本實(shí)用新型屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電橋陣列的信號(hào)處理電路。

背景技術(shù)：

電橋電路被廣泛應(yīng)用于各種高精度傳感器中，特別是電阻式的電橋傳感器，例如壓敏電阻電橋電路。

如專利申請(qǐng)201510801427.6公開(kāi)了一種消除導(dǎo)線電阻影響的半橋惠斯通電橋應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，包括半橋惠斯通電橋、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K1、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K2以及兩個(gè)標(biāo)定電阻R0；半橋惠斯通電橋的第一輸入端A通過(guò)導(dǎo)線與觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K1的靜觸點(diǎn)S0連接，第一輸入端A還通過(guò)標(biāo)定電阻R0與觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K1的靜觸點(diǎn)S1連接，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K1的動(dòng)觸點(diǎn)S2接電源E；半橋惠斯通電橋的第二輸入端B通過(guò)導(dǎo)線與觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K2的靜觸點(diǎn)S4連接，第二輸入端B還通過(guò)標(biāo)定電阻R0與觸點(diǎn)電開(kāi)關(guān)K2的靜觸點(diǎn)S3連接，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)K2的動(dòng)觸點(diǎn)S5接地；能夠有效消除導(dǎo)線電阻對(duì)應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的影響，大大提高應(yīng)變測(cè)量的精度。

通常電橋有四個(gè)端口，分別為激勵(lì)源E+、E-，以及輸出信號(hào)端S+、S-。參見(jiàn)圖1所示，所述電橋單元104由四個(gè)電阻性元件RS01～RS04組成，其中RS01和RS03為壓敏電阻。電橋的激勵(lì)E+一般接參考電壓VS，激勵(lì)E-接地。因此，整個(gè)電橋的功耗由VS和電橋的內(nèi)阻決定。假設(shè)上述四個(gè)電阻性元件阻值相等，且為R0，則該電橋單元104的內(nèi)阻即為R0，消耗電流為VS/R0。常見(jiàn)的配置，例如VS＝3V，R0＝1Kohm，電橋單元消耗電流為3mA。則對(duì)于附圖1所述的電橋整列電路100而言，若有M×N電橋單元，則整體消耗電流為M×N×3mA。若M＝N＝4，則消耗電流高達(dá)48mA。這對(duì)于很多便攜式電子設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合都是一個(gè)難以接受的值。

為了解決功耗問(wèn)題，一種可行的做法是給每個(gè)電橋配上開(kāi)關(guān)，并各自可以獨(dú)立控制，如圖2中所示。電橋單元203配合開(kāi)關(guān)SW203，只在轉(zhuǎn)換器201轉(zhuǎn)換該電橋單元203的信號(hào)時(shí)，才將SW203閉合，從而達(dá)到節(jié)省整體功耗的目的。但這樣做的問(wèn)題是，增加了很多的開(kāi)關(guān)，以及控制信號(hào)線，如4x4的陣列需要16個(gè)開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)數(shù)量的控制信號(hào)線。這使得成本增加，且不利于電子設(shè)備內(nèi)部的布線和小型化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，因此本實(shí)用新型的首要目地是提供一種低功耗電橋陣列信號(hào)處理電路，該電路可以在保證信號(hào)質(zhì)量的前提下，大幅降低電橋陣列的功耗，并減少開(kāi)關(guān)和控制線的數(shù)量，降低成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種低功耗電橋陣列信號(hào)處理電路，其包括：

若干電橋單元，排列成M行N列的陣列，其中每行電橋單元的激勵(lì)正端短接，每列電橋單元的激勵(lì)負(fù)端短接；

若干開(kāi)關(guān)，其中M個(gè)開(kāi)關(guān)其一端分別連接M行電橋單元的激勵(lì)正端，其另一端連接正激勵(lì)電壓；N個(gè)開(kāi)關(guān)其一端連接N列電橋單元的激勵(lì)負(fù)端，其另一端連接負(fù)激勵(lì)電壓。

所述低功耗電橋陣列信號(hào)處理電路還包括有時(shí)序控制器，所述時(shí)序控制器連接于開(kāi)關(guān)或電橋單元上，可以控制M個(gè)開(kāi)關(guān)中的任意一個(gè)和N個(gè)開(kāi)關(guān)中的任意一個(gè)兩兩組合，同時(shí)閉合，從而開(kāi)啟M×N電橋單元中的任意一個(gè)。

進(jìn)一步，所述低功耗電橋陣列信號(hào)處理電路還包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電橋構(gòu)成的陣列連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且和時(shí)序控制器配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前開(kāi)啟的電橋單元輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步，所述電橋單元可以包括多個(gè)電橋，所述多個(gè)電橋的激勵(lì)正端短接在一起作為電橋單元的激勵(lì)正端，所示多個(gè)電橋的激勵(lì)負(fù)端短接在一起作為電橋單元的激勵(lì)負(fù)端。

