電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及惠斯通電橋電路，并且更具體地涉及它們的電壓偏移的校正。
[0002]本實(shí)用新型尤其應(yīng)用于惠斯通電橋傳感器，其用于測(cè)量例如低速時(shí)的物理現(xiàn)象(諸如壓力、溫度、氣體檢測(cè)等)。
【背景技術(shù)】
[0003]惠斯通電橋傳感器通常包括惠斯通電橋電路和用于放大惠斯通電橋的輸出電壓的高阻前置放大器，其中惠斯通電橋的輸出電壓與惠斯通電橋的供電電壓成比例。
[0004]然而，這種類型的惠斯通電橋傳感器的全規(guī)格輸出電壓通常非常低，例如從10至50mV/V。然后，在前置放大器的輸入信號(hào)(即惠斯通電橋的輸出信號(hào))的任選數(shù)字轉(zhuǎn)換和偏移校正之前要求高精度前置放大。
[0005]這種偏移可以是由于惠斯通電橋的電阻器的失配或溫度變化，并且可以是與全規(guī)格輸出電壓相同的幅度等級(jí)(例如從10至30mV/V)。從而，需要盡可能地避免放大惠斯通電橋的輸出信號(hào)的這種偏移。
[0006]此外，由于低速物理值的典型通頻帶通常為從0.1至100Hz，所以期望具有盡可能低的噪聲等級(jí)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]—個(gè)實(shí)施例提供了一種用于校正惠斯通電橋的電壓偏移的設(shè)備，其與放大器鏈的增益無(wú)關(guān)，同時(shí)確保偏移校正跟隨惠斯通電橋的供電電壓的可能變化以及作為溫度的函數(shù)的惠斯通電橋的電阻器的值的可能變化。
[0008]另一實(shí)施例提供了一種對(duì)放大器鏈的Ι/f噪聲不敏感的偏移校正。
[0009]一種可能的解決方案提供了
[0010]-利用電流源和跟隨放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)惠斯通電橋以復(fù)制供電電壓或者從惠斯通電橋自身上的供電電壓得到的電壓，
[0011]-生成與通過(guò)電流源傳送的電流成比例的第二電流并將第二電流用作數(shù)字/模擬電流轉(zhuǎn)換器的參考電流，以及
[0012]-例如在校準(zhǔn)階段基于數(shù)字校準(zhǔn)信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)換器的輸出電流以盡可能消除電壓偏移。
[0013]因此，一個(gè)方面提供了一種電子設(shè)備，其包括惠斯通電橋電路以及耦合至惠斯通電橋電路并被配置校正惠斯通電橋的輸出電壓的偏移的校正電路。
[0014]根據(jù)該方面的一個(gè)一般特性，校正電路包括:輸入接口，用于接收第一電壓;供電模塊，被配置為向惠斯通電橋電路提供從第一電壓中抽取的第二電壓以及從屬于惠斯通電橋電路的電阻器的當(dāng)前值的第一電流并且被配置為形成與第一電流成比例的第二電流；以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，被配置為基于數(shù)字校正信號(hào)和第二電流向惠斯通電橋電路的輸出傳送校正電流。
[0015]第二電壓可以基本等于第一電壓或者基本與第一電壓成比例。
[0016]第一電流通常與惠斯通電橋電路的電阻器的當(dāng)前值成反比。為此，以這種方式從屬的第一電流可以跟隨作為溫度的函數(shù)的惠斯通電橋電路的電阻器的可能變化。
[0017]此外，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器例如包括用于接收第二電流的第一轉(zhuǎn)換器輸入、用于接收數(shù)字校正信號(hào)的第二轉(zhuǎn)換器輸入以及耦合至惠斯通電橋電路的兩個(gè)輸出以傳輸所述校正電流的差分電流輸出。
[0018]由于第二電流與第一電流成比例(比例系數(shù)可以等于I或不等于I)，所以還可能跟隨惠斯通電橋電路的電阻器的可能變化，并且第二電流被用作數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器中的參考電流。
[0019]因此，對(duì)于給定的惠斯通電橋電路和溫度，可以調(diào)整校準(zhǔn)階段期間的數(shù)字校準(zhǔn)信號(hào)的值，以在惠斯通電橋電路的輸出處傳送可以消除電壓偏移的差分電流信號(hào)。該輸出電流本質(zhì)上與第二電流直接相關(guān)，因此與第一電流、第一電壓和第二電壓間接相關(guān)。從而，偏移校正尤其跟隨惠斯通電橋的供電電壓的可能變化以及作為溫度的函數(shù)的惠斯通電橋的電阻器的可能變化。因此，技術(shù)缺陷可以被自動(dòng)且簡(jiǎn)化地校正而不使用高成本的高級(jí)傳感器。
[0020]此外，這種電子設(shè)備可以在前置放大級(jí)之前消除惠斯通電橋的輸出信號(hào)的偏移，同時(shí)對(duì)前置放大器的增益和Ι/f噪聲不敏感。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種供電模塊包括:
