專利名稱：傳感器輸出修正電路和修正裝置及傳感器輸出修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)從傳感器供給的傳感器輸出進(jìn)行修正的傳感器輸出修正電路和傳感器輸出修正裝置以及傳感器輸出修正方法。
背景技術(shù)：
作為對(duì)從傳感器供給的傳感器輸出進(jìn)行修正的裝置，已知有例如專利文獻(xiàn)I所公開的輸出修正裝置。該輸出修正裝置中，針對(duì)每個(gè)像素以表形式設(shè)定有用于對(duì)從圖像傳感器輸出的各像素的輸出進(jìn)行修正的值。
專利文獻(xiàn)I JP特開2005-20681號(hào)公報(bào)
然而，如上述現(xiàn)有技術(shù)那樣，當(dāng)使用表來修正傳感器輸出時(shí)不得不準(zhǔn)備修正的要求精度越高就越大的表。因此，若由于存儲(chǔ)器的容量等限制而限制了表的大小，則無法高精度地修正傳感器輸出。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠高精度地修正傳感器輸出的傳感器輸出修正電路和傳感器輸出修正裝置以及傳感器輸出修正方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種傳感器輸出修正電路，其對(duì)從傳感器供給的傳感器輸出進(jìn)行修正，其具備:
AD變換部，其有選擇地輸入對(duì)應(yīng)于所述傳感器輸出的輸入電壓和預(yù)定的基準(zhǔn)電壓；以及
運(yùn)算部，其使用輸入所述基準(zhǔn)電壓時(shí)的所述AD變換部的輸出結(jié)果，對(duì)輸入所述輸入電壓時(shí)的所述AD變換部的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，
所述運(yùn)算部具有:在所述輸出數(shù)據(jù)的修正中使用的乘法加法器和使用了非寫回算法(non-restoring)的除法器。
通過本發(fā)明能夠高精度地修正傳感器輸出。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的傳感器輸出修正裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是A I:調(diào)制器的輸入電壓范圍的說明圖。
圖3是展示了使用了非寫回算法的除法器的一個(gè)構(gòu)成例的框圖。
圖4是A I:調(diào)制器的輸入與數(shù)字濾波器的輸出的關(guān)系圖。
圖5是算出校正值的時(shí)序圖。
I A I:調(diào)制器
2數(shù)字濾波器
3AD變換器
4多路復(fù)用器
5定序器
6工作存儲(chǔ)器
7乘法加法器
8除法器
9運(yùn)算電路
10輸入電路
11帶隙電路
12傳感器輸出修正電路
13非易失性存儲(chǔ)器
21、22、23 傳感器
30傳感器輸出修正裝置具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的傳感器輸出修正裝置30的結(jié)構(gòu)圖。傳感器輸出修正裝置30是具備了傳感器23和傳感器輸出修正電路12的傳感器修正系統(tǒng)。傳感器23檢測預(yù)定的物理量，將對(duì)應(yīng)于該檢測值的檢測信號(hào)作為傳感器輸出來進(jìn)行輸出。作為傳感器2廣23的具體例子例如有壓力傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、應(yīng)變傳感器、磁傳感器、流速傳感器等用于檢測物理量的傳感器。圖1中示例了將多個(gè)傳感器23與傳感器輸出修正電路12連接的結(jié)構(gòu)，但通過傳感器輸出修正電路12修正傳感器輸出的傳感器可以是一個(gè)也可以是多個(gè)。
以下，以通過傳感器輸出修正電路12來修正從傳感器21供給的傳感器輸出即檢測信號(hào)Sa的情況為例進(jìn)行說明。
傳感器輸出修正電路12是沒有內(nèi)置微型計(jì)算機(jī)的半導(dǎo)體集成電路。傳感器輸出修正電路12具備帶隙電路11、輸入電路10、數(shù)字濾波器2、運(yùn)算電路9、定序器5。用模擬電路構(gòu)成帶隙電路11和輸入電路10，用數(shù)字電路構(gòu)成數(shù)字濾波器2、運(yùn)算電路9、定序器5。
帶隙電路11是生成并輸出恒定的基準(zhǔn)電壓VREF的基準(zhǔn)電壓生成電路?；鶞?zhǔn)電壓VREF是從帶隙電路11的高電位部的電位VREFP中減去帶隙電路11的低電位部的電位VREFN 而得的電位差(即，VREF=VREFP-VREFN)。
輸入電路10是輸入檢測電壓Va的輸入接口部，該檢測電壓Va是對(duì)應(yīng)于檢測信號(hào)Sa的輸入電壓。輸入電路10具備多路復(fù)用器4、A I:調(diào)制器I。
