[发明专利]单线模拟输出传感器架构

说明书

本发明揭示一种模拟集成传感器装置，其具有接口，所述接口仅具有单个接地线及经配置以接收电力且输出模拟值的单个信号线。电力电容器经耦合于所述接地线与所述单个信号线之间。模拟传感器电路可操作以通过所述电力电容器供电且进一步可操作以在一旦所述电力电容器经充分充电时在所述单个信号线上输出模拟输出信号。

技术领域

本申请案涉及模拟传感器装置，且特定来说涉及可与微控制器或检测器装置耦合的模拟传感器装置。

背景技术

模拟传感器(例如，热阻器)广泛用于多种应用中以测量温度。其可如图1A中所示经由“单线接口”连接。然而，所述模拟传感器的输出是非线性的，这需要算法表来进行解译，所述算法表通常由使用其模拟输入端口中的一者与热阻器耦合的微控制器处理。因此，如图1A中所示，传感器装置110基本由通过所谓“单线”接口130与微控制器120的模拟输入端口122连接的热阻器115组成。“单线”接口事实上使用两条导线，其中第二导线通常耦合到地面作为参考电势。在许多环境(例如，车辆)中，接地连接由底盘提供且因此可仅需要非常短的导线或如果传感器安装到底盘那么完全不需要导线。因此，仅连接到接脚122的导线携载实际模拟信息。

此传感器装置还消耗在2mA到3mA的范围中的电力，这在某些低电力应用中可为不利的。此外，微控制器必须提供必要电力供应或必须提供外部电路以向热阻器供应电力。例如，必须存在与模拟输入端口或提供必要信号的外部电路耦合的恒定电流源，如下文将关于集成有源热阻器详细论述。

不同于例如热阻器的电阻性传感器，还存在呈集成电路装置的形式的不需要额外信号调节电路且仅消耗约0.1mA的范围中的电流的线性有源热阻器装置。可通过此装置而避免如上文中提及的关于热阻器解决方案的偏置电路研发负担。图1B展示用于此集成装置中基本的两个测量原理。在左侧展示提供电流输出的装置，其中温度成比例电流可在(例如)1μA/K的范围中。在右侧的等效电路展示对于产生(例如)10mV/K的温度成比例电压的电压传感器的解决方案。在图1B中未展示用于提供线性成比例输出信号的额外补偿电路。然而，如图1B中可见，此类装置需要用于电力供应V的至少另一接脚。

发明内容

因此，存在对于经改进传感器装置的需要，尤其对于用于测量温度的传感器装置的需要。

根据实施例，模拟集成传感器装置可包括：接口，其仅具有单个接地线及经配置以接收电力且输出模拟值的单个信号线；电力电容器，其耦合于所述接地线与所述单个信号线之间；及模拟传感器电路，其可操作以通过该电力电容器供电且进一步可操作以在一旦所述电力电容器经充分充电时便在所述单个信号线上输出模拟输出信号。

根据另一实施例，模拟集成传感器装置可包括：接口，其仅具有单个接地线及经配置以接收电力且输出模拟值的单个信号线；另一接口，其用于在所述接地线与所述单个信号线之间耦合外部电力电容器；及模拟传感器电路，其可操作以通过所述电力电容器供电且进一步可操作以在一旦所述电力电容器经充分充电时便在所述单个信号线上输出模拟输出信号。

根据上文中的所述集成传感器装置中的一者的另一实施例，所述模拟传感器电路可包括与传感器输出单元耦合的模拟传感器单元，其中所述传感器输出单元馈送模拟输出信号到所述单个信号线。根据另一实施例，所述传感器装置可进一步包括连接于所述单个信号线与所述内部或外部电力电容器之间的正向偏置二极管。根据另一实施例，传感器装置可进一步包括连接于所述单个信号线与所述内部或外部电力电容器之间的可控制开关，及可操作以控制所述开关的开关控制单元。根据另一实施例，所述可控制开关可为MOSFET。根据另一实施例，开关控制单元可经配置以自动控制所述开关以在一旦达到预定义电荷电平时便从所述单个信号线解耦合所述内部或外部电力电容器。根据另一实施例，所述模拟输出信号可为电压或电流。根据另一实施例，所述模拟传感器电路可经配置以至少在所述传感器装置的所述内部或外部电力电容器经充分充电之后的预定义时间窗期间输出所述模拟输出信号。根据另一实施例，所述模拟传感器电路可进一步经配置以通过下拉所述单个信号线而指示测量循环的结束。