信号处理电路和方法_2

文档序号:9726740阅读:来源:国知局
,针对正极性零漂电压,采用电流源经由第一电阻串中的选定第一电阻向所述第一输出端汲取电流,和/或经由第二电阻串中的选定第二电阻从所述第二输入端注入电流,针对负极性零漂电压,采用电流源经由第一电阻串中的选定第一电阻从所述第一输出端注入电流,和/或经由第二电阻串中的选定第二电阻向所述第二输出端汲取电流。
[0033]优选地,通过电流源提供不同流动方向的电流、和/或选择电流流经第一电阻串和第二电阻串之一来获得不同极性的补偿电压。
[0034]优选地,通过调节电流源的电流大小、选择所述第一电阻串中的第一电阻、和/或选择所述第二电阻串中的第二电阻至少之一来获得不同大小的补偿电压。
[0035]根据本发明的实施例的信号处理电路,在放大器输出端设置调零电路,以消除零点漂移。既可以消除信号源上的零点漂移,也可以消除放大器的零点漂移,而且简化了设计复杂度和精度要求。
[0036]在优选的实施例中,调零电路利用放大器的输出端的低阻抗特性和数字信号处理器的输入端的高阻抗特性,对放大器的输出信号进行自动补偿,从而抑制信号处理电路的零点漂移。
【附图说明】
[0037]通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
[0038]图1示出根据现有技术的信号处理电路的示意性电路图。
[0039]图2示出根据本发明第一实施例的信号处理电路的示意性电路图。
[0040]图3示出根据本发明第二实施例的调零电路的示意性电路图。
[0041 ]图4示出根据本发明第三实施例的调零电路的示意性电路图。
【具体实施方式】
[0042]以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中,相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的各个部分没有按比例绘制。此外,可能未示出某些公知的部分。
[0043]在下文中描述了本发明的许多特定的细节,例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术,以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样,可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
[0044]本发明可以各种形式呈现,以下将描述其中一些示例。
[0045]图2示出根据本发明第一实施例的信号处理电路的示意性电路图。该信号处理电路包括用于提供源信号的信号源110、用于对源信号进行放大的放大器130、用于对放大器的输出信号进行调零的调零电路220、用于将放大的源信号转变成数字信号的数字信号处理器(ADC)140、以及根据数字信号产生控制逻辑信号的数字信号处理器(DSP)150。
[0046]在信号处理电路中,信号源110例如是惠斯通电桥结构的传感器电路。在惠斯通电桥中,至少一个桥臂可以包括传感器元件,例如MEMS传感器元件。传感器元件例如是对温度、压力、载荷、应变、加速度、位移中的至少一种物理量敏感的元件。
[0047]该调零电路220连接在放大器130的输出端和模数转换电路的输入端之间,从而针对放大器的输出信号进行补偿以抑制零点漂移。在该实施例中,在放大器130的输出端设置调零电路,既可以消除信号源上的零点漂移,也可以消除放大器的零点漂移,而且简化了设计复杂度和精度要求。
[0048]图3示出根据本发明第二实施例的调零电路的示意性电路图。该调零电路具有与放大器的两个输出端相连接的第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第二输入端ΑΜΡ_0Ν,以及与数字信号处理器的两个输入端相连接的第一输出端ADC_IP和第二输出端ADC_IN。第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第二输入端ΑΜΡ_0Ν分别为高电位端和低电位端。在第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第一输出端ADC_IP形成第一信号路径,在第二输入端ΑΜΡ_0Ν和第二输出端ADC_IN形成第二信号路径。
