本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感器讀出電路。

背景技術(shù)：

隨著智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為了提高傳感器的靈敏度及集成度，傳感器的傳感前端一般采用低電壓、低功耗的敏感部件，這些敏感部件的使用將會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)極為微弱，甚至于很多傳感電壓輸出信號(hào)的幅度在1uv以下，這些傳感器前端敏感部件的設(shè)計(jì)，對(duì)后續(xù)傳感器讀出和放大電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

目前，現(xiàn)有的傳感器讀出和放大電路采用如圖1所示的電路，傳感電壓輸出信號(hào)通過(guò)斬波開(kāi)關(guān)陣列調(diào)頻到高頻段后，進(jìn)入多輸入接口，所述多輸入接口將多路傳感電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路傳感電流信號(hào)，并再直接相加所述多路傳感電流信號(hào)后，接入放大電路中，所述放大電路對(duì)所述多路傳感電流信號(hào)并放大，得到放大的單路傳感電壓信號(hào)，并通過(guò)低通濾波器濾波后輸出，其中，數(shù)字控制邏輯電路為斬波開(kāi)關(guān)及斬波開(kāi)關(guān)陣列提供控制信號(hào)，振蕩器為數(shù)字控制邏輯電路提供工作時(shí)鐘。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下技術(shù)問(wèn)題：

現(xiàn)有的傳感器讀出電路，由于傳感器前端輸出的微弱電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力較弱，導(dǎo)致阻性的運(yùn)算放大器中閉環(huán)環(huán)路的電阻阻值非常大，從而占據(jù)較大的芯片面積，同時(shí)，多組輸入信號(hào)的電阻之間存在互相干擾導(dǎo)致的線(xiàn)路失配問(wèn)題，以及放大電路的輸出信號(hào)偏差較大問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的傳感器讀出電路，能夠減少電阻使用量，降低支路之間電阻失配概率，從而減小讀出信號(hào)誤差以及節(jié)約芯片成本。

第一方面，本發(fā)明提供一種傳感器讀出電路，包括：

斬波開(kāi)關(guān)陣列、多輸入接口、運(yùn)算放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)，溫漂校正電路、斬波開(kāi)關(guān)、低通濾波器、數(shù)字控制邏輯電路以及振蕩器，其中，

所述斬波開(kāi)關(guān)陣列第一端與傳感器傳感前端相連，用于接收所述傳感前端發(fā)送的傳感電壓信號(hào)，并將所述傳感電壓信號(hào)的頻率調(diào)制到高頻段；

所述多輸入接口的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)陣列的第二端相連，用于接收所述斬波開(kāi)關(guān)陣列發(fā)送的傳感電壓信號(hào)，并將所述傳感電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感電流信號(hào)；

所述運(yùn)算放大器及所述反饋網(wǎng)絡(luò)的第一端與所述多輸入接口的第二端連接，用于將所述多輸入接口輸出的多路傳感電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為單路傳感電壓信號(hào)并以固定的倍數(shù)進(jìn)行放大；

所述溫漂校正電路與所述運(yùn)算放大器及所述反饋網(wǎng)絡(luò)的第一端相連，用于對(duì)所述運(yùn)算放大器及所述反饋網(wǎng)絡(luò)中由于電阻產(chǎn)生的溫漂進(jìn)行校正；

所述斬波開(kāi)關(guān)的第一端與所述運(yùn)算放大器的第二端相連，用于將所述運(yùn)算放大器輸出的單路電壓信號(hào)的頻率從高頻段調(diào)制到低頻段；

所述低通濾波器的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)的第二端連接，用于接收所述斬波開(kāi)關(guān)發(fā)送的單路電壓信號(hào)，并對(duì)所述單路電壓信號(hào)消除噪聲后輸出；

所述數(shù)字控制邏輯電路的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)陣列相連，所述數(shù)字控制邏輯電路的第二端與所述斬波開(kāi)關(guān)相連，用于為所述斬波開(kāi)關(guān)陣列及所述斬波開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述斬波開(kāi)關(guān)陣列及所述斬波開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)；

