测量设备的差分法向压力的压力传感器设备及相关方法与流程

本公开涉及电子器件领域，并且更具体地，涉及集成电路及相关方法。
背景技术：
：在固态结构中，尤其在例如桥梁、建筑物、隧道、铁路、隔离墙、水坝、提防、管道和大都市运输线的地下结构等的承重结构中，在许多点处监控重要参数等(例如压力、温度和机械应力)是十分重要的。周期性或连续性地执行这种监控，并且这种监控在结构的初始阶段和寿命持续期间非常有用。出于这种目的，该领域中的方法包括基于电子传感器的电子监控设备的应用，其能够以低成本来提供良好的性能。通常，这种设备被应用于将被监控的结构的表面上，或者应用于结构中已经存在并且可以从外部接入的凹槽内。这种设备不能够穷尽地检测将被监控的结构内的参数，而知道这些参数对评估结构的质量、安全性、老化、对可变大气条件的反应等是非常有用的。此外，这种设备通常只能在结构被建造好之后应用而不能在建造结构时应用。因此，它们不能评估可能的初始或内部缺陷。在Yamashita等人的美国专利第6,950,767号中公开了针对这些要求的方法，提供了一种整体包含(即，“埋入”)在制造被监控结构的材料(例如，钢筋混凝土)中的电子监控设备。更具体地，埋入结构的设备是被密封在单个封装件中的完整系统，其由组装在衬底上、通过利用金属连接制成的电连接而连接在一起的多个芯片中制造的不同部分(诸如集成电路、传感器、天线、电容器、电池、 存储器、控制单元等)组成。Yamashita等人的美国专利第6,950,767号的系统还包括子系统，其具有与电源相关的功能，例如通过电磁波从外部接收能量的情况下的整流器或者用于内部生成电能的自身电池。可以观察到，监控系统用于初始“埋入”建筑材料(例如，液态混凝土，随后将被固化)中，然后保持“埋入”固态结构中，其经受临界条件，例如极其高的压力，甚至可以为几百大气压。还例如由于水渗透而随时间而存在多种其他磨损原因，这会损伤系统。诸如Yamashita等人的美国专利第6,950,767号中公开的系统的潜在缺陷源于它们是复合系统的事实，即使它们被封装在封装件中，因此会在面对它们工作的操作条件时产生损伤。具体地，封装件的各个部件之间的电互连是易受损伤的。通常，严酷环境(诸如钢筋混凝土)内的电互连是不可靠的并且例如由于机械应力和腐蚀而具有较短的寿命。此外，在封装件中设置“窗口”以允许传感器检测相关参数，这会是湿气可能渗透的弱点。此外，涂覆材料中的破裂或瑕疵会使得水和化学物质渗透到封装件的内部并引起短路。除水之外，诸如潜在的腐蚀性酸的其他物质也会渗入。通常，尽管设计用于所提到的用法，但Yamashita等人的美国专利第6,950,767号由于这种系统的结构复杂性(尽管被小型化)而具有限制。可能的方法是创建完全埋入集成电路的电子系统而不具有电互连，但这会需要有效方式来通过电磁波为IC提供电能，由于半导体材料导电性而减少电能损失。技术实现要素：一般来说，压力传感器设备位于测量机械参数的材料内。压力传感器设备可以包括集成电路(IC)，集成电路包括：环形振荡器，包括具有第一掺杂和第二掺杂压敏电阻器对的反相器级。每个压敏电阻器对均可以包括彼此正交布置且具有相同电阻值的两个压敏电 阻器。每个压敏电阻器对均可以具有响应于压力的第一和第二电阻值。IC可以包括输出接口，耦合至环形振荡器，并且被配置为生成基于第一和第二电阻值并且表示垂直于IC的压力的压力输出信号。压力传感器设备被定位在材料内。压力传感器设备可包括IC，其包括具有耦合在一起的多个反相器级的环形振荡器。多个反相器级中的至少一个可以包括耦合到一起、彼此正交布置且具有响应于压力的第一和第二电阻值的第一和第二压敏电阻器。IC可包括输出接口，其耦合至环形振荡器，并且被配置为生成基于第一和第二电阻值并且表示垂直于IC的压力的压力输出信号。在一些实施例中，至少一个反相器级可包括第一和第二反相器级。第一反相器级可具有第一和第二压敏电阻器，包括具有第一导电类型的半导体材料。第二反相器级可具有第二和第二压敏电阻器，包括具有第二导电类型的半导体材料。