[發明專利]一種低功耗傳感器陣列處理電路及控制方法

在審

• 申請號: 201710817647.7
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107817064A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 李曉;陳遐邇
• 申請（專利權）人: 芯海科技（深圳）股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G06F3/041
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所44256
• 代理人: 劉大彎

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，特別涉及用于傳感器陣列電路及控制方法。

背景技術

在便攜式個人電子設備的設計中，防水防塵的需求長期存在，但由于人機交互界面如按鍵等的存在，導致防水防塵效果不太理想。近年來新興的壓力按鍵可以較好的解決防水和防塵的問題，但是其低功耗問題一直是個難點。

在在先專利申請201610890489.3公開了一種低功耗電橋陣列信號處理電路，其包括有若干電橋單元，電橋單元排列成M行N列的陣列，其中每行電橋單元的激勵正端短接，每列電橋單元的激勵負端短接；若干開關，其中M個開關其一端分別連接M行電橋單元的激勵正端，其另一端連接正激勵電壓；N個開關其一端連接N列電橋單元的激勵負端，其另一端連接負激勵電壓。本發明通過開關與電橋陣列的有機組合，可以顯著降低整個電橋陣列的系統成本和功耗，同時不增加布線和開關的數量，降低設計難度和成本。該專利申請雖然揭示了一種利用矩陣式開關來減少傳感器陣列功耗的電路和方法，但是該電路和方法只涉及傳感器部分，沒有包括整個傳感器處理電路及系統，因此對于功耗的節省仍然不夠理想，存在較多局限。

發明內容

基于此，因此本發明的首要目地是提供一種低功耗傳感器陣列處理電路及控制方法，該電路及方法相較于現有技術可以實現更低的功耗，從而改善應用它的便攜式電子設備的續航。

本發明的另一個目地在于提供一種低功耗傳感器陣列處理電路及控制方法，該電路及方法結構簡單，易于實現，可以極大地降低5x3壓力傳感器陣列的功耗至原有的10％以下，具有顯著的低功耗優勢，能夠使便攜式電子產品待機實際更長。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種低功耗傳感器陣列處理電路，其特征在于該電路包括有：

總激勵源，用于給多個傳感器提供激勵；總激勵源在激勵輸出和地之間有漏電保護開關，用于在關閉總激勵源后切斷濾波電容對地的放電回路；

多個激勵控制開關，每個開關兩端分別接總激勵源輸出和某一個傳感器激勵輸入正端和/或負端，用于控制該傳感器激勵的通斷；

傳感器陣列；包括多個傳感器，接于多個激勵控制開關和信號轉換電路之間；其中，每個壓力傳感器接于一個激勵控制開關；

信號轉換電路，可依次選通上述傳感器陣列的一路，并將傳感器輸出的模擬信號轉換為數字信號；

控制電路，用于控制上述各部分完成傳感器陣列的信號轉換并實現低功耗。

優選地，所述傳感器為壓力傳感器，特別是橋式壓敏電阻傳感器。

所述總激勵源為線性電壓調整器(LDO)。

進一步，總激勵源分為兩級，包括前置放大級(LDO_PS)，以及輸出級；輸出級由輸出PMOS管PM1以及串聯的反饋電阻R11和R10組成，另外，還包括一個開關，用于切斷VS到地GND的回路。

更進一步，在VS和GND之間有濾波穩壓電容C0。開關閉合時，總激勵源正常工作，當總激勵源關閉時，開關斷開，切斷C0的漏電回路。

所述多個激勵控制開關由多個開關構成，

壓力傳感器陣列是由兩個壓力傳感器電橋構成，兩個壓力傳感器電橋的正激勵分別由VS通過兩個開關提供，負激勵則接GND；其中一個壓力傳感器電橋是由四個壓敏電阻接成一個全橋電路構成，可以將施加在傳感器上或附近的壓力轉換為差分的電壓信號S0+及S0-輸出；另一個壓力傳感器則是由四個壓敏電阻接成一個全橋電路構成，可以將施加在傳感器上或附近的壓力轉換為差分的電壓信號S1+及S1-輸出；差分信號S0+/S0-、S1+/S1-分別接入信號轉換電路。

所述信號轉換電路具有多路選擇器(MUX)，可調增益放大器(PGA)，以及模擬數字轉換器。接入信號轉換電路從差分信號輸入開始依次為多路選擇器(MUX)、可編程增益放大器(PGA)，以及模擬數字轉換器(ADC)。

一種低功耗的傳感器陣列處理電路的控制方法，該方法包括如下步驟：

101：打開總激勵源以及信號轉換電路；

102：打開一路激勵控制開關，為該路傳感器提供激勵；

103：選通該路傳感器信號進入信號轉換電路完成模擬信號到數字信號的轉換；

104：斷開該路激勵控制開關，切斷該路傳感器的激勵；

105：重復上述102到104步驟，直到傳感器陣列所有傳感器依次完成模擬信號到壓力值的轉換和處理；

106：關閉上述總激勵源(漏電保護開關斷開)、關閉信號轉換電路，設置定時喚醒的定時值；控制電路進入休眠狀態；