專利名稱：用于可編程傳感器補償集成電路的毫伏輸出電路的制作方法
用于可編程傳感器補償集成電路的毫伏輸出電路 技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵤├旧婕皞鞲衅鞣椒ê拖到y(tǒng)。實施例也涉及傳感器應(yīng)用中 所采用的惠斯通電橋電路。實施例還涉及可編程傳感器及其集成電 路。
背景技術(shù)：
惠斯通電橋電路正用在多種傳感應(yīng)用中，尤其是那些與磁致電阻 有關(guān)的應(yīng)用，磁致電阻是指物體的電阻受磁通量影響的現(xiàn)象。在這些 應(yīng)用中，物體的電阻以可預測的方式隨磁通量的變化而改變，這使得 該物體適合在磁場傳感器中用作磁電換能器。然而，同任何電阻物體 一樣，該物體的電阻還受到其他環(huán)境因素的影響，例如溫度。在實用 但靈敏的傳感器應(yīng)用中， 一個問題涉及到配置一些裝置，用于區(qū)分由 變化的磁通量得到的換能器信號和源于其他環(huán)境源的無用換能器信 號。常用的方法是在惠斯通電橋的配置中包含至少一個磁阻元件。眾所周知，可以利用惠斯通電橋測量電路來測量許多物理參數(shù)。 典型地，惠斯通電橋測量電路包括兩個并聯(lián)支路，其中每個并聯(lián)支路 包括兩個串聯(lián)支路。在其中一個串聯(lián)支路上可以連接參數(shù)響應(yīng)阻抗， 例如溫度響應(yīng)電阻器。為了確定可變阻抗的值，繼而確定所監(jiān)測參數(shù) 的值，現(xiàn)有技術(shù)中的電橋通常調(diào)整在平衡狀態(tài)，由此在電橋的對角線 上得到零電壓。該對角線位于兩并聯(lián)支路抽頭之間。通過調(diào)整電橋阻 抗而非監(jiān)測阻抗的值，電橋可以手動或自動地激活到平衡狀態(tài)。達到平衡狀態(tài)后，利用熟知的平衡方程可以計算可變參數(shù)響應(yīng)阻 抗的值。從計算得到的參數(shù)響應(yīng)阻抗的值，可以根據(jù)參數(shù)值與該參數(shù) 響應(yīng)阻抗的阻抗值之間的已知關(guān)系來計算參數(shù)的值。這些計算可以通 過人工計算或自動計算來完成。因此，許多傳感器采用惠斯通電橋電路的配置，其基本上是非常 筒單的電路。然而，傳感器的補償要求增加與有源元件串聯(lián)或并聯(lián)的電阻。最近，可編程的補償集成電路(IC)已經(jīng)實現(xiàn)，這使得傳感器電路的數(shù)字補償成為可能。然而，由于模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的限制，這
些配置會產(chǎn)生放大的電壓輸出，典型的輸出范圍為O.IV到4.9V。在其 它應(yīng)用中作為替代，理想的軌對軌(rail-to-rail)電路很難實現(xiàn)。不幸 的是，目前沒有可用的集成電路能產(chǎn)生與未放大的惠斯通電橋電路輸 出相似的輸出。發(fā)明內(nèi)容提供下面的概述是為了促進對這里所公開實施例的某些獨特的創(chuàng) 新特征的理解，并不是完整的描述。通過將整篇說明書、權(quán)利要求、 附圖以及摘要看成一個整體，可以全面了解實施例的各個方面。因此，本發(fā)明的一個方面是提供經(jīng)過改進的傳感器裝置、方法和 系統(tǒng)。本發(fā)明的又一個方面是提供經(jīng)過改進的可編程傳感器及其集成電路。本發(fā)明的前述各方面以及其他目的和優(yōu)點將如此處描述的那樣而 得以實現(xiàn)。公開了一種輸出傳感器裝置、系統(tǒng)和方法，其包括一種電 路，該電路包含多個電橋電阻器和一個或多個耦合到該多個電橋電阻 器的連接電阻器。此外，可編程放大器可以耦合到該連接電阻器，其 中該電路產(chǎn)生變化方式與惠斯通電橋電路傳感器的輸出相似的輸出信 號。該可編程放大器在約正或負lmA的電流下可以產(chǎn)生約0V~5V的 信號。電橋電阻器可配置成包含四個電橋電阻器，包括耦合到第二電阻 器的第一電阻器，連接到第二電阻器的第三電阻器，連接到第三電阻 器和第二電阻器的第四電阻。連接電阻器一般連接到電橋電阻器的第 一電阻器和第四電阻器。


隨附的附圖融入并組成了說明的一部分，其中相近的參考數(shù)字表 示不同視圖中相同或功能相似的元件，附圖進一步闡述了本發(fā)明，并 且與本發(fā)明的詳細描述一起解釋本發(fā)明的原理。圖l是示出能夠根據(jù)一個優(yōu)選實施例實施的電路的示意圖； 圖2是示出能夠根據(jù)一個優(yōu)選實施例實施的系統(tǒng)的高級框圖； 圖3是示出能夠根據(jù)另 一實施例實施的系統(tǒng)的高級框圖。
具體實施方式