在另一实施例中，第一和第二压敏电阻器包括具有第一导电类型的半导体材料，并且至少一个反相器级还可以包括耦合到一起并包括具有第二导电类型的半导体材料的第三和第四压敏电阻器。此外，第三和第四压敏电阻器可以被布置为相互垂直，并具有响应于压力的第三和第四电阻值。备选地，输出接口可以包括无线发射器。输出接口可以包括调制器，其耦合在无线发射器的上游并被配置为通过调制环形振荡器电路的输出来生成压力输出信号。调制器可被配置为基于幅移键控调制进行操作。至少一个反相器级可以包括耦合至第一和第二压敏电阻器的电容器。另一方面涉及一种位于材料内的压力传感器设备。该压力传感器设备可以包括IC，其包括环形振荡器，环形振荡器包括多个耦合到一起的反相器级。多个反相器级中的至少一个可以包括第一压敏电阻器，并且多个反相器级中的至少一个其他反相器级可包括被布置为垂直于第一压敏电阻器的第二压敏电阻器。第一和第二压敏电阻器可以具有响应于压力的第一和第二电阻值。IC可包括输出接口， 其耦合至环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示IC的法向压力的压力输出信号。又一方面涉及一种使得压力传感器设备位于材料内的方法。该方法可包括形成IC，IC包括环形振荡器，环形振荡器包括耦合到一起的多个反相器级。多个反相器级中的至少一个可包括耦合到一起的第一和第二压敏电阻器，它们彼此正交布置且具有响应于压力的第一和第二电阻值。IC可包括输出接口，其耦合至环形振荡器并被配置为生成第一和第二电阻以及表示垂直于IC的压力的压力输出信号。另一方面涉及一种使压力传感器设备位于材料内的方法。该方法可以包括形成IC，IC包括环形振荡器，环形振荡器包括耦合到一起的多个反相器级。多个反相器级中的至少一个可包括第一压敏电阻器，并且多个反相器级中的至少一个其他反相器级可包括被布置为垂直于第一压敏电阻器的第二压敏电阻器。第一和第二压敏电阻器可具有响应于压力的第一和第二电阻值。IC可包括输出接口，其耦合至环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示垂直于IC的压力的压力输出信号。附图说明图1A和图1B是根据本公开的压力传感器设备和读取器设备的实施例的示意图。图2A和图2B是根据本公开的压力传感器设备的示意图。图3是图1A和图1B中的压力传感器设备的环形振荡器的示意图。图4A和图4B是图1A和图1B的压力传感器设备中的反相器级的示意图。图5是根据本公开的反相器级的另一实施例的示意图。图6A和图6B分别是根据本公开的第一和第二反相器级的另一实施例的示意图。图7是根据本公开的反相器级的另一实施例的示意图。图8A至图8D是根据本公开的具有四个反相器级的另一实施例的示意图。图9是图6A和图6B的反相器级的示意图。图10是示出图6A和图6B的反相器级的RC时间常数的示图。图11A和图11B是示出图5的反相器级的操作的示图。图12A和图12B是示出图5的反相器级的操作的示图，比图11A和图11B具有更多数量的收听周期。图13是示出与测量收听周期的数量N相关的测量压力误差值的示图。图14是根据本公开的读取器设备的另一实施例的示意图。图15是示出图14的读取器设备的操作的示图。图16是根据本公开的读取器设备的另一实施例的示意图。图17是示出图16的读取器设备的操作的示图。具体实施方式以下将参照示出本发明多个实施例的附图更详细地描述本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式来具体化而不应限于本文阐述的实施例。此外，提供这些实施例以使本公开更加完整并使本领域技术人员完整理解本发明的范围。类似的参考标号表示类似的元件，并且基础100参考标号用于在可选实施例中表示类似的元件。初始参照图1至图4B，现在描述根据本公开的差分压力传感器设备30。差分压力传感器设备30位于材料(例如，气体、液体或固体)内。材料的示例可以是建筑物材料(例如，混凝土)。根据应用，差分压力传感器30可以测量不同时间(在两个不同时刻)或不同位置(在空间中的两个不同位置)的压力变化。