所述振蕩器與所述數(shù)字控制邏輯電路相連，用于為所述數(shù)字控制邏輯電路提供工作時(shí)鐘，以使所述數(shù)字控制邏輯電路產(chǎn)生所述控制信號(hào)。

可選地，所述斬波開(kāi)關(guān)陣列中斬波開(kāi)關(guān)的數(shù)量與接收到所述傳感電壓信號(hào)的路數(shù)相等。

可選地，所述多輸入接口包含多組差分電壓對(duì)。

可選地，所述運(yùn)算放大器采用折疊共源共柵放大器。

可選地，所述多輸入接口的多組差分電壓對(duì)與所述折疊共源共柵放大器的折疊端相連。

可選地，所述反饋網(wǎng)絡(luò)包含輸入電阻和反饋電阻。

可選地，所述溫漂校正電路中校正電阻的溫度系數(shù)與運(yùn)算放大電路中所述輸入電阻的溫度系數(shù)相反。

可選地，所述溫漂校正電路通過(guò)將所述校正電阻與所述輸入電阻并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述運(yùn)算放大器的溫漂校正。

本發(fā)明實(shí)施例提供的傳感器讀出電路，包括斬波開(kāi)關(guān)陣列、多輸入接口、運(yùn)算放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)，溫漂校正電路、斬波開(kāi)關(guān)、低通濾波器、數(shù)字控制邏輯電路以及振蕩器，通過(guò)溫漂校正電路對(duì)電阻溫漂系數(shù)進(jìn)行校正，以及使用折疊共源共柵放大器對(duì)輸入的差分電壓對(duì)進(jìn)行放大處理，能夠減少電阻使用量，降低支路之間電阻失配概率，從而減小讀出信號(hào)誤差以及節(jié)約芯片成本。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳感器讀出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例傳感器讀出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明斬波開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明傳感器讀出電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種傳感器讀出電路，如圖2所示，所述傳感器讀出電路包括斬波開(kāi)關(guān)陣列11、多輸入接口12、運(yùn)算放大器13、反饋網(wǎng)絡(luò)14，溫漂校正電路15、斬波開(kāi)關(guān)16、低通濾波器17、數(shù)字控制邏輯電路18以及振蕩器19，其中，

所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11第一端與傳感器傳感前端相連，用于接收所述傳感前端發(fā)送的傳感電壓信號(hào)，并將所述傳感電壓信號(hào)的頻率調(diào)制到高頻段；

可選地，所述斬波開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，且所述斬波開(kāi)關(guān)陣列中斬波開(kāi)關(guān)的數(shù)量與接收到所述傳感電壓信號(hào)的路數(shù)相等。

所述多輸入接口12的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11的第二端相連，用于接收所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11發(fā)送的傳感電壓信號(hào)，并將所述傳感電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感電流信號(hào)；

可選地，所述多輸入接口12包含多組差分對(duì)；

所述運(yùn)算放大器13及所述反饋網(wǎng)絡(luò)14的第一端與所述多輸入接口12的第二端連接，用于將所述多輸入接口12輸出的多路傳感電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為單路傳感電壓信號(hào)并以固定的倍數(shù)進(jìn)行放大；

可選地，如圖4所示，為本發(fā)明運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)圖，所述多輸入接口12輸出m路傳感電流信號(hào)并變?yōu)閙路傳感電壓信號(hào)后直接連接所述運(yùn)算放大器13的輸入端，等效電壓vcm按照閉環(huán)接法接入運(yùn)算放大器13，進(jìn)而可以確定放大增益并提供靜態(tài)工作點(diǎn)，避免了多條支路需要多個(gè)電阻的缺陷；

可選地，所述運(yùn)算放大器13采用折疊共源共柵放大器。

可選地，所述多輸入接口12的多組差分電壓對(duì)與所述折疊共源共柵放大器的折疊端相連。

可選地，所述折疊共源共柵放大器的折疊端是容性的；

可選地，所述反饋網(wǎng)絡(luò)14包含輸入電阻r1和反饋電阻rf。

所述溫漂校正電路15與所述運(yùn)算放大器13及所述反饋網(wǎng)絡(luò)14的第一端相連，用于對(duì)所述運(yùn)算放大器13及所述反饋網(wǎng)絡(luò)14中由于電阻產(chǎn)生的溫漂進(jìn)行校正；

