本公開內(nèi)容的實施例涉及接口連接LC傳感器。

背景技術(shù)：

LC傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中已知。例如，LC傳感器可以用作能夠檢測導(dǎo)電性目標的存在的電子近距離傳感器。電感式傳感器的一些普通應(yīng)用包括例如金屬檢測器和派生應(yīng)用，諸如旋轉(zhuǎn)傳感器。

圖1示出典型的LC傳感器10。具體地，在圖1中，LC傳感器10包括電感器L和電容器C，電感器L和電容器C形成也被稱為儲能電路的諧振電路。布置包括電源102(諸如電壓源)和開關(guān)104。

當開關(guān)104如圖1所述處于第一位置時，電容器C被充電直到電源電壓。當電容器C被完全充滿電時，開關(guān)104改變位置并且將電容器C放置成與電感器L并聯(lián)并且開始通過電感器L放電并且開始在LC諧振電路10之間的振蕩。

從實踐角度來看，LC傳感器10還包括將隨著時間耗散能量的電阻式部件R。因此，出現(xiàn)了將使振蕩衰減(即抑制振蕩)的損耗。

基本上，這樣的LC傳感器10可以用于例如檢測金屬對象，因為與沒有金屬對象的振蕩(參見例如圖2a)相比，在存在金屬對象的情況下振蕩可以被更快地衰減(參見例如圖2b)。

通常，LC傳感器10的感測部件可以是電感器L、電容器C和/或電阻器R。例如，電阻R主要影響阻尼因子，而L和C部件主要影響振蕩頻率。

另外，還可以通過將電容器C耦合到電感器傳感器L或者將電感器L耦合到電容式傳感器C來創(chuàng)建LC傳感器10。然而，通常(具有耗散性損耗的)電感器L構(gòu)成感測元件。

圖3a示出用于使用控制單元20a(諸如Energy micro的2013年4月9日1.05版本的文檔“應(yīng)用說明AN0029”“低能量傳感器接口—電感式感測”或者德州儀器2011年4月的文檔“應(yīng)用報告SLAA222A”“使用MSP430掃描接口的旋轉(zhuǎn)檢測”中所描述的微控制器)來執(zhí)行傳感器10的LC感測的可能的示例。

在所考慮的示例中，控制單元20包括兩個引腳或焊盤202a和204a，并且LC傳感器10耦合在這些引腳202a和204a之間。

基本上，控制單元20a包括耦合到引腳202a以便在該引腳202處施加固定電壓V_MID的可控電壓源206a。例如，通常使用數(shù)模變換器(DAC)或者專用電壓源用于這一目的。

在充電階段期間，引腳204a耦合到接地GND。因此，在這一階段期間，傳感器10耦合在電壓V_MID與接地GND之間，并且傳感器10的電容器C被充電到電壓V_MID。

接下來，控制單元20a打開第二引腳204a，即引腳204a懸置。因此，由于傳感器10的電容器C在前一階段期間已經(jīng)被充電這一事實，LC諧振電路10如先前所描述地開始振蕩。

因此，通過分析電壓，例如引腳204a處的電壓V₂₀₄，振蕩可以被特性化。特別地，如圖3b所示，引腳204a處的電壓與具有對應(yīng)于由電壓源206a施加的電壓V_MID的DC偏移的阻尼振蕩對應(yīng)，即電壓V_MID構(gòu)成振蕩的中點。

因此，電壓V_MID通常被設(shè)置為控制單元20a的電源電壓的一半，(例如VDD/2)以便具有最大范圍。

通常，電路還包括耦合在引腳202a與接地GND之間以穩(wěn)定電壓信號V_MID并且提供對傳感器充電所需要的電流抬升的附加電容器C1。

為了分析引腳204a處的信號(參見例如圖3a)，控制單元20可以包括耦合到引腳204a以對振蕩的電壓采樣的模數(shù)變換器(ADC)。因此，基于ADC 208a的分辨率和采樣頻率，整個振蕩可以被特性化。

圖4示出備選方法。具體地，控制單元20a包括比較器210a，比較器210a將引腳204a處的電壓與參考信號(諸如參考電壓V_Ref)相比較。例如，這一參考電壓V_Ref可以是固定的，例如被固定成稍大于VDD/2的電壓，或者可以經(jīng)由數(shù)模變換器212a來設(shè)置。

例如，圖5a和5b分別示出在傳感器10附近具有和沒有金屬對象的振蕩。圖5a和5b中還示出參考電壓V_Ref和比較器210的輸出CMP。

通常，圖3a和4中所示的兩個方法(即ADC 208a和比較器210a)還可以合并在相同的控制單元20a中。

因此，基于以上描述，可以通過將LC傳感器與微控制器集成電路(IC)直接接口連接來實現(xiàn)無接觸運動測量。這樣的感測例如對于計量系統(tǒng)(氣體、水、距離等)可以是有用的。