多路復(fù)用器4是有選擇地切換分別輸入到多路復(fù)用器4的多個(gè)輸入信道的電壓并進(jìn)行輸出的切換電路。在圖1的情況下，多路復(fù)用器4具有六個(gè)輸入信道。用具有非反相輸入端子和反相輸入端子的差動(dòng)輸入電路構(gòu)成各輸入信道。在圖1中，A*P表不非反相輸入端子，A*M表示反相輸入端子(*表示整數(shù))。例如，用具有非反相輸入端子AOP和反相輸入端子AOM的差動(dòng)輸入電路構(gòu)成輸入傳感器21的檢測信號(hào)Sa所對(duì)應(yīng)的檢測電壓Va的輸入信道chO。其它輸入信道chl"ch5也同樣用差動(dòng)輸入電路來構(gòu)成。
在圖1的情況下，將傳感器21的檢測信號(hào)Sa所對(duì)應(yīng)的檢測電壓Va輸入到輸入信道chO,將VSS電位(接地電位)間的電位差即±0作為恒定的第一基準(zhǔn)電壓輸入到輸入信道ch3，將+VREF ( =vrefp-vrefn)作為恒定的第二基準(zhǔn)電壓輸入到輸入信道ch4，將-vref(=vrefn-vrefp )作為恒定的第三基準(zhǔn)電壓輸入到輸入信道ch5。
多路復(fù)用器4按照從定序器5輸出的選擇指令信號(hào)從輸入到各輸入信道Ch(Tch5的電壓中，選擇對(duì)AD變換器3的A I:調(diào)制器I輸出的電壓(S卩，輸入到A I:調(diào)制器I的電壓)。多路復(fù)用器4對(duì)A I:調(diào)制器I輸出如下電壓:輸入到輸入信道Ch(Tch5中的由定序器5指定的輸入信道的電壓。在本實(shí)施例中，多路復(fù)用器4對(duì)AD變換器3的AS調(diào)制器I有選擇地輸出檢測電壓Va和多個(gè)恒定的基準(zhǔn)電壓(例如±0、+VREF, -VREF)。
AD變換器3是當(dāng)定序器5允許采樣動(dòng)作時(shí)(定序器5使AD變換器3啟動(dòng)時(shí))對(duì)從多路復(fù)用器4輸入到A I:調(diào)制器I的模擬電壓進(jìn)行采樣測定的A I:型模擬-數(shù)字變換電路。AD變換器3是具備A 1:調(diào)制器I和數(shù)字濾波器2的AD變換部。
在定序器5使A I:調(diào)制器I啟動(dòng)(enable)時(shí)，A I:調(diào)制器I輸出與從多路復(fù)用器4供給的模擬輸入電壓對(duì)應(yīng)變化的I比特(bit)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)列。數(shù)字濾波器2是在定序器5使數(shù)字濾波器2啟動(dòng)時(shí)對(duì)從△ I:調(diào)制器I輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理的濾波器。數(shù)字濾波器2是例如CIC濾波器(cascade integral combfilter:級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器)等抽取濾波器(decimation filter)。
圖2是A I:調(diào)制器I的輸入電壓范圍的說明圖。將A I:調(diào)制器I本來的滿標(biāo)值(full scale)(能夠輸入到A I:調(diào)制器I的最大輸入電壓范圍)設(shè)定成基準(zhǔn)電壓VREF的預(yù)定倍的電壓范圍(例如從-2VREF到+2VREF的4VREF)。此時(shí)，在做法上也可以將輸入到A I:調(diào)制器I的電壓限制成比本來的滿標(biāo)值窄的輸入電壓范圍(例如從-VREF到+VREF的2VREF)。
通過這樣的限制，能夠防止能校正圖1的AD變換器3的數(shù)字濾波器2的輸出數(shù)據(jù)Vraw的輸出數(shù)據(jù)范圍受限制。即，即使AD變換器3的A I:調(diào)制器I的增益和偏移(offset)有較大波動(dòng)，也不會(huì)在數(shù)字區(qū)域的運(yùn)算電路9中產(chǎn)生飽和，從而能夠校正輸出數(shù)據(jù)Vraw。
圖1中，運(yùn)算電路9是按照從定序器5輸出的控制信號(hào)來對(duì)從AD變換器3的數(shù)字濾波器2輸出的數(shù)字輸出數(shù)據(jù)Vraw進(jìn)行修正運(yùn)算的運(yùn)算部。運(yùn)算電路9針對(duì)由于AD變換器3的增益和偏移的波動(dòng)而導(dǎo)致輸出數(shù)據(jù)Vraw相對(duì)于預(yù)定基準(zhǔn)值產(chǎn)生偏離的情況進(jìn)行修正。運(yùn)算電路9具有用于輸出數(shù)據(jù)Vraw的修正運(yùn)算的乘法加法器7、除法器8、RAM等工作存儲(chǔ)器6。
