CN101443631A - 具有调节系数存储器的信号调节集成电路 - Google Patents

Abstract

一种信号调节集成电路，包括信号调节电路和存储器，存储器用于存储终端用户可下载系数。在一个优选的实施例中，该集成电路是专用集成电路(ASIC)，并且该终端用户可下载的系数，基于被终端用户预选的数学方程，在与ASIC有关的传感器设备被校准时被预先存储在ASIC中。与现有技术中可用的信号调节装置相比，这产生一种定制化的、更具成本效益和空间效率的具有改进功能的信号调节装置。

Description

具有调节系数存储器的信号调节集成电路

技术领域

本发明涉及被传感换能器检测到的信号的调节。

背景技术

换能器是一种把一种形式的能量转化为另一种形式的能量的设备，其目的是测量或者信息传送。传感换能器是一种能够检测(感测)信号或者物理条件并将其转换为可以被人读取和分析的信号的换能器。例如使用传感换能器的设备包括空气流量传感器，速度传感器，位置传感器，压力传感器，相对湿度传感器等类似装置。

众所周知，传感换能器的输出，在此被称作“原始信号”，必须被调节以使它能够被终端用户正确地使用。信号调节电路和调节技术(也被称为“信号补偿”或“信号校正”)调节来自传感换能器的原始信号，与被传感换能器或传感换能器技术测量的数量无关。

一些传感换能器具有非常线性和稳定的输出，并且需要最低限度的调节；另一些传感换能器技术产生极端非线性信号，并且需要大量调节以满足所需的线性输出。环境温度和各种传感技术的灵敏度也可以影响从传感换能器输出的信号的线性和稳定性，这进一步增加了调节输出信号的需要。

专用集成电路(ASIC)已经被开发用于调节传感换能器信号，并且这些ASIC提供了种类繁多的编程选择，可以被专门设计为与特定的传感技术的特征相匹配。由于市场上有如此众多的不同种类的传感器(压力，气流，速度，位置等)，设计一个买得起的、可以调节从各种类型换能器输出的原始信号的ASIC，实际上是不可能的。然而，在大多数情况下，为了类似的特征(灵敏度，偏移量，温度引起的灵敏度变化，温度引起的偏移量变化和非线性特征)，原始信号需要被调节，因此为了这些基本特征，通用的具有“粗”调节原始信号能力的调节电路已经被研发。这里使用的粗调节指的是使用低阶多项式，例如2^nd阶多项式或更低来调节信号。适用于粗调节的典型调节包括由于温度导致的灵敏度改变或者由于温度导致的信号偏移量改变而补偿信号。

目前，传感器制造商正在使用两种方法来调节由传感换能器输出的原始信号并将其传送给用户，每一种方法在其自己的方式中是有优势的。在第一种方法中，信号调节ASIC包括调节电路，其可以对原始信号进行粗调节，并且将已被粗调节的信号传送给终端用户。由于基础级的调节已被ASIC提供，终端用户就无需提供或者使用自身处理器来执行调节，从而释放处理器来处理其他任务。一个缺点，如上所述，是调节的鲁棒性受限于支持具有可以在广泛的多种应用中使用的信号调节芯片。

第二种方法是给终端用户提供可下载的补偿系数，该系数用于调整被终端用户设备的处理器(处理器组)处理的方程，该设备接收来自传感器的原始信号。实际上，存储器例如TEDS(换能器电子数据表)IC存储可下载的系数，该系统被应用于例如信号调节应用中。传感换能器输出原始信号到终端用户设备，并且最优系数已被从存储器下载，该系统被终端用户系统中的处理器应用于执行所期望的调节的方程中。使用来自存储器单元的可下载系数赋予终端用户灵活性，当需要时，使用更高阶次(例如3^rd阶多项式或者更高)指数函数来调节原始的换能器信号，代替不得不使用的由上述信号调节ASIC提供的更通用的调节系数。然而，由于终端用户执行调节直接来自传感换能器的原始信号的过程，终端用户为了调节目的必须占用它的处理器。

拥有一个满足特定终端用户需求的用户化集成电路是令人向往的，并且既可以为终端用户提供粗调节信号又可以提供可下载系数，该系数被用来提供当需要时的更高级别的调节。

发明内容

依据本发明，一种信号调节集成电路，包括信号调节电路和存储器，存储器用于存储终端用户可下载系数。在一个优选的实施例中，该集成电路是一个专用集成电路(ASIC)，并且该终端用户可下载的系数，基于被终端用户预选的数学方程，在传感器设备被校准时被预先存储在ASIC中。与现有技术中可用的信号调节装置相比，这导致一种定制化的和更具成本效益和空间效率的具有改进功能的信号调节装置。

