[发明专利]一种低功耗传感器阵列处理电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及用于传感器阵列电路及控制方法。

背景技术

在便携式个人电子设备的设计中，防水防尘的需求长期存在，但由于人机交互界面如按键等的存在，导致防水防尘效果不太理想。近年来新兴的压力按键可以较好的解决防水和防尘的问题，但是其低功耗问题一直是个难点。

在在先专利申请201610890489.3公开了一种低功耗电桥阵列信号处理电路，其包括有若干电桥单元，电桥单元排列成M行N列的阵列，其中每行电桥单元的激励正端短接，每列电桥单元的激励负端短接；若干开关，其中M个开关其一端分别连接M行电桥单元的激励正端，其另一端连接正激励电压；N个开关其一端连接N列电桥单元的激励负端，其另一端连接负激励电压。本发明通过开关与电桥阵列的有机组合，可以显著降低整个电桥阵列的系统成本和功耗，同时不增加布线和开关的数量，降低设计难度和成本。该专利申请虽然揭示了一种利用矩阵式开关来减少传感器阵列功耗的电路和方法，但是该电路和方法只涉及传感器部分，没有包括整个传感器处理电路及系统，因此对于功耗的节省仍然不够理想，存在较多局限。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种低功耗传感器阵列处理电路及控制方法，该电路及方法相较于现有技术可以实现更低的功耗，从而改善应用它的便携式电子设备的续航。

本发明的另一个目地在于提供一种低功耗传感器阵列处理电路及控制方法，该电路及方法结构简单，易于实现，可以极大地降低5x3压力传感器阵列的功耗至原有的10％以下，具有显著的低功耗优势，能够使便携式电子产品待机实际更长。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种低功耗传感器阵列处理电路，其特征在于该电路包括有：

总激励源，用于给多个传感器提供激励；总激励源在激励输出和地之间有漏电保护开关，用于在关闭总激励源后切断滤波电容对地的放电回路；

多个激励控制开关，每个开关两端分别接总激励源输出和某一个传感器激励输入正端和/或负端，用于控制该传感器激励的通断；

传感器阵列；包括多个传感器，接于多个激励控制开关和信号转换电路之间；其中，每个压力传感器接于一个激励控制开关；

信号转换电路，可依次选通上述传感器阵列的一路，并将传感器输出的模拟信号转换为数字信号；

控制电路，用于控制上述各部分完成传感器阵列的信号转换并实现低功耗。

优选地，所述传感器为压力传感器，特别是桥式压敏电阻传感器。

所述总激励源为线性电压调整器(LDO)。

进一步，总激励源分为两级，包括前置放大级(LDO_PS)，以及输出级；输出级由输出PMOS管PM1以及串联的反馈电阻R11和R10组成，另外，还包括一个开关，用于切断VS到地GND的回路。

更进一步，在VS和GND之间有滤波稳压电容C0。开关闭合时，总激励源正常工作，当总激励源关闭时，开关断开，切断C0的漏电回路。

所述多个激励控制开关由多个开关构成，

压力传感器阵列是由两个压力传感器电桥构成，两个压力传感器电桥的正激励分别由VS通过两个开关提供，负激励则接GND；其中一个压力传感器电桥是由四个压敏电阻接成一个全桥电路构成，可以将施加在传感器上或附近的压力转换为差分的电压信号S0+及S0-输出；另一个压力传感器则是由四个压敏电阻接成一个全桥电路构成，可以将施加在传感器上或附近的压力转换为差分的电压信号S1+及S1-输出；差分信号S0+/S0-、S1+/S1-分别接入信号转换电路。

所述信号转换电路具有多路选择器(MUX)，可调增益放大器(PGA)，以及模拟数字转换器。接入信号转换电路从差分信号输入开始依次为多路选择器(MUX)、可编程增益放大器(PGA)，以及模拟数字转换器(ADC)。

一种低功耗的传感器阵列处理电路的控制方法，该方法包括如下步骤：

101：打开总激励源以及信号转换电路；

102：打开一路激励控制开关，为该路传感器提供激励；

103：选通该路传感器信号进入信号转换电路完成模拟信号到数字信号的转换；

104：断开该路激励控制开关，切断该路传感器的激励；

105：重复上述102到104步骤，直到传感器阵列所有传感器依次完成模拟信号到压力值的转换和处理；

106：关闭上述总激励源(漏电保护开关断开)、关闭信号转换电路，设置定时唤醒的定时值；控制电路进入休眠状态；