[發明專利]一種可重構多模態傳感器接口電路

有效

• 申請號: 202110031285.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112881856B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李永福;周婷;王國興;連勇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種可重構多模態傳感器接口電路，其特征在于：包括可重構測量電路，所述可重構測量電路的輸入端與連接接口相連，輸出端與基線補償電路的一端相連，所述基線補償電路的另一端與可重構測量電路的輸入端相連，所述連接接口與傳感器相連，所述可重構測量電路用于根據傳感器的輸出類型，通過開關控制重構兩種測量電路，統一轉換為電壓輸出，第一種測量電路對應輸出類型為電阻/電壓/電流的傳感器，第二種測量電路對應輸出類型為電容的傳感器，所述基線補償電路用于對第一種測量電路進行電阻補償，對第二種測量電路進行電容補償，通過增加額外的電阻和電容將測量結果的誤差補償回來，從而降低可重構測量電路的測量結果的誤差；

所述可重構測量電路包括放大器，所述放大器的反相輸入端與依次通過誤差電容C_DS、開關S2、輸入電阻R_V、開關S1與連接接口相連，所述輸入電阻R_V通過開關En1連接在一起，所述放大器的正相輸入端與參考電壓Vamp相連，所述參考電壓Vamp用于確保放大器的正常工作，輸出端與三條并聯支路的輸入端相連，所述三條并聯支路的輸出端分別通過開關S4連接到誤差電容C_DS和放大器之間的支路上，通過開關S6連接到開關S2和誤差電容C_DS的支路上，基準電壓Vref也連接到開關S2和誤差電容C_DS的支路上，所述三條并聯支路分別為依次串聯的開關En2、反饋電容C_F、開關En3，依次串聯的開關EnB1、反饋電阻R_F、開關EnB2，以及開關S5，所述放大器的輸出端還通過開關S3、電容C接地，所述電容C兩端通過開關S7連接在一起，在所述開關S1和連接接口的支路上還依次通過開關En4、開關S8接地，所述開關En4用于控制第一種測量電路和第二種測量電路的切換，所述開關S8用于在第二種測量電路工作時，將輸入電容C_in存儲的電荷放電清零。

2.根據權利要求1所述的可重構多模態傳感器接口電路，其特征在于：所述可重構測量電路還包括降噪電路，所述降噪電路采用相關雙采樣原理，通過開關控制電路誤差電容C_DS充放電，先切斷與連接接口的連接，對此時的電路噪聲進行采樣存儲，再迅速恢復與連接接口的連接，從而達到降噪的作用。

3.根據權利要求2所述的可重構多模態傳感器接口電路，其特征在于：所述第一種測量電路利用輸入電阻R_V和反饋電阻R_F結合放大器組成比例放大器，將輸出類型為電阻/電壓/電流的傳感器的輸入信號放大并轉換成電壓輸出；所述第二種測量電路利用輸入電容C_in和反饋電容C_F結合放大器組成比例電荷放大器，將輸出類型為電容的傳感器的輸入信號放大并轉換成電壓輸出。

4.根據權利要求1所述的可重構多模態傳感器接口電路，其特征在于：所述基線補償電路包括N比特的數字邏輯控制電路、N比特控制的電容電阻陣列及比較器，所述比較器的正相輸入端與放大器的輸出端相連，所述比較器的反相輸入端與基準電壓Vref，輸出端與數字邏輯控制電路的輸入端連接，所述數字邏輯控制電路的輸出端與電容電阻陣列的輸入端連接，所述電容電阻陣列的輸出端通過開關S9與開關S6相連，通過開關S10與開關S1相連，所述開關S9用于控制基線補償電路是否接入電路，所述開關S10用于控制電容電阻陣列是否接入電路；

所述數字邏輯控制電路用于將比較器的輸出結果轉換成N比特數字信號，所述電容電阻陣列用于根據N比特數字信號控制對應電阻或者電容接入電路，完成對可重構測量電路的補償。

5.根據權利要求4所述的可重構多模態傳感器接口電路，其特征在于：所述數字邏輯控制電路包括多個一一對應的寄存器和組合邏輯，每一位數字信號的輸出由一個寄存器和一個組合邏輯電路構成；所述電容電阻陣列包括并聯的多個電容、串聯的多個電阻，每個電阻的兩端均通過開關連接在一起，每個電容均與開關串聯。