然而，雖然處理和采樣傳感器，然而微控制器(或者MCU)應(yīng)當盡可能減小功耗以便允許電池供電的系統(tǒng)的開發(fā)。

另外，由于MCU單元通常是通用的，所以也需要盡可能減小由于實現(xiàn)以上功能所需要的專門的電路而產(chǎn)生的硅面積。

因此，在LC傳感器激勵和測量技術(shù)中，重要的是減小消耗和成本，尤其是對于如已經(jīng)提及的電池供電的應(yīng)用。

例如，應(yīng)用在已知的方法中的測量過程具有大約50μs的典型測量時間，其中激勵部分(例如電壓V_MID的生成器)以及測量部分(例如比較器或者模數(shù)變換器)必須接通。

因此，第一問題涉及用于生成電壓V_MID和內(nèi)部參考電壓V_Ref的專用低功率模擬部件使用，其導(dǎo)致更大成本。

第二問題涉及必須低功率并且足夠快以跟隨阻尼振蕩的數(shù)模變換器210a。這導(dǎo)致電池供電的系統(tǒng)中的每個測量的顯著的功耗以及有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用約束。

另一關(guān)鍵方面在于，取決于要支持的特定傳感器尺寸，可能需要檢測高頻振蕩。因此，為了具有足夠的靈活性以支持大范圍的傳感器尺寸，需要快速的(并且因此耗廢功率的)比較器或者模數(shù)變 換器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了使得在減小的功耗的情況下允許對LC傳感器的振蕩進行低成本、快速及高效的處理，根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種用于接口連接LC傳感器(10)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

被配置成選擇性地開始所述LC傳感器(10)的振蕩的裝置；

可連接到所述LC傳感器(10)并且被配置成確定指示所述LC傳感器(10)的振蕩的峰值電壓的信號(V_peak)的模擬峰值檢測器(280)；以及

被配置成根據(jù)由所述模擬峰值檢測器(280)確定的所述信號(V_peak)來確定所述LC傳感器(10)的狀態(tài)的檢測裝置。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)包括至少一個二極管(D)以及至少一個存儲電容器(C)。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)包括二極管(D)和存儲電容器(C)，其中所述二極管(D)的陽極可連接到所述LC傳感器(10)并且所述二極管(D)的陰極被連接到所述存儲電容器(C)的第一端子，并且其中所述存儲電容器(C)的第二端子被連接到接地(GND)。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)包括電容式分壓器(C，C2)，使得所述信號(V_peak)對應(yīng)于所述LC傳感器(10)的振蕩的所述峰值電壓的按比例縮小版本。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)與至少一個開關(guān)(S1)相關(guān)聯(lián)以選擇性地對所述至少一個存儲電容器(C)放電。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)包括用以選擇性地啟用或者停用所述峰值檢測器(280)的至少一個開關(guān)(S2)。

優(yōu)選地，所述峰值檢測器(280)與被配置成根據(jù)所述LC傳感器(10)的振蕩的電壓來啟用所述峰值檢測器(280)的控制電路(232)相關(guān)聯(lián)。

優(yōu)選地，所述檢測裝置包括：

模數(shù)變換器(208)和數(shù)字處理單元(230)，和/或

被配置成將由所述模擬峰值檢測器(280)確定的所述信號(V_peak)與至少一個門限值(V_ref)相比較的模擬比較器(210)。

優(yōu)選地，被配置成選擇性地開始所述LC傳感器(10)的振蕩的所述裝置包括被配置成將所述LC傳感器(10)的第一端子選擇性地連接到電源電壓的至少一個開關(guān)(220；240)，并且其中所述LC傳感器(10)的第二端子經(jīng)由所述峰值檢測器(280)連接到接地(GND)。

優(yōu)選地，包括集成電路(20)，其中被配置成選擇性地開始所述LC傳感器(10)的振蕩的所述裝置和所述檢測裝置被包括在所述集成電路(20)中。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于接口連接多個LC傳感器(10)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

被配置成開始所述多個LC傳感器(10)的振蕩的裝置；

多個模擬峰值檢測器(280)，其中模擬峰值檢測器(280)可連接到每個LC傳感器(10)并且被配置成確定指示相應(yīng)的LC傳感器(10)的振蕩的峰值電壓的信號(V_peak)；以及

被配置成根據(jù)由所述多個模擬峰值檢測器(280)確定的所述信號(V_peak)來確定所述多個LC傳感器(10)的狀態(tài)的檢測裝置。

優(yōu)選地，所述檢測裝置包括：

模數(shù)變換器(208)和數(shù)字處理單元(230)，和/或

被配置成將由所述模擬峰值檢測器(280)確定的所述信號(V_peak)與至少一個門限值(V_ref)相比較的模擬比較器(210)，

并且其中所述多個模擬峰值檢測器(280)向相同的模數(shù)變換器(208)或者相同的模擬比較器(210)提供所述信號(V_peak)。

本文中所描述的系統(tǒng)對于低功率應(yīng)用特別有用，因為控制單元可以在一旦峰值檢測器確定了LC傳感器的振蕩的峰值電壓時去激活啟動器。另外，可以僅在一旦峰值檢測器確定了所述LC傳感器的振蕩的峰值電壓時激活檢測器。例如，例如可以在一旦給定時間段 流逝時將啟動器去激活和/或幾乎同時地啟用檢測器。然而，還可以分析LC傳感器的振蕩，以確定可以在何時將啟動器去激活和/或啟用檢測器。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖來描述本實用新型的實施例，附圖僅通過非限制性示例的方式來提供并且在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LC傳感器；