乘法加法器7是當(dāng)設(shè)乘法加法器7的輸入為x、y、z時(shí)進(jìn)行xy+z的運(yùn)算并輸出其運(yùn)算結(jié)果的電路。乘法加法器7是除了進(jìn)行xy+z的運(yùn)算以外還可以進(jìn)行例如xy-z、-xy+z、_xy_z的運(yùn)算并輸出其運(yùn)算結(jié)果的電路。
除法器8是設(shè)除法器8的輸入為x、y時(shí)使用非寫回算法(non-restoring)進(jìn)行x/I的運(yùn)算并輸出其運(yùn)算結(jié)果的電路。通過使用非寫回算法，能夠減小除法器8的電路規(guī)模。
圖3是表示使用了非寫回算法的除法器8的一個(gè)構(gòu)成例的框圖。輸入用2的補(bǔ)數(shù)(complement)表示的被除數(shù)X、除數(shù)y,當(dāng)通過定序器5使除法器8啟動(dòng)時(shí),按照以下的次序PfPlO來進(jìn)行除法動(dòng)作。
(次序Pl)
在多路復(fù)用器41選擇X作為僅最初一次的被除數(shù)qn。
(次序P2)
如果被除數(shù)qn和除數(shù)y最上位位(bit)即符號(hào)位不同，則在多路復(fù)用器42選擇qn+y,如果符號(hào)相同則在多路復(fù)用器42選擇qn_y。
(次序P3)
使其余數(shù)2倍(移動(dòng)I位)，并將其輸入觸發(fā)器(flip-flop) 43。
(次序P4)
如果被除數(shù)qn和除數(shù)y最上位位即符號(hào)位不同，則在多路復(fù)用器44選擇I作為除法器8的除法結(jié)果即除法輸出值DIVout的符號(hào)位，如果符號(hào)相同則在多路復(fù)用器44選擇O。
(次序P5)
將次序P4中選擇出的信號(hào)經(jīng)由移位寄存器(shift register) 45輸入到觸發(fā)器46。
(次序P5)
在多路復(fù)用器41選擇來自觸發(fā)器43的輸出作為被除數(shù)qn。
(次序P6)
如果被除數(shù)qn和除數(shù)y最上位位即符號(hào)位不同，則在多路復(fù)用器42選擇qn+y，如果符號(hào)相同則在多路復(fù)用器42選擇qn-y。
(次序P7)
使其余數(shù)2倍(移動(dòng)I位)，并將其輸入觸發(fā)器43。
(次序P8)
如果被除數(shù)qn和除數(shù)y最上位位即符號(hào)位不同，則在多路復(fù)用器44選擇0，如果符號(hào)相同則在多路復(fù)用器44選擇I。
(次序P9)
在移位寄存器45將觸發(fā)器46的輸出向左移動(dòng)I位，將在次序P8中選擇出的值輸入到最下位位，輸入到觸發(fā)器46。
(次序P10)
通過將從次序P5到次序P9的動(dòng)作重復(fù)“DIVout位數(shù)-1”次，能夠得到除法運(yùn)算結(jié)果。
通過使用了這樣的非寫回算法的除法器8，由于不需要乘法器(圖3中的乘法器可用位移動(dòng)來實(shí)現(xiàn))所以能夠以較小面積來實(shí)現(xiàn)。此外，作為非寫回算法的特征還能夠進(jìn)行將符號(hào)也包含在內(nèi)的除法運(yùn)算。
接下來，針對(duì)計(jì)算用于校正AD變換器3的數(shù)字濾波器2的輸出數(shù)據(jù)Vraw的校正值的方法進(jìn)行說明。
此時(shí)，若設(shè)向A I:調(diào)制器I的某輸入電壓為V、設(shè)此時(shí)的數(shù)字濾波器2的輸出為Vraw，則Vraw可以使用A I:調(diào)制器I的增益a和偏移b，表示為公式I的形式。
公式I
Vraw = aV+b…(I)
這里，若設(shè)增益修正系數(shù)為a、偏移修正系數(shù)為P，則校正后的AD變換結(jié)果Vcomp可以表示為公式2的形式。增益修正系數(shù)a和偏移修正系數(shù)P相當(dāng)于用于校正輸出數(shù)據(jù)Vraw的校正值。
公式2
V = a V +3...(2)
通過修正A I:調(diào)制器I的增益a和偏移b，校正后的Vcomp表示了除去在增益a和偏移b中包含的誤差而得的AD變換結(jié)果。另一方面，A I:調(diào)制器I的滿標(biāo)值輸入電壓為4Vref，在該范圍內(nèi)從數(shù)字濾波器2輸出-廣+1。因此，Vcomp與V之間的關(guān)系可以表示為公式3的形式。
公式權(quán)利要求
