[發(fā)明專利]電感/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路及用于感應(yīng)諧振感測的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780028355.3
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN109154631B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·P·賴特瑪;劉東泰
• 申請（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;H02M3/335
• 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: 林斯凱

在所描述的實(shí)例中，一種感應(yīng)感測系統(tǒng)(100)包含傳感器諧振器(112)，其具有經(jīng)由屏蔽傳輸線(115)耦合到諧振器電容器(112C)的遙感感應(yīng)器(112L)。所述屏蔽傳輸線(115)包含信號線(114A)和屏蔽返回線(114B)。感測感應(yīng)器(112L)在感測端處連接在所述信號線(114A)和所述屏蔽返回線(114B)之間。所述諧振器電容器(112C)在端子端(116A/B)處連接到至少所述信號線(114A)。電感/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器IDC(190)在所述屏蔽傳輸線(115)的所述端子端(116A/B)處連接到所述信號線(114A)和所述屏蔽返回線(114B)。在操作中，所述IDC(190)經(jīng)由所述信號線(114A)將振蕩信號驅(qū)動到所述傳感器諧振器(112)以致使所述傳感器諧振器(112)在諧振狀態(tài)中振蕩，從所述感測感應(yīng)器(112L)投射磁性感測場，且將表示諧振狀態(tài)的改變的振蕩信號的測得的改變轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于感測到的條件的傳感器響應(yīng)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有經(jīng)驅(qū)動傳感器諧振器的感應(yīng)諧振感測。

背景技術(shù)

遠(yuǎn)程感應(yīng)感測應(yīng)用需要感應(yīng)傳感器遠(yuǎn)離傳感器電子器件定位。確切地說，對于使用諧振傳感器的感應(yīng)感測，遠(yuǎn)程傳感器LC諧振器和傳感器電子器件之間的電線互連成問題，因?yàn)椋?a)所述電線互連引入與傳感器感應(yīng)器串聯(lián)且與諧振器電容器并聯(lián)的線路電感，使得引入第二諧振模式；以及(b)所述電線互連可充當(dāng)發(fā)射和接收RF干擾信號(EMI)的天線。舉例來說，當(dāng)在比如蜂窩電話等EMI環(huán)境內(nèi)部使用感應(yīng)諧振傳感器例如用于觸摸按鈕感測時(shí)，感應(yīng)傳感器在強(qiáng)RF發(fā)射器附近操作。

圖1A示出利用包含遠(yuǎn)程傳感器LC諧振器12和傳感器電子器件19的感應(yīng)諧振傳感器10的遠(yuǎn)程感應(yīng)諧振感測。傳感器諧振器12包含傳感器感應(yīng)器Lsens 12L和諧振器電容器Csens 12C。遠(yuǎn)程傳感器諧振器12在諧振下由傳感器電子器件19經(jīng)由端口16(端子16A/16B)處介接的雙線式互連14(14SA/14B)驅(qū)動。

圖1B提供雙線式互連14的等效電路表示，其指示電線電感Lwire/2 14A/14B與傳感器感應(yīng)器Lsens 12L串聯(lián)且與諧振器電容器Csens 12C并聯(lián)，從而有效地形成第二串聯(lián)諧振器。除傳感器諧振器的經(jīng)驅(qū)動諧振(Lsens/Csens)之外，還由互連電感Lwire/2 14A/14B和諧振器電容器Csens 12C(第二串聯(lián)諧振器)引入第二諧振模式電流環(huán)路20。當(dāng)長互連14的電感Lwire類似于傳感器感應(yīng)器Lsens的電感使得其諧振頻率接近從而使得第二諧振模式進(jìn)行區(qū)分/濾波具有挑戰(zhàn)性時(shí)，第二諧振模式可尤其具有挑戰(zhàn)性。寄生電容器Cwire在傳感器諧振器中引起偏移，但通常不是顯著問題。

對于EMI，雙線式導(dǎo)體14引入兩種類型的寄生天線：(a)用于傳感器環(huán)路電流(引起第二諧振模式的相同電流環(huán)路)的環(huán)路天線，和(b)相對于用于傳感器電子器件19的電路接地的電線上的共模電壓的偶極天線。兩者均可能導(dǎo)致發(fā)射以及接收。

發(fā)明內(nèi)容

在所描述的實(shí)例中，一種感應(yīng)感測系統(tǒng)包含傳感器諧振器，其具有經(jīng)由屏蔽傳輸線耦合到諧振器電容器的遙感感應(yīng)器。屏蔽傳輸線包含信號線和屏蔽返回線。感測感應(yīng)器在感測端處連接在信號線和屏蔽返回線之間。諧振器電容器在端子端處連接到至少信號線。電感/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(IDC)在屏蔽傳輸線的端子端處連接到信號線和屏蔽返回線。在操作中，IDC可經(jīng)由信號線將振蕩信號驅(qū)動到傳感器諧振器以致使傳感器諧振器在諧振狀態(tài)中振蕩，從而從感測感應(yīng)器投射磁性感測場，且可將表示諧振狀態(tài)的改變的振蕩信號的測得的改變轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于感測到的條件的傳感器響應(yīng)數(shù)據(jù)。

在其它實(shí)例中，IDC可以運(yùn)算跨導(dǎo)放大器實(shí)施，所述運(yùn)算跨導(dǎo)放大器包含耦合到信號線的輸出，且包含耦合到信號線以提供來自傳感器諧振器的正反饋路徑的非反相輸入，以及耦合到屏蔽返回線并耦合到電壓參考Vcm以將屏蔽返回線設(shè)定為共模電壓Vcm的反相輸入。低通濾波器可包含在正反饋路徑中以對傳感器諧振器的第二諧振頻率模式進(jìn)行濾波。

附圖說明