圖2a和2b分別示出在圖1的LC傳感器附近具有和沒有金屬對象的振蕩；

圖3a是現(xiàn)有技術(shù)的LC傳感器和控制單元；

圖3b示出圖3a的LC傳感器的阻尼振蕩；

圖4是其中控制單元包括比較器的圖3a的LC傳感器；

圖5a和5b分別示出在圖4的LC傳感器附近具有和沒有金屬對象的振蕩；

圖6a、6b和圖10示出用于開始LC傳感器的振蕩的本實用新型的實施例；

圖7a和7b示出用于通過峰值檢測器來接口連接LC傳感器的本實用新型的實施例；

圖8a到8e示出峰值檢測器的實施例；

圖9a和9b示出用于通過峰值檢測器來測量LC傳感器的振蕩的特性數(shù)據(jù)的本實用新型的實施例；

圖11示出可以在圖7a和7b的系統(tǒng)中使用的用于接口連接LC傳感器的方法；

圖12和圖13示出適于開始LC傳感器的振蕩的本實用新型的另外的實施例；

圖14a和14b示出RLC諧振電路的一般操作；

圖15和圖16示出用于通過峰值檢測器來接口連接LC傳感器的本實用新型的另外的實施例；

圖17a到17c示出用于接口連接多個LC傳感器的本實用新型的實施例；以及

圖18示出可以在圖15和16的系統(tǒng)中使用的用于接口連接多個LC傳感器的方法。

具體實施方式

在下面的描述中，給出大量特定細節(jié)以提供對實施例的充分理解。可以在沒有一個或若干特定細節(jié)的情況下或者在使用其他方法、部件、材料等的情況下來實踐實施例。在其他實例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作未示出或未詳細描述以避免模糊本實用新型的各個方面。

遍及本說明書對“一個實施例”或“實施例”的引用表示結(jié)合實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。因此，短語“在一個實施例中”或“在實施例中”在遍及本說明書的各個地方的出現(xiàn)并非全部指代相同的實施例。另外，可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式來組合這些具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性。

本文中所提供的標題僅為了方便而非解釋實施例的范圍或含義。

在下面的圖6到圖18部分中，已經(jīng)參考圖1到圖5所描述的部分、元件或部件用先前在這樣的附圖中所使用的附圖標記來表示。下面將不重復(fù)這樣的對先前描述的元件的描述以便不使本詳細描述的負擔過重。

所描述的實施例提供通過減小所需要的專用片上部件和/或通過確保減小的功耗來允許對至少一個LC傳感器10的高效處理的方法。

具體地，如以上描述中所提及的，通常需要快速比較器或者模數(shù)變換器來分析LC傳感器的振蕩。

為了避免這一問題，使用峰值檢測器來檢測指示振蕩的最大峰值的值。

例如，圖6a和6b示出基于激勵方法的實施例。具體地，LC傳感器10(例如直接地)耦合在控制單元20(諸如微控制器)的引腳202和204之間?？刂茊卧?0包括耦合到引腳202以在這一引腳202處施加固定電壓V_MID的電壓源206。例如，可以使用可控電壓源206(諸如數(shù)模變換器(DAC))用于這一目的。

相反，如圖6b所示，這樣的電壓源206可能不包括用于生成電壓V_MID的可控電壓源，但是電壓源206可以由被配置成將引腳202選擇性地連接到固定電壓或者接地GND的開關(guān)220來實現(xiàn)。由于電壓V_MID表示振蕩的中點電壓，所以這一固定電壓優(yōu)選地最多對應(yīng)于控制單元20的電源電壓VDD的一半，即VDD/2，并且可以由通常在傳統(tǒng)的微控制器中可獲得的內(nèi)部電壓參考生成器來提供。通常，可以經(jīng)由控制單元20的電源引腳來接收電源電壓VDD。因此，在本實施例中，引腳202可以被耦合到接地GND或者被耦合到給定的固定電壓信號。

控制單元20包括被配置成將引腳204選擇性地連接到接地GND的另外的開關(guān)222。因此，通常，也可以利用傳統(tǒng)的微控制器的引腳驅(qū)動器電路來實現(xiàn)電壓生成器206和開關(guān)222的操作。

