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原文传递用于估计电阻式气体传感器的电阻的测量电路

专利名称：	用于估计电阻式气体传感器的电阻的测量电路
摘要：	一种用于估计电阻式气体传感器(GS)的电阻的测量电路(MC)包括第一电流路径(P1)，其中，第一对数压缩电路(LC1)布置在第一电流路径(P1)中。参考电阻器(Rreference)和第二对数压缩电路(LC2)布置在测量电路(MC)的第二电流路径(P2)中。电压发生器(VG)为电阻式气体传感器(GS)和参考电阻器(Rreference)提供固定电压激励。从电阻式气体传感器(GS)接收的第一电流(I1)从气体传感器(GS)经由第一电流路径(P1)流入第一对数压缩电路(LC1)。估计电路(EC)根据第一和第二对数压缩电路(LC1、LC2)的第一和第二输出信号(Ve1、Ve2)确定电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	AMS国际有限公司
发明人：	罗希特·兰加纳坦;钱德拉·内沙扎姆;克里希纳·康德·哈万卢尔;拉维·库马尔·阿杜苏姆阿利;普拉萨德·蓬那达
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201780061052.1
公开号：	CN109791118A
代理机构：	北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	谢攀;刘继富
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	瑞士拉柏斯维尔
主权项：	1.一种用于估计电阻式气体传感器的电阻的测量电路，包括： -输入端子(E)，其用于将所述测量电路连接到所述电阻式气体传感器(GS)， -参考电阻器(Rreference)， -第一电流路径(P1)，所述输入端子(E)布置在所述第一电流路径(P1)中， -第二电流路径(P2)，所述参考电阻器(Rreference)布置在所述第二电流路径(P2)中， -电压发生器(VG)，其为所述电阻式气体传感器(GS)和所述参考电阻器(Rreference)提供固定电压激励， -第一对数压缩电路(LC1)，其布置在所述第一电流路径(P1)中，使得在所述电阻式气体传感器连接到所述输入端子(E)的情况下，从所述电阻式气体传感器(GS)接收的第一电流(I1)从电阻式气体传感器(GS)流到所述输入端子(E)并且经由所述第一电流路径(P1)流入所述第一对数压缩电路(LC1)， -第二对数压缩电路(LC2)，其布置在所述第二电流路径(P2)中，使得流过所述参考电阻器(Rreference)的第二电流(I2)流入所述第二对数压缩电路(LC2)， -估计电路(EC)，其用于确定所述电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)， -其中，所述第一对数压缩电路(LC1)被配置为根据所述第一电流(I1)生成第一输出信号(Ve1)， -其中，所述第二对数压缩电路(LC2)被配置为根据所述第二电流(I2)生成第二输出信号(Ve2)， -其中，所述估计电路(EC)被配置为根据所述第一输出信号和所述第二输出信号(Ve1、Ve2)确定所述电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)。 2.根据权利要求1所述的测量电路，其中，所述估计电路(EC)被配置为根据所述测量电路的热电压(Vktq)与所述第一输出信号(Ve1)和所述第二输出信号(Ve2)之间的差的比率来确定所述电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)。 3.根据权利要求1或2所述的测量电路，包括： -第一固定电压线路(VL1)，其提供电源电位(Vsupply)和地电位(Vground)之一， -内部节点(IN)，其布置在所述第二电流路径(P2)中， -其中，所述参考电阻器(Rreference)布置在所述第一固定电压线路(VL1)和所述内部节点(IN)之间。 4.根据权利要求3所述的测量电路，包括： -第一运算放大器(A1)，其具有施加激励电压(Vforce)的第一输入(A1_in1)和第二输入(A1_in2)， -第二运算放大器(A2)，其具有施加所述激励电压(Vforce)的第一输入(A2_in1)和第二输入(A2_in2)， -其中，所述第一运算放大器(A1)的第二输入(A1_in2)连接到所述测量电路的输入端子(E)， -其中，所述第二运算放大器(A2)的第二输入(A2_in2)连接到所述内部节点(IN)。 