CN105022436A

CN105022436A - 一种桥式电阻电路的共模电压调整电路

Info

Publication number: CN105022436A
Application number: CN201510362475.XA
Authority: CN
Inventors: 李晓
Original assignee: Chipsea Technologies Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Chipsea Technologies Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明公开了桥式压力传感器中的一种桥式电阻电路的共模电压调整电路，包括一对可调的电流源，分别接桥式电阻电路差分输出的两端；所述可调电流源可以输出电流或者输入电流；当电流源输出电流时，桥式电阻电路输出共模电压被抬高；当电流源输入电流时，桥式电阻电路的输出共模电压被拉低。本发明所实现的桥式电阻的共模电压调整电路具有不改变桥式电阻有效激励电压，具有灵活的数字控制功能等优点，可广泛应用于桥式电阻电路的信号调理电路中。

Description

一种桥式电阻电路的共模电压调整电路

技术领域

本发明属于压力传感器，特别涉及桥式电阻电路的共模电压调整电路。

背景技术

桥式电阻电路，例如通常的桥式压力传感器，通过电压激励可以产生一个差分电压信号。在实际应用中，桥式电阻的输出信号接ADC(模拟数字转换器)的输入，但ADC输入对输入信号的共模范围是有要求的。例如通常单电源带仪用放大器的ADC，输入信号共模范围并不能做到轨到轨，例如用PMOS作为输入，则在电源轨那一边受到较大限制，如用NMOS作为输入，则在地轨这边受到限制，即使用轨到轨输入结构，仪用放大器的输出也并非可以轨到轨；因此，对于桥式电阻输出的共模电压超过ADC输入共模范围时，必须调整桥式电阻输出的共模电压。目前的做法包括，在桥式电阻的上端或者下端串联电阻来调整，但这种做法牺牲了桥式电阻的激励电压，相当于减小了传感器的输出信号；同时也不灵活，不可以实现数字控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种桥式电阻电路的共模电压调整电路，用于调整桥式电阻的输出共模电压，便于后续ADC的处理，同时不改变桥式电阻的有效激励电压。

本发明的另一个目的在于提供一种桥式电阻电路的共模电压调整电路，该电路结构简单，易于实现，能够大大降低成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于包括一对可调的电流源，分别接桥式电阻电路差分输出的两端；所述可调电流源可以输出(source)电流或者输入(sink)电流；当电流源输出电流时，桥式电阻电路输出共模电压被抬高；当电流源输入电流时，桥式电阻电路的输出共模电压被拉低。

所述可调电流源具有同一个参考电流源IREF。

进一步，所述可调电流源为电流型数字模拟转换器(IDAC)，可通过至少1比特数字信号来改变输入/输出电流的大小。

更进一步，所述可调电流源为一个由数字信号控制的电流型数模转换器(IDAC)，3组PMOS MP0～MP2构成了电流源阵列，IREF是参考电流，MP1和MP2电流源各自接有一个开关，受数字信号控制，可以输出4档不同的电流

优选地，所述一对可调电流源具有斩波开关，用于以一个预定的周期交换每个电流源连接的桥式压力传感器的两个差分输出端。

所述一对可调电流源分别通过开关接到桥式电阻电路的差分输出正端和负端，使得共模电压调整具有斩波功能。

本发明所述的桥式电阻的共模电压调整电路具有不改变桥式电阻有效激励电压，具有灵活的数字控制功能等优点，可广泛应用于桥式电阻电路的信号调理电路中。

而且本发明的实现电路结构简单，易于实现，能够大大降低成本。

附图说明

图1是现有技术的电路结构图。

图2是本发明所实现桥式电阻电路使用可调电流源来调整共模电压的电路图。

图3是本发明所实现共模电压调整电路的结构图。

图4是本发明所实现可调电流源的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1所示，为一种调整桥式电阻电路共模电压的在先技术。图1中RS00～RS03为构成桥式电阻电路100的4个电阻，通常为压敏电阻，阻值随着施加在其上的压力变化。当无外加压力时，各电阻阻值相等，假设为R0；VP0和VN0分别为桥式电阻电路100的差分输出正端和差分输出负端。VREF为激励电压，Radj为调整桥式电阻电路输出共模电压的电阻。当不接Radj时，桥式电阻电路100的共模电压VCM0为VREF/2；当接入Radj后，相应共模电压VCM0为VREFx/2；而VREFx＝VREF*R/(R+Radj)；前后相比共模电压下降了Radj/2*(R+Radj)；此时桥式电阻电路的真实激励电压为VREFx，相比VREF减小了，从而影响了系统性能。同时Radj一但选好就只能固定一个值，不能调整，不灵活。