如果测量值是随时间的压力变化(图2A)，则差分压力传感器设备30示意性地包括衬底45和被衬底45承载的IC44。如果压力测量值是位置的变化(图2B)，则差分压力传感器设备30示意性地包括以固定/已知距离定位的可 以被衬底45承载的两个IC44、44’。此外，在未示出的实施例中，如果发生压力变化的空间是毫米或微米的级别，则可以仅使用一个IC44，其中两个传感器定位在IC44的不同区域中。IC44示意性地包括至少一个环形振荡器32(包括耦合在一起的多个反相器级46a-46c)以及耦合至输出接口31(在图1A中为无线输出接口，并且在图1B中示为有线输出接口631)的天线35。反相器级46a-46c的数量在图3中示意性示为3个，但是可以使用任何奇数个配置。此后，描述压力传感器的多个实施例，具体地描述限定环形振荡器的反相器级。在图4A至图4B中，压力传感器的第一实施例包括两个独立的环形振荡器级，因为这两级是两个独立的环形振荡器的部分。第一环形振荡器具有至少一个反相器级(包括反相器级46a)。反相器级46a示意性地包括第一和第二压膜电阻器49a、50a，它们被布置为相互垂直(L定向)(即，定位为旋转大约90度，例如80-100度的范围)，包括具有第一导电类型的半导体材料(例如，N型或P型掺杂半导体)。第二环形振荡器具有至少一个反相器级46b，其具有第一和第二压膜电阻器49b、50b，它们被布置为相互垂直(L定向)(即，定位为旋转大约90度，例如80-100度的范围)，包括具有不同于第一导电类型的第二导电类型的半导体材料(例如，N型或P型掺杂半导体)。每个环形振动器的输出信号由于外部压力变化而被阻抗变化所影响。第一和第二反相器级46a和46b均包括串联耦合并位于第一(例如，电源)和第二(例如，地)参考电压之间的第一和第二晶体管47a-48b以及耦合在第二压膜电阻器50a-50b与第二参考电压之间的电容器51a-51b。IC44示意性地包括耦合至环形振荡器32并被配置为生成基于第一和/或第二电阻并且表示垂直于IC44的压力的压力输出信号的输出接口31。此外，如图1A或图1B所示，输出接口31被配置为通过调制至少一个环形振荡器电路32的输出来生成压力输出信号。输出接口31内的调制器可以被配置为基于振幅键控(ASK)调制或 不同的已知调制方案来进行操作。由于差分压力传感器设备30可以被埋入材料(如建筑物材料)内，所以压力传感器设备可以如图1所示通过诸如读取器设备40的外部系统来无线读取，然后差分压力传感器设备30(具体为输出接口31)耦合至天线35。读取器设备40还包括天线41和耦合至天线的读取器模块43。如所理解的，天线35可以被埋入差分压力传感器设备30中。否则，如图1B所示，可以利用RF线缆或使用电力线通信来读取压力传感器设备。根据两个环形振动器的输出，通过如下去除x-y轴压力分量来确定垂直于IC的压力。考虑图4A和图4B的实施例，扩散P型电阻器Rp(49a，50a)和扩散N型电阻器Rn(49b，50b)具有L定向。它们的电阻变化通过以下等式来与环形振荡器的参数联系起来：dRpRp=dτpτpdRnRn=dτnτn]]>其中，τp和τn是两个环形振荡器的振荡时间。因此，测量振荡时间，可以测量电阻变化。外部压力被施加给两个电阻器Rp和Rn，这里为随时间的压力变化。在温度T(在集成热传感器的情况下测量)和两个不同时间(即，t1和t2，t2>t1)处，可以测量先前两个电阻器的电阻变化。ΔRnRn|t1ΔRpRp|t1t1→σ1(t1),σ2(t1),σ3(t1),Tt2→σ1(t2),σ2(t2),σ3(t2),T]]>ΔRnRn|t2ΔRpRp|t2σ1(t1)≠σ1(t2)σ2(t1)≠σ2(t2)σ3(t1)≠σ3(t2)]]>其中，σ1(t1)是时间t1处的x分量应力，σ2(t1)是时间t1处的y分量应力，σ3(t1)是时间t1处的z分量应力(法向分量)，σ1(t2)是时间t2处的x分量应力，σ2(t2)是时间t2处的y分量应力，σ3(t2)是时间t2处的z分量应力(法向分量)，σ1(t1)不同于σ1(t2)，σ2(t1)不同于σ2(t2)，以及σ3(t1)不同于σ3(t2)。假设具有非常不同的动态处理时间，即测量时间(MHz-GHz) <<应力变化时间(kHz)<<热变化时间(Hz)(例如，建筑物结构具有大体积，因此温度变化随时间流逝较低)，则根据先前的四个测量值，可以导出以下关系并提供法向压力变化Δσ3(Δt)|T=σ3(t2)-σ3(t1)=1π12n-aπ12p[ΔRnRn|t2-ΔRnRn|t1-a(ΔRpRp|t2-ΔRpRp|t1)]]]>@t1ΔRnRn|t1=πln+πtn2(σ1(t1)+σ2(t1))+π12nσ3(t1)+α1nΔT+α2nΔT2ΔRpRp|t1=πlp+πtp2(σ1(t1)+σ2(t1))+π12pσ3(t1)+α1pΔT+α2pΔT2]]>@t2ΔRnRn|t2=πln+πtn2(σ1(t2)+σ2(t2))+π12nσ3(t2)+α1nΔT+α2nΔT2ΔRpRp|t2=πlp+πtp2(σ1(t2)+σ2(t2))+π12pσ3(t2)+α1pΔT+α2pΔT2]]>操作a(*)取消x-y平面压力分配，同时减法项ΔRnRn|t2-ΔRnRn|t1,ΔRpRp|t2-ΔRpRp|t1]]>去除了明确的热变化项。可以根据系统的校准程序来得到值，应用已知的法向压力Δσ3。根据压电电阻理论，该参数等于：a(T)=πln(T)+πtn(T)πlp(T)+πtp(T)·]]>通常，该参数取决于温度。例如，如果所施加的压力为σ3＝σ0sin(ω0t)；则(根据先前所述测量右侧)，参见Δσ3(Δt)Δt|T=ω0σ0cos(ω0t).]]>根据这些测量值，可以得到：ω0＝ωmeasuredσ0=Ameasuredωmeasured.]]>如果具有更多振荡模式，则可以使用傅里叶分析。将描述的所有其他实施例使用相同的先前程序来提取法向压力。如果测量值是空间中的压力变化，则可以应用相同的概念。用x1替换t1且用x2替换t2，可以提取空间中的法向压力差。需要位置x1和位置x2处的温度相同。法向压力变化可以在差分压力传感器设备30中计算，例如通过埋入的微控制器或微处理器或数字信号处理器(DSP)计算，或者通过读取器40在差分压力传感器设备30外计算。又一方面在于一种使差分压力传感器设备30位于建筑物材料内的方法。该方法可以包括形成IC44，其包括至少一个环形振荡器32，至少一个环形振荡器32包括耦合在一起的多个反相器级46a-46c。在第一环形振荡器中，多个反相器级46a-46c中的至少一个可以包括被布置为相互垂直并具有响应于压力的第一电阻值的第一压敏电阻器49a-50a。在第二环形振荡器中，多个反相器级46a-46c中的至少一个可以包括被布置为相互垂直并具有响应于压力的第二电阻值的第一压敏电阻器49b-50b。IC44可以包括耦合至至少一个环形振荡器32并被配置为生成基于第一和第二电阻和表示垂直于IC的压力的压力输出信号的输出接口31。现在还参照图5，压力传感器的第二实施例包括单个环形振荡器132。在环形振荡器132的该实施例中，上面已经参照图1至图4描述的元件的参考标号增加100并且很大程度上这里不再需要进一步的讨论。该实施例与先前实施例的不同之处在于，只具有一个包括反相器级146的环形振荡器132。这里，反相器级146示意性地包括耦合到一起的第三和第四压敏电阻器154-155。此外，第一和第二压敏电阻器149-150包括具有第一导电类型的半导体材料，并且第三和第四压敏电阻器154-155包括具有不同于第一导电类型的第二导电类型的半导体材料。此外，第三和第四压敏电阻器154-155被布置为相互垂直(处于L定向)，并且具有响应于压力的第三和第四电阻值。此外，反相器级146示意性地包括与第一和第二晶体管147-148 并联耦合的第三和第四晶体管152-153。第一和第二压敏电阻器149-150耦合至第三晶体管152，并且第三和第四压敏电阻器154-155耦合至第四晶体管153。