[0049]该调零电路还包括电流源Is、第一电阻串、第二电阻串、第一开关组、第二开关组。第一电阻串包括在调零电路的第一输入端和第一输出端之间串联连接的多个第一电阻R11至Rln,第二电阻串包括在调零电路的第二输入端和第二输出端之间串联连接的多个第二电阻R21至R2n。第一开关组包括多个第一开关K11至Kln,第二开关组包括多个第二开关K21至K2n。电流源Is经由多个第一开关K11至Kin分别连接至相邻的第一电阻的中间节点以及调零电路的第一输出端,以及经由多个第二开关K21至K2n分别连接至相邻的第二电阻的中间节点以及调零电路的第二输出端。
[0050]该电流源Is是一个可控电流源,可以在0-10的范围内提供恒定的输出电流I。由于电流源Is提供单向电流,且第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第二输入端ΑΜΡ_0Ν为低阻端,第一输出端ADC_IP和第二输出端ADC_IN为高阻端,所以补偿电压只能单向流动,即从电流源流向低阻端,而不会流向高阻端。
[0051]信号处理电路可以在校准模式和正常模式下工作。
[0052]在校准模式下,信号源110中的传感器元件响应的物理量为零。例如,在传感器元件对压力敏感的情形下,则在校准模式下使得传感器元件承受零压力。如果信号源110和放大器130无零点漂移,则在放大器130的两个输出端之间的电压为零。如果信号源110和放大器130中的任一个存在着零点漂移,则在放大器130的两个输出端之间存在着漂移电压。相应地,调零电路220的第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第二输入端ΑΜΡ_0Ν之间存在着漂移电压。采用电压表或比较器,测量漂移电压的极性和大小。
[0053]然后,根据漂移电压的极性,选择开关组。如果漂移电压为正极性,即第一输入端ΑΜΡ_0Ρ端电压大于第二输入端ΑΜΡ_0Ν时,则第一开关组的一个开关闭合且其余开关均断开。相反,如果漂移电压为负极性,即第一输入端ΑΜΡ_0Ρ端电压小于第二输入端ΑΜΡ_0Ν时,则第二开关组的一个开关闭合且其余开关均断开。
[0054]根据漂移电压的大小,选择特定的开关闭合。通过控制所述多个第一开关K11至Kin和所述多个第二开关K21至K2n,可以改变电流源Is的流动路径和流经的电阻。由于流经的电阻不同,因而产生不同大小的补偿电压。此外,由于电流源Is的输出电流I可以在0-10的范围之间调节,因此,可以通过改变输出电流I的大小,也可以产生不同大小的补偿电压。在优选的实施例中,通过改变电流源I s的输出电流以及改变电流流经的电阻二者,以产生所需大小的补偿电压。电流源和电阻串的大小可以分别由寄存器来控制。
[0055]如果第一开关组的第一开关K12闭合且其他开关断开,则电流源Is依次经由第一开关K12、第一电阻R12和第二电阻R11,向第一输入端ΑΜΡ_0Ρ注入电流,从而在调零电路220的第一输入端ΑΜΡ_0Ρ和第一输出端ADC_IP之间叠加I*(R11+R12)的负电压。也即,在放大器130的两个输出端之间的正极性漂移电压上叠加I*(R11+R12)的负电压,从而抑制正极性漂移电压。
[0056]如果第二开关组的第二开关K23闭合且其他开关断开,则电流源Is依次经由第二开关K23、第三电阻R23、第二电阻R22和第二电阻R21,向第二输入端ΑΜΡ_0Ρ注入电流,从而在调零电路220的第二输入端ΑΜΡ_0Ν和第二输出端ADC_IN之间叠加I*(R21+R22+R23)的负电压。也即,在放大器130的两个输出端之间的负极性漂移电压上叠加I*(R11+R12)的正电压,从而抑制负极性漂移电压。
[0057]在正常模式下,在上述的校准模式下预先选择的开关保持闭合,且电流源Is的输出电流I保持恒定。信号源110中的传感器元件响应外部的物理量产生源信号。放大器130对源信号进行放大,调零电路220在放大器130的两个输出端之间的输出电压上叠加补偿电压。该补偿电压不仅消除信号源110的零点漂移的影响,而
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