這些非限制示例中所討論的特定數(shù)值和配置可以改變，其引用僅 僅是為了說明至少 一個實施例，并非要限制這里所公開的權(quán)利要求的 范圍。圖1是示出可以根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例實施的電路100的 示意圖。電路100—般包含多個或一組116電橋電阻器118、 120、 124、 122，以及一個或多個耦合到電橋電阻器118、 120、 124、 122的連接電 阻器114。因此，第一電橋電阻器118連接到第二電橋電阻器124，第 二電橋電阻器124接著連接到第三電橋電阻器122。第四電橋電阻器 120連接到第三電橋電阻器122。連接電阻器114一般在節(jié)點134處連 接到第一電橋電阻器118和第四電橋電阻器120。連接電阻器114 一般也在引腳11處連接到可編程放大器112。注 意可編程放大器112包含多個引腳，包括引腳1-14。在圖l所示的示 意圖中，可編程放大器112也標記為Ul?？删幊谭糯笃?12能夠在正 或負l毫安的電流下產(chǎn)生范圍為約0V到5V的信號。此外，電壓Vi/ 138 位于節(jié)點146,電壓Vr 144位于節(jié)點136。相似的，電壓V。w 140位 于節(jié)點148,而電壓V。ut+142位于節(jié)點134處。一組102可變電橋電阻器104、 106、 108和IIO也在圖1中示出， 表明這些電阻可以在點A、 B、 C、 D連接或不連接到電路IOO。例如， 節(jié)點130和132可以連接到可編程放大器112的引腳7和節(jié)點133。一般來說，電路100可以添加到任何可用的可編程集成電路芯片 中，并產(chǎn)生變化方式與惠斯通電橋電路傳感器的輸出相似的輸出信 號，使得不昂貴的可編程集成電路能夠代替單獨調(diào)節(jié)的電阻器使用。 例如，根據(jù)設(shè)計考慮，在約為2.5伏的共模電壓下，該信號可以處于正 或負100mV或更4氐的范圍內(nèi)。圖2是示出能夠根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例實施的系統(tǒng)200的 高級框圖。注意在圖l-2中，使用相同的參考數(shù)字標記相同或相似的 部件。系統(tǒng)200—般包含電路100，電路100包含可編程放大器112， 其與圖1所示的一組116電橋電阻器進行通信。此外可編程IC 202耦 合到電路IOO。注意，在約2.5伏下，該電路產(chǎn)生的輸出信號可以是例 如范圍為約0到100mV的4言號。圖3是示出能夠^L據(jù)另一實施例實施的系統(tǒng)300的高級框圖。注 意在圖1-3中， 一般使用相同的參考數(shù)字標記相同和相似的部件或元 件。因此，系統(tǒng)300包含有源惠斯通電橋102，其電連接到可編程放大 器112。無源惠斯通電橋116也電連接到可編程放大器112。 一個或多 個數(shù)據(jù)線302和304連接到可編程放大器112。因此，有源惠斯通電橋 102由可變電阻器104、 106、 108、 110組成，如圖1所示。無源惠斯 通電橋116由電阻118、 120、 124和122組成，也如圖1所示。用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造并利用本發(fā)明。然而，本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將意識到，前面的描述和示例僅用作說明和范例。本發(fā) 明的其他改變和修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的，并且隨附 的權(quán)利要求也有意覆蓋這些改變和修改。所述的說明并無意對本發(fā)明作詳盡的闡述或限制本發(fā)明的范圍。 按照上述的教導，在不脫離以下權(quán)利要求范圍的前提下可以有許多修 改和改變。本發(fā)明的使用可能涉及到具有不同特征的部件。本發(fā)明的 范圍將由隨附的權(quán)利要求界定，完全承認所有方面的同等物。
權(quán)利要求
1.一種輸出傳感器裝置，包括包含多個電橋電阻器和至少一個耦合到該多個電橋電阻器的連接電阻器的電路；及可編程放大器，耦合到該至少一個連接電阻器，其中所述電路產(chǎn)生變化方式與惠斯通電橋電路傳感器的輸出相似的輸出信號。
2. 權(quán)利要求l的裝置，其中所述可編程放大器產(chǎn)生范圍為約OV-5V的信號。
3. 權(quán)利要求3的裝置，其中所述可編程放大器在近似正或負lmA 的電流下產(chǎn)生所述范圍為約OV ~ 5V的所述信號。
