一种端口对地和对总电源的湿气检测电路及其检测方法与流程

本发明涉及一种湿气检测电路及其检测方法，特别是一种端口对地和对总电源的湿气检测电路及其检测方法，属于半导体集成电路。

背景技术：

1、随着电子技术和材料科学的进步，现代湿气检测设备通常使用电子传感器来测量空气中的湿度。这些传感器的工作原理是根据湿度改变电阻或电容的特性来测量湿度从而触发湿气警报。其中常见的湿气检测是通过电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器实现。电阻式湿度传感器是利用某些材料（如聚合物、陶瓷）在吸湿后电阻值会发生改变的特性来测量湿度。电容式湿度传感器则是利用空气中的水分会改变电介质的电容值来测量湿度。

2、而对于移动设备等电子设备的端口的湿气检测技术，中国专利cn201880043879.4公开了一种电子设备，其湿气检测是通过判断某引脚对地等效电阻是否等于或小于指定值（大约300欧姆）来决定湿气是否存在。该技术方案能够检测出端口对地是否存在湿气，然而如果端口对总电源之间存在湿气时，总电源的电压会与端口导通注入到端口内的电路中，其也会导致严重的短路后果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种端口对地和对总电源的湿气检测电路及其检测方法，实现端口对地和对总电源的湿气检测。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种端口对地和对总电源的湿气检测电路，包含高精度电流生成模块、参考电压生成模块、寄存器单元、adc单元、选择器单元和缓冲器单元，高精度电流生成模块产生高精度电流并且高精度电流生成模块的输出端与开关s0的一端连接，开关s0的另一端与选择器单元的输入端和缓冲器单元的输入端连接，选择器单元的多个输出端分别与多个端口连接用于选择测试端口，缓冲器单元的输出端与adc单元的输入端连接用于增大驱动力并将adc单元与端口隔开，adc单元用于量化输入信息并且adc单元的输出端与寄存器单元连接，寄存器单元用于收集、存储和判断adc单元检测到的数据，参考电压生成模块与adc单元连接用于产生adc单元参考电压。

4、进一步地，所述高精度电流生成模块、开关s0和选择器均由控制信号控制。

5、进一步地，所述高精度电流生成模块包含pmos管mp1、pmos管mp2、pmos管mp3、pmos管mp4、差分运算放大器a0、nmos管m0、nmos管m1～nmos管mn，pmos管mp1的源极和pmos管mp2的源极连接电源vcc，pmos管mp1的栅极与pmos管mp2的栅极连接，pmos管mp1的漏极与pmos管mp3的源极和差分运算放大器a0的同向输入端连接，pmos管mp2的漏极与pmos管mp4的源极和差分运算放大器a0的反向输入端连接，差分运算放大器a0的输出端与pmos管mp3的栅极和pmos管mp4的栅极连接，pmos管mp4的漏极作为高精度电流生成模块的输出端输出高精度电流，pmos管mp3的漏极与nmos管m0的漏极以及开关s1～开关sn的一端连接，开关s1～开关sn的另一端依次与nmos管m1～nmos管mn一对一连接，nmos管m0、nmos管m1～nmos管mn的栅极连接偏置电压vbias，nmos管m0、nmos管m1～nmos管mn的源极接地。

6、进一步地，所述差分运算放大器a0采用差分输入差分输出型全差分运算放大器，差分运算放大器a0的第一差分输出端与pmos管mp3的栅极连接，差分运算放大器a0的第二差分输出端与pmos管mp4的栅极连接。

7、进一步地，所述参考电压生成模块包含运算放大器a1、pmos管mp5、可变电阻r1、电阻r2，运算放大器a1的反向输入端连接带隙基准电压vbg，运算放大器a1的输出端连接pmos管mp5的栅极，pmos管mp5的源极连接电源vcc，pmos管mp5的漏极与可变电阻r1的一端和运算放大器a1的同向输入端连接并产生反馈电压vfb，可变电阻r1的另一端与电阻r2的一端连接并输出参考电压vref，电阻r2的另一端接地。

8、进一步地，所述选择器单元由多个并联的开关构成。

9、进一步地，所述缓冲器单元包含pmos管mp6、pmos管mp7、pmos管mp8、pmos管mp9、pmos管mp10、pmos管mp11、pmos管mp12、nmos管mn2、nmos管mn3、nmos管mn4、nmos管mn5、nmos管mn6、nmos管mn7和nmos管mn8，nmos管mn2的源极接地，nmos管mn2的栅极连接偏置电压vb1，nmos管mn2的漏极与nmos管mn7的源极和nmos管mn8的源极连接，nmos管mn7的漏极与pmos管mp7的漏极和pmos管mp9的源极连接，nmos管mn8的漏极与pmos管mp8的漏极和pmos管mp10的源极连接，pmos管mp6的源极、pmos管mp7的源极和pmos管mp8的源极连接电源vcc，pmos管mp6的漏极与pmos管mp11的源极和pmos管mp12的源极连接，pmos管mp11的漏极与nmos管mn6的源极和nmos管mn4的漏极连接，pmos管mp12的漏极与nmos管mn5的源极和nmos管mn3的漏极连接，nmos管mn3的源极和nmos管mn4的源极接地，pmos管mp9的漏极与nmos管mn5的漏极、nmos管mn3的栅极和nmos管mn4的栅极连接，pmos管mp10的漏极与nmos管mn6的漏极、nmos管mn8的栅极和pmos管mp11的栅极连接并作为缓冲器单元的输出端，nmos管mn7的栅极和pmos管mp12的栅极作为缓冲器单元的输入端，pmos管mp6的栅极、pmos管m7的栅极和pmos管mp8的栅极连接偏置电压vb2，pmos管mp9的栅极和pmos管mp10的栅极连接偏置电压vb3，nmos管mn5的栅极和nmos管mn6的栅极连接偏置电压vb4。

10、一种端口对地和对总电源的湿气检测电路的湿气检测方法，包含以下步骤：

11、通过控制信号控制选择器对端口按照顺序依次进行湿气检测；

12、在检测一个端口时，控制信号控制开关s0闭合，进入电阻模式，高精度电流生成模块产生高精度电流i0，若被测端口与gnd端口之间存在湿气，则被测端口与gnd端口之间短路形成一个等效湿气电阻r0，电流i0流过该等效湿气电阻从而在缓冲器的输入端产生i0*r0的电压，电压i0*r0经过缓冲器后被adc单元量化后与预设的第一阈值电压做比较，若电压i0*r0的值低于预设的第一阈值电压则认为该被测端口对gnd端口发生了湿气事件；

13、在检测一个端口时，控制信号控制开关s0断开，进入电压模式，若被测端口与vcc端口之间存在湿气，则被测端口与vcc端口之间短路形成一个等效湿气电阻r0将被测端口与vcc端口之间导通，vcc端口的电压值经过等效湿气电阻r0后在缓冲器输入端产生一个电压v0，电压v0经过缓冲器后被adc单元量化后与预设的第二阈值电压做比较，若电压v0的值高于预设的第二阈值电压则认为该被测端口对vcc端口发生了湿气事件。

14、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明提供了一种端口对地和对总电源的湿气检测电路及其检测方法，具备电阻模式和电压模式两种端口湿气检测模式并通过开关实现模式切换，电阻模式检测端口对地的湿气事件，而电压模式检测端口对总电源的湿气事件，实现了端口对地和总电源的湿气事件的全面检测；本发明的高精度电流生成模块能够自由调节输出电流的大小，从而得到所需要的合适的高精度电流，提高湿气检测的效果和精度。