專利名稱：具有調(diào)節(jié)系數(shù)存儲(chǔ)器的信號(hào)調(diào)節(jié)集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被傳感換能器檢測(cè)到的信號(hào)的調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
換能器是一種把一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量的設(shè)備，其目的 是測(cè)量或者信息傳送。傳感換能器是一種能夠檢測(cè)(感測(cè))信號(hào)或者物理?xiàng)l件 并將其轉(zhuǎn)換為可以被人讀取禾吩析的信號(hào)的換能器。例如使用傳感換能器的設(shè) 備包括空氣流量傳感器，速度傳感器，位置傳感器，壓力傳感器，相對(duì)濕度傳 麟等類似裝置。
眾所周知，傳感換能器的輸出，在此被稱作"原始信號(hào)"，必須被調(diào)節(jié)以使 它能夠被終端用戶正確地使用。信號(hào)調(diào)節(jié)電路和調(diào)節(jié)技術(shù)(也被稱為"信號(hào)補(bǔ) 償"或"信號(hào)校正")調(diào)節(jié)來(lái)自傳感換能器的原始信號(hào)，與被傳感換能器或傳感
換能皿術(shù)測(cè)量的數(shù)量無(wú)關(guān)。
一些傳感換能器具有非常線性和穩(wěn)定的輸出，并且需要最低限度的調(diào)節(jié)； 另一些傳感換能器技術(shù)產(chǎn)生極端非線性信號(hào)，并且需要大量調(diào)節(jié)以滿足所需的 線性輸出。環(huán)境溫度和各種傳感技術(shù)的靈敏度也可以影響從傳感換能器輸出的 信號(hào)的線性和穩(wěn)定性，皿一步增加了調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的需要。
專用集成電路(ASIC)已經(jīng)被開發(fā)用于調(diào)節(jié)傳感換能器信號(hào)，并且這些 ASIC提供了種類繁多的編程選擇，可以被專門設(shè)計(jì)為與特定的傳感技術(shù)的特征 相匹配。由于市場(chǎng)上有如此眾多的不同種類的傳感器(壓力，氣流，速度，位 置等)，設(shè)計(jì)一個(gè)買得起的、可以調(diào)節(jié)從各種類型換能器輸出的原始信號(hào)的 ASIC，實(shí)際上是不可能的。然而，在大多數(shù)情況下，為了對(duì)以的特征(靈敏度， 偏移量，溫度弓胞的靈 變化，溫度弓胞的偏移量變化和非線性特征)，原始 信號(hào)需要被調(diào)節(jié)，因此為了這些基本特征，通用的具有"粗"調(diào)節(jié)原始信號(hào)能 力的調(diào)節(jié)電路已經(jīng)被研發(fā)。這里使用的粗調(diào)節(jié)指的是使用低階多項(xiàng)式，例如21^ 階多項(xiàng)式或更低來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)。適用于粗調(diào)節(jié)的典型調(diào)節(jié)包括由于溫度導(dǎo)致的靈 ,改變或者由于溫度導(dǎo)致的信號(hào)偏移量改變而補(bǔ)償信號(hào)。目前，傳 制造商正在使用兩種方法來(lái)調(diào)節(jié)由傳感換能器輸出的原始信 號(hào)并將其傳送給用戶，每一種方法在其自己的方式中是有優(yōu)勢(shì)的。在第一種方
法中，信號(hào)調(diào)節(jié)ASIC包括調(diào)節(jié)電路，其可以對(duì)原始信號(hào)進(jìn)tfffi調(diào)節(jié)，并且將已 被粗調(diào)節(jié)的信號(hào)傳送給終端用戶。由于基礎(chǔ)級(jí)的調(diào)節(jié)已被ASIC提供，終端用戶 就無(wú)需提供或者^(guò)ffl自身處理器來(lái)執(zhí)fiH周節(jié)，從而釋放處理器來(lái)處理其他任務(wù)。 一個(gè)缺點(diǎn)，如上所述，是調(diào)節(jié)的魯棒性受限于支持具有可以在廣泛的多種應(yīng)用 中使用的信號(hào)調(diào)節(jié)芯片。
第二種方法是給終端用戶提供可下載的補(bǔ)償系數(shù)，該系數(shù)用于調(diào)整被終端 用戶設(shè)備的處理器(處理器組)處理的方程，該設(shè)備接收來(lái)自傳感器的原始信 號(hào)。實(shí)際上，存儲(chǔ)器例如TEDS (換能器電子娜表)IC存儲(chǔ)可下載的系數(shù)， 該系統(tǒng)被應(yīng)用于例如信號(hào)調(diào)節(jié)應(yīng)用中。傳感換能器輸出原始信號(hào)到終端用戶設(shè) 備，并且最優(yōu)系數(shù)已被從存儲(chǔ)器下載，該系統(tǒng)被終端用戶系統(tǒng)中的處理器應(yīng)用 于執(zhí)行所期望的調(diào)節(jié)的方程中。使用來(lái)自存儲(chǔ)器單元的可下載系數(shù)賦予終端用 戶靈活性，當(dāng)需要時(shí)，使用更高階次(例如3l介多項(xiàng)式或者更高)指數(shù)函數(shù)來(lái) 調(diào)節(jié)原始的換能器信號(hào)，代替不得不使用的由上述信號(hào)調(diào)節(jié)ASIC提供的ma用 的調(diào)節(jié)系數(shù)。然而，由于終端用戶執(zhí)行調(diào)節(jié)直接來(lái)自傳感換能器的原始信號(hào)的 過(guò)程，終端用戶為了調(diào)節(jié)目的必須占用它的處理器。
