[發明專利]一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路

在審

• 申請號: 202211064562.3
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115469377A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 張加宏;王程;劉祖韜;李敏;鄒循成
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01W1/04;H03M1/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姚建楠

本發明涉及氣象傳感器和集成電路技術領域，具體涉及一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路，包括芯片外部輸入接口、芯片外圍元器件、芯片內部電路、壓阻式壓力傳感器、電容式濕度傳感器和電阻式溫度傳感器；本發明可以同時采集與調理氣壓、濕度、溫度三種氣象參數，并進行標準化輸出，并且測同一氣象參數不同型號的傳感器均可以進行0V?5V標準化輸出，可以應用于不同場景氣象探測的需求，本集成電路采用低功耗結構，功耗得到降低，降低了電路設計的復雜性，通用性得到提高，符合現代節能需求，將板級電路制作成集成電路，體積減小很多，方便各類環境下使用。

技術領域

本發明涉及氣象傳感器和集成電路技術領域，具體涉及一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路。

背景技術

近年來，氣象智能傳感器在人們的生活中占的比重越來越大，多傳感器微系統在氣象探測中受到廣泛關注。對于傳感器應用系統而言，傳感器和模擬前端電路是不可或缺的一部分。在氣象探測中要用到各種各樣的傳感器，氣象傳感器作為一種測量裝置，可以將一種不可直接獲取的信息按照某一種傳感機理轉化為電信號或者其他某種可以測量并且量化標定的指標。絕大多數的模擬前端電路只針對單一類型的目標傳感器設計，具備獨特的功能和用途。開發特定傳感器的接口電路將耗費大量的時間和成本，其系統靈活性和可拓展性也大大受限。特定目標傳感器的接口電路僅適用于大批量、高成本的工業生產。為了滿足市場的需求，應該設計一個適用于多種氣象傳感器平臺的綜合性模擬前端電路。因此，復合式氣象傳感器模擬前端集成電路得到越來越多人的高度重視，并且2020年國家將集成電路學科單獨出來，成為一級學科，并且大力扶持和發展集成電路產業。復合式氣象傳感器模擬前端集成電路是一種能夠同時將多種氣象傳感器的輸出信號進行轉化并0V-5V標準化輸出，輸出給下一級連接的模數轉換器ADC，對于氣象探測具有非常重要的意義。

綜上所述，研發一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路，仍是氣象傳感器和集成電路技術領域中亟需解決的關鍵問題。

發明內容

本發明為了解決上述問題，本發明提供了一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路，能夠將多種氣象傳感器輸出信號進行轉化并0V-5V標準化輸出，即在壓力調理電路中當0氣壓時，輸出為0V，當滿量程氣壓時，輸出為5V，輸出給下一級連接的ADC轉換為數字信號后送入單片機，在溫度調理電路中當0溫度時，輸出為0V，當滿量程溫度時，輸出為5V，輸出給下一級連接的ADC轉換為數字信號后送入單片機，濕度調理電路的輸出為0V-5V滿擺幅方波信號，直接送入單片機，并且對于測同一氣象參數不同型號的傳感器均可以進行0V-5V標準化輸出，可以應用于不同場景氣象探測的需求。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了一種適用于多氣象傳感器的模擬前端集成電路，包括芯片外部輸入接口、芯片外圍元器件、芯片內部電路、壓阻式壓力傳感器、電容式濕度傳感器和電阻式溫度傳感器，其中：

所述芯片外部輸入接口包括壓阻式壓力傳感器接口、電容式濕度傳感器接口、電阻式溫度傳感器接口以及給芯片內部電路內的模數轉換器提供外部時鐘的接口；

所述芯片外圍元器件包括壓力傳感器調理電路的調零電阻和調滿量程電阻、濕度傳感器調理電路的占空比控制電阻以及溫度傳感器調理電路中電阻橋的調零電阻和調滿量程電阻；

所述芯片內部電路包括低壓差線性穩壓器、壓力傳感器調理電路、濕度傳感器調理電路、溫度傳感器調理電路以及模數轉換器，所述低壓差線性穩壓器的輸入連接外部輸入電源，輸出與芯片內部各模塊的電源輸入相連，所述壓力傳感器調理電路的輸入與壓阻式壓力傳感器的輸出相連，輸出與模數轉換器的輸入相連，所述濕度傳感器調理電路的輸入與電容式濕度傳感器的輸出相連，輸出相連外部單片機，所述溫度傳感器調理電路的輸入與電阻式溫度傳感器和調零電阻，調滿量程電阻構成電阻橋的輸出相連，輸出與模數轉換器的輸入相連，所述的模數轉換器的輸入分別與壓力傳感器調理電路和溫度傳感器調理電路的輸出相連，時鐘輸入分別與外部時鐘的輸出相連，參考電壓輸入與低壓差線性穩壓器的參考電壓輸出相連，輸出與外部單片機相連；