例如，如圖10所示，可以用將引腳202連接到集成在控制單元20內(nèi)的參考電壓源246的傳統(tǒng)的縱橫開關(guān)244來實現(xiàn)電壓生成器206。相反，可以利用傳統(tǒng)的微控制器的三態(tài)輸出驅(qū)動器邏輯242來實現(xiàn)開關(guān)222。

開關(guān)220和222的切換由處理單元230(諸如經(jīng)由軟件指令被編程的數(shù)字處理單元，諸如微控制器的中央處理單元(CPU))或者專用數(shù)字IP控制。因此，當必須開始LC傳感器10的振蕩時，經(jīng)由電壓生成器206在引腳202處供應(yīng)例如對應(yīng)于VDD/2的固定電壓V_MID并且引腳204經(jīng)由開關(guān)222耦合到接地GND達較短的時間段。

在圖6b所示的實施例中，處理單元可以將固定電壓連接到引腳202并且閉合開關(guān)222，由此將引腳204連接到接地GND。因此，在充電階段期間，引腳204被耦合到接地GND，并且傳感器10被 耦合在電壓V_MID與接地GND之間，由此傳感器10充電到電壓V_MID。接下來，雖然激勵引腳202保持耦合到固定電壓，然而控制單元20打開開關(guān)222，即引腳204現(xiàn)在懸置。因此，由于傳感器10在前一階段期間已被充電這一事實，LC諧振電路10如先前所描述地開始振蕩。

在各種實施例中，向峰值檢測器280饋送引腳204處的電壓。例如，圖7a示出其中峰值檢測器280在控制單元20外部的實施例，而圖7b示出其中峰值檢測器280集成在控制單元20中的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，出于說明目的，可能在圖7a和圖7b中未示出在以上描述中已經(jīng)描述的部件中的一些部件，諸如開關(guān)222。

具體地，在使用外部峰值檢測器280的情況下(參見圖7a)，可以向控制單元20的附加引腳248饋送峰值檢測器280的輸出以允許由控制單元20來處理峰值。

圖8a示出峰值檢測器280的第一實施例。峰值檢測器280包括二極管D和存儲電容器C。具體地，二極管D的陽極耦合(例如直接地)到引腳204并且二極管D的陰極耦合(例如直接地)到電容器C的第一端子。相反，電容器C的第二端子(例如直接地)耦合到接地GND。

因此，一旦LC傳感器的振蕩已經(jīng)開始時，峰值檢測器280的輸出將提供指示引腳204處的振蕩的峰值電壓的信號V_peak。例如，忽略二極管D的前向電壓，電容器C將被充電到對應(yīng)于引腳204處的振蕩的峰值電壓的電壓。因此，電容器C處的電壓V_pea指示引腳204處的振蕩的峰值電壓。

圖8b示出峰值檢測器280的第二實施例。具體地，已經(jīng)添加電子開關(guān)S1，諸如晶體管，電子開關(guān)S1被配置成根據(jù)控制信號來選擇性地對電容器C放電。例如，開關(guān)S1與電容器C并聯(lián)耦合。因此，開關(guān)S1可以用于重置峰值檢測器280。

圖8c示出峰值檢測器280的第三實施例。峰值檢測器280包括被配置成根據(jù)控制信號來選擇性地啟用峰值檢測器280的電子開關(guān) S2。例如，開關(guān)S2在例如引腳204與二極管D的陽極之間或者在二極管D的陰極與電容器C之間與二極管D串聯(lián)地耦合。因此，開關(guān)S2也可以用于獨立于LC傳感器10的振蕩的開始來啟用峰值檢測器280。

如圖8d所示，還可以由控制單元20的處理單元230來提供用于控制開關(guān)S1和/或S2的切換的控制信號。

相反，圖8e示出其中通過集成在峰值檢測器280中的控制電路232來控制至少開關(guān)S2的實施例。然而，還可以將控制電路232或者控制電路232的至少部分功能集成在控制單元20中。

例如，控制電路232被配置成根據(jù)峰值檢測器280的輸入處的信號來確定用于開關(guān)S2的控制信號，即控制電路232被配置成根據(jù)峰值檢測器280的輸入處的電壓來啟用和/或停用峰值檢測器280。

電路232可以包括被配置成將輸入電壓與一個或多個門限值相比較的一個或多個比較器。電路232可以被配置成僅在振蕩的第二峰值處啟用峰值檢測器。如圖5a和5b所示，比較器可以用于這一目的，其提供指示峰值檢測器280的輸入處的電壓是否大于給定門限的比較信號(幾乎對應(yīng)于圖5a和5b所示的信號CMP)。在這種情況下，可以在該比較器的輸出處的比較信號中的第二脈沖期間啟用峰值檢測器280。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，數(shù)字電路(諸如計數(shù)器)可以用于這一目的以從比較信號中提取第二脈沖。

