[发明专利]电阻式传感器的检测系统

说明书

本发明技术方案公开了一种电阻式传感器的检测系统，该检测系统包括：传感器电阻转换频率电路、测量电路、校准电路以及电源管理电路，可以通过所述传感器电阻转换频率电路将传感器电阻转换为具有相关频率的方波信号，将电阻转换成相关的频率信号进行检测，电路结构简单、成本低、功耗小。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，更具体的说，涉及一种电阻式传感器的检测系统。

背景技术

传感器是实现智能化必不可少的器件，它用来代替人类的感觉器官，甚至超过人类器官的感知极限，来感知所处环境状态，并将信号反馈到控制系统，从而实现智能自动化控制，传感器在各个领域变得越来越重要。在医学、环境监测、电力工业和手机等领域都离不开传感器。在汽车自动驾驶领域，传感器用于检测汽车运行时各个系统的工作状态，实时监测车速、油量、水量、水温、压力和氧含量等数据，协助电脑系统完成汽车状态的调整。自动驾驶汽车上的主要传感器包括激光雷达、摄像头、红外传感、超声波传感器等，传感器是汽车自动驾驶领域必不可少的部分。随着工业、农业和汽车等领域中传感器的普及使用，控制系统的自动化可靠性和复杂程度不断提升，对传感器精度要求越来越高。尤其是汽车领域要保证汽车的高可靠性和安全性，这不仅对传感器精度提出更高要求，对传感器的接口电路也提出更高要求。

传感器包括电容式传感器、电阻式传感器和电感式传感器等，其中，电阻式传感器应用较为广泛。传统检测电阻式传感器的方法是利用额外的参考电阻进行串联分压的方法，然后通过ADC测量分压后的电压值从而得到传感器电阻值。当传感器处在变化环境中，此方法会导致传感器电阻两端电压处在变化之中，而传感器材料特性也会随着电压变化而发生微小变化，以至于影响传感器测量精度和传感器使用寿命。而且高精度sigma-deltaADC具有设计难度大、成本高、占用面积大、功耗大等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电阻式传感器的检测系统，所述检测系统包括：

传感器电阻转换频率电路，用于将传感器电阻转换为具有相关频率的方波信号；不同周期中，所述方波信号的高电平持续时间不变，所述方波信号的低电平持续时间不完全相同，随所述传感器电阻变化；

测量电路，用于对所述方波信号进行测量，以获取所述方波信号的频率；

校准电路，用于对所述传感器电阻转换频率电路中由于寄生效应带来的误差进行波长校准；

电源管理电路，用于为所述传感器电阻转换频率电路、所述测量电路以及所述校准电路分别提供工作电压。

优选的，在上述检测系统中，所述传感器电阻转换频率电路包括：电阻转换电流电路、CMOS电流镜电路、电荷泵积分电路以及比较器电路；

所述电阻转换电流电路用于将参考电压偏置到所述传感器电阻的两端，使得所述传感器电阻两端的电压保持不变；

所述CMOS电流镜电路用于将基于所述传感器电阻转换的电流镜像到后级的所述电荷泵积分电路；

所述电荷泵积分电路通过恒定电流源电路进行充电，基于所述电流产生三角波信号；

所述比较器电路用于基于所述三角波信号输出所述方波信号。

优选的，在上述检测系统中，所述电阻转换电流电路包括：第一运算放大器和第一NMOS管；

所述第一运算放大器的正相输入端输入所述参考电压，其负相输入端连接所述第一NMOS管的源极，其输出端连接所述第一NMOS管的栅极；

所述第一NMOS管的源极通过所述传感器电阻接地，其漏极通过第一节点与所述CMOS电流镜电路连接。

优选的，在上述检测系统中，所述CMOS电流镜电路包括：

第二运算放大器，其正相输入端连接所述第一节点；