一种基于二线制等电势法的阻性传感器阵列快速读出电路的制作方法_3

文档序号:9885470阅读:来源:国知局
端连接/断开,同时通过其另 一根连接线与列线驱动运放的反相输入端连接/断开;列线驱动运放的同相输入端连接零 电位。
[0040] 为了便于公众理解,下面以两个具体实施例来对本发明技术方案进行详细说明。
[0041] 图4显示了本发明读出电路的一个具体实施例的电路原理,图中的当前待测阻性 传感器Rxy为ΜΧΝ共用行列线阻性传感器阵列中的Rn,图5为图4读出电路的测试原理等效 图。本实施例中采用与阻性传感器阵列的N条列线一一对应的N个单刀单掷开关组;每个单 刀单掷开关组包括一对联动的单刀单掷开关,其所对应列线分别通过其两根连接线与这两 个单刀单掷开关的一端连接,这两个单刀单掷开关的另一端分别连接列线驱动运放的输出 端、列线驱动运放的反相输入端。如图4所示,本发明为MXN共用行列线阻性传感器阵列的 每根行线和每根列线都额外增加一根连接线(为了便于区别,从功能角度考虑,下文将同一 列线的两根连接线分别称为驱动连接线、驱动采样跟随连接线,将同一行线的两根连接线 分别称为等电流连接线、等电势连接线),每个单刀单掷开关组中的一个单刀单掷开关的一 端连接至列线驱动运放的输出端,另一端通过驱动连接线与该单刀单掷开关组所对应列线 连接;另外一个单刀单掷开关的一端连接至列线驱动运放的反相输入端,另一端通过驱动 采样跟随连接线与该单刀单掷开关组所对应列线连接。阻性传感器阵列的每条行线通过一 根等电流连接线连接与其对应的测试电流采样电阻Ru的一端连接,X = 1,…,Μ;每根行线还 通过另一根等电势连接线与相对应的等电流运放的反相输入端相连。每个测试电流采样电 阻的另一端均与其相对应的等电流运放的输出端连接;每个等电流运放的同相输入端均与 零电位连接。
[0042] 测试时,选通当前待测列:令当前待测列所对应的单刀单掷开关组中的两个单刀 单掷开关同时吸合,而剩余其他列所对应单刀单掷开关组中的单刀单掷开关均断开。由于 列线驱动运放反相输入端的输入阻抗与单刀单掷开关的开关触点电阻的阻值R s。相比非常 大,列线驱动运放的虚断,可消除电路中RSC的影响。同时在列线驱动运放的驱动能力足够的 前提下,由于列线驱动运放的虚短作用,当前待测列所在列线的电压跟随列线驱动运放同 相输入端电压变化,从而当前待测列所在的列线电压Vq等于基准电压源所提供的基准电压 V:。这样就实现了驱动连接线的引线电阻及其接头触点电阻的累积电阻Rl。的虚拟隔离,从 而消除Rl。对测试结果的影响。由于列线驱动运放的虚短和虚断作用,因此列线驱动运放的 同相输入端电压%与阻性传感器阵列的当前待测列所在列线上的电压Vcy相等,可电路中列 方向Rsc和Rlc对当前待测列单元Rxy测量结果的影响,其中,y = l,…,N;x = l,…,M。
[0043 ] 来自Vi的测试电流首先经过待测单元Rxy到其行线,X = 1,…,Μ,该行线通过等电势 连接线与等电流运放的反相输入端相连,同时该行线经过等电流连接线到电流采样电阻 RLx,而后连接到等电流运放的输出端。由于等电流运放反相输入端的输入阻抗很大,远远大 于等电势连接线的引线电阻及其触点电阻R Lr的累加和,可以认为等电流运放反相输入端的 电压和被测单元所在行线电压相等,其值为〇;而由于等电流运放反相输入端的输入阻抗很 大,远远大于电流采样电阻R Lx、等电流连接线的引线电阻及其触点电阻RLr的累计电阻Rer, 因此等电流运放反相输入端的漏电流可以忽略。因此R Lx和Rxy上的通过电流相等,该电流也 同时通过等电流连接线的引线电阻、等电流连接线触点电阻等共同导致的累积电阻Rer,而 电流值不变。由于Rlx和Rxy上的电流相等,由于R Lx已知,那么如果知道RLx两端的精确电压,就 可以确定精确的Ixy=-h/Rxy。而v xy可以测量得到,从而可计算出精确地Rxy。
[0044] 但由于累计电阻RLrx的存在,导致等电流运放输出端的电压为Vreai = _Ixy(RLx+RLrx) 与理想输出电压Videai = -IxyXRLx有区另lj,从而Rlx和RLrx公共连接线电压为V ex,因此如果忽 略RLrx的影响将导致被测单元的测试结果产生额外的误差。由于Rxy、R Lx和RLrx上流过的电流 相等,因此本发明采用Rxy = -Rlx X Vi/ (Vxy-Vex)求得Rxy的阻值。可以发现在该式中没有RLrx存 在,R Lrx的影响被彻底消除。由于RlJPV:已知,而Vex和Vxy我们可测量得到,最终实现R xy真值 的测定。该快速读出电路的读出方法具体如下:
[0045] 首先选通当前待测列:通过列多路选择器使得阻性传感器阵列中当前待测列的列 线分别通过其两条连接线同时与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端连 接,同时使得其他列线与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端同时断开;然 后根据以下公式计算当前待测的第y列中每个阻性传感器的电阻值,y = l,2,…,N:
[0046]
[0047]式中,Rxy表示当前待测的第y列中的第X行阻性传感器的电阻值;RLx表示阻性传感 器阵列中第X行行线所对应测试电流采样电阻的电阻值;v:为基准电压源所提供的基准电 压;Vxy、V M分别表示在选通第y列的情况下,阻性传感器阵列中第X行行线所对应测试电流 采样电阻与相应等电流运放输出端所连接一端以及与第X行行线所连接一端的电势;X = 1, 2,…,M〇
[0048] 图6显示了本发明读出电路的另一个实施例,图中的当前被测单元Rxy为MXN共用 行列线阻性传感器阵列中的Rn;图7为图6读出电路的读出原理等效图。如图6所示,本实施 例的读出电路相当于将图4读出电路中的基准电压源与零电位的接入位置互换,即将图4读 出电路中原来的零电位位置处换为基准电压源,而将原来的基准电压源位置处换为零电 位。该快速读出电路的读出方法具体如下:
[0049] 首先选通当前待测列:通过列多路选择器使得阻性传感器阵列中当前待测列的列 线分别通过其两条连接线同时与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端连 接,同时使得其他列线与列线驱动运放的输出端、列线驱动运放的反相输入端同时断开;然 后根据以下公式计算当前待测的第y列中每个阻性传感器的电阻值,y = l,2,…,N:
[0050]
[0051] 式中,Rxy表示当前待测的第y列中的第x行阻性传感器的电阻值;RLx表示阻性传感 器阵列中第X行行线所对应测试电流采样电阻的电阻值;V:为基准电压源所提供的基准电 压;V xy、VM分别表示在选通第y列的情况下,阻性传感器阵列中第X行行线所对应测试电流 采样电阻与相应等电流运放输出端所连接一端以及与第X行行线所连接一端的电势;X = 1, 2,…,M〇
[0052] 在图6所示的快速读出电路中,消除多路选择器的通道导通电阻、测试接头的触点 电阻、长测试线缆所导致的串扰误差的基本原理与图4所示电路相同,本领域技术人员根据 上文描述
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