具有自诊断功能的传感器制造技术

一种用于提供主信号(S主)和误差信号(S误差)的传感器系统(100)，包括：提供传感器信号(SS)的传感器单元(110)；在传感器单元下游的第一信号处理器(120)，其适配用于接收等于传感器信号(SS)或从传感器信号(SS)导出的第二信号(Sx)，并且用于对所述第二信号(Sx)执行第一操作以便提供第一经处理信号(PS1)；第二信号处理器(130)，用于接收第一经处理信号(PS1)并用于执行第一操作的反的第二操作，以便提供第二经处理信号(PS2)；和评估单元(140)，其用于接收第二信号(Sx)和第二经处理信号(PS2)，并用于评估第二信号(Sx)是否在预定义的公差容限内与第二经处理信号(PS2)匹配，并用于提供所述误差信号(S误差)。第二信号处理器具有从由以下组成的组中选择的至少一个特性：与第一信号处理单元相比，更慢、不那么精确、具有或生成更多噪声、占用更少空间、耗散更少功率。

【技术实现步骤摘要】
具有自诊断功能的传感器
本专利技术一般涉及传感器领域，且更具体地涉及具有自诊断或自检能力的半导体传感器。
技术介绍
电子部件在汽车应用中正被大量使用，不仅用于娱乐目的(诸如例如音乐)或辅助功能(诸如例如电后视镜或停车辅助)，电子传感器也正被用于转向辅助、发动机控制和其他安全相关的功能。明显地，在针对此类功能的可靠性和系统可用性方面的要求不断提高，并且正在开发安全标准(诸如例如SIL标准)，而同时对成本的压力仍然很高。为了满足安全标准，诸如例如汽车领域中的ASIL标准(“汽车安全完整性级别”)或其他安全标准，期望实行和使用对应的自测试，包括不仅在启动时而且在正常操作期间内置的自测试，以及自动监测结构或对应的冗余功能块和/或信号路径。常规的传感器系统，特别地磁性传感器系统，使用单通道模拟主信号路径。其他常规的解决方案使用两个相同的传感器和处理路径以满足ASIL要求。显然地，此类解决方案的相当大的缺点是成本的对应翻倍用于提供不仅一个而是两个传感器和处理电路。US2012074972公开了一种单片集成电路传感器系统，包括：第一传感器设备，其具有用于在半导体芯片上的第一传感器信号的第一信号路径；以及第二传感器设备，其具有用于在半导体芯片上的第二传感器信号的第二信号路径，所述第二信号路径不同于所述第一信号路径，其中来自第一信号路径的信号和来自第二信号路径的信号的比较提供传感器系统的自测试。总是存在用于改进或替代的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有自诊断功能的传感器系统或传感器设备。本专利技术的特定实施例的目的是提供能够在设备的正常操作期间检测故障状况的这种系统或设备。本专利技术的特定实施例的目的是提供还能够在网络上报告所检测到的故障状况的这种系统或设备。通过根据本专利技术实施例的方法和电路来实现这些目的和其它目的。根据第一个方面，本专利技术提供一种用于提供指示待感测的物理信号的主信号以及指示传感器系统的一部分的失灵的误差信号的传感器系统，所述传感器系统包括：被配置用于提供传感器信号的传感器单元；第一信号处理器，其布置在传感器单元的下游，并且适配用于接收等于传感器信号或从传感器信号导出的第二信号，并且适配用于对所述第二信号执行第一操作或第一组操作以便提供第一经处理信号；第二信号处理器，其适配用于接收所述第一经处理信号且用于对所述第一经处理传感器信号执行第二操作或第二组操作以便提供第二经处理信号，其中所述第二操作或所述第二组操作是第一操作或第一组操作的反(inverse)；以及评估单元，其适配用于接收所述第二信号或第二信号的延迟版本，并且用于接收所述第二经处理信号，并且适配用于评估所述第二信号或其延迟版本是否在预定义的公差容限内匹配所述第二经处理信号，并适配用于提供对应于评估的结果的误差信号。第二信号处理器具有从由以下组成的组中选择的至少一个特性：与第一信号处理单元相比，更慢、不那么精确、具有或生成更多噪声、占用更少空间、耗散更少功率。预定义的第一功能可以由单个操作(例如：放大)组成，或者可以包括一系列操作(例如：偏移校正、放大和ADC)。在实施例中，第一信号处理器包括模数转换器或由模数转换器组成，并且第二信号处理器包括数模转换器或由数模转换器组成。在实施例中，第一信号处理器包括时间积分器或由时间积分器组成，且第二信号处理器包括时间微分器或由时间微分器组成，或反之亦然。在实施例中，第一信号处理器包括乘法器或由乘法器组成，且第二信号处理器包括除法器或由除法器组成，或反之亦然。在实施例中，第一信号处理器包括调制器或由调制器组成，且第二信号处理器包括解调器或由解调器组成，或反之亦然。在实施例中，第一信号处理器包括放大器或由放大器组成，且第二信号处理器包括衰减器或由衰减器组成，或反之亦然。在实施例中，第一信号处理器包括第一频率滤波器或由第一频率滤波器组成，且第二信号处理器包括第二频率滤波器或由第二频率滤波器组成，第二频率滤波器是第一频率滤波器的反。