可選地，如圖5所示，為本發(fā)明傳感器讀出電路的電路圖；

其中，圖5中的電路包含了多輸入接口12、溫漂校正電路15、運(yùn)算放大器13、反饋網(wǎng)絡(luò)14四個(gè)部分。在這一電路中，存在m個(gè)差分輸入對(duì)，即vip1和vin1，vip2和vin2，……，vipm和vinm，構(gòu)成了多輸入接口12，它們作為運(yùn)算放大器13的開(kāi)環(huán)輸入，與運(yùn)算放大器13主體結(jié)構(gòu)的輸入差分對(duì)vip和vin一樣，直接在折疊共源共柵放大器主體的折疊端相連，這相當(dāng)于通過(guò)多個(gè)輸入pmos管的跨導(dǎo)g將m個(gè)支路的電壓信號(hào)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，然后在運(yùn)算放大器13的共柵級(jí)的電流源處直接相加，起到了多輸入求和的作用。

其中，所述溫漂校正電路15通過(guò)將校正電阻r2與所述輸入電阻r1并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述運(yùn)算放大器13的溫漂校正。

具體地，帶有溫漂校正電路15的運(yùn)算放大器13的閉環(huán)增益表達(dá)式如下：

其中，r1與r2并聯(lián)后，整個(gè)電路中電阻的溫度系數(shù)由于r2的存在變得可以調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以通過(guò)調(diào)節(jié)r2的溫度系數(shù)來(lái)減少r1的溫度系數(shù)產(chǎn)生的溫漂；

可選地，所述溫漂校正電路中校正電阻r2的溫度系數(shù)與運(yùn)算放大電路中的所述輸入電阻r1的溫度系數(shù)相反。

可選地，r2的取值確定后，運(yùn)算放大電路13的閉環(huán)放大倍數(shù)ac將由rf/(r1+r2)決定，傳感器輸入信號(hào)通過(guò)輸入差分對(duì)耦合進(jìn)入反饋網(wǎng)絡(luò)14后，其放大倍數(shù)也由ac決定，并保持恒定。

所述斬波開(kāi)關(guān)16的第一端與所述運(yùn)算放大器13的第二端相連，用于將所述運(yùn)算放大器13輸出的單路電壓信號(hào)的頻率從高頻段調(diào)制到低頻段；

所述低通濾波器17的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)16的第二端連接，用于接收所述斬波開(kāi)關(guān)16發(fā)送的單路電壓信號(hào)，并對(duì)所述單路電壓信號(hào)消除噪聲后輸出；

所述數(shù)字控制邏輯電路18的第一端與所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11相連，所述數(shù)字控制邏輯電路18的第二端與所述斬波開(kāi)關(guān)16相連，用于為所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11及所述斬波開(kāi)關(guān)16提供控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述斬波開(kāi)關(guān)陣列11及所述斬波開(kāi)關(guān)16的開(kāi)合狀態(tài)；

所述振蕩器19與所述數(shù)字控制邏輯電路18相連，用于為所述數(shù)字控制邏輯電路18提供工作時(shí)鐘，以使所述數(shù)字控制邏輯電路18產(chǎn)生所述控制信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的傳感器讀出電路，包括斬波開(kāi)關(guān)陣列、多輸入接口、運(yùn)算放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)，溫漂校正電路、斬波開(kāi)關(guān)、低通濾波器、數(shù)字控制邏輯電路以及振蕩器，通過(guò)溫漂校正電路對(duì)由于電阻溫漂系數(shù)產(chǎn)生的溫漂進(jìn)行校正，以及使用折疊共源共柵放大器對(duì)輸入的差分電壓對(duì)進(jìn)行放大處理，能夠減少電阻使用量，降低支路之間電阻失配概率，從而減小讀出信號(hào)誤差以及節(jié)約芯片成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。