CN101685116A - 测量阻抗的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量阻抗的方法和设备。本发明涉及一种用于确定可变阻抗部件的阻抗的方法和系统以及微芯片。该方法包括在预定调谐范围内调谐可调振荡器，可调振荡器具有作为其负载耦合的该可变阻抗部件。测量作为所述调谐的函数的可调振荡器的频率响应。最后，分析测量的频率响应，以确定可变阻抗部件的阻抗。本发明使得制造更小和更简单的单片传感器微芯片成为可能。

Description

测量阻抗的方法和设备
技术领域
本发明涉及作为频率的函数的部件阻抗变化的测量。例如在读取其阻抗由所感测的量(如质量)改变的传感器时，就需要这类测量。
背景技术
测量作为频率的函数的阻抗通常用于获取关于各个电部件的操作的数据。此类部件的一个例子是基于体声波(BAW)技术的薄膜体声波谐振器(FBAR)设备。例如在CMOS电路上，FBAR易于被实现为单片结构。使用FBAR技术可以实现高的谐振频率和品质因子。因为当有物体定位于传感器的质量加载区域时谐振器的阻抗就会发生变化，所以FBAR设备可以用作例如敏感质量传感器。如果在FBAR的质量加载区域上沉积(生物)活性层，就可以实现测量物质的选择性以及实现选择性(生物)传感器。
传统上，使用实验室级的设备测量FBAR传感器以及此类器件的阻抗，所述实验室级的设备诸如阻抗分析仪或电路分析仪，这些设备使用非常确定的频率激发来测量部件的阻抗。
测量谐振器类部件或可连接为谐振器一部分的部件的阻抗的一种解决方案是使用所谓的振荡器耦合。在质量传感器的情况中，此类耦合的目的在于作为部件质量变化的函数确定振荡器的串联或并联谐振频率。然而，实际中通常难以或不可能实现可运行且精确的振荡器耦合，特别是作为集成结构，即芯片上结构。这主要是由于以下原因：
-谐振器通常具有固有的低耦合系数或品质因子(Q因子)。特定的问题与测量液体形式的样品有关，因为谐振器上存在液体会显著地降低谐振器的品质因子。
-一些部件(如FBAR传感器)通常具有几个并联谐振频率。
-谐振器可能具有比较大的制造公差，导致它们的串联/并联谐振频率变化。
-大的寄生和并联电容导致作为频率函数的阻抗变化相对较小。而且，实际上相位从不偏移180度。
以上缺点尤其适用于设计为用作质量传感器的FBAR传感器，但是也适用于其它类型的部件。结果，实际上只有在有高Q品质因子谐振器并且不存在或消除了并联谐振的非常有限的情况下，用于阻抗测量的振荡器耦合才能被利用。而且，必须采用具有低动态范围的非常特别的设计。
WO2007/030462公开了一种用于电感性负载的询问(interrogation)电路，包括压控振荡器，栅陷式振荡器和锁相环。当由栅陷式振荡器用信号通知时，锁相环停止跟随询问信号并保持产生锁定信号。锁定信号被传递到频率计数器。因此，通过这样的电路，只能在点频率处进行测量。而且，这种方案所需的电路相对复杂，并不像单个单片结构一样适用于其中集成有询问电路的传感器设备。该电路也比较昂贵且因此不适合与一次性传感器设备结合使用。
发明内容
本发明的目的在于要实现一种新颖的阻抗测量方法，该方法是精确的，且可以使用更简单且因此更小的电子器件来实现。本发明的目的还在于实现对应的测量系统和新颖的传感器设备。
根据独立权利要求所述的方法来实现本发明的目的。在根据本发明的方法中，通过以下操作确定可变阻抗部件的阻抗：
-在调谐范围内调谐可调振荡器，该可调振荡器具有作为其负载耦合的该可变阻抗部件，
-测量作为所述调谐的函数的该可调振荡器的频率响应。
可变阻抗部件的阻抗可以通过分析所测量的频率响应而确定。
调谐和测量的步骤通常在可变阻抗部件的不同负载状态下执行至少两次(例如，质量传感器不加载和加载了质量)，并且分析步骤包括确定在至少一个调谐点中的相应谐振频率的差。这允许精确地确定负载的影响。
测量系统包括
-可调振荡器，
-作为该可调振荡器的负载耦合的可变阻抗部件，
-用于调谐该可调振荡器的装置，以及
-用于确定作为所述调谐的函数的该可调振荡器的频率响应的装置。