5.根据权利要求3或4所述的测量电路，包括： -第一驱动器(Mp1)和第二驱动器(Mp2)， -其中，所述第一驱动器(Mp1)在所述第一电流路径(P1)中布置在所述测量电路的所述输入端子(E)与所述第一对数压缩电路(LC1)之间， -其中，所述第二驱动器(Mp2)在所述第二电流路径(P2)中布置在所述测量电路的所述内部节点(IN)与所述第二对数压缩电路(LC2)之间， -其中，所述第一驱动器(Mp1)由所述第一运算放大器(A1)控制，并且所述第二驱动器(Mp2)由所述第二运算放大器(A2)控制。 6.根据权利要求3至5中任一项所述的测量电路，包括： -第二固定电压线路(VL2)，其提供所述电源电位(Vsupply)和所述地电位(Vground)之一， -所述第二固定电压线路(VL2)，其被配置为当所述第一固定电压线路(VL1)提供所述电源电位(Vsupply)时提供所述地电位(Vground)，当所述第一固定电压线路(VL1)提供所述地电位(Vground)时提供所述电源电位(Vsupply)， -其中，所述第二电流路径(P2)布置在所述第一固定电压线路和第二固定电压线路(VL1、VL2)之间， -其中，所述第一对数压缩电路(LC1)布置在所述测量电路的所述输入端子(E)和所述第二固定电压线路(VL2)之间， -其中，所述第二对数压缩电路(LC2)布置在所述测量电路的所述内部节点(IN)和所述第二固定电压线路(VL2)之间。 7.根据权利要求6所述的测量电路，包括： -第三电流路径(P3)，其布置在所述第一固定电压线路和第二固定电压线路(VL1、VL2)之间， -另一参考电阻器(Rreference’)，其布置在所述第三电流路径(P3)中， -其中，所述第一对数压缩电路(LC1)布置在所述第一电流路径(P1)和所述第三电流路径(P3)的公共分支中， -第三驱动器(Mp3)，其在所述第三电流路径(P3)中布置在所述另一参考电阻器(Rreference')与所述第一对数压缩电路(LC1)之间， -其中，所述第三驱动器(Mp3)由所述第一运算放大器(A1)控制。 8.根据权利要求7所述的测量电路，包括： -第一可控开关(Sw1)，其布置在所述测量电路的所述输入端子(E)和所述第一运算放大器(A1)的所述第二输入(A1_in2)之间， -第二可控开关(Sw2)，其布置在所述第一运算放大器(A1)的所述第二输入(A1_in2)和所述第三电流路径(P3)之间， -第三可控开关(Sw3)，其布置在所述第一运算放大器(A1)的输出(A1_out)和所述第一驱动器(Mp1)的控制端子(Mp1_G)之间， -第四可控开关(Sw4)，其布置在所述第一运算放大器(A1)的输出(A1_out)和所述第三驱动器(Mp3)的控制端子(Mp3_G)之间。 9.根据权利要求8所述的测量电路，包括： -控制电路(PC)，其控制所述第一可控开关和第二可控开关和第三可控开关和第四可控开关(Sw1、Sw2、Sw3、Sw4)， -其中，所述控制电路(PC)被配置为使所述第一可控开关和第三可控开关(Sw1、Sw3)在各自的导通状态下操作，并且使所述第二可控开关和第四可控开关(Sw2、Sw4)在非导通状态下操作，以执行对所述第一输出信号和第二输出信号(Ve1、Ve2)的各自的电平的第一测量， -其中，所述估计电路(EC)被配置为计算第一差信号(Vin)，所述第一差信号(Vin)具有取决于在所述第一测量期间测量的所述第一输出信号(Ve1)和所述第二输出信号(Ve2)的各自的电平之间的差的电平， -其中，所述控制电路(PC)被配置为使所述第二可控开关和第四可控开关(Sw2、Sw4)在各自的导通状态下操作，并且使所述第一可控开关和第三可控开关(Sw1、Sw3)在非导通状态下操作，以执行对所述第一输出信号和第二输出信号(Ve1、Ve2)的各自的电平的第二测量， -其中，所述估计电路(EC)被配置为计算第二差信号(Vktq)，所述第二差信号(Vktq)具有取决于在第二所述测量期间测量的所述第一输出信号和第二输出信号(Ve1、Ve2)的各自的电平之间的差的电平， -其中，所述估计电路(EC)被配置为根据所述第一差信号(Vin)和所述第二差信号(Vktq)之间的关系来确定所述电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)。 10.