4. 權(quán)利要求l的裝置，其中所述多個電橋電阻器包含四個電橋電 阻器，包括耦合到第二電阻器的第一電阻器，連接到該第二電阻器的 第三電阻器，以及連接到該第三電阻器和該第二電阻器的第四電阻 器。
5. 權(quán)利要求4的裝置，其中所述至少一個連接電阻器連接到所述 多個電橋電阻器的所述第一電阻器和所述第四電阻器。
6. 權(quán)利要求l的裝置，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號包含 范圍約為正或負100mV的信號。
7. 權(quán)利要求6的裝置，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號在約 2.5V下包含范圍約為正或負100mV的所述信號。
8. 權(quán)利要求l的裝置，還包括可編程集成電路(IC),其可以連 接到所述電路和所述可編程放大器。
9. 權(quán)利要求l的裝置，還包括傳感器，該傳感器包括所述電路和 所述可編程放大器。
10. —種輸出傳感器系統(tǒng)，包括包含多個電橋電阻器和至少一個耦合到該多個電橋電阻器的連接 電阻器的電路，其中該多個電橋電阻器包含四個電橋電阻器，包括耦 合到第二電阻器的第一電阻器，連接到該第二電阻器的第三電阻器， 以及連接到該第三電阻器和該第二電阻器的第四電阻器，其中所述至 少一個連接電阻器連接到所述多個電橋電阻器的該第一電阻器和該第 四電阻器。耦合到所述至少一個連接電阻器的可編程放大器，其中所述電路產(chǎn)生變化方式與惠斯通電橋電路傳感器的輸出相似的輸出信號；及 可編程集成電路(IC)，其可連接到所述電路和所述可編程放大器。
11. 權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述可編程放大器產(chǎn)生范圍為約 0V-5V的信號。
12. 權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述可編程放大器在近似正或負lmA 的電流下產(chǎn)生所述范圍為約0V~5V的所述信號。
13. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號包 含范圍為約正或負100mV的信號。
14. 權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號在 約2.5V下包含范圍約為正或負100mV的所述信號。
15. —種輸出傳感器方法，包括以下步驟提供一電路，該電路包含多個電橋電阻器和至少一個耦合到該多個電橋電阻器的連接電阻器；將可編程放大器連接到所述至少一個連接電阻器；及 從所述電路產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號的變化方式與惠斯通電橋電路傳感器的輸出相似。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中所述可編程放大器產(chǎn)生范圍為約 0V-5V的信號。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中所述可編程放大器在近似正或負lmA 的電流下產(chǎn)生所述范圍為約0V ~ 5V的所述信號。
18. 權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟配置所述多個電橋電阻器以包含四個電橋電阻器，包括耦合到第 二電阻器的第一電阻器，連接到該第二電阻器的第三電阻器，以及連 接到該第三電阻器和該第二電阻器的笫四電阻器；及將所述至少一個連接電阻器連接到所述多個電橋電阻器的該第一 電阻器和該第四電阻器。
19. 權(quán)利要求16的方法，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號包 含范圍為約正或負100mV的信號。
20. 權(quán)利要求6的方法，其中由所述電路產(chǎn)生的所述輸出信號在 約2.5V下包含范圍約為正或負100mV的所述信號。
全文摘要
公開了一種輸出傳感器裝置、系統(tǒng)和方法，其包括一電路，該電路包含多個電橋電阻器和一個或多個耦合到該多個電橋電阻器的連接電阻器。此外，可編程放大器可以耦合到該連接電阻器，其中該電路產(chǎn)生變化方式類似于惠斯通電橋電路傳感器的輸出的輸出信號。因此，提供了一種電路，該電路可以很容易地添加到現(xiàn)有可編程集成電路(IC)芯片中。
文檔編號G01R33/025GK101120264SQ200580048147
公開日2008年2月6日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者I·N·本特利 申請人:霍尼韋爾國際公司