根据一个实施例，可变阻抗部件是呈现出至少两个并联谐振峰的谐振器。采用常规方法测量此类部件的阻抗比较困难。然而，通过耦合谐振器作为振荡器的负载，只要在覆盖这些峰的范围内调谐振荡器，就可以精确地确定阻抗。下文将进一步描述此方法。
在特别有利的实施例中，使用直接连接到振荡器的频率计数器或类似设备来确定振荡器的频率响应。也就是说，在系统中没有其它的振荡器或锁相电路，这样节省了空间和成本，但是提供了振荡器负载变化的精确检测。
本发明的特别优点在于它不仅适用于测量某些类型的谐振器，实际上还适用于在给定条件下呈现出阻抗变化的任何类型的部件。
在谐振器的情况中，选择调谐范围以覆盖谐振器的谐振频率(或多个频率)，并且优选地还覆盖该频率(多个频率)之上和之下的相当大的范围。根据一个实施例，在谐振频率(多个频率)附近的区域采用比离谐振频率较远的区域更小的步长扫过。离谐振频率(多个频率)较远的区域可以用来确定温度补偿因子或其它次级参数。
根据一个实施例，诸如质量传感器之类的传感器被用作可变阻抗部件。根据另一个实施例，传感器为(生物)活性((bio)active)类型的传感器，即能够选择性地在其表面附着希望的(生物)分子或(生物)粒子或以其他方式经历由于(生物)分子或(生物)粒子的存在而导致的质量变化。因为本阻抗分析仪电路设计可以被制造得非常小，甚至与传感器一起位于芯片上，本发明在多个(生物)感测应用中提供了显著的益处。
根据可选实施例，传感器是温度传感器，压力传感器，流体流量传感器，或加速度传感器。
根据一个实施例，可变阻抗部件是谐振器，如BAW谐振器，特别是FBAR。微芯片FBAR传感器设备可以在单片结构中包含可调环形振荡器，作为可调环形振荡器的负载耦合的FBAR传感器，以及耦合到可调环形振荡器、用于测量可调环形振荡器的振荡频率的端子。耦合到该端子的单片频率计数器也可以被制作到该微芯片中。下文将更详细讨论本设计在FBAR以及其它谐振器的富有挑战性的情况中的优势。
可变阻抗部件优选是与振荡器直接欧姆接触，即基本上不与振荡器电感和电容接触。
结合小型单片可变阻抗部件(如半导体传感器)使用本发明的优势是相比传统的实验室级的测量技术，总测量功耗可以保持非常低。而且，材料和制造成本也可以保持非常低，这使得制造甚至一次性的传感器芯片及类似物成为可能。
根据一个实施例，使用能够发送数字控制信号的数字控制单元来控制可调振荡器，使用D/A转换器将该数字控制信号转换成模拟控制电压。
根据一个实施例，可调振荡器，以及任选的用于可调振荡器的数字控制单元和/或D/A转换器和/或可变阻抗部件和/或用于确定振荡频率的计数器，被制造为单个半导体芯片上的单片结构。这样，可以制造出用于传感器的单芯片询问电路或甚至包括用于传感器的传感器元件和询问电路两者的全功能的单芯片传感器设备。
根据一个实施例，可调振荡器是压控环形振荡器，例如包含一组串联耦合的半导体倒相器(inverter)，如CMOS倒相器。这种设计高效并且容易制造，以及容易采用本身已知技术与芯片的其它部分集成。
如果谐振器被用作可变阻抗部件，其阻抗变化可以通过以下操作确定：
-通过控制可调振荡器确定工作电压，在该工作电压下可调振荡器的频率响应被“锁定”到谐振器的谐振频率，
-确定该可变阻抗部件在该可变阻抗部件的两个不同状态之间(如质量传感器的空载态和加载质量态)在所述工作电压处或所述工作电压附近的响应变化。
以上测量方案提供了一种在谐振器的几个可能的并联谐振频率的任何频率或所有频率处测量部件阻抗变化以及一些其它参数的稳健方法。如下文更详细论述和说明的，使用上述测量方案，实现了并联谐振频率的可靠区分以及因此实现了可靠测量。必要步骤的实施在系统中可以是自动化的，或部分或全部由手工完成。
此处的术语“锁定”用于描述振荡器在谐振器的并联谐振频率处显著变化的敏感性的趋势。通常，在并联谐振频率附近，即在“锁定区域”中，振荡器的频率仍随着控制电压缓慢变化，但是df/dV的敏感性明显比在非锁定区域时低。尽管也从在非锁定区域测得的响应曲线获得重要的信息，如下文更详细描述的，但是在分析测量结果时确定导数df/dV发生跳跃式变化的点通常起到非常重要的作用。
根据一个实施例，可调振荡器的频率响应用于确定可变阻抗部件的作为频率的函数的阻抗，也就是说在一个或几个频带的阻抗。