在该实施例中，这电源电压中具有较小的压降和处理变化，从而提供了压力的更精确的测量。此外，压敏电阻器149-150和154-155是同一电路的部分且实际上相互闭合，从而它们被叠加至相同压力/应力。现在参照图6A和图6B，压力传感器的第三实施例包括两个独立的环形振荡器232a-232b。在环形振荡器232a-232b的该实施例中，上面参照图1至图4讨论的那些元件的参考标号增加了200并且很大程度上不需要进一步的讨论。该实施例与先前实施例的区别在于，每个环形振荡器232a-232b还包括耦合至第二晶体管248a-248b的第三和第四压敏电阻器254a-255b。第一和第二压敏电阻器249a-250b耦合至第一晶体管247a-247b。现在参照图7，压力传感器的第四实施例包括单个环形振荡器332。在环形振荡器332的该实施例中，上面参照图5讨论的那些元件的参考标号增加了300并且很大程度上不需要进一步的讨论。该实施例与先前实施例的区别在于，该环形振荡器332示意性地包括第一和第二二极管358-359用于替换第三和第四晶体管152-153(图5)。这里，可以从占空比中得到压力变化的信息。现在参照图8A至图8D，现在描述包括四个独立的环形振荡器432的压力传感器的第五实施例。在环形振荡器432的该实施例中，上面参照图4讨论的那些元件的参考标号增加了400并且很大程度上不需要进一步的讨论。该实施例与先前实施例的区别在于，第一和第二压敏电阻器49a-50b被单个压敏电阻器449a-449d代替。压敏电阻器449a-449b(相互垂直)包括具有第一导电类型的半导体材料，并且压敏电阻器449c-449d(相互垂直)包括具有不同于第一导电类型的第二导电类型的半导体材料。现在附加地参照图9，描述包括单个环形振荡器432的压力传感器的第六实施例。该实施例与先前实施例的区别在于，只存在一个 具有反相器级232的环形振荡器。第一和第二压敏电阻器250和244耦合至具有第一导电类型(例如，N型或P型掺杂半导体)的第一晶体管247。第三和第四压敏电阻器254-255耦合至具有不同于第一导电类型的第二导电类型(例如，P型或N型掺杂半导体)的第二晶体管248。这里，如图10所示，可以从占空比中得到压力变化的信息。在示图56中，曲线57示出了用于环形振荡器232的RC时间常数。现在参照图11A至图13，将用于差分压力传感器设备30的一些示图作为示例。在使用ASK调制的实施例中，示图60、65、70、80示出了输出接口31的输出信号62、67、72、82。还示出了输出接口31之前(或读取器40中的调制之后)的信号61、66、71、81。示图83包括曲线84，其示出了收听周期的数量函数中的压力的测量法向分量的误差。在示图60中，收听时间的一个周期Tlisten1＝n1·Tcarrier＝1μs其中，f1＝1MHz；以及Fcarrier=900MHz→Tcarrier=1900·1μs.]]>在示图65中，Tlisten2=n2·Tcarrier=899900·1μs]]>f2=1Tlisten2=900899·1MHz;]]>以及Δff1=f2-f1f1=1899·]]>在示图70中，收听时间的N个周期Tlisten1＝n1·Tcarrier＝N·1μsF1=NTlistEen1=1MHz;]]>以及fcarrier=900MHz→Tcarrier=1900·1μs.]]>在示图80中，Tlisten2=n2⊕Tcarrier=900N-1900·1μs]]>f2=NTlisten2=900N900N-1·1MHz;]]>以及Δff1=f2-f1f1=1900N-1.]]>示图83通过改变由读取器设备固定的输出信号收听时间(例如，收听周期的数量)来表明压力传感器的分辨率(假设温度恒定)。该示图83示出了根据分辨率或根据可接受的最大误差实现良好测量所需的收听周期的最小数量。一个周期不够但是周期的数量应该在分辨率规格和获取的数据/秒的数量之间取得最佳折中。在以下示例中，每个ΔR/R测量的长度大约为64μs以实现5atm的最大误差。