本實(shí)用新型所實(shí)現(xiàn)的低功耗電橋陣列信號(hào)處理電路，通過(guò)開(kāi)關(guān)與電橋陣列的有機(jī)組合，可以顯著降低整個(gè)電橋陣列的系統(tǒng)成本和功耗，同時(shí)不增加布線和開(kāi)關(guān)的數(shù)量，降低設(shè)計(jì)難度和成本。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式一的電路圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式二的電路圖。

圖3是本實(shí)用新型所實(shí)施方式一的電路圖。

圖4是本實(shí)用新型所實(shí)施方式二的電路圖。

圖5是圖4中電橋單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型所實(shí)現(xiàn)方式一中，低功耗電橋陣列及處理電路300，包括4X4的電橋陣列，模數(shù)轉(zhuǎn)換器301以及激勵(lì)電源302。電橋陣列由電橋310、電橋313、電橋340、電橋343等16個(gè)電橋組成，并排成4行4列。每個(gè)電橋，以電橋313為例，包括4個(gè)阻性元件RS01～RS04，接成惠通斯電橋形式，其中至少RS01和RS03為壓敏電阻。每行的電橋(從左到右為行，從上到下為列；最左一列為第一列，最上一行為第一行，以此類(lèi)推。)，如第一行電橋310～電橋313四個(gè)電橋(其中電橋311～312圖中用省略號(hào)替代)的激勵(lì)正端短接，然后接開(kāi)關(guān)SW351的其中一端；開(kāi)關(guān)SW351的另一端接VS。同理，其他二～四行電橋的激勵(lì)正端短接后依次連接到開(kāi)關(guān)SW352～SW354的一端。在列整列方面，第一列電橋310～電橋340的激勵(lì)正端短接在一起然后連接開(kāi)關(guān)SW361的一端；開(kāi)關(guān)SW361的另一端接激勵(lì)負(fù)端，此處為地；其他列的電橋以此類(lèi)推。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器301主要包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，16路電橋輸出的差分信號(hào)被依次選通進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。另外模數(shù)轉(zhuǎn)換器301中還設(shè)置有時(shí)序控制電路，其功能在于，控制開(kāi)關(guān)SW351～SW354，SW361～SW364的閉合和斷開(kāi)；特別是，可以控制開(kāi)關(guān)SW351～SW354之一和開(kāi)關(guān)SW361～SW364之一同時(shí)閉合，這樣就可以選中某一個(gè)電橋開(kāi)啟；例如第i行的控制開(kāi)關(guān)和第j列的控制開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合，則i行j列的電橋(以下稱為電橋ij)開(kāi)啟，而其他電橋關(guān)閉，此時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器針對(duì)電橋ij進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到該電橋的壓力信號(hào)。以此控制16個(gè)電橋開(kāi)啟并轉(zhuǎn)換，則每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)都只有一個(gè)電橋在工作，因此電橋陣列的功耗是之前的1/16。

參見(jiàn)圖4所示，本實(shí)用新型所實(shí)現(xiàn)方式二中，低功耗電橋陣列及處理電路400，包括電橋單元410～413；控制開(kāi)關(guān)SW451～SW452，開(kāi)關(guān)SW461～SW462。其中第一行電橋單元410～411的激勵(lì)正端連接開(kāi)關(guān)SW451一端；開(kāi)關(guān)SW451另一端接參考VS；第二行電橋單元412～413的激勵(lì)正端連接開(kāi)關(guān)SW452一端；開(kāi)關(guān)SW452另一端接參考VS；第一列電橋單元410/412的激勵(lì)負(fù)端連接開(kāi)關(guān)SW461一端；開(kāi)關(guān)SW461另一端接地；第二行電橋單元411/413的激勵(lì)負(fù)端連接開(kāi)關(guān)SW462一端；開(kāi)關(guān)SW462另一端接地。

參見(jiàn)圖5，圖5為電橋單元結(jié)構(gòu)圖，圖中的電橋單元為圖4中顯示的電橋單元，該電橋單元由四個(gè)電橋組成，各個(gè)電橋的激勵(lì)正端短接、激勵(lì)負(fù)端短接。

圖4所示的低功耗電橋陣列及處理電路400相比圖3所示的低功耗電橋陣列及處理電路300而言，通過(guò)4個(gè)電橋組合成一個(gè)電橋單元來(lái)分別控制，可以將控制開(kāi)關(guān)從8個(gè)減少到4個(gè)，但功耗則只能下降到傳統(tǒng)無(wú)控制開(kāi)關(guān)的1/4，是一種考慮實(shí)現(xiàn)成本和降低功耗的折中方案。

相比每個(gè)電橋一個(gè)控制開(kāi)關(guān)的方案，以上實(shí)施例中控制開(kāi)關(guān)和控制線都大幅下降；對(duì)于更大規(guī)模的電橋陣列，則優(yōu)勢(shì)更明顯，例如8x8的陣列，傳統(tǒng)方案需要64個(gè)開(kāi)關(guān)，而本實(shí)用新型所述方案則只需要8+8＝16個(gè)開(kāi)關(guān)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。