根据一个实施例，使用振荡器阵列，优选为制造在单个芯片上的振荡器阵列，每个振荡器都加载或能够加载有不同的可变阻抗部件。任选地，可能存在加载有参考阻抗以能够执行参考测量的一个或多个可调振荡器，例如以便补偿对测量的环境效应(如温度变化)。
据据一个实施例，在FBAR传感器情况下的温度补偿是通过以下操作执行的：测量振荡器在至少两个不同工作点和至少两个不同温度下的频率响应，并且使用所获得的所述至少两对点，确定温度补偿因子(如线性化的温度敏感性响应的斜率的比值)。然后，该比值可用于内插或外推在不同工作点所获得的测量结果的温度补偿。
本发明提供相当大的优势。
-阻抗测量的精度非常高。尤其对于感测应用，非常精确地确定阻抗变化是可能的。
-可以容易地利用现有的CMOS技术来实现和集成该结构。
-该设计允许制造用于测量和/或比较多个阻抗的阵列型结构。
-由于设计简单，有可能采用非常高的频率来确定阻抗。
-可以使用参考测量有效地使误差源(如温度变化)的影响最小化。
值得注意的是，公知几种使用振荡电路控制传感器的电路和方法。例如在US2006/001508中公开了这样的解决方案。然而，在这样的解决方案中，振荡器的调谐并不是按照与本发明相同的方式被用来确定部件的阻抗。
术语“所测部件”，“可变阻抗部件”或“DUT”用于描述当遭受预定条件时呈现出可测量的阻抗变化的任何部件。适当部件的例子是布置为对放在它们附近或放在它们的材料容纳部分中或材料容纳部分上的物质的材料特性敏感的电容器，电感器和谐振器。材料特性例如可以是，如质量或粘度的物理参数，如电导率或介电常数的电磁参数。值得注意的是根据本发明的测量设备可以独立于所测部件而制造，由此在一些情况中可以为被测部件提供一个或多个接触端子。另一方面，例如在一些实施例中被测部件和阻抗分析电路可以被制造在同一半导体芯片上。
尽管是部件的电阻抗的变化导致本电路的响应发生变化，但是在传感器的情况中电阻抗的变化是部件的内部性质(例如部件的功能部分的质量或温度或者部件的两个功能部分之间的距离)和/或部件与其环境的相互作用(例如粘度变化，设备的功能部分附近的压力或电/磁材料特性)的变化的结果。像“确定阻抗(的变化)”之类的短语中的术语“阻抗”可以广泛地理解为是指部件的任何可测量性质或交互作用(interaction)，其变化表现为部件的电阻抗的变化。换句话说，本发明的基本思想可以应用于测量任何部件的负载状态(loading state)，该部件的机械，机电，电气，电磁或化学负载显示为与部件耦合的可调振荡器的振荡频率。另外，该术词还覆盖了不计算绝对阻抗值而是利用部件的电阻抗变化来确定部件的某个其他性质或交互作用的这种测量。即使没有明确声明，术语“测量/确定阻抗”应被理解为也覆盖阻抗变化的检测。
附图说明
图1显示了根据一个实施例的阻抗分析仪的简化电路图。
图2描绘了根据图1的阻抗分析仪的作为控制电压的函数的模拟输出响应(频率)(电压/频率尺度只用于举例)。
图3显示了采用电路分析仪测量的FBAR的作为激发频率的函数的响应。
图4示出了采用根据图1的电路测量的FBAR的作为控制电压的函数的输出响应，(a)FBAR在初始条件下位于空气中，(b)FBAR浸入水中，以及(c)FBAR在空气中干燥后。
图5显示了图4的曲线图的放大部分(只显示数据组(a)和(c))。
图6显示了图4的曲线图的放大部分(只显示数据组(a)和(b))。
图7描绘了采用(a)电路分析仪和(b)本阻抗分析仪测量的两个不同FBAR的并联谐振峰的温度相关性。
具体实施方式
参考图1，能够产生合适的数字控制码CODE的控制单元10耦合到数模(D/A)转换器12，所述数模转换器12用于产生用于振荡器14的模拟控制电压VCTR。振荡器14包括三个以振荡配置串联耦合的CMOS倒相器14a，14b，14c。作为振荡器的负载，连接有可变阻抗部件16(＝DUT，受测设备)。振荡器14的振荡信号被引回至控制单元12以用于输出频率FOUT，所述输出频率例如使用数字计数器来测量，并且任选地被存储，可视化和/或进一步分析。