在实施例中，第一信号处理器适配用于执行从由以下组成的组中选择的第一数学函数(f)：平方函数、测角函数、指数函数，并且第二信号处理器适配用于分别执行从由以下组成的组中选择的第二数学函数(g)：平方根函数、测角函数、对数函数，或反之亦然。这些函数和/或反函数中的任何一个都可以在模拟域或数字域中实施。在被在数字域中实施时，它们可以完全以硬件来实施，或部分地以硬件且部分地以软件来实施，或完全以软件来实施。在实施例中，第二信号处理器具有比第一信号处理器低至少3dB或至少6dB或至少9dB或至少12dB的信噪比。在实施例中，第二信号处理器占用第一信号处理器所占用的空间的小于50％或小于25％。在实施例中，第二信号处理器消耗比第一信号处理器少于50％或少于25％的能量或功率。在实施例中，第二信号处理器比第一信号处理器慢至少2.0倍或至少4.0倍。在实施例中，传感器单元和第一信号处理器和第二信号处理器和评估单元被实施在单个衬底上。在实施例中，该衬底是CMOS衬底。在实施例中，第一信号处理器的输入直接连接到传感器单元的输出，并且第二信号等于传感器信号。在实施例中，第一信号处理器主要包括或者为模拟信号处理器，且第二信号处理器主要包括或者为模拟信号处理器。在实施例中，第一信号处理器主要包括或者为模拟信号处理器，且第二信号处理器主要包括或者为数字信号处理器。在实施例中，第一信号处理器主要包括或者是数字信号处理器，且第二信号处理器主要包括或者为模拟信号处理器。在实施例中，第一信号处理器主要包括或者为数字信号处理器，并且第二信号处理器主要包括或者为数字信号处理器。“模拟信号处理器”的含义写在“定义部分”中。将前向路径或后向路径的模拟电路与另一路径中的数字电路结合使用具有优势，因为这可以提供故障检测的更高可能。当在前向路径和后向路径两者中使用数字电路时，有优势的是，使用不同的算法或使用不同的软件技术(诸如轮询)替代使用硬件中断或计时器(timer)中断，或在第一数字电路中使用第一操作系统或调度器，以及在第二数字电路中使用另一种操作系统或调度器。在一些实施例中，可以在前向路径和后向路径中使用另一个处理器核，例如前向路径中的16位核以及后向路径中的8位核。在实施例中，第一信号处理器是模拟电路，并且第二信号处理器也是模拟电路，这些电路中的每一个仅包括选自由以下组成的组中的部件或功能块：加法器、减法器、模拟放大器、ADC、DAC、模拟滤波器、延迟器、采样保持电路。在实施例中，第一信号处理器包括模数转换器，并且第二信号处理器包括数模转换器。在实施例中，第一信号处理器包含模拟电路，后接模数转换器，并且第二信号处理器包含数字电路，后接数模转换器。这是特别有趣的组合，因为数字处理对噪声较不敏感，并且可以被容易地设计成以较低的分辨率或速度或准确度等进行操作。在特定实施例中，数字电路包括查找表，并且第一经处理信号PS1被用作索引。数字电路可以使用少于第一经处理信号PS1的全部比特作为索引。替代地，数字电路可以在从查找表获得的两个值之间应用线性插值。在实施例中，数模转换器具有比模数转换器低的分辨率和/或低的速度。DAC所占用的空间可以低于ADC所占用的空间，或者DAC可能对噪声更加主观，或者具有更高的量化噪声，或者DAC的分辨率可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供指示待感测的物理信号的主信号(S主)和指示传感器系统的一部分的失灵的误差信号(S误差)的传感器系统(100；200；300；400；500；600；700；800)，所述传感器系统包括：传感器单元(110；210；310；410；510；610；710；810)，被配置用于提供传感器信号(SS)；第一信号处理器(120；221；320；422；522；620；720；820)，其被布置在所述传感器单元的下游，并且被适配用于接收等于传感器信号(SS)或从传感器信号(SS)导出的第二信号(Sx)，并且被适配用于对所述第二信号(Sx)执行第一操作或第一组操作以便提供第一经处理信号(PS1)；第二信号处理器(130；231；330；432；532；630；730；830)，其适配用于接收所述第一经处理信号(PS1)且用于对所述第一经处理传感器信号(PS1)执行第二操作或第二组操作以便提供第二经处理信号(PS2)，其中所述第二操作或第二组操作是所述第一操作或所述第一组操作的反；以及评估单元(140；240；340；440；540；640；740；840)，其适配用于接收所述第二信号(Sx)或所述第二信号(Sx)的延迟版本(Sx')，且用于接收所述第二经处理信号(PS2)，且适配用于评估所述第二信号(Sx)或其延迟版本(Sx')是否在预定义的公差容限内与所述第二经处理信号(PS2)匹配，且适配用于提供与所述评估的结果对应的误差信号(S误差)，其中所述第二信号处理器(130；231；330；432；532；630；730；830)具有从由以下组成的组中选择的至少一个特性：与所述第一信号处理单元(SPU1)相比，更慢、不那么精确、具有或生成更多噪声、占用更少空间、耗散更少功率。...