擁有一個(gè)滿足特定終端用戶需求的用戶化集成電路是令人向往的，并且既 可以為終端用戶提供粗調(diào)節(jié)信號(hào)又可以提供可下載系數(shù)，該系數(shù)被用來(lái)提供當(dāng) 需要時(shí)的更高級(jí)別的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明， 一種信號(hào)調(diào)節(jié)集成電路，包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ) 器用于存儲(chǔ)終端用戶可下載系數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該集成電路是一個(gè) 專用集成電路(ASIC)，并且該終端用戶可下載的系數(shù)，基于被終端用戶預(yù)選的 數(shù)學(xué)方程，在傳感器設(shè)備被校準(zhǔn)時(shí)被預(yù)先存儲(chǔ)在ASIC中。與現(xiàn)有技術(shù)中可用的 信號(hào)調(diào)節(jié)裝置相比，這導(dǎo)致一種定制化的和更具成本效益和空間效率的具有改 進(jìn)功能的信號(hào)調(diào)節(jié)裝置。


圖1為一框圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和概念； 圖2為一流程圖，說(shuō)明按照本發(fā)明執(zhí)行的步驟。
具體實(shí)施例方式
圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)和概念的框圖。參考圖1，
傳麟濯包括傳感換能器102，其輸出原始信號(hào)到ASIC 104的信號(hào)調(diào)節(jié)器108 的輸入端112。傳感器100可以是任何種類的傳感器，例如空氣流量傳感器，速 度傳感器，位置傳感器，壓力傳感器，相對(duì)濕度傳感器等。原始信號(hào)與被傳感 換能器102檢測(cè)至啲參數(shù)相對(duì)應(yīng)。信號(hào)調(diào)節(jié)器108 j頓A^f周知的方法調(diào)節(jié)來(lái) 自傳感換能器102的原始信號(hào)，1頓低階多項(xiàng)式(例如2^階多項(xiàng)式或更低)來(lái) 產(chǎn)生粗調(diào)節(jié)信號(hào)，該粗調(diào)節(jié)信號(hào)在這個(gè)例子中通過(guò)輸出端116輸出到終端用戶 設(shè)備IIO。
終端用戶設(shè)備110可以包括例如微處理器，其被終端用戶使用以分析、存
儲(chǔ)和以別的方式f頓來(lái)自傳感器102的 。微處理器可以專門用于那個(gè)用途;
更典型地，微處理器將是大型處理設(shè)備的一部分，該處理設(shè)備《柳己被分析的 數(shù)據(jù)用于一些其他用途，例如用于監(jiān)測(cè)醫(yī)院病人呼吸的氣流監(jiān)視器。
ASIC 104位于傳感換能器102和終端用戶設(shè)備110之間。ASIC 104被配置 有存儲(chǔ)器106。這個(gè)存儲(chǔ)器106剤斜寺定系數(shù)，該系數(shù)可以被終端用戶ffi31輸出 端114下載到終端用戶設(shè)備110以執(zhí)fi^寺定的任務(wù)。例如，終端用戶可以4OT 來(lái)自信號(hào)調(diào)節(jié)器108的粗調(diào)節(jié)信號(hào)以用于某一應(yīng)用，但是也需要更加線性化的 信號(hào)，使用預(yù)定的方程和某些傳感器專用的正弦傅立葉系數(shù)，由粗調(diào)節(jié)信號(hào)的 更進(jìn)一步的調(diào)節(jié)產(chǎn)生該線性化的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)傳感器100被提供給終 端用戶時(shí)，存儲(chǔ)器106把這些針對(duì)特定終端用戶需求的傅立葉系M行存儲(chǔ)并 且可用于被終端用戶下載。
因此，終端用戶肯的刻每傳感器100連接到他們的終端用戶設(shè)備110上，并
且在接收來(lái)自傳繊畫的被檢測(cè)信號(hào)之前，從存儲(chǔ)器106下載這些可下載系 數(shù)。這配置終端用戶設(shè)備110既接收來(lái)自信號(hào)調(diào)節(jié)器108的粗補(bǔ)償信號(hào)，又使 它們具有把從存儲(chǔ)器106下載的預(yù)定系數(shù)應(yīng)用到粗補(bǔ)償信號(hào)并且，一步地補(bǔ) 償它以獲得更精確、更高的補(bǔ)償信號(hào)的能力。通逝頓可下載的系數(shù)執(zhí)行的這 個(gè)第二級(jí)的補(bǔ)償在這里指的是"微調(diào)節(jié)"和意OW使用多項(xiàng)式來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)，這 些多項(xiàng)式比那些在粗調(diào)節(jié)中^ffl的多項(xiàng)式的階次更高，例如3，介多項(xiàng)式或者更 高。
