[发明专利]一种可重构多模态传感器接口电路

说明书

本发明涉及接口电路的技术领域，公开了一种可重构多模态传感器接口电路，包括可重构测量电路，所述可重构测量电路的输入端与连接接口相连，输出端与基线补偿电路的一端相连，所述基线补偿电路的另一端与可重构测量电路的输入端相连，所述连接接口与传感器相连，所述可重构测量电路用于根据传感器的输出类型，通过开关控制重构两种测量电路，统一转换为电压输出，第一种测量电路对应输出类型为电阻/电压/电流的传感器，第二种测量电路对应输出类型为电容的传感器，所述基线补偿电路用于对第一种测量电路进行电阻补偿，对第二种测量电路进行电容补偿，通过增加额外的电阻和电容将测量结果的误差补偿回来，从而降低可重构测量电路的测量结果的误差。本发明的结构简单，实用性强且成本低，适于推广。

技术领域

本发明涉及数据分析的技术领域，具体涉及一种可重构多模态传感器接口电路。

背景技术

可重构多模态技术能够使系统在运行过程中动态地重构软件和硬件系统,具有资源利用率高、功耗低、灵活性强和功能自适应等优点，在多种领域具有广泛的应用前景。近些年来，传感器应用系统作为现代物联网(Internet of Things,IoT)领域的核心部分之一得到蓬勃发展，被广泛应用于各类电子设备、环境监测以及智慧城市创建等领域。

传感器检测物理，化学和生物等信息，并将其最终输出表示为电信号或电可转换形式，传感接口电路正是负责对这些传感器的输出进行测量，并执行数据处理、传输等操作，因此传感器接口电路的设计是必不可少的。大多数传感器的输出类型可分为电阻式/电容式/电压式/电流式(R/C/V/I)四种模式，过去，传感器接口电路的研究主要集中在特定模式的传感器上，针对不同的输出信号类型专门设计出不同的接口架构与电路，因此它们对于特定的传感器类型具有特殊的功能和良好的性能。但是，开发传感器专用的接口电路将花费大量的成本和时间，在当今的物联网时代，巨大的传感器应用系统希望在短时间内以低成本完成，所以，可重构多模态传感器接口电路设计实现了可检测电阻式/电容式/电压式/电流式(R/C/V/I)四种信号的可重构接口电路，具有可应用于各种传感器应用系统的通用性，当需要对不同模态信号进行采集时，可以直接进行模式切换，具有便捷性和灵活性。

可重构多模态传感器接口电路(Reconfigurable Analog Front End Circuits，简称RAFE)是利用开关电容的方式将核心运算放大器重构成不同信号的放大器，进行四种不同信号(R/C/V/I)测量模式的切换，同时采用相关双采样(Correlated-double-sampling,CDS)技术降低噪声，增加基线补偿回路电路部分补偿电路漂移。不同的传感器可将信号转换成不同的电气特性，主要为电阻式/电容式/电压式/电流式(R/C/V/I)四种，而一般的传感器接口电路只针对其中某一种信号进行放大，所以其设计的放大器架构各有不同，例如测量电流的前端放大器为跨阻放大器(Trans-Impedance Amplifier,TIA)，而测量电容的一般为电荷放大器(Charge Amplifier,CA)，因此它们相互之间不能直接复用，通用性差，电路结构复杂。

发明内容

本发明提供了一种可重构多模态传感器接口电路，解决了现有传感器接口电路针对其中某一种信号进行放大、其他信号不能直接复用，通用性差问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种可重构多模态传感器接口电路，其特征在于：包括可重构测量电路，所述可重构测量电路的输入端与连接接口相连，输出端与基线补偿电路的一端相连，所述基线补偿电路的另一端与可重构测量电路的输入端相连，所述连接接口与传感器相连，所述可重构测量电路用于根据传感器的输出类型，通过开关控制重构两种测量电路，统一转换为电压输出，第一种测量电路对应输出类型为电阻/电压/电流的传感器，第二种测量电路对应输出类型为电容的传感器，所述基线补偿电路用于对第一种测量电路进行电阻补偿，对第二种测量电路进行电容补偿，通过增加额外的电阻和电容将测量结果的误差补偿回来，从而降低可重构测量电路的测量结果的误差。