校准测量系统和方法技术方案

本申请公开一种校准测量电路(30)，校准测量电路具有第一节点(22N1)、第二节点(22N2)、耦合在第一节点与第二节点之间的电路元件(RRTD)，以及参考电路元件(Rr)。校准测量电路还包括用于引导第一节点与第二节点之间的第一电流和第二电流并且将第一电流和第二电流引导至参考电路元件的电路系统(40)。校准测量电路还包括用于响应于第一和第二电流而测量(36，38)电路元件两端的电压的电路系统，以及响应于第一和第二电流而测量参考电路元件两端的电压的电路系统。校准因数还被确定用于响应于第一电压、第二电压和参考电路元件之间的关系而校准电路元件两端的测量电压。

Calibration measuring system and method

The application discloses a calibration measurement circuit (30), calibration of measurement circuit has a first node, second node (22N1) (22N2), the circuit element is coupled between the first node and the second node (RRTD), and the reference circuit element (Rr). The calibration measuring circuit also includes a circuit system (40) for directing a first current and a second current between the first node and the second node and directing the first current and the second current to the reference circuit element. Calibration of measuring circuit also includes a response to the first and second current measuring circuit (36, 38) the system voltage at both ends of the circuit element, and the voltage in response to the first and the second current reference circuit elements at both ends of the circuit system. The calibration factor is also determined to calibrate the measurement voltage across the circuit element in response to a relationship between the first voltage, the second voltage, and the reference circuit element.

