[发明专利]用于感测物理量的电路和方法

说明书

技术领域

根据本发明的实施例涉及用于感测物理量的一种电路和一种方法、一种振荡器电路、一种智能卡，和一种温度感测电路。

背景技术

在很多应用中，因为很多可能的原因，感测物理量诸如温度是有用的，有时甚至是必要的。例如，感测到预定义温度范围之外的温度可以代表非期望的系统状态。这种温度可以例如由系统故障或者环境条件从它们的指定公差的畸变或者偏差引起。例如，在集成电路的情形中，感测到超过预定义温度范围的过度的温度可以指示系统正在产生太多的热或者所产生的热不能被充分地去除。

在某些应用中，从指定温度范围的这种偏差还可以指示破坏系统安全性或者篡改系统的尝试。

这也同样可以适用于其它物理量。

传统上，传感器通常采用将所要测量的物理量转换成电信号的传感器元件，该电信号然后被与具有恒定性质的固定的预定义信号相比较。

然而，提供这种固定的预定信号经常代表相当大的挑战，因为用于这种信号的信号源通常依赖于具体的物理效应，所述具体的物理效应又可能依赖于本征材料性质或者非本征参数诸如形状、尺寸等。

为了利用物理效应，通常在闭合反馈环配置中驱动信号源以维持固定的预定义信号。然而，实现另外的电路和构件以应对操作参数的漂移和其它畸变可能是明智的或者有时甚至是必要的。

在某些应用中，物理效应要求实现一种具体结构，该具体结构可能难以在给定的环境中实现。这两者均可以导致要结合另外的电路或者复杂结构。

因此，存在以降低的复杂度提供一种用于感测物理量的基础结构的要求。

发明内容

根据本发明的一个实施例的、一种用于感测物理量的电路包括第一振荡器电路，该第一振荡器电路能够操作用于提供包括依赖于物理量的第一频率的第一时钟信号。该电路进一步包括第二振荡器电路和频率比较器电路，该第二振荡器电路能够操作用于提供包括依赖于物理量的第二频率的第二时钟信号，该频率比较器电路能够操作用于提供指示该物理量的频率信号。该频率信号基于第一和第二频率。该第一和第二振荡器电路进一步能够操作用于提供第一和第二时钟信号，以使得由于物理量的改变，第一和第二频率中的一个频率增加，而第一和第二频率中的另一个频率降低。

通过采用根据本发明的一个实施例的、用于感测物理量的电路，通过采用均具有显著的物理量频率依赖性的两个振荡器电路而降低复杂度可以是可能的。因为如以上概述地，频率依赖性不同，所以在根据本发明的一个实施例的电路中，第二时钟信号可以被用于传达有关物理量的信息而非只是通过输出固定的预定义基准信号而提供稳定化的时间基础。

根据本发明的一个实施例的一种振荡器电路包括能够操作用于提供时钟信号的振荡发生器。该振荡发生器包括具有第一输入和第二输入的比较器。该振荡器电路进一步包括被耦接到比较器的第一输入并且能够操作用于提供电流的电流源。该电流包括依赖于物理量的幅值。该振荡器电路进一步包括被耦接到比较器的第二输入并且能够操作用于提供基准信号的基准信号电路，该基准信号也包括依赖于物理量的幅值。电流源和基准信号电路分别地能够操作用于提供电流和基准信号，以使得由于物理量的改变，电流的或者基准信号的幅值增加，而电流和基准信号的另一个幅值降低。

通过采用根据本发明的一个实施例的振荡器电路，也可以能够通过使用具有所描述的对物理量的依赖性的电流源和基准信号电路而降低这种电路的复杂度。换言之，并非将电流源的幅值与固定电流或者固定电压进行比较，根据本发明的一个实施例的振荡器电路采用基准信号电路，该基准信号电路自身示出对物理量的显著的依赖性并且因此携带有关物理量的信息。因此，可以省略为提供固定的和恒定的基准信号所必需的基础结构。

附图说明

将在附图中描述本发明的几个实施例。

图1示出包括两个振荡器电路的、根据本发明的一个实施例的、用于感测物理量的电路的框图；

图2示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图；

图3示意基于作为电压电平的函数感测温度的温度确定的不确定性；

图4示意基于确定频率来确定绝对温度的感测原理；

图5示意基于确定频率的用于绝对温度的感测原理，考虑到偏移；

图6a示出示意校准和测量过程的、由根据本发明的一个实施例的两个振荡器电路提供的两个时钟信号的两个频率/温度特性；

图6b示出图6a所示振荡器电路的频率/温度特性的比率的温度依赖性；

图7示出根据本发明的一个实施例的振荡器电路的简化电路图；