使用CTMU的增强阻抗测量的制作方法

本申请涉及阻抗测量和仪器，并且更具体地涉及使用充电时间测量单元(ctmu)的增强阻抗测量。

背景技术：

1、使用未知阻抗的ctmu的现有测量可以使用绝对测量。由于测量条件的变化，这些方法无法很容易地确定阻抗值。

技术实现思路

1、本公开的示例包括一种用于测量未知阻抗的装置。该装置包括第一输入，该第一输入用于接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待由传感器电路测量的现象而变化。该装置还包括第二输入，该第二输入用于接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该传感器电路的第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻。并且该装置包括控制逻辑部件，该控制逻辑部件用于基于在第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。

2、在某些示例中，为了基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果，控制逻辑部件将：基于第二输入已经达到参考电压的确定，向参考电容器施加电流源或电流宿；基于第一输入已经达到参考电压的确定，从参考电容器移除电流源或电流宿；以及在向参考电容器施加然后移除电流源或电流宿之后，基于参考电容器的电压来确定传感器电路的测量结果。在某些示例中，为了基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果，控制逻辑部件将使得模数转换器测量参考电容器的电压。在某些示例中，用于确定参考电容器的电压的保持时间与电流源或电流宿施加到参考电容器的时间无关。在某些示例中，未知阻抗是具有基于待测量的现象而变化的未知电容的可变电容器；第一已知电阻耦合到地线(ground)；已知阻抗是具有固定电容的参考电容器；以及第二已知电阻耦合到地线。在某些示例中，第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差基于未知电容和固定电容的差。在某些示例中，控制逻辑部件将向传感器电路发出传感器输入电压，以使得第一信号和第二信号变化以达到参考电压。在某些示例中，控制逻辑部件将向传感器电路发出传感器输入电压，以使得传感器电路开始对可变电容器进行充电或放电，以生成第一信号；并且开始对传感器参考电容进行充电或放电，以生成第二信号。

3、本公开的示例包括一种用于测量未知且可变的阻抗的方法，该方法包括：接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待测量的现象而变化；接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻；基于第一信号和第二信号中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。

4、在该方法的某些示例中，当第一信号或第二信号中的任一者达到参考电压时，开始将具有已知电流的电流源施加到具有已知电容的定时电容器；并且当第一信号或第二信号中的另一者达到参考电压时，终止向定时电容器施加电流源；其中确定传感器电路的测量结果的步骤是基于定时电容器的所得到的电压。在某些示例中，该方法还包括测量定时电容器的电压，以便基于第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。在该方法的某些示例中，用于测量定时电容器的电压的保持时间与电流源施加到定时电容器的时间无关。在该方法的某些示例中，未知阻抗是具有未知电容的可变电容器，该可变电容器基于待测量的现象而变化；第一已知电阻耦合到地线；已知阻抗是具有固定电容的参考电容器；以及第二已知电阻耦合到地线。在该方法的某些示例中，第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差基于未知电容和固定电容的差。在某些示例中，该方法还包括向传感器电路发出传感器输入电压，以使得第一信号和第二信号变化以达到参考电压。在该方法的某些示例中，未知阻抗是具有未知电容的可变电容器，该可变电容器基于待测量的现象而变化。在这些示例中，该方法还包括开始对可变电容器进行充电或放电，以生成第一信号，该可变电容器基于待由传感器电路测量的现象而变化；并且开始对传感器参考电容进行充电或放电，以生成第二信号。

5、本公开的示例包括用于测量现象的感测装置。该装置包括用于接收输入直流(dc)电压的电压输入；和电桥传感器电路。该电桥传感器电路还包括：第一电桥臂电路，该第一电桥臂电路包括可变阻抗部件，该可变阻抗部件包括基于该现象而变化的未知阻抗，该可变阻抗部件在第一输出耦合到与该可变阻抗部件串联连接的第一参考电阻；和第二电桥臂电路，该第二电桥臂电路包括参考阻抗部件，该参考阻抗部件包括在第二输出耦合到与该参考阻抗部件串联连接的第二参考电阻的参考阻抗。该装置还包括第一比较器，该第一比较器耦合到第一输出和参考电压；和第二比较器，该第二比较器耦合到第二输出和参考电压；其中第一比较器的输出和第二比较器的输出的组合表示现象的测量结果。

6、在某些示例中，可变阻抗部件是可变电容器，第一参考电阻串联连接在可变电容器与地线之间，参考阻抗部件是参考电容器，以及第二参考电阻串联连接在参考电容器与地线之间。在某些示例中，第一比较器的输出耦合到定时电路，第二比较器的输出耦合到定时电路，以及定时电路测量两个比较器输出中的一者的第一变化与两个比较器输出中的另一者的第二变化之间的时间，其中该时间表示现象的测量结果。

7、本公开的示例包括具有电桥配置并且将两个电压提供到ctmu的传感器。ctmu可以基于来自传感器的两个电压用电流源对参考电容器进行充电。参考电容器的电荷可以用于确定由传感器感测到的信号。

技术特征：

1.一种装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中为了基于所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差来确定所述传感器电路的所述测量结果，所述控制逻辑部件将：

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制逻辑部件将使得模数转换器测量所述参考电容器的所述电压，以便基于所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差来确定所述传感器电路的所述测量结果。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的装置，其中用于确定所述参考电容器的所述电压的保持时间与所述电流源或电流宿施加到所述参考电容器的时间无关。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中：

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差基于所述可变电容和所述固定电容的差。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述控制逻辑部件将向所述传感器电路发出传感器输入电压，以使得所述第一信号和所述第二信号变化以达到所述参考电压。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述控制逻辑部件将向所述传感器电路发出所述传感器输入电压，以使得所述传感器电路：

9.一种用于测量未知且可变的阻抗的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中用于测量所述定时电容器的所述电压的所述保持时间与所述电流源施加到所述定时电容器的时间无关。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中：

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一输入和所述第二输入中的每一者达到所述参考电压的所述时间差基于所述可变电容和所述固定电容的差。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，所述方法还包括向所述传感器电路发出传感器输入电压，以使得所述第一信号和所述第二信号变化以达到所述参考电压。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述未知阻抗是具有基于所述待测量的现象而变化的可变电容的传感器，所述方法还包括：

17.一种用于测量现象的感测装置，所述感测装置包括：

18.根据权利要求17所述的装置，其中：

19.根据权利要求17至18中任一项所述的装置，其中：

20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置，其中：

技术总结
一种用于测量未知阻抗的方法和装置。该装置包括第一输入，该第一输入用于接收由传感器电路的第一部分生成的第一信号，该第一部分包括未知阻抗和第一已知电阻，该未知阻抗基于待由传感器电路测量的现象而变化。该装置还包括第二输入，该第二输入用于接收由传感器电路的第二部分生成的第二信号，该传感器电路的第二部分包括已知阻抗和第二已知电阻。并且该装置包括控制逻辑部件，该控制逻辑部件用于基于在第一输入和第二输入中的每一者达到参考电压的时间差来确定传感器电路的测量结果。

技术研发人员：B·博洛坎,E·黑尔,P·理查兹
受保护的技术使用者：微芯片技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15