[发明专利]一种大动态测量范围电流传感方法及电路

说明书

本发明公开了一种大动态测量范围电流传感方法及电路，其中，该电路包括FPGA、DAC、信号发射模块、信号接收模块和ADC。FPGA中设有用于度量积分时间的计数器，通过使用计数器位数扩展ADC采样位数，从而提高电流的动态测量范围，并且将整个传感电路的测量自动化、简单化。信号接收模块的积分器只采用一个积分电容，无需换档，减少了传统用于更换电容档位的开关，有效的减少了电路中开关引起的漏电流和芯片面积。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体地涉及一种大动态测量范围电流传感方法及电路。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的技术需要对电流信号有着更高精度、高范围的感知要求，在不同的适用场景下，应用的电流感知电路也有不同的要求，针对于高精尖的医学精密仪器和材料研究领域来说，电流的皮安培级的差距就意味着两个完全不同的结果。同时对于实际应用的情况中，皮安培级到纳安培甚至微安培级的电流都可能出现在一个系统中。

由于电流感知电路在不同的领域内要检测的电流大小、范围都不统一，因此不同领域内可以使用不同的电流传感方法。目前较典型的电流传感方法主要有电阻电压法、霍尔电流传感法和电流电压转换法等，其中电流电压转换器用于电流信号的感知，与感知电阻两侧电压的方法不同的是，该方法采用的是放大器和积分电容来实现对电流信号的积分，从而将很短时间内可以视为常数的一段电流信号积分为斜率一定的斜坡信号。然后用ADC来对该斜坡信号进行两次或多次采样，根据采样的值和采样区间时间长度来计算出输入电流的大小。

传统的电流电压转换系统为了得到较大的测量范围，会设置控制信号来通过开关选通改变积分电容，这种多电容多开关的系统无疑会产生一定的漏电而对测量精度引入误差，并且还会造成较大的芯片面积损失。为了解决这些问题，需要对现有的电流电压转换系统做出改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大动态测量范围电流传感方法及电路，以解决上述问题。

根据本发明的一方面，提供了一种大动态测量范围电流传感方法，其中，所述方法包括：

S1：在FPGA内部设置一计数器和两个寄存器S[n]和C[n]；

S2：判断ADC输出到FPGA的数字码Do是否小于D_SEP，若是则进入S3，否则判断数字码Do处于非显著区，复位信号置0，积分器开始积分，其中，D_SEP为非显著区和显著区的划分电压数字码；

S3：判断数字码Do是否等于上一时刻寄存器S[n]记录的数字码，若是则不操作，否则进入S4；

S4：将D_O和计数次数CNT分别存储于寄存器S[n]和C[n]中，进一步判断D_O是否小于或等于D_SET，若是进入S5，否则继续读取下一时刻D_O并返回S2；

S5：进一步判断D_O是否第一次小于或等于D_SET，若是继续读取下一时刻D_O并返回S2，否则将复位信号置1，积分电容预充电，并进入S6；

S6：判断寄存器S[n]内部第一个数据S[0]是否大于D_SET，若是则进入S7，否则进入S8；