Pz(t2)-Pz(t1)=1054.36[Δτnτn|t2-Δτnτn|t1+8.87(Δτpτp|t2-Δτpτp|t1)]±ϵPz]]>@T＝25℃ϵPz=1054.362·(1900·N-1)2+2·(8.871900·N-1)2]]>N=64→ϵPz=5atm]]>现在参照图14和图15，通过使用分立部件的读取器设备40的可能实施方式的一部分示意性地包括Rx85、耦合至Rx85的锁相环(PLL)86、耦合至PLL的采样保持(S/H)块87、耦合至S/H块的模数转换器89以及也耦合至S/H块的压控振荡器(VCO)88。示图90是用于读取器设备40的部分中的信号的定时图。曲线92a示出了斜坡信号；曲线92b示出了感应信号；曲线92c示出了输出频率信号；曲线92d输出了采样信号；曲线92e示出了Vf信号；曲线92f示出了SOC(转换开始)信号；以及曲线92g示出了EOC(转换结束)信号。ADC的数字输出是所施加法向压力的变化的估计。现在参照图16和图17，集成读取器设备540的部分的可能实施方式示意性地包括Tx/Rx585以及耦合至Tx/Rx的数字加工(elaboration)单元(例如，微控制器或数字信号处理单元)589。 该方法可以通过在同一IC中包括Tx/Rx单元和DSP来总体集成。示图95是用于读取器设备543的部分中的信号的定时图。曲线91a示出了时钟信号；曲线91b示出了SOC信号；曲线91c示出了周期计数信号；曲线91d示出了EOC信号；曲线91e示出了参考时钟信号；以及曲线91f示出了时间计数信号。时间计数器的最终值是所施加压力的变化的数字估计。通过校准算法，该值可用于获取压力。一种位于材料内的压力传感器设备，该压力传感器设备包括集成电路(IC)，集成电路包括：环形振荡器，包括耦合到一起的多个反相器级，所述多个反相器级中的至少一个包括耦合到一起、被布置为相互垂直并具有响应于压力的第一和第二电阻值的第一和第二压敏电阻器；以及输出接口，耦合至所述环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示垂直于IC的压力的压力输出信号。根据权利要求1的压力传感器设备，其中所述至少一个反相器级包括第一和第二反相器级，所述第一反相器级包括具有第一导电类型的半导体材料的第一和第二压敏电阻器，以及所述第二反相器级包括具有第二导电类型的半导体材料的第一和第二压敏电阻器。根据权利要求1的压敏传感器设备，其中所述第一和第二压敏电阻器包括具有第一导电类型的半导体材料；并且其中所述至少一个反相器级还包括第三和第四压敏电阻器，它们耦合到一起并且包括具有第二导电类型的半导体材料。根据权利要求3所述的压力传感器设备，其中所述第三和第四压敏电阻器被布置为相互垂直并具有响应于压力的第三和第四电阻值。根据权利要求1的压力传感器设备，其中所述输出接口包括无线发射器。根据权利要求5的压力传感器设备，其中所述输出接口包括耦合所述无线发射器的上游并被配置为通过调制所述环形振荡器的输出生成压力输出信号的调制器。根据权利要求6的压力传感器设备，其中所述调制器被配置为基于振幅键控调制进行操作。根据权利要求1的压力传感器设备，其中所述至少一个反相器级包括耦合至所述第一和第二压敏电阻器 的电容器。一种使得压力传感器设备定位在材料内的方法，该方法包括形成集成电路(IC)，集成电路包括：环形振荡器，包括耦合到一起的多个反相器级，多个反相器级中的至少一个包括耦合到一起、布置为相互垂直且具有响应于压力的第一和第二电阻值的第一和第二压敏电阻器；以及输出接口，耦合至环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示垂直于IC的压力的压力输出信号。根据权利要求9的方法，其中至少一个反相器级包括第一和第二反相器级，第一反相器级具有包括第一导电类型的半导体材料的第一和第二压敏电阻器，并且所述第二反相器级具有包括第二导电类型的半导体材料的第一和第二压敏电阻器。