置，以及

-頻率計數器，其耦合到所述可調振蕩器，用來確定所述可調振蕩器的作為所述調諧的函數的頻率響應。

12、根據權利要求11所述的系統，其特征在于：用于調諧可調振蕩器的裝置包括：

-能夠產生數字控制信號的控制單元，以及

-用于產生用于可調振蕩器的模擬控制電壓的D/A轉換器。

13、根據權利要求11或12所述的系統，其特征在于：可調振蕩器和任選地，用于調諧可調振蕩器的裝置和/或用于確定可調振蕩器的頻率響應的裝置被制造為半導體芯片上的單片結構。

14、根據權利要求11-13任一項所述的系統，其特征在于：該系統包括優選地制造在單個芯片上的每個均加載有不同的可變阻抗部件的多個可調振蕩器，以及任選的，加載有參考阻抗的可調振蕩器。

15、一種微芯片傳感器設備，其在單片結構中包括：

-可調環形振蕩器，和

-作為該可調環形振蕩器的負載耦合的FBAR傳感器，以及

-耦合到該可調環形振蕩器的端子，用于測量該可調環形振蕩器的振蕩頻率。

16、根據權利要求15所述的微芯片傳感器設備，特征在于其在該單片結構中還包括：

-耦合到該端子的頻率計數器，用于測量可調環形振蕩器的振蕩頻率，以及

-任選地，用于調諧可調環形振蕩器的裝置。

17、使用可調振蕩器來確定部件的阻抗或阻抗變化，該可調振蕩器具有作為其負載耦合的所述部件。