气敏传感器的数据读出电路和检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路技术，特别是涉及一种气敏传感器的数据读出电路和检测装置。
【背景技术】
[0002]目前主要的传感器参数都是通过对传感器的输出信号进行放大，然后通过模拟数字转换器输出来实现的。由于运算放大器的线性工作区域极其有限，非线性区域对气敏传感器的数据输出影响较大。因为气敏传感器的电阻随气体溶度变化成线性变化关系，传统的方式是将该信号通过放大器后，然后通过模拟数字转换器来获取输出信号，但是在这一过程中，放大器的非线性特性影响了最终输出信号的线性特征，通常需要在放大器后面添加线性校准电路，而运算放大器的非线性特性却是无法准确计算，即便加入线性校准电路，也不能完全消除放大器非线性特性的影响。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的在于提供一种气敏传感器的数据读出电路，有效的消除了运算放大器非线性区域对电路造成的影响。
[0004]本实用新型提供了一种气敏传感器的数据读出电路，包括:
[0005]电流输入模块，包括输入端并接于电源且输出相同电流的第一回路和第二回路；
[0006]气敏电阻，一端接所述第一回路的输出端，另一端接地；
[0007]多个压控电阻，该多个压控电阻串联后的一端接所述第二回路的输出端，另一端通过一抵消电阻接地，该多个压控电阻的阻值等比数列排列串接；
[0008]第一运算放大器，两个输入端分别接接所述第一回路和第二回路的输出电压，将接收到的两个输出电压进行比较并输出比较电压；
[0009]逐次逼近逻辑，与各个所述压控电阻连接，接收所述比较电压并在时钟信号的激励下，将该比较电压与预设判定电压进行比较，根据比较结果对控制各个压控电阻的数字信号序列进行逐次逼近校准后，作为本电路输出的数字信号。
[0010]优选地，所述逐次逼近逻辑在对各个压控电阻的数字信号序列进行逐次逼近校准时满足以下公式:
[0011]当Vx>VDD/2 时，Dout’ = Dout+2m/2n+1 ；
[0012]当Vx〈VDD/2 时，Dout’ = Dout-2m/2n+1；
[0013]其中，式中VDD为电源电压，VDD/2为预设判定电压，Vx为第一运算放大器输出的比较电压，Dout为前一次校准的数字信号，Douf当前次校准的数字信号，m为输出数字信号的位数，η为比较的次数，当η多N时停止校准并输出数据，N为压控电阻的个数。
[0014]具体地，该多个串联连接的压控电阻，其各个阻值从接所述抵消电阻的一端到接所述第二回路的输出端呈从小到大的等比数列排列。
[0015]具体地，所述电流输入模块包括电流镜像电路、第二运算放大器和带隙基准，其中，
[0016]所述电流镜像电路包括布置在所述第一回路上的第一可控半导体元件和布置在所述第二回路上的第二可控半导体元件，所述第二可控半导体元件和第一可控半导体元件的控制极接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的负输入端接所述带隙基准，正输入端接所述第一回路的输出端。
[0017]具体地，所述第一可控半导体元件和所述第二可控半导体元件为P型金属氧化物半导体场效应管，所述第一可控半导体元件和所述第二可控半导体元件的源极共接电源，所述第一可控半导体元件和所述第二可控半导体元件的栅极作为所述控制极，所述第一可控半导体元件和所述第二可控半导体元件的漏极分别作为所述第一回路和所述第二回路的输出端。
[0018]进一步地，所述电流输入模块还包括第一电容，所述第一电容接在所述第二运算放大器的输出端和地之间。
[0019]具体地，使用双极性晶体管作为带隙基准。
[0020]进一步地，还包括第二电容，所述第二电容接在所述第一运算放大器的输出端和地之间。
[0021]进一步地，还包括补偿模块，该补偿模块控制所述抵消电阻以消除所述气敏电阻的偏移。
[0022]本实用新型还提供了一种检测装置，包括上述的气敏传感器的数据读出电路。
[0023]上述的气敏传感器的数据读出电路，运算放大器只是起到一个负反馈的作用，运算放大器的非线性特性对系统不造成任何影响，压控电阻也采用数字控制的方式，消除了模拟控制带来的非线性因素。与传统的+1或者-1来校准相比的话，逐次逼近逻辑电路可以大大加快校准的时间。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型较佳实施例中气敏传感器的数据读出电路的电路示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]请参阅图1，本实用新型较佳实施例中检测装置所设置有的本实用新型提供了一种气敏传感器的数据读出电路，该电路基于电阻校准的解决方案，有效的消除了运算放大器非线性区域对电路造成的影。该电路包括:电流输入模块11、气敏电阻R0、多个压控电阻Rl?Rn、第一运算放大器U1、逐次逼近逻辑12。
[0027]电流输入模块11包括输入端并接于电源VDD且输出相同电流的第一回路IlA和第二回路11B。
[0028]气敏电阻，一端接所述第一回路IlA的输出端，另一端接地；该多个压控电阻Rl?Rn串联后的一端接所述第二回路IlB的输出端，另一端通过一抵消电阻Re接地，该多个压控电阻Rl?Rn的阻值等比数列排列串接；第一运算放大器U1，两个输入端分别接接所述第一回路IlA和第二回路IlB的输出电压，将接收到的两个输出电压进行比较并输出比较电压；逐次逼近逻辑12与各个所述压控电阻Rl?Rn连接，且接收所述比较电压并在时钟信号13的激励下，将该比较电压与预设判定电压进行比较，根据比较结果对控制各个压控电阻Rl?Rn的数字信号序列进行逐次逼近校准。
[0029]当校准完成后，气敏电阻RO的阻值与串联的压控电阻Rl?Rn加上抵消电阻的阻值完全相同，此时控制压控电阻Rl?Rn的数字信号序列即为电路输出的数字信号。例如当气敏电阻RO = Rc+312R时，输出的数字序列将为312的二进制100111000。本例中，定义Rl的阻值为R，则R2、R3……Rn-URn的阻值分别为:4R、8R……21、21与传统的+1或者-1来校准相比的话，逐次逼近逻辑电路可以大大加快校准的时间。第一运算放大器Ul只是起比较作用，运算放大器的非线性特性对系统不造成任何影响，压控电阻Rl?Rn也采用数字控制的方式，消除了模拟控制带来的非线性因素。
[0030]本实施例中，数据读出电路还包括补偿模块14，该补偿模块14控制所述抵消电阻Re以消除所述气敏电阻RO的偏移电阻，提高系统的线性度。
[0031]另外，第一运算放大器Ul的负输入端和正输入端分别接第一回路IlA和第二回路IlB的输出端。
[0032]电流输入模块11包括电流镜像电路112、第二运算放大器U2和带隙基准114。所述电流镜像电路112包括布置在第一回路IlA上的第一可控半导体元件Ml和布置在所述第二回路IlB上的第二可控半导体元件M2，所述第二可控半导体元件M2和第一可控半导体元件Ml的控制极接所述第二运算放大器U2的输出端，所述第二运算放大器U2的负输入端接所述带隙基准114，正输入端接所述第一回路IlA的输出端。具体地，使用双极性