根据权利要求9的方法，其中第一和第二压敏电阻器包括具有第一导电类型的半导体材料；并且其中至少一个反相器级还包括耦合到一起且包括具有第二导电类型的半导体材料的第三和第四压敏电阻器。根据权利要求11的方法，其中第三和第四压敏电阻器被布置为相互垂直且具有响应于压力的第三和第三电阻值。根据权利要求9的方法，其中输出接口包括无线发射器。根据权利要求13的方法，其中输出接口包括调制器，其耦合至无线发射器的上游并被配置为通过调制环形振荡器电路的输出生成压力输出输出信号。一种定位在材料内的压力传感器设备，该压力传感器设备包括集成电路(IC)，集成电路包括：环形振荡器，包括耦合到一起的多个反相器级，所述多个反相器级中的至少一个包括第一压敏电阻器，所述多个反相器级中的至少一个其他反相器级包括被布置为垂直于第一压敏电阻器的第二压敏电阻器，所述第一和第二压敏电阻器具有响应于压力的第一和第二电阻值；以及输出接口，耦合至所述环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示垂直于所述IC的压力的压力输出信号。根据权利要求15的压力传感器设备，其中所述第一和第二压敏电阻器包括具有第一导电类型的半导体材料。根据权利要求15的压 力传感器设备，其中所述输出接口包括无线发射器。根据去权利要求17的压力传感器设备，其中所述输出接口包括调制器，其耦合至无线发射器的上游并被配置为通过调制所述环形振荡器电路的输出生成压力输出信号。根据权利要求18的压力传感器设备，其中所述调制器被配置为基于振幅键控调制进行操作。一种使得压力传感器设备位于材料内的方法，该方法包括形成集成电路(IC)，集成电路包括：环形振荡器，包括耦合到一起的多个反相器级，多个反相器级中的至少一个包括第一压敏电阻器，多个反相器级中的至少一个其他反相器级包括被布置为垂直于第一压敏电阻器的第二压敏电阻器，第一和第二压敏电阻器具有响应于压力的第一和第二电阻值；以及输出接口，耦合至环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻以及表示垂直于IC的压力的压力输出信号。根据权利要求20的方法，其中第一和第二压敏电阻器包括具有第一导电类型的半导体材料。根据权利要求20的方法，其中所述输出接口包括无线发射器。根据权利要求22的方法，其中所述输出接口包括调制器，其耦合至无线发射器的上游并被配置为通过调制环形振荡器的输出生成压力输出信号。根据权利要求23的方法，其中所述调制器被配置为基于振幅键控调制进行操作。一种位于测量机械参数的材料内的压力传感器设备，该压力传感器设备包括集成电路(IC)，集成电路包括：第一环形振荡器，包括具有第一掺杂压敏电阻器对的反相器级，包括被布置为相互垂直且具有相同的响应于压力的第一电阻值的两个压敏电阻器；第二环形振荡器，包括具有第二掺杂压敏电阻器对的反相器级，包括被布置为相互垂直且具有相同的响应于压力的第二电阻值的两个压敏电阻器；以及输出接口，耦合至所述第一和第二环形振荡器并被配置为生成基于第一和第二电阻值以及表示垂直于IC的压力的压力输出值。一种位于测量机械参数的材料内的压力传感器设备，该压力传 感器设备包括集成电路(IC)，集成电路包括：第一环形振荡器，包括具有响应于压力的第一电阻值的第一掺杂压敏电阻器的反相器级；第二环形振荡器，包括具有响应于压力的第二电阻值的第一掺杂压敏电阻器的反相器级；第三环形振荡器，包括具有响应于压力的第三电阻值的第二掺杂压敏电阻器；第四环形振荡器，包括具有响应于压力的第四电阻值的第二掺杂压敏电阻器，所述第一掺杂压敏电阻器被布置为相互垂直，并且所述第二掺杂压敏电阻器被布置为相互垂直；以及输出接口，耦合至所述第一、第二、第三和第四环形振荡器，并被配置为生成基于第一、第二、第三和第四电阻值以及表示垂直于所述IC的压力的压力输出信号。本领域技术人员在前面的说明书和相关附图的基础上可以对本公开进行许多修改并实现其他实施例；因此，应该理解，本公开不限于所公开的具体实施例，并且这些修改和实施例均包括在所附权利要求的范围内。当前第1页1 2 3