[發明專利]用于絕對電壓測量的設備和方法

有效

• 申請號: 201910893104.2
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110940849B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: V·卡索夫斯基;F·佩蒂;C·范布根豪特
• 申請（專利權）人: 邁來芯科技有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 黃嵩泉;張鑫

用于測量絕對電壓信號(vin)的方法和電路(300)，該電路包括：A/D轉換器(ADC)，以及控制器(302)，該控制器(302)適于：在針對以下步驟a)至步驟c)施加同一參考電壓(vref)的同時，a)獲得用于具有正溫度系數的第一參考信號(vptat)的第一數字參考值(VPTAT)；b)獲得用于具有負溫度系數的第二參考信號(vbe)的第二數字參考值(VBE)；c)獲得用于待測量的信號(vin)的原始數字信號值(VIN)；以及d)使用第一數字參考值(VPTAT)和第二數字參考值(VBE)和原始數字信號值(VIN)的數學函數在數字域中計算絕對電壓值(VABS)。

技術領域

本發明總體上涉及數字化方法和電路的領域，并且更具體地涉及用于執行準確的絕對電壓測量的方法和電路。

背景技術

將模擬信號轉換為數字值的過程被稱為數字化(digitizing或digitization)。用于將模擬信號數字化的電路通常被稱為模數轉換器，縮寫為A/D轉換器或ADC。

例如在分辨率(位數)、轉換速度等方面存在許多ADC的變型。它們通常具有用于接收待數字化的模擬信號的輸入端口ip，以及用于(例如，以串行或并行形式)提供數字值的輸出端口op，并且它們全部都需要供給電壓vdd和精確的參考電壓vref，如圖1中所圖示。

眾所周知，針對給定的電路拓撲和分辨率(位數)，ADC的準確度高度取決于參考電壓vref的精度和長期穩定性。為了減少隨時間的漂移，在實踐中，幾乎總是使用所謂的帶隙電壓。帶隙電壓參考的概念在本領域中是公知的，并且經文檔充分記載。在撰寫本申請時，例如可以在https://en.wikipedia.org/wiki/Bandgap_voltage_reference上找到介紹，但是存在許多其他文檔和教程。

為了理解本發明的原理，知曉通常通過放大所謂的PTAT(與絕對溫度成比例的)電壓(或電流)并將結果與CTAT(與絕對溫度互補的)電壓(或電流)相加來得到帶隙電壓就足夠了。已知通過使用至少一階的適當的乘法因子可以很大程度地補償溫度影響。多年來，提出了許多改進以使溫度依賴性線性化，或者放寬溫度范圍。

然而，本發明并不具體涉及由于溫度變化而導致的的數字化方法和電路的漂移，而是主要涉及由于機械應力的漂移，例如由封裝(例如，塑料模制)或由于焊接引起的漂移。

發明內容

本發明的實施例的目的在于提供用于為待數字化的模擬信號提供數字值的方法和電路，或者換句話說，提供用于測量絕對電壓信號的方法和電路。本發明的實施例的目的還在于提供包括這種電路和傳感器電路的設備。

本發明的實施例的具體目的在于提供用于測量絕對電壓信號的方法和電路，該方法和電路具有對機械應力降低的靈敏度。

本發明的實施例的具體目的在于提供用于測量絕對電壓信號的方法和電路，該方法和電路具有與機械應力相關的減小的漂移。

本發明的具體實施例的目的在于提供用于使用更少的組件和/或在半導體襯底上占據更少空間來測量絕對電壓信號的方法和電路。

本發明的具體實施例的目的在于提供用于在溫度為約20℃至約60℃的環境中準確地測量絕對電壓信號的方法和電路。

本發明的具體實施例的目的在于提供用于在溫度為-20℃至+120℃的環境中準確地測量絕對電壓信號的方法和電路，其絕對準確度對應于最高±0.5℃的溫度變化，包括由于機械應力而導致的變化。

本發明的具體實施例的目的在于提供用于在溫度為-50℃至+170℃的環境中準確地測量絕對電壓信號的方法和電路，其絕對準確度對應于最高±0.2℃的溫度變化，包括由于機械應力而導致的變化。

這些目的通過根據本發明的實施例的電路以及方法以及設備來實現。