通常，還可以使用比較信號中的脈沖中的任何其他脈沖(諸如第一脈沖)來啟用和停用峰值檢測器280。

另外，還可以使用其他電路以檢測振蕩中的給定峰值的值。例如，電路232可以在下降邊沿處啟用峰值檢測器280并且在下一下降邊沿處停用峰值檢測器280。

因此，在峰值檢測器280的輸出處提供的峰值V_peak會取決于振蕩的初始幅度和振蕩的衰減。例如，以這一方式，可以甚至使用低分辨率的模數(shù)變換器來更精確地確定衰減行為。

通常，在使用外部峰值檢測器280的情況下，針對這一目的， 可能需要控制單元20的兩個附加引腳。然而，可以使用單個引腳用于開關(guān)S2的控制并且可以利用與接收峰值信號V_peak的引腳(例如如圖7a所示的引腳248)相關(guān)聯(lián)的控制單元20的驅(qū)動器邏輯來直接實現(xiàn)開關(guān)S1。

參考圖9a和9b，峰值檢測器280的輸出被耦合到某種檢測電路。通常，在如圖7b所示的內(nèi)部峰值檢測器280的示例中描述檢測電路的以下實施例。然而，也可以將實施例應(yīng)用到如圖7a中所示的外部峰值檢測器280。

具體地，在圖9a中，峰值檢測器280被耦合到模數(shù)變換器208并且在圖9b中被耦合到比較器210。在這兩種情況下，可以向處理單元230提供在比較器或者模數(shù)變換器的輸出處的信號。

通常，也在這種情況下，引腳204處的電壓對應(yīng)于具有對應(yīng)于由電壓源206施加的電壓V_MID的DC偏移的阻尼振蕩，即電壓V_MID構(gòu)成振蕩的中點。

因此，峰值檢測器280的輸出提供指示給定時間處這一振蕩的峰值的信號V_peak。例如，通過使用如圖8c所示的峰值檢測器，可以在自從傳感器的振蕩開始以來、一旦已經(jīng)過去給定時間段之后在任何給定時間處重置(例如通過開關(guān)S1)并且啟用(例如通過開關(guān)S2)峰值檢測器280。

例如，在圖9a所示的實施例中，峰值檢測器的輸出處的信號被耦合到模數(shù)變換器208。然而，雖然現(xiàn)有技術(shù)的方法中可能需要高速ADC，然而可以在本實施例中使用低速ADC，因為峰值檢測器的輸出處的信號在給定的短的時間段(例如在LC傳感器10的一個振蕩期間)之后保持穩(wěn)定。

在圖9b所示的實施例中，控制單元20包括比較器210，比較器210將峰值檢測器280的輸出處的信號V_peak與參考信號(諸如參考電壓V_Ref)相比較。例如，這一參考電壓V_Ref可以使固定的或者經(jīng)由數(shù)模變換器212來設(shè)置。然而，雖然信號中的脈沖的數(shù)目在現(xiàn)有技術(shù)的方法中是有關(guān)的并且因此需要高速比較器，然而本公開中的 比較器確定峰值V_peak是否超過給定門限值。例如，在僅需要檢測傳感器10前方的金屬對象的存在或者不存在的情況下，比較器的使用可以是足夠的。

通常，同樣在這種情況下，控制單元可以包括模數(shù)變換器208和模擬比較器210兩者。通常，本實施例對于如何開始LC傳感器10的振蕩并不是特別關(guān)注。

如圖11所示，典型的測量周期包括4個階段。在開始步驟6000之后，在6002對LC傳感器10充電，并且一旦充電階段6002完成，LC傳感器10在階段6004期間自由地振蕩。在步驟6006，控制單元20可以激活峰值檢測器(參見例如圖8d)。通常，這一步驟可選并且還可以例如在在步驟6002開始LC傳感器10的振蕩之前執(zhí)行。接下來，控制單元在步驟6008測量由峰值檢測器280(參見圖9a和9b)提供的峰值V_peak。最后，測量在停止步驟6010處結(jié)束。

為了在步驟6002開始振蕩，先前的實施例基于固定電壓生成器206的使用，固定電壓生成器206在引腳202處施加中間點電壓V_MID并且其中開關(guān)222用于將引腳204選擇性地連接到接地。然而，在通過引用合并于此的意大利專利申請TO2014A000548或者TO2014A000549中所描述的方法可以用于開始振蕩。

例如，圖12簡要示出意大利專利申請TO2014A000549中提出的方法。另外，在這一方法中，LC傳感器10被耦合到包括觸頭202和204的控制單元20，其中LC傳感器10被耦合在這兩個觸頭之間。

然而，雖然在引腳202處施加固定電壓的電壓生成器206已經(jīng)在以上實施例中使用，然而意大利專利申請TO2014A000549中所描述的方法使用經(jīng)由電源電壓(諸如VDD)來充電到給定電壓的電容器。出于這一目的，電容器C1被耦合在觸頭202與接地GND之間。因此，通過以下方式來開始LC傳感器的振蕩：