1.一種傳感器輸出修正電路，其對(duì)從傳感器供給的傳感器輸出進(jìn)行修正，其特征在于，該傳感器輸出修正電路具備: AD變換部，其有選擇地輸入對(duì)應(yīng)于所述傳感器輸出的輸入電壓和預(yù)定的基準(zhǔn)電壓；以及 運(yùn)算部，其使用輸入所述基準(zhǔn)電壓時(shí)的所述AD變換部的輸出結(jié)果，對(duì)輸入所述輸入電壓時(shí)的所述AD變換部的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行修正， 所述運(yùn)算部具有:在所述輸出數(shù)據(jù)的修正中使用的乘法加法器和使用了非寫回算法的除法器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器輸出修正電路，其特征在于， 所述運(yùn)算部針對(duì)由于所述AD變換部的增益和偏移的波動(dòng)而導(dǎo)致所述輸出數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏離的情況進(jìn)行修正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器輸出修正電路，其特征在于， 所述運(yùn)算部在所述輸出數(shù)據(jù)的修正中使用輸入多個(gè)基準(zhǔn)電壓時(shí)的所述AD變換部的輸出結(jié)果，其中，所述多個(gè)基準(zhǔn)電壓的電壓值彼此不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的傳感器輸出修正電路，其特征在于， 所述運(yùn)算部使用所述輸出結(jié)果來運(yùn)算用于修正所述輸出數(shù)據(jù)的修正數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器輸出修正電路，其特征在于， 所述修正數(shù)據(jù)是系數(shù)。
6.—種傳感器輸出修正裝置,其特征在于,具備: 權(quán)利要求1飛中任一項(xiàng)所述的傳感器輸出修正電路；以及 所述傳感器。
7.—種傳感器輸出修正方法，其特征在于，具有以下步驟: 第一步驟，通過AD變換部測定第一基準(zhǔn)電壓； 第二步驟，通過所述AD變換部測定第二基準(zhǔn)電壓； 第三步驟，設(shè)X為1、設(shè)y為在所述第一步驟中測得的第一基準(zhǔn)電壓、設(shè)z為在所述第二步驟中測得的第二基準(zhǔn)電壓，通過乘法加法器進(jìn)行xy-z的運(yùn)算； 第四步驟，設(shè)X為1、設(shè)7為在所述第三步驟中運(yùn)算得到的結(jié)果，通過使用了非寫回算法的除法器來進(jìn)行x/y的運(yùn)算； 第五步驟，設(shè)X為1、設(shè)y為在所述第一步驟中測得的第一基準(zhǔn)電壓、設(shè)z為在所述第二步驟中測得的第二基準(zhǔn)電壓，通過乘法加法器來進(jìn)行(xy+z) /2的運(yùn)算； 第六步驟，設(shè)X為在所述第四步驟中運(yùn)算得到的結(jié)果、設(shè)y為在所述第五步驟中運(yùn)算得到的結(jié)果、設(shè)z為O，通過乘法加法器來進(jìn)行-xy+z的運(yùn)算； 第七步驟，通過所述AD變換部測定從傳感器供給的傳感器輸出；以及第八步驟，設(shè)X為在所述第七步驟中測得的結(jié)果、設(shè)y為在所述第四步驟中運(yùn)算得到的結(jié)果、設(shè)z為在所述第六步驟中運(yùn)算得到的結(jié)果，通過乘法加法器來進(jìn)行xy+z的運(yùn)算，由此，對(duì)在所述第七步驟中測得的傳感器輸出進(jìn)行修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳感器輸出修正電路和修正裝置及傳感器輸出修正方法。本發(fā)明提供的傳感器輸出修正電路能夠高精度地修正傳感器輸出。對(duì)從傳感器(21)供給的傳感器輸出進(jìn)行修正的傳感器輸出修正電路具備AD變換器(3)，其有選擇地輸入對(duì)應(yīng)于所述傳感器輸出的輸入電壓和預(yù)定的基準(zhǔn)電壓；以及運(yùn)算電路(9)，其使用輸入所述基準(zhǔn)電壓時(shí)的AD變換器(3)的輸出結(jié)果，對(duì)輸入所述輸入電壓時(shí)的AD變換器(3)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。運(yùn)算電路(9)具有在所述輸出數(shù)據(jù)的修正中使用的乘法加法器(7)、以及使用了非寫回算法的除法器(8)。
文檔編號(hào)G01D3/036GK103196466SQ201210514718
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者山元康之介, 木村陽一 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社