[發明專利]一種多用途超低功耗的傳感接口系統

在審

• 申請號: 201710177497.8
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107094017A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 武建峰
• 申請（專利權）人: 蘇州昆泰芯微電子科技有限公司
• 主分類號: H03M1/00
• 分類號: H03M1/00;H03M1/12;H03M1/38
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種傳感器接口系統，尤其涉及一種可編程且適配多種傳感器的超低功耗信號調理系統，屬于物聯網信號調制技術領域。

背景技術

在物聯網科技高速發展的時代，傳感器作為物聯網產業的基石，已經成為人們行業作業和生活中必不可少的一部分。但是，目前市場上流通的主流傳感器都只能測試單一的環境變量，如溫度傳感器，壓力傳感器等。而通常一個傳感器節點需要測試多個環境變量，所以勢必采用多個芯片進行系統級架構。但這樣的選擇無疑提高了傳感器節點的功耗和體積，不利于降低傳感器節點的功耗和微型化設計。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種多用途超低功耗的傳感接口系統，解決適配多種傳感器并超低功耗信號調理的問題。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種多用途超低功耗的傳感接口系統，可編程適配兩種以上傳感器并信號調制獲得環境變量，其特征在于：所述傳感接口系統由前端傳感電路、二階Zoom ADC電路和數字時鐘控制電路組成，其中前端傳感電路的V_BE和ΔV_BE兩個輸出端接入二階Zoom ADC電路的采樣輸入端，且數字時鐘控制電路由時鐘脈沖振蕩產生的控制位信號分別分時段控制前端傳感電路和二階Zoom ADC電路運作，所述二階Zoom ADC電路的輸出為數字型環境變量。

進一步地，所述二階Zoom ADC電路為由一個逐次逼近寄存器型模數轉換器和一個微積分調制型模數轉換器復合的組合電路。

更進一步地，所述二階Zoom ADC電路中的兩個模數轉換器復用第一個積分器和比較器，且逐次逼近寄存器型模數轉換器工作時跳過微積分調制型模數轉換器的第二個積分器。

進一步地，所述傳感接口系統對應溫度傳感模式，所述前端傳感電路由偏置電路和感溫電路兩部分構成，其中偏置電路設有兩個完全相同的PNP管Q_LB和Q_RB對相相接并分別流入I_b電流和P_b·I_b的電流；感溫電路設有兩個完全相同的PNP管Q_L和Q_R對相相接并將I_b電流以1:p的比例流入PNP管Q_L和Q_R，且在Q_LB的發射極接有電阻R_b，PNP管基極-發射極的電壓差記為V_BE，兩個PNP管基極-發射極電壓差記為ΔV_BE且與溫度正相關。

更進一步地，所述偏置電路中設有用于使左右兩個支路電壓相等的一個運放。

進一步地，所述傳感接口系統對應電容傳感模式，保持所述二階Zoom ADC電路的采樣輸入端為V_DD并替換采樣電容為待測電容。

進一步地，所述傳感接口系統對應電壓傳感模式，所述二階Zoom ADC電路的采樣輸入端分別接待測電壓和前端傳感電路的V_BE、?V_BE。

本發明上述技術方案較之于現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步性，表現為：電路結構清晰簡單，通過數字時鐘控制電路，控制ADC實現不同的功能，實現同一芯片分時段采集不同的環境變量，節約了芯片的整體面積；優化了模數轉換器電路結構，減少了轉換時間，降低了系統功耗。本發明具有更高的系統集成度，在智能傳感器領域和傳感器節點集成方面具有非常廣闊的應用空間。

附圖說明

圖1是本發明多用途超低功耗的傳感接口系統的拓撲圖。

圖2是本發明傳感接口系統所用前端傳感電路的電路示意圖。

圖3是本發明在測試溫度時，二階Zoom ADC電路的運作示意圖。

圖4是本發明在測試電容時，二階Zoom ADC電路的運作示意圖。

圖5是本發明在測試電壓時，二階Zoom ADC電路的運作示意圖。

具體實施方式

為使本發明開關電源的控制方法更易于理解其創新核心及技術效果，下面結合附圖對本發明技術方案的多個具體實施例作進一步說明。

本發明多用途超低功耗的傳感接口系統主要由三個部分組成：前端傳感電路、二階Zoom ADC電路和數字時鐘控制電路。整個系統的拓撲結構圖如圖1所示。