[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

本發明涉及接口電路的技術領域，公開了一種可重構多模態傳感器接口電路，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。本發明的結構簡單，實用性強且成本低，適于推廣。

技術領域

本發明涉及數據分析的技術領域，具體涉及一種可重構多模態傳感器接口電路。

背景技術

可重構多模態技術能夠使系統在運行過程中動態地重構軟件和硬件系統,具有資源利用率高、功耗低、靈活性強和功能自適應等優點，在多種領域具有廣泛的應用前景。近些年來，傳感器應用系統作為現代物聯網(Internet of Things,IoT)領域的核心部分之一得到蓬勃發展，被廣泛應用于各類電子設備、環境監測以及智慧城市創建等領域。

傳感器檢測物理，化學和生物等信息，并將其最終輸出表示為電信號或電可轉換形式，傳感接口電路正是負責對這些傳感器的輸出進行測量，并執行數據處理、傳輸等操作，因此傳感器接口電路的設計是必不可少的。大多數傳感器的輸出類型可分為電阻式/電容式/電壓式/電流式(R/C/V/I)四種模式，過去，傳感器接口電路的研究主要集中在特定模式的傳感器上，針對不同的輸出信號類型專門設計出不同的接口架構與電路，因此它們對于特定的傳感器類型具有特殊的功能和良好的性能。但是，開發傳感器專用的接口電路將花費大量的成本和時間，在當今的物聯網時代，巨大的傳感器應用系統希望在短時間內以低成本完成，所以，可重構多模態傳感器接口電路設計實現了可檢測電阻式/電容式/電壓式/電流式(R/C/V/I)四種信號的可重構接口電路，具有可應用于各種傳感器應用系統的通用性，當需要對不同模態信號進行采集時，可以直接進行模式切換，具有便捷性和靈活性。

可重構多模態傳感器接口電路(Reconfigurable Analog Front End Circuits，簡稱RAFE)是利用開關電容的方式將核心運算放大器重構成不同信號的放大器，進行四種不同信號(R/C/V/I)測量模式的切換，同時采用相關雙采樣(Correlated-double-sampling,CDS)技術降低噪聲，增加基線補償回路電路部分補償電路漂移。不同的傳感器可將信號轉換成不同的電氣特性，主要為電阻式/電容式/電壓式/電流式(R/C/V/I)四種，而一般的傳感器接口電路只針對其中某一種信號進行放大，所以其設計的放大器架構各有不同，例如測量電流的前端放大器為跨阻放大器(Trans-Impedance Amplifier,TIA)，而測量電容的一般為電荷放大器(Charge Amplifier,CA)，因此它們相互之間不能直接復用，通用性差，電路結構復雜。

發明內容

本發明提供了一種可重構多模態傳感器接口電路，解決了現有傳感器接口電路針對其中某一種信號進行放大、其他信號不能直接復用，通用性差問題。

本發明可通過以下技術方案實現：

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。