【技术实现步骤摘要】

优选实施例涉及电子电路，并且更具体地涉及在其中执行校准测量的电路。
技术介绍
在某些电子电路中，电压的测量是对结合电路感测到的或确定的一些因素的响应。有时在各种传感器中发生此种测量，并且用于此文档中的一个常用示例是电阻温度检测器(RTD)。RTD传感器/电路包含温度依赖电阻器(temperature-dependentresistor)，由此测量温度依赖电阻器两端的电压并且该电压对应于其电阻，使得电阻进一步对应于电阻器所暴露的当时存在的温度。RTD可以用于多种应用中并且通常提供相当精确、可重复且稳定的温度测量。尽管已证实RTD传感器在各种现有技术系统中有用且有成效，但是各种因素可能会影响传感器的精确度。作为这些因素中的某些因素的背景，图1说明结合现有技术模数转换器(ADC)12实施的现有技术RTD系统10，其例如可作为ADS1120商购自TexasInstrumentsIncorporated(德州仪器公司)(然而还预期其它装置，例如具有不同大小，包括ADS1248，24位装置)。ADC12包含各种引脚，如在图中围绕装置的周边所指示。ADC12还包含连接在四个引脚(AIN0、AIN1、AIN2和AIN3)与两个电流源IDAC1和IDAC2之间的开关多路复用器(MUX)14、可编程阵列放大器(PGA)16和低电压引脚AVSS。在图1的说明中并且如通过虚线所示，切换MUX14以将来自源IDAC1的电流I1连接到引脚AIN2(因此通过引脚处的圆括号(IDAC1)示出)并且将来自源IDAC2的电流I2连接到引脚AIN3(因此通过引脚处的圆括号(IDAC2)示出)。将PGA16的输出端连接作为16位转换块18的输入端。块18输出到滤波器块20，该滤波器块输出表示相对于其相应正参考输入引脚REFP0与负参考输入引脚REFN0之间的参考电压差在引脚AIN0与AIN1处的模拟输入电压差的16位数据代码。本领域技术人员应理解，ADC12的所说明的额外块假定不需要对当前背景进行论述并且在上述可商购部件的现成数据表中进一步进行描述，并且此数据表在此以引用的方式并入本文中。RTD系统10还包含连接到ADC12的RTD传感器22。在所说明的示例中，RTD传感器22是3引线装置，但是如本领域中已知，RTD传感器可以包含不同数目的引线(例如，两条或四条)。RTD传感器22包含温度依赖电阻RRTD，该温度依赖电阻通常由围绕芯缠绕的一定长度的薄线圈线构成，并且其中该线材料以及因此整个装置在温度与电阻之间具有高度可预测的相关性。传感器22的三条引线中的每一者也具有相关联的(并且通常假设相等的)电阻，其中此类电阻在图1中示为RLEAD1、RLEAD2和RLEAD3，其中此类线以及其对应的电阻可以包括在传感器中包含的线和电阻以及添加到传感器(例如，通过终端用户)的额外线(如果存在的话)。电阻RLEAD1连接在电阻器RTD的第一端子T1与第一传感器节点22N1之间，而电阻RLEAD2连接在电阻器RRTD的第二端子T2与第二传感器节点22N2之间，并且电阻RLEAD3连接在电阻器RRTD的第二端子T2与第三传感器节点22N3之间。节点22N1连接到ADC12的AIN2引脚(以从IDAC1接收电流I1)，并且节点22N2连接到ADC12的AIN3引脚(以从IDAC2接收电流I2)。节点22N3连接到精密的低漂移参考电阻器RREF的第一端子，并且参考电阻器RREF的第二端子连接到地。滤波器电路24和26也连接到RTD系统10中的ADC12，其中通常推荐其中的电容器来衰减高频噪声分量并且电阻器提供滤波方面的部分。然而，除了此介绍之外，此类分量不是非常适用于本论述。另外，ADC12使正模拟电源输入引脚AVDD连接以连同连接在输入端与地之间的解耦电容器DC1接收固定电压(例如，3.3V)，并且类似地，ADC12使正数字电源输入引脚DVDD连接以连同连接在输入端与地之间的解耦电容器DC2接收固定电压(例如，3.3V)。RTD系统10的操作如下。启用电流源IDAC1和IDAC2以(例如，通过ADC配置寄存器中的可编程位)提供相等量的电流I1＝I2。两个电流组合并且该组合电流(即，I1+I2)流过参考电阻器RREF，并且所产生的电阻器RREF两端的电压可用于ADC12作为ADC参考电压VREF，如引脚REFP0与REFN0之间的参考电压。因此，此种测量应当如下列等式1中所示地评估电压：VREF＝(I1+I2)*RREF等式1其中在等式1中，假设滤波器26电阻器中的任一者在相对意义上极小，并且因此它们两端的压降不限于测量精确度。在现有技术中，假设IDAC1和IDAC2(甚至跨越温度)足够匹配以提供相等量的电流，从而再次重申程序需求I1＝I2。因此，等式1可以被重写为如下列等式2：VREF＝(2I1)*RREF等式2为了简化以下论述，假设引线电阻值(RLEADx)为零。在该假设的情况下，接下来仅响应于用于提供I1的IDAC1的激励，测量电阻器RRTD两端的电压VRTD，如在输入引脚AIN0和AIN1两端检测到。因此，此种测量应当如下列等式3中所示地评估电压：VRTD＝(I1)*RRTD等式3假设开关S1和S2断开，那么PGA16通过增益A将测量电压内部放大，并且转换块18和滤波器块20由此根据下列等式4至5产生对应的数字(例如，16位)代码，表示VRTD与VREF的关系：将等式3中的VRTD代入等式4的分子中，并且将等式2中的VREF代入等式4的分母中，给出下列等式5：等式5指示输出代码取决于电阻器RRTD、PGA增益A以及参考电阻器RREF的值，而不取决于I1、I2或VREF。因此在所提供的假设的情况下，只要I1＝I2，激励电流的绝对精确度和温度漂移并不重要。在任何情况下，根据前述内容并且假设A和RREF以及常数，那么在VRTD的任何测量下，所得代码对应于RRTD的值(乘以某个常数)并且因此可以处理该RRTD的值以对应于预期引起此电阻的温度，由此提供精确的温度感测功能。尽管已证实上述方法可用于各种应用，并且借助于分立装置，某些过程可能引起更高的温度漂移，在这种情况下，I1＝I2的假设无法提供足够可靠的结果。给定前述内容，本专利技术人已认识到现有技术的改进和替代方案，如下文进一步详细描述的。
技术实现思路
在优选实施例中，提供校准测量电路。该校准测量电路包括第一节点、第二节点以及耦合在第一节点与第二节点之间的电路元件。该校准测量电路还包括：(i)用于引导第一节点与第二节点之间的第一电流的电路系统；(ii)用于响应于第一电流而测量电路元件两端的第一电压的电路系统；(iii)用于引导第一节点与第二节点之间的第二电流的电路系统；(iv)用于响应于第二电流而测量电路元件两端的第二电压的电路系统；(v)参考电路元件；(vi)用于引导第一电流通过参考电路元件的电路系统；(vii)用于响应于第一电流而测量参考电路元件两端的第一电压的电路系统；(viii)用于引导第二电流通过参考电路元件的电路系统；(ix)用于响应于第二电流而测量参考电路元件两端的第二电压的电路系统；以及用于响应于第一电压、第二电压以及参考电路元件之间的关系而确定用于校准电路元件两端的测量电压的校准因数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准测量电路，其包括：第一节点；第二节点；电路元件，其耦合在所述第一节点与所述第二节点之间；用于引导所述第一节点与所述第二节点之间的第一电流的电路系统；用于响应于所述第一电流而测量所述电路元件两端的第一电压的电路系统；用于引导所述第一节点与所述第二节点之间的第二电流的电路系统；用于响应于所述第二电流而测量所述电路元件两端的第二电压的电路系统；参考电路元件；用于引导所述第一电流通过所述参考电路元件的电路系统；用于响应于所述第一电流而测量所述参考电路元件两端的第一电压的电路系统；用于引导所述第二电流通过所述参考电路元件的电路系统；用于响应于所述第二电流而测量所述参考电路元件两端的第二电压的电路系统；用于响应于所述第一电压、所述第二电压和所述参考电路元件之间的关系确定用于校准所述电路元件两端的测量电压的校准因数的电路系统。