参见附图2，所示为桥式电阻电路200使用可调电流源IDAC10和IDAC11来调整共模电压的实施例。桥式电阻电路200包括了4个电阻RS10～RS13，阻值为R1，差分输出正端为VP1，差分输出负端为VN1；VP1端电连接IDAC10的电流输入端，VPN端电连接IDAC11的电流输入端；VREF为激励电压。当IDAC10和IDAC11的电流为0或者和VP1及VN1断开时，桥式电阻电路200的共模电压VCM1为VREF/2，当IDAC10和IDAC11的输入(sink)电流为Iadj1时，则R10和R11上叠加了该电流，因此共模电压VCM1变为，

VCM1＝VREF/2-R1*Iadj1/2

改变Iadj1的大小就可以改变桥式电阻电路200的共模电压调整的幅度，且有效激励电压仍为VREF。

参见图3，所示为桥式电阻电路300包括电阻RS20～RS23，差分输出正端为VP2，负端为VN2，激励电压为VREF。可调电流源IDAC20和IDAC21可分别通过开关SW0～SW3接到VP2或VN2，使得共模电压调整具有斩波功能。例如，开关受控制信号控制在一个预定周期内，前半周期SW0和SW3闭合，而SW1和SW2断开。此时IDAC20接VN2，而IDAC21接VP2；后半个周期SW0和SW3断开，而SW1和SW2闭合，此时IDAC20接VP2，而IDAC21接VN2。因此，在一个周期内，VP2一半接IDAC20，一半接IDAC21；设IDAC20和IDAC21输出的电流分别为Iadj20，Iadj21，则输入VP2的平均电流为(Iadj20+Iadj21)/2。对于VN2也有同样的结论。引入斩波功能后，将消除IDAC20和IDAC21自身失调和低频噪声对系统性能造成的影响。

参见图4，所示为可调电流源IDAC20的结构图。IDAC20为一个由数字信号控制的电流型数模转换器(IDAC)，3组PMOS MP0～MP2构成了电流源阵列，IREF是参考电流，MP1和MP2电流源各自接有一个开关，受数字信号ISEL[1:0]控制，可以输出4档不同的电流Iadj20。

总之，本发明所述的桥式电阻的共模电压调整电路具有不改变桥式电阻有效激励电压，具有灵活的数字控制功能等优点，可广泛应用于桥式电阻电路的信号调理电路中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于包括一对可调的电流源，分别接桥式电阻电路差分输出的两端；所述可调电流源可以输出电流或者输入电流；当电流源输出电流时，桥式电阻电路输出共模电压被抬高；当电流源输入电流时，桥式电阻电路的输出共模电压被拉低。

2.如权利要求1所述的桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于所述可调电流源具有同一个参考电流源IREF。

3.如权利要求2所述的桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于所述可调电流源为电流型数字模拟转换器，可通过至少1比特数字信号来改变输入/输出电流的大小。

4.如权利要求3所述的桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于所述可调电流源为一个由数字信号控制的电流型数模转换器，3组PMOSMP0～MP2构成了电流源阵列，IREF是参考电流，MP1和MP2电流源各自接有一个开关，受数字信号控制，可以输出4档不同的电流。

5.如权利要求1所述的桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于所述一对可调电流源具有斩波开关，用于以一个预定的周期交换每个电流源连接的桥式压力传感器的两个差分输出端。

6.如权利要求5所述的桥式电阻电路的共模电压调整电路，其特征在于所述一对可调电流源分别通过开关接到桥式电阻电路的差分输出正端和负端，使得共模电压调整具有斩波功能。