[0022]-第一電流源，用于傳送第一電流并通過(guò)跟隨放大器驅(qū)動(dòng)，其一個(gè)輸出耦合至輸入接口，第一電流源的輸出耦合至惠斯通電橋電路的供電端子，該端子耦合至跟隨放大器的其他輸入;以及
[0023]-第二電流源，用于傳送第二電流并通過(guò)跟隨放大器驅(qū)動(dòng)，第二電流源的輸出耦合至第一轉(zhuǎn)換器輸入。
[0024]跟隨放大器使得可以在惠斯通電橋電路的供電端子處提供第一電壓的復(fù)制。
[0025]第一電流源可以包括至少一個(gè)雙極型晶體管，其基極耦合至跟隨放大器的輸出，集電極耦合至惠斯通電橋電路的供電端子，并且第二電流源可以包括至少一個(gè)第二雙極型晶體管，其基極耦合至跟隨放大器的輸出，并且集電極耦合至第一轉(zhuǎn)換器輸入。
[0026]具體地，針對(duì)電流源使用雙極型晶體管(例如PNP型)可以固有地限制這些電流源的Ι/f噪聲，并進(jìn)一步提高惠斯通電橋的性能。
[0027]作為變化，供電模塊可以包括:
[0028]-至少一個(gè)第一PMOS晶體管，其柵極耦合至跟隨放大器的輸出，并且漏極通過(guò)第一斬波電路耦合至惠斯通電橋的所述供電端子并通過(guò)第二斬波電路耦合至第一轉(zhuǎn)換器輸入，
[0029]-至少一個(gè)第二PMOS晶體管，柵極耦合至跟隨放大器的輸出，并且漏極通過(guò)第三斬波電路耦合至惠斯通電橋電路的所述供電端子并通過(guò)第四斬波電路耦合至第一轉(zhuǎn)換器輸入；以及
[0030]-控制裝置，被配置為控制斬波電路，使得第一電流源可選地包括所述至少一個(gè)第一 PMOS晶體管或所述至少一個(gè)第二 PMOS晶體管，以及第二電流源可選地包括所述至少一個(gè)第二 PMOS晶體管或所述至少一個(gè)第一 PMOS晶體管。
[0031]反饋至跟隨放大器上的MOS晶體管或者第一電流源的晶體管的1/f噪聲由于存在環(huán)路而衰減。這不是針對(duì)MOS晶體管或不位于環(huán)路中的晶體管的情況。
[0032]用作開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)的斬波電路的存在使得可以隨時(shí)間分配將在跟隨放大器上反饋或連接至轉(zhuǎn)換器的第一輸入的第一和第二晶體管，因此減小了由電流源生成的Ι/f噪聲。
【附圖說(shuō)明】
[0033]本實(shí)用新型的其他優(yōu)勢(shì)和特征將在研究采用非限制示例并通過(guò)附圖示出的實(shí)施例的詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上更加明顯，其中:
[0034]圖1和圖2涉及根據(jù)本實(shí)用新型的電子設(shè)備的不同實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，以示出根據(jù)本實(shí)用新型的電子設(shè)備DIS的實(shí)施例，例如合并在惠斯通電橋傳感器內(nèi)。
[0036]電子設(shè)備DIS包括校正電路CC和惠斯通電橋電路WB。
[0037]校正電路CC包括供電模塊I和數(shù)字/模擬電流轉(zhuǎn)換器DAC，數(shù)字/模擬電流轉(zhuǎn)換器DAC具有與惠斯通電橋電路WB的輸出2和3耦合的差分電流輸出BSI和BS2。
[0038]供電模塊I包括跟隨放大器4、具有第一PNP雙極型晶體管50的第一電流源5以及具有第二 PNP雙極型晶體管60的第二電流源6。
[0039]輸入接口7耦合至跟隨放大器4的非反相輸入。
[0040]兩個(gè)電流源5和6的兩個(gè)雙極型晶體管50和60的基極統(tǒng)一耦合至跟隨放大器4的輸出8。
[0041]第一雙極型晶體管50的集電極耦合至惠斯通電橋電路WB的電路的供電端子9，該端子耦合至跟隨放大器4的反相輸入10。
[0042]第一轉(zhuǎn)換器輸入ECl耦合至第二電流源6的第二雙極型晶體管60的集電極。轉(zhuǎn)換器DAC經(jīng)由第二轉(zhuǎn)換器輸入EC2接收數(shù)字校正信號(hào)DCS。
[0043 ]晶體管50和60的發(fā)射極連接至電源電壓VDD。
[0044]在該示例中，惠斯通電橋的電路具有四個(gè)理論上理想的具有等于Rbridge的阻抗值的電阻器Rl -R4，它們連接在供電端子9和地EARTH之間。
[0045]當(dāng)惠斯通電橋電路WB平衡時(shí)，在惠斯通電橋的電路的輸出2和3處具有零電壓。
[0046]由于技術(shù)缺陷，例如惠斯通電橋電路WB的電阻器的失配，可能存在惠斯通電橋電路WB的電阻器的值的可能變化。從而，惠斯通電橋電路WB變得不平衡，并且在惠斯通電橋電路WB的輸出處具有電壓偏移。
[0047]在例如在集成電路制造之后例如在工廠中執(zhí)行的校準(zhǔn)階段，具有用于再平衡惠斯通電橋電路WB的電路的偏移校正。
[0048]通過(guò)跟隨放大器4在惠斯通電橋電路WB的電路的供電端子9處復(fù)制輸入接口7處存在的惠斯通電橋電路WB的供電電壓Vb