氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路和檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及集成電路技術(shù)，特別是涉及一種氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路和檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前主要的傳感器參數(shù)都是通過對傳感器的輸出信號進行放大，然后通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出來實現(xiàn)的。由于運算放大器的線性工作區(qū)域極其有限，非線性區(qū)域?qū)饷魝鞲衅鞯臄?shù)據(jù)輸出影響較大。因為氣敏傳感器的電阻隨氣體溶度變化成線性變化關(guān)系，傳統(tǒng)的方式是將該信號通過放大器后，然后通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來獲取輸出信號，但是在這一過程中，放大器的非線性特性影響了最終輸出信號的線性特征，通常需要在放大器后面添加線性校準電路，而運算放大器的非線性特性卻是無法準確計算，即便加入線性校準電路，也不能完全消除放大器非線性特性的影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型目的在于提供一種氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路，有效的消除了運算放大器非線性區(qū)域?qū)﹄娐吩斐傻挠绊憽?br>[0004]本實用新型提供了一種氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路，包括:
[0005]電流輸入模塊，包括輸入端并接于電源且輸出相同電流的第一回路和第二回路；
[0006]氣敏電阻，一端接所述第一回路的輸出端，另一端接地；
[0007]多個壓控電阻，該多個壓控電阻串聯(lián)后的一端接所述第二回路的輸出端，另一端通過一抵消電阻接地，該多個壓控電阻的阻值等比數(shù)列排列串接；
[0008]第一運算放大器，兩個輸入端分別接接所述第一回路和第二回路的輸出電壓，將接收到的兩個輸出電壓進行比較并輸出比較電壓；
[0009]逐次逼近邏輯，與各個所述壓控電阻連接，接收所述比較電壓并在時鐘信號的激勵下，將該比較電壓與預(yù)設(shè)判定電壓進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對控制各個壓控電阻的數(shù)字信號序列進行逐次逼近校準后，作為本電路輸出的數(shù)字信號。
[0010]優(yōu)選地，所述逐次逼近邏輯在對各個壓控電阻的數(shù)字信號序列進行逐次逼近校準時滿足以下公式:
[0011]當Vx>VDD/2 時，Dout’ = Dout+2m/2n+1 ；
[0012]當Vx〈VDD/2 時，Dout’ = Dout-2m/2n+1；
[0013]其中，式中VDD為電源電壓，VDD/2為預(yù)設(shè)判定電壓，Vx為第一運算放大器輸出的比較電壓，Dout為前一次校準的數(shù)字信號，Douf當前次校準的數(shù)字信號，m為輸出數(shù)字信號的位數(shù)，η為比較的次數(shù)，當η多N時停止校準并輸出數(shù)據(jù)，N為壓控電阻的個數(shù)。
[0014]具體地，該多個串聯(lián)連接的壓控電阻，其各個阻值從接所述抵消電阻的一端到接所述第二回路的輸出端呈從小到大的等比數(shù)列排列。
[0015]具體地，所述電流輸入模塊包括電流鏡像電路、第二運算放大器和帶隙基準，其中，
[0016]所述電流鏡像電路包括布置在所述第一回路上的第一可控半導(dǎo)體元件和布置在所述第二回路上的第二可控半導(dǎo)體元件，所述第二可控半導(dǎo)體元件和第一可控半導(dǎo)體元件的控制極接所述第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的負輸入端接所述帶隙基準，正輸入端接所述第一回路的輸出端。