在第一階段期間，將觸頭202連接到電源電壓(例如VDD)并且將觸頭204置于高阻抗狀態(tài)，使得通過電源電壓(例如VDD)來對電容器C1充電；

在第二階段期間，將觸頭202置于高阻抗狀態(tài)并且將觸頭204連接到接地GND，使得電容器C1朝著LC傳感器10傳送電荷；以及

在第三階段期間，將觸頭202和第二觸頭204置于高阻抗狀態(tài)，使得LC傳感器10能夠振蕩。

因此，峰值檢測器280可以耦合到引腳204以確定引腳204處的振蕩的峰值電壓。

意大利專利申請TO2014A000548解決了鉗位電路的問題，鉗位電路可以耦合到引腳202和/或204。具體地，一旦LC傳感器10的振蕩開始，則監(jiān)測第二觸頭204處的電壓V₂₀₄。具體地，這一電壓對應(yīng)于觸頭202處的電壓(即電壓V_MID)與LC傳感器10處的電壓之和。因此，為了避免鉗位電路從LC傳感器10耗散能量，改變觸頭202處的電壓，使得測量觸頭204處的電壓不超過電壓上限并且不下降到電壓下限以下。

然而，意大利專利申請TO2014A000549針對圖13(本文中被再現(xiàn)為圖13)描述了用于開始LC傳感器10的振蕩的不同的方法。

具體地，電容器C1被耦合在觸頭202與接地GND之間。然而，可以以兩種不同的方式來開始振蕩。

在第一情況下，通過以下方式來開始振蕩：

在第一階段期間，將觸頭202耦合到接地GND，使得所述電容器C1被放電；

在第二階段期間，將觸頭202耦合到接地GND并且將觸頭204耦合到電源電壓(例如VDD)，使得LC傳感器10被充電；以及

在第三階段期間，將觸頭202和觸頭204置于高阻抗狀態(tài)，使得LC傳感器10能夠振蕩。

因此，電容器C1在LC傳感器開始振蕩時初始放電，但是通過經(jīng)由觸頭204的鉗位電路214對電容器C1充電或者放電來限制觸頭204處的電壓。

相反，在第二情況下，通過以下方式來開始振蕩：

在第一階段期間，將觸頭202耦合到電源電壓(例如VDD)，使得電容器C1被充電；

在第二階段期間，將觸頭202耦合到電源電壓并且將觸頭204耦合到接地GND，使得LC傳感器10被充電；以及

在第三階段期間，將觸頭202和觸頭204置于高阻抗狀態(tài)，使得LC傳感器10能夠振蕩。

因此，電容器C1在LC傳感器開始振蕩時初始充電，但是振蕩在相反的方向上出現(xiàn)。因此，通過經(jīng)由觸頭204的鉗位電路214對電容器C1放電或者充電來限制觸頭204處的電壓。然而，也可以使用峰值檢測器280來確定引腳204處的振蕩的峰值。

通常，為了通過峰值電壓檢測器280將LC傳感器與控制單元接口連接，用于保護I/O焊盤的鉗位二極管的可能的存在可能產(chǎn)生問題。的確，如意大利專利申請TO2014A000549中所描述的，這些二極管會限制引腳204處的振蕩的幅度，并且因此阻礙了峰值電壓的顯著測量。

出于這一原因，使用電壓源206(如參考圖6a和6b所描述的)以及意大利專利申請TO2014A000549中所描述的方法(如圖12所示)的布置通常使用對應(yīng)于最多VDD/2(在LC傳感器的振蕩期間)的中間點電壓V_MID。因此，測量引腳204處的振蕩的峰值通常在控制單元20的電源電壓VDD以下。

相反，意大利專利申請TO2014A000548的布置通常不是這種情況。因此，可以將圖8a所示的峰值檢測器280充電到電源電壓VDD的值，這導(dǎo)致檢測沒有意義。然而，在這種情況下，可以使用圖8c的峰值檢測器并且將其在給定的時間段之后啟用。

相反，使用不同的方法來避免測量引腳204處的過多的電壓。具體地，為了處理這一飽和問題并且避免專用中點生成器206(如圖6a和6b所示)的使用，使用電容器分壓器。

這一點上，圖14a在示出RLC串聯(lián)諧振電路的模型，其包括與 電容器C串聯(lián)地耦合到電壓源102的LC傳感器10。

通常，忽略LC傳感器10的內(nèi)部電容器，可以根據(jù)下面的關(guān)系式來確定RLC諧振電路的固有頻率f₀：

${\mathrm{\ω}}_0=2{\mathrm{\πf}}_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}---\left(1\right)$

相反，阻尼因子ξ為：

$\mathrm{\ξ}=\frac{R}{2}\sqrt{\frac{C}{L}}---\left(2\right)$

最終，過調(diào)量OS：

$OS=e^{\frac{-\mathrm{\π}\mathrm{\ξ}}{\sqrt{1-{\mathrm{\ξ}}^2}}}---\left(3\right)$

直接鏈接到峰值電壓V_peak：

V_peak＝V_final(1+OS) (4)