在圖1中，圖示說(shuō)明了傳感換能器102和ASIC 104被集itt傳感器100中；然而，容易理解的是傳感器102和ASIC 104可以是賴蟲(非集成)部件， 并且這種非集成配置落入本發(fā)明在此所要求的范圍。進(jìn)一步地，在優(yōu)選的實(shí)施 例中，存儲(chǔ)器106和信號(hào)調(diào)節(jié)器108被配置在ASIC內(nèi)；然而，容易理解的是， 存儲(chǔ)器106和信號(hào)調(diào)節(jié)器108也可以被配置^ffl用集成電路里，并且這種配置 落入本發(fā)明在此所要求的范圍。
盡管存儲(chǔ)器106可以被裝載有一組通用系數(shù)，這些系數(shù)可以被任何終端用 戶使用，在優(yōu)選的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器106在提供給終端用戶使用之前被預(yù)先配 置為只有應(yīng)用于被終端用戶使用的調(diào)節(jié)方程(組)的特定系數(shù)。在一個(gè)，的 實(shí)施例中，存儲(chǔ)器包括EEPROM。為存儲(chǔ)器裝載系數(shù)的過(guò)程是一個(gè)公知的過(guò)程，
在這里不再深入描述。進(jìn)一步地，當(dāng)在上述例子中的"更低階次"多項(xiàng)式被描
述為2nd階或者更低，并且更高一級(jí)的調(diào)節(jié)被描述為f柳3rd階或更高的多項(xiàng)式
來(lái)執(zhí)行，這些值只是為了舉例而給出的。與本發(fā)明有關(guān)的是，第一級(jí)調(diào)節(jié)通過(guò) IC板上的信號(hào)調(diào)節(jié)電路被執(zhí)行，并且第二級(jí)調(diào)節(jié)通過(guò)終端用戶設(shè)備〗OT存儲(chǔ)在 IC存儲(chǔ)器的可下載系數(shù)被執(zhí)行。
圖2是一個(gè)流程圖，說(shuō)明按照本發(fā)明執(zhí)行的步驟。在步驟200中，傳 | 制造商/供應(yīng)商和終端用戶商定一個(gè)或更多個(gè)調(diào)節(jié)方程，這將用于微調(diào)節(jié)從傳感 器畫接收到的粗調(diào)節(jié)信號(hào)。方程將是不同的，例如繊于傳感器輸出的原始 信號(hào)的線性或非線性。
在步驟202中，傳 被校準(zhǔn)，并且用于終端用戶^ffl的方程(組)的系 數(shù)被下載到ASIC的存儲(chǔ)器。雌的，終端用戶所需要的方程(組)的系數(shù)在工 廠被安裝，與此同時(shí)傳感M校準(zhǔn)的期間被測(cè)試?？蛇x擇的，這些系數(shù)可以在 提供給終端用戶之前在后制^Mf呈期間被存儲(chǔ)。
在步驟204中，傳感器100被連接到終端用戶設(shè)備。在步驟206中，在連 接到終端用戶設(shè)備時(shí)，來(lái)自ASIC存儲(chǔ)器的系數(shù)被下載到終端用戶設(shè)備，使得它 們可以被使用。如果需要的話，這一步驟可以推:iK直到實(shí)際需要該系數(shù)時(shí)。在 步驟208中，終端用戶設(shè)備接收到來(lái)自傳感器100的信號(hào)調(diào)節(jié)器108的粗調(diào)節(jié) 信號(hào)。
在步驟210中，作出有關(guān)微調(diào)節(jié)是否被請(qǐng)求的判斷。如果請(qǐng)求微調(diào)節(jié)，過(guò) 程進(jìn)行到步驟212，在此步驟212中，使用已下載的系數(shù)和適當(dāng)?shù)姆匠?，?duì)信號(hào) 執(zhí)4，一步的調(diào)節(jié)，然后過(guò)程進(jìn)行到步驟214，在該步驟214中微調(diào)節(jié)信號(hào)被用于其預(yù)期的目的。如果在步驟210中判斷出微調(diào)節(jié)沒(méi)有被請(qǐng)求，則過(guò)程直接進(jìn) 入到步驟204，并且粗調(diào)節(jié)信號(hào)被用于其期望的目的。
艦加入把預(yù)先下載到傳感器的可下載系數(shù)傳送給終端用戶的功能，傳感 器制造商可以提供一種高精度的傳感器，這種傳自還可以被用在多種裝置中。 這轉(zhuǎn)而使,傳感器的成本下降，這對(duì)于制造商和終端用戶都是一個(gè)積極的結(jié) 果。