根据权利要求6所述的测量电路，包括： -第三电流路径(P3')和第四电流路径(P4')，它们连接在所述第一固定电压线路和第二固定电压线路(VL1，VL2)之间， -电流镜(CM)，其用于在所述第三电流路径(P3')中提供第三电流(I3)，在所述第四电流路径(P4')中提供第四电流(I4)，所述第四电流(I4)是所述第三电流(I3)的N倍， -第三对数压缩电路(LC3)，其用于提供第三输出信号(Ve3)，所述第三对数压缩电路(LC3)布置在所述第三电流路径(P3')中， -第四对数压缩电路(LC4)，其用于提供第四输出信号(Ve4)，所述第四对数压缩电路(LC4)布置在所述第四电流路径(P4')中。 11.根据权利要求10所述的测量电路， -其中，所述估计电路(EC)被配置为计算第一差信号(Vin)并计算第二差信号，所述第一差信号(Vin)具有取决于所述第一输出信号和第二输出信号(Ve1、Ve2)的各自的电平之间的差的电平，所述第二差信号具有取决于所述第三输出信号和第四输出信号(Ve3、Ve4)的各自的电平之间的差的电平， -其中，所述估计电路(EC)被配置为根据所述第一差信号(Vin)和所述第二差信号(Vktq)之间的关系来确定所述电阻式气体传感器(GS)的电阻(Rs)。 12.根据权利要求1至11中任一项所述的测量电路，包括： -检测电路(DC1，DC2)，其用于检测所述电阻式气体传感器(GS)与所述测量电路的输入端子(E)的断开， -其中，所述检测电路(DC1)被配置作为电压/电流比较器，其连接到所述第一运算放大器(A1)的输出(A1_out)并被配置为基于所述第一运算放大器(A1)的输出电压(A1_out)来生成其参考电压，或 -其中，所述检测电路(DC2)被配置作为比较器，其具有连接到所述第一运算放大器(A1)的输出(A1_out)的第一输入连接(DC_in1)，并且具有第二输入连接(DC_in2)，所述第二输入连接(DC_in2)用于施加在包括所述测量电路的芯片上生成的片上参考电压。 13.一种用于估计电阻式气体传感器的电阻的方法，包括： -提供如权利要求1至12中任一项所述的测量电路， -根据所述第一输出信号和第二输出信号(Ve1、Ve2)确定所述电阻式传感器(GS)的电阻(Rs)。 14.根据权利要求13所述的方法， -其中，提供根据权利要求9所述测量电路(MC)，并且其中，所述第一对数电路(LC1)和所述第二对数电路(LC2)中的每一个被提供为二极管(Q1、Q2)，或者提供根据权利要求11所述测量电路(MC)，并且其中，所述第一对数电路(LC1)和所述第二对数电路(LC2)和所述第三对数电路(LC3)和所述第四对数电路(LC4)中的每一个被提供为二极管(Q1、Q2、Q3、Q4)， -其中，所述电阻式传感器(GS)的电阻(Rs)根据所述第一差信号(Vin)和所述第二差信号(Vktq)之间的关系来确定。 15.根据权利要求14所述的方法，通过第一校准系数(ηc)和第二校准系数(ηo)来校正所述第一对数电路(LC1)和所述第二对数电路(LC2)的二极管(Q1、Q2)与理想特征行为的偏差，或所述第一对数电路(LC1)和所述第二对数电路(LC2)和所述第三对数电路(LC3)和所述第四对数电路(LC4)的二极管(Q1、Q2、Q3、Q4)与理想特征行为的偏差。 16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电阻式传感器(GS)的电阻(Rs)根据所述第二校准系数(ηo)乘以所述参考电阻器(Rreference)的电阻(Rref)乘以反对数关系的项来确定，该反对数关系的项由所述第一校准系数(ηc)乘以所述第一差信号(Vin)和所述第二差信号(Vktq)的商形成。 17.根据权利要求16所述的方法，其中，为了确定所述第一校准系数(ηc)，将具有第一校准电阻(Rcal1)的第一校准电阻器外部应用于所述测量电路(MC)的输入端子(E)，并且将具有第二校准电阻(Rcal2)的第二校准电阻器外部应用于所述测量电路(MC)的输入端子(E)。 18.根据权利要求16所述的方法， -其中，所述电阻式传感器(GS)的电阻(Rs)的范围被划分为第一电阻范围和至少第二电阻范围， -其中，所述第一电阻范围在所述第一电阻范围的第一电阻(R11)和第二电阻(R12)之间延伸， -其中，所述至少一个第二电阻范围在所述至少一个第二电阻范围的第一电阻(R21)和第二电阻(R22)之间延伸， -其中，通过分配给所述第一电阻范围的所述第一校准系数和第二校准系数(ηc1、ηo1)的第一集合和分配给所述至少一个第二电阻范围的所述第一校准系数和第二校准系数(ηc2、ηo2)的至少一个第二集合来校正所述二极管(Q1、Q2、Q3、Q4)与所述理想特征行为的偏差。
所属类别：	发明专利