附图说明

图1为一框图，说明根据本发明设备的基本结构和概念；

图2为一流程图，说明按照本发明执行的步骤。

具体实施方式

图1是说明本发明的一个优选实施例的基本结构和概念的框图。参考图1，传感器100包括传感换能器102，其输出原始信号到ASIC 104的信号调节器108的输入端112。传感器100可以是任何种类的传感器，例如空气流量传感器，速度传感器，位置传感器，压力传感器，相对湿度传感器等。原始信号与被传感换能器102检测到的参数相对应。信号调节器108使用众所周知的方法调节来自传感换能器102的原始信号，使用低阶多项式(例如2^nd阶多项式或更低)来产生粗调节信号，该粗调节信号在这个例子中通过输出端116输出到终端用户设备110。

终端用户设备110可以包括例如微处理器，其被终端用户使用以分析、存储和以别的方式使用来自传感器102的数据。微处理器可以专门用于那个用途；更典型地，微处理器将是大型处理设备的一部分，该处理设备使用已被分析的数据用于一些其他用途，例如用于监测医院病人呼吸的气流监视器。

ASIC 104位于传感换能器102和终端用户设备110之间。ASIC 104被配置有存储器106。这个存储器106存储特定系数，该系数可以被终端用户通过输出端114下载到终端用户设备110以执行特定的任务。例如，终端用户可以使用来自信号调节器108的粗调节信号以用于某一应用，但是也需要更加线性化的信号，使用预定的方程和某些传感器专用的正弦傅立叶系数，由粗调节信号的更进一步的调节产生该线性化的信号。根据本发明，当传感器100被提供给终端用户时，存储器106把这些针对特定终端用户需求的傅立叶系数进行存储并且可用于被终端用户下载。

因此，终端用户能够将传感器100连接到他们的终端用户设备110上，并且在接收来自传感器100的被检测信号之前，从存储器106下载这些可下载系数。这配置终端用户设备110既接收来自信号调节器108的粗补偿信号，又使它们具有把从存储器106下载的预定系数应用到粗补偿信号并且更进一步地补偿它以获得更精确、更高的补偿信号的能力。通过使用可下载的系数执行的这个第二级的补偿在这里指的是“微调节”和意味着使用多项式来调节信号，这些多项式比那些在粗调节中使用的多项式的阶次更高，例如3^rd阶多项式或者更高。

在图1中，图示说明了传感换能器102和ASIC 104被集成在传感器100中；然而，容易理解的是传感器102和ASIC 104可以是单独(非集成)部件，并且这种非集成配置落入本发明在此所要求的范围。进一步地，在优选的实施例中，存储器106和信号调节器108被配置在ASIC内；然而，容易理解的是，存储器106和信号调节器108也可以被配置在通用集成电路里，并且这种配置落入本发明在此所要求的范围。

尽管存储器106可以被装载有一组通用系数，这些系数可以被任何终端用户使用，在优选的实施例中，存储器106在提供给终端用户使用之前被预先配置为只有应用于被终端用户使用的调节方程(组)的特定系数。在一个优选的实施例中，存储器包括EEPROM。为存储器装载系数的过程是一个公知的过程，在这里不再深入描述。进一步地，当在上述例子中的“更低阶次”多项式被描述为2^nd阶或者更低，并且更高一级的调节被描述为使用3^rd阶或更高的多项式来执行，这些值只是为了举例而给出的。与本发明有关的是，第一级调节通过IC板上的信号调节电路被执行，并且第二级调节通过终端用户设备使用存储在IC存储器的可下载系数被执行。

图2是一个流程图，说明按照本发明执行的步骤。在步骤200中，传感器制造商/供应商和终端用户商定一个或更多个调节方程，这将用于微调节从传感器100接收到的粗调节信号。方程将是不同的，例如依赖于传感器输出的原始信号的线性或非线性。

在步骤202中，传感器被校准，并且用于终端用户使用的方程(组)的系数被下载到ASIC的存储器。优选的，终端用户所需要的方程(组)的系数在工厂被安装，与此同时传感器在校准的期间被测试。可选择的，这些系数可以在提供给终端用户之前在后制造过程期间被存储。

在步骤204中，传感器100被连接到终端用户设备。在步骤206中，在连接到终端用户设备时，来自ASIC存储器的系数被下载到终端用户设备，使得它们可以被使用。如果需要的话，这一步骤可以推迟直到实际需要该系数时。在步骤208中，终端用户设备接收到来自传感器100的信号调节器108的粗调节信号。

在步骤210中，作出有关微调节是否被请求的判断。如果请求微调节，过程进行到步骤212，在此步骤212中，使用已下载的系数和适当的方程，对信号执行进一步的调节，然后过程进行到步骤214，在该步骤214中微调节信号被用于其预期的目的。如果在步骤210中判断出微调节没有被请求，则过程直接进入到步骤204，并且粗调节信号被用于其期望的目的。