，步驟可以ffl^頓標(biāo)準(zhǔn)的眾所周知的編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述實(shí)施例的 新穎性不在于具體的編程技術(shù)而在于使用描述的步驟以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。用于 具體表達(dá)本發(fā)明的軟件編程代碼典型地被存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器中。在一個(gè)客戶機(jī)/ 服務(wù)器環(huán)境中，這些軟件編程代碼可以被存儲(chǔ)在與服務(wù)器相關(guān)的存儲(chǔ)器中。該 軟件編程代碼為了在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用可被配備到任意各種已知的媒介上， 例如軟盤，或硬盤驅(qū)動(dòng)器，或CDROM。該編碼可分布在這樣的媒介上，或者 通過(guò)某一類型的網(wǎng)絡(luò)，從一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存或存儲(chǔ)器到被如其他系統(tǒng)用戶 使用的其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可被分配給用戶。這些在物理媒介上實(shí)現(xiàn)軟件編程代 碼和/或M網(wǎng)絡(luò)分配軟件代碼的技術(shù)和方法是眾所周知的，在這里就不再深入 討論。
容易理解的是，附圖的每個(gè)部分和附圖各個(gè)部分的組合可以通過(guò)通用和/ 或?qū)Ｓ玫幕?更件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)執(zhí)行指定的功能或步驟，或者通M 用和/或?qū)Ｓ玫挠布陀?jì)算機(jī)指令的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這些禾旨指令可能被提供給處理器來(lái)產(chǎn)生一種機(jī)構(gòu)，以使在處理器上被執(zhí) 行的指令，倉(cāng)犍為實(shí)現(xiàn)附圖闡述中特定功能的裝置。該計(jì)算機(jī)程序指令可被處 理器執(zhí)行以引起一系列的操作步驟，這些步驟被M器執(zhí)行以產(chǎn)生一個(gè)計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以便使得在處理器上被執(zhí)行的這些指令提供用于完成附圖闡述中特 定功能的步驟。因此，附圖支持用于執(zhí)行特定功能的體的組合，用于執(zhí)行特 定功能的步驟的組合，和用于執(zhí)行特定功能的程序指令方法。
雖然本發(fā)明的原理已在此被描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，這種僅通 過(guò)舉例的描述并不能作為對(duì)本發(fā)明范圍的限制是容易理解的。因此，按照附加 的權(quán)利要求使之覆蓋了本發(fā)明的所有修改，這些修改落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種被配置為集成電路的裝置，其包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路，被配置為對(duì)輸入到其上的信號(hào)執(zhí)行粗調(diào)節(jié)過(guò)程，并且輸出粗調(diào)節(jié)信號(hào)；和存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)預(yù)定的系數(shù)，該預(yù)定的系數(shù)用來(lái)對(duì)由所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路輸出的粗調(diào)節(jié)信號(hào)執(zhí)行微調(diào)節(jié)過(guò)程。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)信號(hào)輸出部分，被耦合到所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路并耦合至終端用戶設(shè)備； 系數(shù)輸出部分，被耦合到所述存儲(chǔ)設(shè)備并耦合至終端用戶設(shè)備； 其中當(dāng)所述調(diào)節(jié)信號(hào)輸出部分和所述系數(shù)輸出部分被耦合到終端用戶設(shè)備時(shí)，所述終端用戶設(shè)備接收來(lái)自所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路的粗調(diào)節(jié)信號(hào)和來(lái)自所述存儲(chǔ)設(shè)備所存儲(chǔ)的系數(shù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的體，進(jìn)一步包括傳感信號(hào)輸入部分，被耦合到所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路并耦合至傳感換能器，其 中當(dāng)所述感測(cè)信號(hào)輸入部分被耦合到該傳感換能器時(shí)，所述傳感調(diào)節(jié)電路接收 來(lái)自該傳感換能器的感測(cè)信號(hào)，并對(duì)所述感觀賠號(hào)執(zhí)行所述粗調(diào)節(jié)過(guò)程，從而 產(chǎn)生所述粗調(diào)節(jié)信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求4所述的^S，其中該終端用戶設(shè)備被配置為對(duì)輸入到其上 的信號(hào)執(zhí)行微調(diào)節(jié)過(guò)程，并且其中所述設(shè)備使用所述預(yù)定系數(shù)對(duì)所述粗調(diào)節(jié)信 號(hào)執(zhí)4于所述微調(diào)節(jié)過(guò)程。
5、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路和所述存儲(chǔ)設(shè)備被配 置為一個(gè)ASIC。
6、 一種對(duì)被傳感換能器感觀啲信號(hào)進(jìn)衍周節(jié)的方法，其中包括配置集成電路對(duì)所述被所述傳感換能器感測(cè)的信號(hào)執(zhí)行粗調(diào)節(jié)過(guò)程，并且輸出與所述感測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的粗調(diào)節(jié)信號(hào)；!2S所述集成電路以存儲(chǔ)終端用戶設(shè)備可J柳的系數(shù)，以艦所述粗調(diào)節(jié) 信號(hào)執(zhí)行微調(diào)節(jié)過(guò)程配置所述集成電路以在該終端用戶設(shè)備耦合至所述集成電路時(shí)下載所述存 儲(chǔ)的系數(shù)到該終端用戶設(shè)備。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述集成電路包括ASIC。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，還包職成所述傳感換能器和所述ASIC到 傳感器設(shè)備中。
9、 如權(quán)禾腰求6所述的方法，進(jìn)一步包括 耦合所述終端用戶設(shè)備至所述集成電路； 將所述粗調(diào)節(jié)信號(hào)輸出到終端用戶設(shè)備； 對(duì)所述粗調(diào)節(jié)信號(hào)執(zhí)4于所述微調(diào)節(jié)過(guò)程；和 輸出所述微調(diào)節(jié)信號(hào)。
10、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于對(duì)被傳感換能器感觀啲信號(hào)進(jìn)碎預(yù)節(jié)，該計(jì)算mf呈序產(chǎn)品包括一^K十算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有在介質(zhì)上包含的計(jì)算機(jī)可讀辦代碼，該計(jì)算機(jī)可讀辦代石馳括計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，配置集成電路對(duì)所述!炒萬(wàn)述傳感換能器感測(cè)的信號(hào) 執(zhí)行粗調(diào)節(jié)過(guò)程，并輸出與所述傳感信號(hào)對(duì)應(yīng)的粗調(diào)節(jié)信號(hào)；計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，配置所述集成電路以存儲(chǔ)終端用戶設(shè)備可使用的系 數(shù)，以頓所述粗調(diào)節(jié)信號(hào)執(zhí)行微調(diào)節(jié)過(guò)程；計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，配置所述集成電路以在終端用戶設(shè)備耦合至所述集 成電路時(shí)下載所述存儲(chǔ)的系數(shù)到該終端用戶設(shè)備。
全文摘要
一種信號(hào)調(diào)節(jié)集成電路，包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)終端用戶可下載系數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該集成電路是專用集成電路(ASIC)，并且該終端用戶可下載的系數(shù)，基于被終端用戶預(yù)選的數(shù)學(xué)方程，在與ASIC有關(guān)的傳感器設(shè)備被校準(zhǔn)時(shí)被預(yù)先存儲(chǔ)在ASIC中。與現(xiàn)有技術(shù)中可用的信號(hào)調(diào)節(jié)裝置相比，這產(chǎn)生一種定制化的、更具成本效益和空間效率的具有改進(jìn)功能的信號(hào)調(diào)節(jié)裝置。
文檔編號(hào)G01D3/02GK101443631SQ200780017727
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者A·M·迪特里, L·F·里克斯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司