[發明專利]一種應用于開關調制信號的快速過閾值檢測電路

在審

• 申請號: 201810208647.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108444515A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 黃海濱;尹有杰;馬輝
• 申請（專利權）人: 無錫思泰迪半導體有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 張寧;楊辰

本發明涉及快速過閾值檢測電路，具體為一種應用于開關調制信號的快速過閾值檢測電路，其能夠實現過閾值信號快速準確的檢測，其包括串聯連接的傳感器、第一調制開關、放大器、第二調制開關和信號處理電路，其特征在于，所述第二調制開關連接閾值信號檢測模塊，所述閾值信號檢測模塊包括兩個高速比較器，兩個所述高速比較器的輸入端連接所述第二調制開關，兩個所述高速比較器的輸出端連接或門的輸入端，所述或門輸出端連接數字處理模塊的輸入端，所述數字處理模塊的輸出端連接數字比較器的輸入端，所述數字比較器的輸出端輸出過閾值信號。

技術領域

本發明涉及快速過閾值檢測電路，具體為一種應用于開關調制信號的快速過閾值檢測電路。

背景技術

傳感器芯片是利用傳感器技術，通過感應外部信號（如：壓力、磁場）變化產生感應電壓/電流的芯片。這種芯片廣泛地應用在工業控制、家電及其它領域。

由于半導體工藝的原因，傳感器器件在應用中存在較大的零漂電壓。為了抑制該零漂電壓對于輸出信號的干擾，普遍采用開關調制方式，將有效感應信號調制到較高的頻率，從而可以與較低頻率的零漂電壓進行區隔。

由于傳感器芯片在應用中可能會遇到待測信號非正常升高，以至于危及系統中其它器件的程度，如：壓力過大、電流過大。為了避免這種情況，傳感器芯片需要快速檢測待測信號是否超過事先設定好的閾值，并在待測信號超過閾值時輸出過閾值信號，以便于系統能及時為系統中易于損壞的器件提供保護。

圖1顯示了一種典型的傳感器放大電路：其中100是傳感器器件；101~103是調制開關及放大器；104是后續的信號處理電路；105是外部信號（可以是壓力、磁場等），106是傳感器產生的感應電壓（這里假設為直流電壓）；107是經過放大器放大后的信號，這里可以看出感應信號經過開關調制已經變為方波信號。

以常用的霍爾電流傳感器為例，除了提供基本的電流傳感器功能外，在帶有功率半導體器件的應用中，用戶通常希望能夠在電流超過閾值后提供快速過閾值指示信號，從而能及時關斷半導體器件，避免其在大電流情況下的損壞，典型的功率半導體器件所需的保護響應時間不大于1~2微秒。

但由于霍爾器件性能限制及系統設計的要求，開關調制的時鐘速率不會太快（通常在100kHz~1MHz左右）。同時，由于希望能夠過濾掉不必要的噪聲信號，電流傳感器芯片通常都會在信號輸出端（圖1中的信號處理電路104之后）采用低通濾波器來保證良好的噪聲特性，但低通濾波器會降低瞬態響應的速度。在通?？梢越邮艿脑肼曁匦詶l件下，信號輸出端的瞬態響應速度一般大于5~10微秒。由于過閾值信號是一種瞬態響應，所以帶有低通濾波器的信號輸出端信號難以滿足提供過閾值信號的要求。其它，如壓力傳感器、氣體傳感器等，也有相似的快速過壓（濃度）檢測需求，其需求及遇到的問題與電流傳感器類似。

發明內容

為了解決過閾值信號檢測困難的問題，本發明提供了一種應用于開關調制信號的快速過閾值檢測電路，其能夠實現過閾值信號快速準確的檢測。

其技術方案是這樣的：一種應用于開關調制信號的快速過閾值檢測電路，其包括串聯連接的傳感器、第一調制開關、放大器、第二調制開關和信號處理電路，其特征在于，所述第二調制開關連接閾值信號檢測模塊，所述閾值信號檢測模塊包括兩個高速比較器，兩個所述高速比較器的輸入端連接所述第二調制開關，兩個所述高速比較器的輸出端連接或門的輸入端，所述或門輸出端連接數字處理模塊的輸入端，所述數字處理模塊的輸出端連接數字比較器的輸入端，所述數字比較器的輸出端輸出過閾值信號。

其進一步特征在于，所述數字處理模塊包括高速數字采樣器和數字濾波器；

所述數字濾波器為FIR濾波器，所述FIR濾波器由對應數量的延遲模塊和加法器模塊構成；

所述高速數字采樣器采用1bit采樣。