【技术特征摘要】
2017.01.19 EP 17152105.71.一种用于提供指示待感测的物理信号的主信号(S主)和指示传感器系统的一部分的失灵的误差信号(S误差)的传感器系统(100；200；300；400；500；600；700；800)，所述传感器系统包括：传感器单元(110；210；310；410；510；610；710；810)，被配置用于提供传感器信号(SS)；第一信号处理器(120；221；320；422；522；620；720；820)，其被布置在所述传感器单元的下游，并且被适配用于接收等于传感器信号(SS)或从传感器信号(SS)导出的第二信号(Sx)，并且被适配用于对所述第二信号(Sx)执行第一操作或第一组操作以便提供第一经处理信号(PS1)；第二信号处理器(130；231；330；432；532；630；730；830)，其适配用于接收所述第一经处理信号(PS1)且用于对所述第一经处理传感器信号(PS1)执行第二操作或第二组操作以便提供第二经处理信号(PS2)，其中所述第二操作或第二组操作是所述第一操作或所述第一组操作的反；以及评估单元(140；240；340；440；540；640；740；840)，其适配用于接收所述第二信号(Sx)或所述第二信号(Sx)的延迟版本(Sx')，且用于接收所述第二经处理信号(PS2)，且适配用于评估所述第二信号(Sx)或其延迟版本(Sx')是否在预定义的公差容限内与所述第二经处理信号(PS2)匹配，且适配用于提供与所述评估的结果对应的误差信号(S误差)，其中所述第二信号处理器(130；231；330；432；532；630；730；830)具有从由以下组成的组中选择的至少一个特性：与所述第一信号处理单元(SPU1)相比，更慢、不那么精确、具有或生成更多噪声、占用更少空间、耗散更少功率。2.如权利要求1所述的传感器系统(100；200；300；400；500；600；700；800)，其中，所述第一信号处理器包括模数转换器或由模数转换器组成，并且所述第二信号处理器包括数模转换器或由数模转换器组成；和/或其中，所述第一信号处理器包括时间积分器或由时间积分器组成，且所述第二信号处理器包括时间微分器或由时间微分器组成，或反之亦然；和/或其中，所述第一信号处理器包括乘法器或由乘法器组成，且所述第二信号处理器包括除法器或由除法器组成，或反之亦然；和/或其中，所述第一信号处理器包括调制器或由调制器组成，且所述第二信号处理器包括解调器或由解调器组成，或反之亦然；和/或其中，所述第一信号处理器包括放大器或由放大器组成，且所述第二信号处理器包括衰减器或由衰减器组成，或反之亦然；和/或其中，所述第一信号处理器包括第一频率滤波器或由第一频率滤波器组成，且所述第二信号处理器包括第二频率滤波器或由第二频率滤波器组成，第二频率滤波器是第一频率滤波器的反；和/或其中，所述第一信号处理器被适配用于执行从由以下组成的组中选择的第一数学函数(f)：平方函数、测角函数、指数函数，并且所述第二信号处理器被适配用于分别执行从由以下组成的组中选择的第二数学函数(g)：平方根函数、测角函数、对数函数，或反之亦然。3.如权利要求1或权利要求2所述的传感器系统(100；200；300；400；600；700；800)，其中所述传感器单元(110；210；310；410；610；710；810)和所述第一信号处理器(120；221；320；422；620；720；820)和所述第二信号处理器(130；231；330；432；630；730；830)和所述评估单元(140；240；340；440；640；740；840)被实施在单个衬底上。4.如权利要求3所述的传感器系统(100；200；300；400；600；700；800)，其中所述衬底是CMOS衬底。5.如权利要求1或权利要求2所述的传感器系统(100；200；300；600；700；800)，其中，所述第一信号处理器(120；221；320；620；720；8...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·萨科，M·泊札特，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE