專利名稱：一種輪胎壓力監(jiān)測芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及 微電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種輪胎壓力監(jiān)測芯片。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展開始，大量的交通安全事故也引起了社會的關(guān)注，其中，因爆 胎而產(chǎn)生的交通事故造成了相當比例的人員傷亡，引起了汽車行業(yè)和國內(nèi)外政府的關(guān)注。 據(jù)有關(guān)專家的分析，保持標準的車胎氣壓行駛和及時發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣是防止爆胎和意外事故 的關(guān)鍵。于是，汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用而生，其用于汽車行駛時對輪胎氣壓進行實時 自動監(jiān)測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全。但是，現(xiàn)有的汽車輪胎壓力監(jiān) 測系統(tǒng)一般采用分離電子元器件搭建而成，系統(tǒng)集成度低，占用體積較大，功耗較大。那么，迫切需求一種輪胎壓力監(jiān)測芯片，以能更好地滿足需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對上述現(xiàn)有的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)采用 分離電子元器件搭建而成，系統(tǒng)集成度低，占用體積和功耗較大的缺陷，提供一種輪胎壓力 監(jiān)測芯片。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種輪胎壓力監(jiān)測芯片， 包括封裝殼以及置納在所述封裝殼內(nèi)的集成監(jiān)測電路，所述集成監(jiān)測電路包括用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的氣壓，以得到壓力值的壓力傳感器；用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的溫度，以得到溫度值的溫度傳感器；用于監(jiān)測供電電源的供電電壓，以得到供電電壓值的電源監(jiān)測傳感器；用于監(jiān)測輪胎的運動加速度，以得到加速度值的加速度傳感器；控制所述壓力傳感器、溫度傳感器、電源監(jiān)測傳感器或加速度傳感器中的任何一 路選通的多路選擇單元；對所述壓力值、溫度值、供電電壓值和加速度值進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以分別得到數(shù)字值 的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元提供基準電壓的基準電壓單元；對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字值進行修正的修正單元；用于接收外部命令和將修正后的數(shù)字值輸出的通信接口單元；為所述多路選擇單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、修正單元和通信接口單元提供工作時鐘的 時鐘單元。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述集成監(jiān)測電路還包括擇性地分 別為壓力傳感器、溫度傳感器、電源監(jiān)測傳感器或加速度傳感器供電的選擇控制單元。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述集成監(jiān)測電路還包括對所述修 正單元的輸出結(jié)果進行二次修正和身份標識的熔絲陣列。[0019]上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述集成監(jiān)測電路還包括復(fù)位單元。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述時鐘單元包括產(chǎn)生第一時鐘的第一振蕩器；產(chǎn)生第二時鐘的第二振蕩器；依據(jù)第一時鐘對第二時鐘進行補償校準的時鐘補償模塊；第一時鐘的頻率大于第二時鐘的頻率。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為Σ _ Δ ADC。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述Σ -AADC包括Σ -Δ調(diào)制器和 數(shù)字抽取濾波器。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述通信接口單元包括SPI接口。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述通信接口單元包括I2C接口。上述本實用新型所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片中，所述通信接口單元包括USB接口。實施本實用新型的輪胎壓力監(jiān)測芯片，具有以下有益效果采用集成電路將集輪 胎內(nèi)的氣壓監(jiān)測、輪胎內(nèi)的溫度監(jiān)測、供電電源的供電電壓監(jiān)測和輪胎的運動加速度的監(jiān) 測集為一體，且可選擇性地分別進行監(jiān)測，集成度高，占用體積較小，功耗較小。另外，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采用Σ - AADC來實現(xiàn)，將抽樣、量化、數(shù)字信號處理融為一 體，提高了測量的精度。另外，熔絲陣列對修正單元的輸出結(jié)果進行二次修正，可確保芯片即使工作在惡 劣的工作環(huán)境下，數(shù)據(jù)也不會丟失和出錯，可靠性較高。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型輪胎壓力監(jiān)測芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型輪胎壓力監(jiān)測芯片中集成監(jiān)測電路的方框圖。
具體實施方式
如圖1所示，是本實用新型輪胎壓力監(jiān)測芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本輪胎壓力監(jiān)測芯 片包括封裝殼1以及置納在所述封裝殼1內(nèi)的集成監(jiān)測電路。在封裝殼1上，設(shè)置有引腳 11，且設(shè)置有開孔12，該開孔12用于能讓所述集成監(jiān)測電路更好地感知輪胎內(nèi)的氣壓、溫 度等環(huán)境狀況。當然，本實用新型的輪胎壓力監(jiān)測芯片的封裝形式不止限于圖中所示的DIP類 型，還可為SSOP、TSSOP、QFN等其它類型。如圖2所示，是本實用新型輪胎壓力監(jiān)測芯片中集成監(jiān)測電路的方框圖。本集成 監(jiān)測電路2包括壓力傳感器21、溫度傳感器22、電源監(jiān)測傳感器23、加速度傳感器24、多 路選擇單元25、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26、基準電壓單元(圖中未示出)、修正單元27、通信接口單 元28和時鐘單元29。具體地壓力傳感器21用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的氣壓，以得到壓力值。[0041]溫度傳感器22用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的溫度，以得到溫度值。電源監(jiān)測傳感器23用于監(jiān)測供電電源的供電電壓，以得到供電電壓值。加速度傳感器24用于監(jiān)測輪胎的運動加速度，以得到加速度值。多路選擇單元25控制壓力傳感器21、溫度傳感器22、電源監(jiān)測傳感器23或加速 度傳感器24中的任何一路選通。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26對所述壓力值、溫度值、供電電壓值和加速度值(所述壓力值、溫 度值、供電電壓值和加速度值均為模擬值)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以分別得到數(shù)字值?；鶞孰妷簡卧獮槟?shù)轉(zhuǎn)換單元26提供基準電壓，其可以為內(nèi)部電壓基 準，也可為 外部電壓基準。修正單元27對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26輸出的數(shù)字值進行修正。通信接口單元28將修正后的數(shù)字值輸出，并接收外部命令，從而與外圍系統(tǒng)(應(yīng) 用控制系統(tǒng))進行通信。時鐘單元29為多路選擇單元25、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26、修正單元27和通信接口單元 28提供工作時鐘。關(guān)于基準電壓單元，本輪胎壓力監(jiān)測芯片優(yōu)選地采用內(nèi)部電壓基準，即在芯片內(nèi) 部集成一個小面積、高精度、高電源抑制與溫度抑制的基準電壓源，以滿足高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換 單元的要求，同時該基準電壓源還可以用于測量出精確的溫度信息，為用戶提供溫度數(shù)據(jù)， 以便通過外圍系統(tǒng)產(chǎn)生溫度報警。進一步地，本集成監(jiān)測電路2還包括擇性地分別為壓力傳感器21、溫度傳感器22、 電源監(jiān)測傳感器23或加速度傳感器24供電的選擇控制單元210，于是，可選擇性地為壓力 傳感器21、溫度傳感器22、電源監(jiān)測傳感器23或加速度傳感器24供電，以節(jié)省功耗，如，只 在壓力傳感器21工作的時候，就只為壓力傳感器21供電，其它一樣。進一步地，本集成監(jiān)測電路2還包括對修正單元27的輸出結(jié)果進行二次修正和 身份標識的熔絲陣列211。具體地，該熔絲陣列211的每個位的ROM都由3根熔絲組成，只 要燒斷其中一根，ROM就代表存儲“1”。本輪胎壓力監(jiān)測芯片還提供多種不同的燒入方式， 如逐根燒、只燒其中一根、大電流燒、中電流燒、小電流燒等等，且可確保燒入的可靠性，確 保芯片即使工作在惡劣的工作環(huán)境下，數(shù)據(jù)也不會丟失和出錯，可靠性更高。另外，還可通 過燒斷某些熔絲為不同的芯片寫入不同的身份標識信息，如編號等。進一步地，本集成監(jiān)測電路2還包括復(fù)位單元，并且，本復(fù)位單元還設(shè)置兩種復(fù)位 方式，一種是在較短時間內(nèi)復(fù)位，一種是在較長時間內(nèi)復(fù)位，用戶可依據(jù)需求選擇使用，增 加了用戶的可選擇性。上述時鐘單元29包括產(chǎn)生第一時鐘的第一振蕩器、產(chǎn)生第二時鐘的第二振蕩器 以及依據(jù)第一時鐘對第二時鐘進行補償校準的時鐘補償模塊；第一時鐘的頻率大于第二時 鐘的頻率。優(yōu)選地，第二振蕩器為低功率振蕩器，其產(chǎn)生的第二時鐘頻率為2. 5kHz，用于內(nèi) 部時鐘，第一時鐘頻率為2MHz，用于采樣和數(shù)據(jù)傳送。由于第二振蕩器為低功率振蕩器，其 采用超低功耗設(shè)計，對溫度和電壓的漂移都很敏感，為了保證內(nèi)部時鐘的同步，在每一次采 樣測量時，時鐘補償模塊將會對第一、第二時鐘進行比較，并按照第一時鐘(2MHz的高頻時 鐘)來對第二時鐘(2. 5kHz的低頻時鐘)進行補償校準。本輪胎壓力監(jiān)測芯片中，修正單元27對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26輸出的數(shù)字值進行修正，其具體實現(xiàn)過程采用軟件算法來實現(xiàn)，即以溫度傳感器22監(jiān)測到的溫度值為基礎(chǔ)，經(jīng)過增益、溫漂等處理計算，得到修正值，從而對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26輸出的數(shù)字值進行修正處理，以 提高精度。本輪胎壓力監(jiān)測芯片中，優(yōu)選地，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元26采用Σ -AADC，該Σ - Δ ADC包 括Σ -Δ調(diào)制器(又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器)和數(shù)字抽取濾波器。