[发明专利]使用单个感测管芯和多个信号通道的多范围压力传感器设备和方法

说明书

对临时申请的交叉引用 

本申请要求于2008年12月19日提交的序列号为61/139,319、标题为“Multi-Range Pressure Sensor Apparatus and Method Utilizing a Single Sense Die andMultiple Signal Paths”的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请在此合并以供参考。 

技术领域

实施例大体涉及传感器装置、方法和系统。实施例还涉及能够在变化条件下探测各种参数的多范围压力传感器装置。 

背景技术

在多种商业、工业、军事和其它应用中对能够进行宽范围测量的准确、低成本、紧凑型的压力传感器的需求变得日益必要。因为可以实现的巨大范围的压力，对于宽范围压力的测量特别具有挑战性。传统的压力传感器具有极其有限的压力测量能力范围并且由于它们的技术设计通常不能在它们的最大可能测量范围上操作。此外，当预期的力超过单独的压力传感器的容量(capacity)时，具有彼此邻接的测量范围的多个压力传感器必须同时使用。 

另外，多个传感器的布置相应更加复杂。这些传感器的输出信号彼此之间通常不兼容并且因此必须在附加的外部电子电路中进行评估以便识别在给定的时刻这些传感器中的哪一个在允许的测量范围内运行。在这种方法中，需要过多的时间和金钱花费来将多个传感器合并在单个系统中。此外，两个或者更多个独立的压力传感器的这种使用需要保护阀来避免在高压力下对于更为准确的传感器的损害。 

基于前述，相信存在对于改进的多范围压力传感器设备的需要，该设备能够以高精度并且在很窄的范围内有效地探测宽范围的压力，正如于此更加详细描述的。 

发明内容

提供下面的概要以促进理解公开的实施例特有的一些创造性技术特征，并 不打算是全面描述。实施例的各个方面的全面理解可以通过将整个说明书、权利要求书、附图、以及摘要作为一个整体来得到。 

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的压力传感器设备、系统以及方法。 

本发明的另一个方面是提供一种改进的压力传感器设备、系统以及方法，其结合了使用单个感测管芯(die)和多个信号通道以便以高精度探测宽范围的压力。 

本发明的又一个方面是提供一种改进的方法、设备以及系统来移除由于放大器增益和偏移导致的误差。 

上面提到的方面和其它目的以及优点现在能够如这里描述的那样来实现。公开了用于以高精度探测宽范围压力的具有多个信号通道的多范围压力传感器设备、方法、以及系统。压力换能器可以配置为包括具有压阻元件的压力感测管芯，其中所述压阻元件以惠斯登桥配置集成到传感器管芯中。来自感测管芯的感测输出信号可以被传送到一个或者多个放大器电路。可编程补偿集成电路能够用来多路复用来自每一个放大器电路的不同的放大输出信号并且提供数字输出。与可编程补偿集成电路相关的存储器可以配置为提供关于每一个不同的信号通道存储的单独的补偿并且能够移除由于放大器增益和偏移导致的误差。 

来自放大器电路的多个信号通道(其中为每一通道存储潜在不同的补偿值)能够在低系统成本下产生高精度的补偿。该多个信号通道的每一个通道拥有能够在压力传感器中提供多个补偿范围的不同的增益。在一个实施例中，压力传感器的放大器电路能够与感测管芯一体化和/或与可编程补偿电路一体化。在另一个实施例中，放大器电路可以被隔离来提供没有由于放大器增益和偏移而产生的误差的输出。这种多范围压力传感器设备提供宽测量范围以及在非常窄的范围中的高精度。 

附图说明

在附图中，相同的参考数字在不同的视图中指代相同的或者功能相似的元件，并且附图被合并在说明书中并且形成说明书的一部分，附图进一步图解说明实施例，并且和详细描述一起用于解释这里公开的实施例。 

附图1示出了能够根据优选的实施例实现的具有多个信号通道的多范围压力传感器设备的框图； 

附图2示出了根据优选实施例的具有多个信号通道的多范围压力传感器设备的示意图；和

附图3示出了用于说明使用能够根据可选实施例实现的具有单个感测管芯和多个信号通道的多范围压力传感器设备来以高精度感测宽范围压力的方法的逻辑操作步骤的操作流程图。 

具体实施方式

在这些非限制性例子中讨论的特定值和配置能够变化并且仅仅被引用来说明至少一个实施例，并且不打算限制其范围。