通过加入把预先下载到传感器的可下载系数传送给终端用户的功能，传感器制造商可以提供一种高精度的传感器，这种传感器还可以被用在多种装置中。这转而使整个传感器的成本下降，这对于制造商和终端用户都是一个积极的结果。

上述步骤可以通过使用标准的众所周知的编程技术来实现。上述实施例的新颖性不在于具体的编程技术而在于使用描述的步骤以实现期望的结果。用于具体表达本发明的软件编程代码典型地被存储在只读存储器中。在一个客户机/服务器环境中，这些软件编程代码可以被存储在与服务器相关的存储器中。该软件编程代码为了在数据处理系统中使用可被配备到任意各种已知的媒介上，例如软盘，或硬盘驱动器，或CD ROM。该编码可分布在这样的媒介上，或者通过某一类型的网络，从一台计算机系统的内存或存储器到被如其他系统用户使用的其他计算机系统，可被分配给用户。这些在物理媒介上实现软件编程代码和/或通过网络分配软件代码的技术和方法是众所周知的，在这里就不再深入讨论。

容易理解的是，附图的每个部分和附图各个部分的组合可以通过通用和/或专用的基于硬件的系统来实现，该系统执行指定的功能或步骤，或者通过通用和/或专用的硬件和计算机指令的配合来实现。

这些程序指令可能被提供给处理器来产生一种机构，以使在处理器上被执行的指令，创建为实现附图阐述中特定功能的装置。该计算机程序指令可被处理器执行以引起一系列的操作步骤，这些步骤被处理器执行以产生一个计算机实现过程，以便使得在处理器上被执行的这些指令提供用于完成附图阐述中特定功能的步骤。因此，附图支持用于执行特定功能的装置的组合，用于执行特定功能的步骤的组合，和用于执行特定功能的程序指令方法。

虽然本发明的原理已在此被描述，对于本领域的技术人员而言，这种仅通过举例的描述并不能作为对本发明范围的限制是容易理解的。因此，按照附加的权利要求使之覆盖了本发明的所有修改，这些修改落入本发明的实质精神和范围内。

Claims (10)

1、一种被配置为集成电路的装置，其包括：

信号调节电路，被配置为对输入到其上的信号执行粗调节过程，并且输出粗调节信号；和

存储设备，用于存储预定的系数，该预定的系数用来对由所述信号调节电路输出的粗调节信号执行微调节过程。

2、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

调节信号输出部分，被耦合到所述信号调节电路并耦合至终端用户设备；

系数输出部分，被耦合到所述存储设备并耦合至终端用户设备；

其中当所述调节信号输出部分和所述系数输出部分被耦合到终端用户设备时，所述终端用户设备接收来自所述信号调节电路的粗调节信号和来自所述存储设备所存储的系数。

3、如权利要求2所述的装置，进一步包括：

传感信号输入部分，被耦合到所述信号调节电路并耦合至传感换能器，其中当所述感测信号输入部分被耦合到该传感换能器时，所述传感调节电路接收来自该传感换能器的感测信号，并对所述感测信号执行所述粗调节过程，从而产生所述粗调节信号。

4、如权利要求4所述的装置，其中该终端用户设备被配置为对输入到其上的信号执行微调节过程，并且其中所述设备使用所述预定系数对所述粗调节信号执行所述微调节过程。

5、如权利要求1所述的装置，其中所述信号调节电路和所述存储设备被配置为一个ASIC。

6、一种对被传感换能器感测的信号进行调节的方法，其中包括：

配置集成电路对所述被所述传感换能器感测的信号执行粗调节过程，并且输出与所述感测信号对应的粗调节信号；

配置所述集成电路以存储终端用户设备可使用的系数，以便对所述粗调节信号执行微调节过程；

配置所述集成电路以在该终端用户设备耦合至所述集成电路时下载所述存储的系数到该终端用户设备。

7、如权利要求6所述的方法，其中所述集成电路包括ASIC。

8、如权利要求7所述的方法，还包括集成所述传感换能器和所述ASIC到传感器设备中。

9、如权利要求6所述的方法，进一步包括：

耦合所述终端用户设备至所述集成电路；

将所述粗调节信号输出到终端用户设备；

对所述粗调节信号执行所述微调节过程；和

输出所述微调节信号。

10、一种计算机程序产品，用于对被传感换能器感测的信号进行调节，该计算机程序产品包括一个计算机可读存储介质，其具有在介质上包含的计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码包括：

计算机可读程序代码，配置集成电路对所述被所述传感换能器感测的信号执行粗调节过程，并输出与所述传感信号对应的粗调节信号；

计算机可读程序代码，配置所述集成电路以存储终端用户设备可使用的系数，以便对所述粗调节信号执行微调节过程；

计算机可读程序代码，配置所述集成电路以在终端用户设备耦合至所述集成电路时下载所述存储的系数到该终端用户设备。