[发明专利]基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路

说明书

本发明公开了一种基于Sigma‑Delta模数转换器的传感器读出电路，包括：输入信号选择器（MUX），用于选择八个输入通道中的两路通道作为差分输入信号；缓冲电路（Input buffer），提供高输入阻抗，接收传感器输入信号，并驱动后级电路；可编程增益放大器（PGA），用于放大输入信号；直流偏移产生器，可以提供一个固定直流偏移，改变输入信号直流值，偏移量同样可以通过寄存器进行配置；Sigma‑Delta模数转换器，用于将模拟输入信号转换成单比特脉冲密度调制码（PDM）；数字模块包含数字滤波器和寄存器，数字滤波器用于将PDM进行滤波和降采样，寄存器配置各个模块工作方式。本发明提出的电路可应用于温度、压力、重力等检测系统，具有高精度、高线性度、宽动态范围的等优点。

技术领域

本发明涉及一种传感器信号读出电路，特别是一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出芯片，可应用于温度、压力、重力等检测系统，属于集成电路技术领域。

背景技术

传感器作为电子设备感知自然界信息必不可少的部件，已广泛应用在工业控制、汽车、医疗、消费电子等领域。随着物联网的发展和智能设备的普及，传感器迎来了新的发展机遇，无论是数量还是种类，人们对传感器的需求日益增多，同时对性能的要求也更加严格。作为传感器系统中至关重要的一部分，传感器读出（处理）电路也面临着同样的挑战。

Sigma-Delta模数转换器广泛用于低速信号读出电路中。它以高过采样率将低速模拟信号转换成高速数字信号，经过数字电路滤波处理，可以达到很高的信噪比。在一些应用中，需要采集多路信号，而信号的幅值和直流也会发生变化，在这种情况下，为了更好的读出信号，本发明提出了一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提出一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，它可以灵活便捷地对传感器信号进行选择、放大、偏移、转换处理，同时具有很高的信噪比和很好的线性度。

技术方案：一种基于Sigma-Delta模数转换器的传感器读出电路，包括：

输入信号选择器，用于从八路输入通道中选择两路输出给后级电路；

输入缓冲器，用于提供高输入阻抗，缓冲输入信号，驱动后级电路；

可编程增益放大器，用于放大输入信号，可以通过寄存器配置；

直流偏移产生器，产生偏移电压，用于偏移输入信号直流幅值，偏移量同样可以通过寄存器进行配置；

Sigma-Delta模数转换器，用于将输入模拟信号转换成脉冲密度调制码（PDM）；

数字模块，用于对脉冲密度调制码进行滤波和降采样，并且配置其他电路工作方式。

本发明中的输入信号选择器，包含十六组开关和控制电路，每一输入通道与两组开关输入端连接，这两组开关输出端分别与所述输入缓冲器的正负输入端连接，每一组开关控制端与控制电路连接。

本发明中的直流偏移产生器，包括参考电压分压电路和译码电路，其中参考电压分压电路产生一组偏移参考电压V1、V2、…、Vm，每一个偏移参考电压分别与一个开关输入端相连，所有开关输出端与所述参考电压分压电路的输出端相连，而译码电路产生一组偏移参考电压选择控制端C1、C2、…、Cm，每一偏移参考电压选择控制端分别与相应的开关控制端相连。