[0017]具體地，所述第一可控半導(dǎo)體元件和所述第二可控半導(dǎo)體元件為P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，所述第一可控半導(dǎo)體元件和所述第二可控半導(dǎo)體元件的源極共接電源，所述第一可控半導(dǎo)體元件和所述第二可控半導(dǎo)體元件的柵極作為所述控制極，所述第一可控半導(dǎo)體元件和所述第二可控半導(dǎo)體元件的漏極分別作為所述第一回路和所述第二回路的輸出端。
[0018]進一步地，所述電流輸入模塊還包括第一電容，所述第一電容接在所述第二運算放大器的輸出端和地之間。
[0019]具體地，使用雙極性晶體管作為帶隙基準。
[0020]進一步地，還包括第二電容，所述第二電容接在所述第一運算放大器的輸出端和地之間。
[0021]進一步地，還包括補償模塊，該補償模塊控制所述抵消電阻以消除所述氣敏電阻的偏移。
[0022]本實用新型還提供了一種檢測裝置，包括上述的氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路。
[0023]上述的氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路，運算放大器只是起到一個負反饋的作用，運算放大器的非線性特性對系統(tǒng)不造成任何影響，壓控電阻也采用數(shù)字控制的方式，消除了模擬控制帶來的非線性因素。與傳統(tǒng)的+1或者-1來校準相比的話，逐次逼近邏輯電路可以大大加快校準的時間。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型較佳實施例中氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]請參閱圖1，本實用新型較佳實施例中檢測裝置所設(shè)置有的本實用新型提供了一種氣敏傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路，該電路基于電阻校準的解決方案，有效的消除了運算放大器非線性區(qū)域?qū)﹄娐吩斐傻挠啊Ｔ撾娐钒?電流輸入模塊11、氣敏電阻R0、多個壓控電阻Rl?Rn、第一運算放大器U1、逐次逼近邏輯12。
[0027]電流輸入模塊11包括輸入端并接于電源VDD且輸出相同電流的第一回路IlA和第二回路11B。
[0028]氣敏電阻，一端接所述第一回路IlA的輸出端，另一端接地；該多個壓控電阻Rl?Rn串聯(lián)后的一端接所述第二回路IlB的輸出端，另一端通過一抵消電阻Re接地，該多個壓控電阻Rl?Rn的阻值等比數(shù)列排列串接；第一運算放大器U1，兩個輸入端分別接接所述第一回路IlA和第二回路IlB的輸出電壓，將接收到的兩個輸出電壓進行比較并輸出比較電壓；逐次逼近邏輯12與各個所述壓控電阻Rl?Rn連接，且接收所述比較電壓并在時鐘信號13的激勵下，將該比較電壓與預(yù)設(shè)判定電壓進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對控制各個壓控電阻Rl?Rn的數(shù)字信號序列進行逐次逼近校準。
[0029]當校準完成后，氣敏電阻RO的阻值與串聯(lián)的壓控電阻Rl?Rn加上抵消電阻的阻值完全相同，此時控制壓控電阻Rl?Rn的數(shù)字信號序列即為電路輸出的數(shù)字信號。例如當氣敏電阻RO = Rc+312R時，輸出的數(shù)字序列將為312的二進制100111000。本例中，定義Rl的阻值為R，則R2、R3……Rn-URn的阻值分別為:4R、8R……21、21與傳統(tǒng)的+1或者-1來校準相比的話，逐次逼近邏輯電路可以大大加快校準的時間。第一運算放大器Ul只是起比較作用，運算放大器的非線性特性對系統(tǒng)不造成任何影響，壓控電阻Rl?Rn也采用數(shù)字控制的方式，消除了模擬控制帶來的非線性因素。
[0030]本實施例中，數(shù)據(jù)讀出電路還包括補償模塊14，該補償模塊14控制所述抵消電阻Re以消除所述氣敏電阻RO的偏移電阻，提高系統(tǒng)的線性度。
[0031]另外，第一運算放大器Ul的負輸入端和正輸入端分別接第一回路IlA和第二回路IlB的輸出端。
[0032]電流輸入模塊11包括電流鏡像電路112、第二運算放大器U2和帶隙基準114。所述電流鏡像電路112包括布置在第一回路IlA上的第一可控半導(dǎo)體元件Ml和布置在所述第二回路IlB上的第二可控半導(dǎo)體元件M2，所述第二可控半導(dǎo)體元件M2和第一可控半導(dǎo)體元件Ml的控制極接所述第二運算放大器U2的輸出端，所述第二運算放大器U2的負輸入端接所述帶隙基準114，正輸入端接所述第一回路IlA的輸出端。具體地，使用雙極性