具體地，Σ -Δ調(diào)制器在本 質(zhì)上是采用負反饋方式逐步減少模擬信號與ADC反饋輸出的差值，且該差值不是直接加到 比較器中，而是通過一個積分器后再送到比較器，比常規(guī)的逐次逼近方式更好，可得到更寬 的動態(tài)范圍。Σ -Δ調(diào)制器以遠大于奈奎斯特(Nyquist)率的速度對模擬信號進行“過采 樣”，然后再將各信號子樣轉(zhuǎn)換為Ibit分辨率碼流(由“1”和“0”構(gòu)成)的同時，作頻譜成 形，使得輸出的量化噪聲大部分被轉(zhuǎn)移至基帶之外。但是，單靠△調(diào)制器并不足以滿足所 希望的精度，本輪胎壓力監(jiān)測芯片還采用了過采樣及噪聲整形技術(shù)，在Σ _ Δ ADC調(diào)制器后 加上數(shù)字抽取濾波器，來消除大部分頻帶內(nèi)的量化噪聲?？梢?，Σ -AADC除了包括傳統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換器所具有的抽樣、量化、編碼等功能外，它還有很強的數(shù)字信號處理功能，將抽樣、 量化、數(shù)字信號處理融為一體，提高了測量的精度。本輪胎壓力監(jiān)測芯片中，優(yōu)選地，通信接口單元28選用SPI接口，當然，為了滿足 客戶的不同需求，也可設(shè)置為SPI接口、I2C接口或USB接口中的一種或種的組合。綜上所述，本實用新型的輪胎壓力監(jiān)測芯片采用集成電路將集輪胎內(nèi)的氣壓監(jiān) 測、輪胎內(nèi)的溫度監(jiān)測、供電電源的供電電壓監(jiān)測和輪胎的運動加速度的監(jiān)測集為一體，且 可選擇性地分別進行監(jiān)測，集成度高，占用體積較小，功耗較小。以上所述僅為本實用新型的實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型 的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，包括封裝殼以及置納在所述封裝殼內(nèi)的集成 監(jiān)測電路，所述集成監(jiān)測電路包括用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的氣壓，以得到壓力值的壓力傳感器； 用于監(jiān)測輪胎內(nèi)的溫度，以得到溫度值的溫度傳感器； 用于監(jiān)測供電電源的供電電壓，以得到供電電壓值的電源監(jiān)測傳感器； 用于監(jiān)測輪胎的運動加速度，以得到加速度值的加速度傳感器； 控制所述壓力傳感器、溫度傳感器、電源監(jiān)測傳感器或加速度傳感器中的任何一路選 通的多路選擇單元；對所述壓力值、溫度值、供電電壓值和加速度值進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以分別得到數(shù)字值的模 數(shù)轉(zhuǎn)換單元；為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元提供基準電壓的基準電壓單元； 對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字值進行修正的修正單元； 用于接收外部命令和將修正后的數(shù)字值輸出的通信接口單元； 為所述多路選擇單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、修正單元和通信接口單元提供工作時鐘的時鐘 單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述集成監(jiān)測電路還包括 擇性地分別為壓力傳感器、溫度傳感器、電源監(jiān)測傳感器或加速度傳感器供電的選擇控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述集成監(jiān)測電路還包括 對所述修正單元的輸出結(jié)果進行二次修正和身份標識的熔絲陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述集成監(jiān)測電路還包括復(fù)位單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述時鐘單元包括 產(chǎn)生第一時鐘的第一振蕩器； 產(chǎn)生第二時鐘的第二振蕩器；依據(jù)第一時鐘對第二時鐘進行補償校準的時鐘補償模塊； 第一時鐘的頻率大于第二時鐘的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為 Σ - Δ ADC。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述Σ-AADC包括Σ -Δ 調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述通信接口單元包括SPI接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述通信接口單元包括I2C接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測芯片，其特征在于，所述通信接口單元包括 USB 接口。
專利摘要本實用新型涉及一種輪胎壓力監(jiān)測芯片，包括封裝殼以及置納在所述封裝殼內(nèi)的集成監(jiān)測電路，所述集成監(jiān)測電路包括壓力傳感器、溫度傳感器、電源監(jiān)測傳感器、加速度傳感器、多路選擇單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、基準電壓單元、對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字值進行修正的修正單元、通信接口單元和時鐘單元。本輪胎壓力監(jiān)測芯片中，采用集成電路將輪胎內(nèi)的氣壓監(jiān)測、輪胎內(nèi)的溫度監(jiān)測、供電電源的供電電壓監(jiān)測和輪胎的運動加速度的監(jiān)測集為一體，且可選擇性地分別進行監(jiān)測，集成度高，占用體積較小，功耗較小。
文檔編號G01K7/00GK201837500SQ20102057336
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者馮根強, 張偉, 權(quán)進國, 門洪達 申請人:深圳市天微電子有限公司