根據(jù)這些等式，電容器C處的峰值電壓V_peak無法超過最終電壓V_final(即向RLC串聯(lián)施加的電壓，其通常對應(yīng)于電壓V_MID)的兩倍。

因此，為了通過峰值電壓方法來執(zhí)行LC傳感器測量，同時避免專用電壓生成器206，可以使用電容器分壓器。

實際上，針對圖6a和6b所描述的電壓生成器206通常提供最多對應(yīng)于VDD/2的電壓。因此，可能需要電路以生成從電源電壓VDD開始的這一電壓。

相反，在使用電容式分壓器時，引腳202處所提供的電壓還可以更高，并且特別地可以對應(yīng)于電源電壓VDD。

圖14b示出其中圖14a的電容器已經(jīng)分為串聯(lián)地耦合的兩個電容器Ca和Cb的示例。因此，假定這些電容器具有相等的值，即Ca＝Cb，電容器Cb處的峰值電壓將對應(yīng)于：

V_peak＝V_final(1+OS)/2 (5)

因此，通過使用包括電容式分壓器的峰值檢測器280，可以修改關(guān)于圖6a和6b公開的實施例，例如，如圖15所示。

具體地，用被配置成將引腳202選擇性地耦合到VDD的簡單開關(guān)220來代替電壓生成器206。例如，如圖16所示，可以使用微控制器的輸出引腳的傳統(tǒng)的兩態(tài)或三態(tài)驅(qū)動器邏輯240用于這一目的， 其中處理單元230可以例如通過使用邏輯值“1”驅(qū)動驅(qū)動器邏輯240來將引腳202設(shè)置成電壓VDD。

LC傳感器10與在引腳202與接地GND之間的峰值檢測器280串聯(lián)地(例如直接地)耦合。具體地，峰值檢測器280包括二極管D以及兩個電容器C和C2。因此，LC傳感器10、電容器C2、二極管D和電容器C在引腳202與接地GND之間串聯(lián)地耦合。特別地，由于引腳202處的電壓被切換，可以不需要先前的引腳204并且可以將到接地GND的連接固定。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，電容器C2的位置也可以變化，并且代替將電容器耦合在LC傳感器10與二極管D之間，還可以將電容器C2耦合在例如二極管D與電容器C之間。

因此，當引腳202經(jīng)由開關(guān)220(或者驅(qū)動器邏輯240)耦合到VDD時，LC傳感器的振蕩將以過調(diào)量開始并且電容器C將取決于電容器C2和C的電容之間的比率而被充電到峰值。例如，電容器C2和C的電容值通常應(yīng)當基本上相同。例如，通?？梢允褂迷?00-2000PF的范圍內(nèi)的電容值。

向控制單元20(例如引腳248)提供電容器C處的電壓V_peak。因此，通過例如通過模數(shù)變換器208(同樣參見圖9a)和/或比較器210(同樣參見圖9b)來監(jiān)測引腳248處的電壓，處理單元230能夠確定LC傳感器10的狀態(tài)。

可以使用開關(guān)S2用于對電容器C放電。例如，如關(guān)于圖8b-8d所示，這一開關(guān)可以被包括在峰值檢測器280中，相反，可以使用耦合到引腳248的開關(guān)224用于這一目的。具體地，當開關(guān)224閉合時，電容器C將被耦合到接地GND，由此對電容器C放電。例如，如圖16所示，這樣的開關(guān)224可以利用引腳248的傳統(tǒng)的三態(tài)驅(qū)動器邏輯260來實現(xiàn)。

類似地，可以通過例如通過使用驅(qū)動器邏輯240將引腳202同時耦合到接地來對電容器C2和LC傳感器10放電。

因此，如圖16所示，通過設(shè)置2個附加電容器C和C2以及二 極管D，可以使用傳統(tǒng)的微控制器(或者任何其他集成電路)作為控制單元20。具體地，控制單元20應(yīng)當包括至少兩個引腳：激勵引腳202和測量引腳248，其中至少引腳202與兩態(tài)或三態(tài)驅(qū)動器電路相關(guān)聯(lián)用于將引腳202選擇性地連接到電源電壓VDD，由此開始LC傳感器的振蕩。相反，第二引腳248提供峰值電壓并且可以向內(nèi)部比較器210或模數(shù)變換器208饋送用于確定峰值電壓。最后，測量引腳248還可以與相應(yīng)的三態(tài)驅(qū)動器電路260相關(guān)聯(lián)用于選擇性地對電容器C放電。

例如，通常，20或12比特模數(shù)變換器208足以確定由LC傳感器10的電阻R的幾歐姆的變化引起的峰值的電壓變化。

通常，關(guān)于圖15和圖16所描述的峰值檢測器280還可以在先前的實施例中被使用。另外，同樣在圖6b所示的實施例中，通過將LC傳感器10經(jīng)由峰值檢測器280連接到接地，可以不需要引腳204。