【技术特征摘要】
2015.11.25 US 14/951,9021.一种校准测量电路，其包括：第一节点；第二节点；电路元件，其耦合在所述第一节点与所述第二节点之间；用于引导所述第一节点与所述第二节点之间的第一电流的电路系统；用于响应于所述第一电流而测量所述电路元件两端的第一电压的电路系统；用于引导所述第一节点与所述第二节点之间的第二电流的电路系统；用于响应于所述第二电流而测量所述电路元件两端的第二电压的电路系统；参考电路元件；用于引导所述第一电流通过所述参考电路元件的电路系统；用于响应于所述第一电流而测量所述参考电路元件两端的第一电压的电路系统；用于引导所述第二电流通过所述参考电路元件的电路系统；用于响应于所述第二电流而测量所述参考电路元件两端的第二电压的电路系统；用于响应于所述第一电压、所述第二电压和所述参考电路元件之间的关系确定用于校准所述电路元件两端的测量电压的校准因数的电路系统。2.根据权利要求1所述的校准测量电路，其中所述电路元件包括电阻器。3.根据权利要求1所述的校准测量电路：其中所述电路元件包括电阻器；以及其中所述参考电路元件包括电阻器。4.根据权利要求1所述的校准测量电路：其中所述电路元件包括电容器；以及其中所述参考电路元件包括电容器。5.根据权利要求1所述的校准测量电路：其中所述电路元件包括电阻器；以及其中所述参考电路元件包括电阻器；并且进一步包括用于将所述参考电路元件切换到与耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的所述电路元件串联连接的电路系统；其中用于测量所述参考电路元件两端的第一电压的所述电路系统用于在所述参考电路元件与耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的所述电路元件串联时测量；以及其中用于测量所述参考电路元件两端的第二电压的所述电路系统用于在所述参考电路元件与耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的所述电路元件串联时测量。6.根据权利要求1所述的校准测量电路：其中用于引导所述第一电流通过所述参考电路元件的所述电路系统和用于引导所述第二电流通过所述参考电路元件的所述电路系统位于集成电路内部；以及其中所述参考电路元件在所述集成电路外部。7.根据权利要求6所述的校准测量电路，其中所述集成电路包括微控制器。8.一种校准测量电路，其包括：第一节点；第二节点；电路元件，其耦合在所述第一节点与所述第二节点之间；用于在第一情况中引导所述第一节点与所述第二节点之间的第一电流的电路系统；用于在所述第一情况中测量所述第一节点与所述第二节点之间的第一电压的电路系统；用于在第二情况中切换与所述第一节点和所述第二节点之间的所述电路元件串联的已知电阻的电路系统；用于在所述第二情况中测量所述第一节点与所述第二节点之间的第二电压的电路系统；以及用于响应于所述第一电压、所述第二电压和所述已知电阻之间的关系而确定校准因数的电路系统。9.根据权利要求8所述的校准测量电路，并且所述校准测量电路进一步包括用于响应于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·达斯，C·L·佘，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US