[發(fā)明專利]單線模擬輸出傳感器架構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480006472.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN105102948B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉·王;伊桑納·H·埃布爾拉;羅納爾多·弗朗西斯科;志隆·汪
• 申請（專利權(quán)）人: 密克羅奇普技術(shù)公司
• 主分類號: G01K7/20
• 分類號: G01K7/20
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

本發(fā)明揭示一種模擬集成傳感器裝置，其具有接口，所述接口僅具有單個接地線及經(jīng)配置以接收電力且輸出模擬值的單個信號線。電力電容器經(jīng)耦合于所述接地線與所述單個信號線之間。模擬傳感器電路可操作以通過所述電力電容器供電且進一步可操作以在一旦所述電力電容器經(jīng)充分充電時在所述單個信號線上輸出模擬輸出信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請案涉及模擬傳感器裝置，且特定來說涉及可與微控制器或檢測器裝置耦合的模擬傳感器裝置。

背景技術(shù)

模擬傳感器(例如，熱阻器)廣泛用于多種應(yīng)用中以測量溫度。其可如圖1A中所示經(jīng)由“單線接口”連接。然而，所述模擬傳感器的輸出是非線性的，這需要算法表來進行解譯，所述算法表通常由使用其模擬輸入端口中的一者與熱阻器耦合的微控制器處理。因此，如圖1A中所示，傳感器裝置110基本由通過所謂“單線”接口130與微控制器120的模擬輸入端口122連接的熱阻器115組成。“單線”接口事實上使用兩條導(dǎo)線，其中第二導(dǎo)線通常耦合到地面作為參考電勢。在許多環(huán)境(例如，車輛)中，接地連接由底盤提供且因此可僅需要非常短的導(dǎo)線或如果傳感器安裝到底盤那么完全不需要導(dǎo)線。因此，僅連接到接腳122的導(dǎo)線攜載實際模擬信息。

此傳感器裝置還消耗在2mA到3mA的范圍中的電力，這在某些低電力應(yīng)用中可為不利的。此外，微控制器必須提供必要電力供應(yīng)或必須提供外部電路以向熱阻器供應(yīng)電力。例如，必須存在與模擬輸入端口或提供必要信號的外部電路耦合的恒定電流源，如下文將關(guān)于集成有源熱阻器詳細論述。

不同于例如熱阻器的電阻性傳感器，還存在呈集成電路裝置的形式的不需要額外信號調(diào)節(jié)電路且僅消耗約0.1mA的范圍中的電流的線性有源熱阻器裝置。可通過此裝置而避免如上文中提及的關(guān)于熱阻器解決方案的偏置電路研發(fā)負擔(dān)。圖1B展示用于此集成裝置中基本的兩個測量原理。在左側(cè)展示提供電流輸出的裝置，其中溫度成比例電流可在(例如)1μA/K的范圍中。在右側(cè)的等效電路展示對于產(chǎn)生(例如)10mV/K的溫度成比例電壓的電壓傳感器的解決方案。在圖1B中未展示用于提供線性成比例輸出信號的額外補償電路。然而，如圖1B中可見，此類裝置需要用于電力供應(yīng)V的至少另一接腳。

發(fā)明內(nèi)容

因此，存在對于經(jīng)改進傳感器裝置的需要，尤其對于用于測量溫度的傳感器裝置的需要。

根據(jù)實施例，模擬集成傳感器裝置可包括：接口，其僅具有單個接地線及經(jīng)配置以接收電力且輸出模擬值的單個信號線；電力電容器，其耦合于所述接地線與所述單個信號線之間；及模擬傳感器電路，其可操作以通過該電力電容器供電且進一步可操作以在一旦所述電力電容器經(jīng)充分充電時便在所述單個信號線上輸出模擬輸出信號。

根據(jù)另一實施例，模擬集成傳感器裝置可包括：接口，其僅具有單個接地線及經(jīng)配置以接收電力且輸出模擬值的單個信號線；另一接口，其用于在所述接地線與所述單個信號線之間耦合外部電力電容器；及模擬傳感器電路，其可操作以通過所述電力電容器供電且進一步可操作以在一旦所述電力電容器經(jīng)充分充電時便在所述單個信號線上輸出模擬輸出信號。

根據(jù)上文中的所述集成傳感器裝置中的一者的另一實施例，所述模擬傳感器電路可包括與傳感器輸出單元耦合的模擬傳感器單元，其中所述傳感器輸出單元饋送模擬輸出信號到所述單個信號線。根據(jù)另一實施例，所述傳感器裝置可進一步包括連接于所述單個信號線與所述內(nèi)部或外部電力電容器之間的正向偏置二極管。根據(jù)另一實施例，傳感器裝置可進一步包括連接于所述單個信號線與所述內(nèi)部或外部電力電容器之間的可控制開關(guān)，及可操作以控制所述開關(guān)的開關(guān)控制單元。根據(jù)另一實施例，所述可控制開關(guān)可為MOSFET。根據(jù)另一實施例，開關(guān)控制單元可經(jīng)配置以自動控制所述開關(guān)以在一旦達到預(yù)定義電荷電平時便從所述單個信號線解耦合所述內(nèi)部或外部電力電容器。根據(jù)另一實施例，所述模擬輸出信號可為電壓或電流。根據(jù)另一實施例，所述模擬傳感器電路可經(jīng)配置以至少在所述傳感器裝置的所述內(nèi)部或外部電力電容器經(jīng)充分充電之后的預(yù)定義時間窗期間輸出所述模擬輸出信號。根據(jù)另一實施例，所述模擬傳感器電路可進一步經(jīng)配置以通過下拉所述單個信號線而指示測量循環(huán)的結(jié)束。