本文中所描述的方法還特別適于管理多個LC傳感器。實際上，取決于應(yīng)用要求，可以使用不同的布置以接口連接大量的N個LC傳感器：

順序測量(參見圖17a)，其中向每個LC傳感器10提供相應(yīng)的激勵引腳202并且其中LC傳感器被耦合到相同的峰值檢測器280以向單個測量引腳248提供峰值，即N個激勵引腳202、一個峰值檢測器280和一個測量引腳248；

并行測量(參見圖17b)，其中向所有的LC傳感器10提供單個激勵引腳202并且其中LC傳感器被耦合到相應(yīng)的峰值檢測器280以向相應(yīng)的測量引腳248提供相應(yīng)的峰值，即一個激勵引腳202、N個峰值檢測器280和N個測量引腳；

獨立測量(參見圖17c)，其中向每個LC傳感器10提供相應(yīng)的激勵引腳202并且其中LC傳感器10被耦合到相應(yīng)的峰值檢測器280以向相應(yīng)的測量引腳248提供相應(yīng)的峰值，即N個激勵引腳202、N個峰值檢測器280和N個測量引腳。

獨立于所采用的特定的結(jié)構(gòu)(順序、并行或者獨立測量)，本 文中所描述的方法可以使用單個模數(shù)變換器208(或者備選地單個比較器210)。由于由關(guān)聯(lián)的峰值檢測器280所存儲的峰值，可以順序地向相同的測量電路208/210提供來自不同的測量引腳248的峰值而不丟失信息。

在這一方面，圖18示出可能的測量過程，其可以用于并行(參見圖17b)或獨立測量(參見圖17c)。

在開始步驟7000之后，控制單元20在步驟7002重置所有的外部部件。例如，這可以包括對峰值檢測器和LC傳感器10的電容器C放電。通常，激勵引腳202和測量引腳248出于這一目的而被耦合到接地。處理單元230可以用邏輯值“0”來驅(qū)動與引腳202和248相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器電路240和242。

在步驟7004，控制單元20通過將測量引腳248置于高阻抗狀態(tài)并且將激勵引腳202連接到電源電壓VDD來激勵所有的LC傳感器10。例如，處理單元230可以用邏輯值“1”來驅(qū)動與引腳202相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器電路240并且用邏輯值“Z”來驅(qū)動與引腳248相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器電路242。

在步驟7010，控制單元可以監(jiān)測與當前LC傳感器相關(guān)聯(lián)的測量引腳248處的電壓的值。例如，控制單元20可以通過用模數(shù)變換器208測量當前測量引腳248處的電壓并且將數(shù)字峰值與數(shù)字參考值相比較來確定當前LC傳感器的狀態(tài)，或者控制單元20可以經(jīng)由模擬比較器120將電壓直接與至少一個模擬門限值V_Ref相比較。

在步驟7012，控制單元20存儲當前LC傳感器10的狀態(tài)。

接下來，在步驟7014，控制單元210可以測試是否所有的LS傳感器10都已經(jīng)被監(jiān)測。

在至少一個LS傳感器10尚未被監(jiān)測的情況下(步驟7014的驗證的輸出為“N”)，則控制單元20在步驟7016選擇下一LC傳感器并且在步驟7010重復(fù)過程。

否則，在所有的LS傳感器10都已經(jīng)被監(jiān)測的情況下(步驟7014的驗證的輸出為“Y”)控制單元20前進到步驟7018，在步驟7018， 控制單元在過程在步驟7002返回之前等待直到下一測量被請求。

如圖18所示，過程還包括兩個另外的可選步驟7006和/或7008，其也可以被引入到關(guān)于圖11描述的針對單個傳感器的方法中。

具體地，步驟7006可以是等待步驟，其中控制單元20等待至少對應(yīng)于LC傳感器10的振蕩周期的四分之一的給定時間段。實際上，可能需要這一周期，以確保過調(diào)量出現(xiàn)并且峰值檢測器存儲峰值。

相反，步驟7008可以用于將激勵引腳202去激活和/或激活模數(shù)變換器208(或者備選地比較器210)，從而減小功耗。然后可以例如在步驟7018再次將這些測量部件去激活。

還可以修改所提出的峰值檢測器280以減小所需要的片外部件的數(shù)目。通常，二極管D可以很容易地與控制單元20片上集成。相反，至少電容器C通常太大而不能被集成。實際上，小的電容器C(關(guān)于C2)可能產(chǎn)生飽和問題，而減小電容器C和C2二者可能產(chǎn)生差的分辨率。因此，至少對于使用單個峰值檢測器(例如單個傳感器或者順序測量)的方法可以合適的可能的方法可以是使用集成的二極管和外部電容器。

當然，在不偏離本實用新型的原理的情況下，構(gòu)造的細節(jié)和實施例可以關(guān)于本文中僅通過示例的方式描述和說明的內(nèi)容廣泛地變化，而由此并不偏離如由隨后的權(quán)利要求定義的本實用新型的范圍。