控制单元10为振荡器提供适当的控制信号，测量振荡器的输出频率，以及，任选地进一步处理结果。控制单元10可以被制造在与振荡器部分相同的晶片(如硅晶片)上，由此功能分析电路的单片实现是可能的。控制单元10可以包括仅用于特定功能的逻辑块/端口或该单元可以被设计为是可编程的以便实现更为通用的设备。可编程控制单元10确保振荡器的控制以及结果的分析总是对应于测量的阻抗和测量的量。
根据一个实施例，可调振荡器和可变阻抗部件，以及任选的用于可调振荡器的数字控制单元被制造为半导体芯片上的单片结构。
在该方法中，具有可变阻抗部件16作为其负载的可调振荡器14是受控的。振荡器14是这样的，使得部件16的阻抗变化(即作为频率函数的负载变化)影响振荡器14的振荡频率。调谐电压(即控制电压)可以使用缓冲的D/A转换器产生。作为其调谐(即控制电压)的函数来测量振荡器14的频率。结果，可以确定部件16的作为频率的函数的参数。可以使用外部时钟控制的(externallyclocked)计数器来实现频率的测量。通过计算可以确定阻抗(的变化)。可以使用外部计算装置(例如分离的计算电路或计算机)来进行计算，或者使用与分析仪电路集成于芯片上的计算单元来进行计算。
如图2所示，当空载时，根据图1的振荡器电路的控制电压与输出频率的关系基本是线性的。已经发现，同样在有负载的条件下，只要部件16的阻抗与频率关系是线性或至少是单调的，至少在相对较窄的频率带宽处该电路的响应保持线性。另一方面，如果测量非线性部件16，与倒相振荡器的线性响应相比，输出频率迅速变化。通常，可以说作为控制电压的函数的频率的变化率与所测的部件16的阻抗变化率的绝对值成比例。值得注意的是在图中给出的电压/频率值只是用于说明性的目的，并且在现实中可以通过适当的设计以及部件和电路的耦合来相对自由地选择。
测量的输出通常依赖于负载阻抗的类型和测量设置的初始值。例如，FBAR给出的电压-频率曲线图就不同于电容器给出的电压-频率曲线图。然而，对于已知类型的负载阻抗，电压-频率曲线图的建模/模拟，以及因此还有所测量的电压-频率曲线图的解释是可能的。接下来的描述就集中于谐振器类型(特别是FBAR类型)的负载阻抗的特性。
图3显示了使用普通电路分析仪测量的FBAR谐振器的典型频率响应。发现该部件在748.688MHz和749.688MHz具有两个并联谐振峰。设计用于像这样的FBAR的传统振荡器耦合非常具有挑战性，因为这种振荡器将根据电路的初始参数而锁定到不同的输出频率或在工作期间切换频率(“跳”到另一个谐振峰)。然而并联谐振峰是如此的相互接近以致于例如使用LC-滤波器对它们的滤波由于制造公差而实际上不可能。而且，并联谐振频率在不同的工艺流水(process run)之间可能会有几十MHz的不同，这就要求滤波器可调。
本阻抗分析电路设计也适用于具有类似图3所示的特性的FBAR。接下来，作为示例参考图4-7来描述结果的测量和解释。所用的振荡器电路基本是根据图2的并且采用0.35μm AMS CMOS技术将其制造为IC电路并且与生物活性FBAR一起引线接合到电路板。从该电路板，作为控制电压的函数测量输出频率。
图4显示了该电路的宽范围频率响应(FOUT对VCTR)。可以看到响应在所有测量情况中明显不同；(a)FRAR在初始条件下处于空气中，(b)FBAR浸入水中，(c)FBAR在空气中重新干燥。
从图4中可以推断出，在控制电压的某个值处频率通过跳跃增加到该部件的并联谐振点，并且当输出频率超过谐振器的并联谐振点时，输出电压被锁定。该电压范围(即输出频率被锁定的范围)在下文中被称作“工作点”。当该电路锁定到附近并联谐振峰中时，振荡器的输出频率由谐振器的性质来定义，而不是由振荡器的特征频率来定义。
当锁定频率被用作工作点时，可以确定例如如下参数：
-并联谐振频率(参见以下对图5的描述)
-作为给定性质的函数的阻抗变化(例如质量变化)
-谐振器的环境参数(例如，温度或粘度的变化，参见以下对图6的描述)
图5显示了在工作点放大的曲线(a)和(c)的图。可以看到，在浸入水中后，由于FBAR表面被污染，导致质量增加。这显示为输出频率下降了Δf＝250kHz。另外，可以看出，随着控制电压的进一步增加，所述曲线的斜率再度迅速增加。这是由于第二并联谐振峰造成的。
图6显示了图4的对应放大图，该图现在包括曲线(a)和(b)。再次，可以看出，FBAR表面污染导致输出频率下降了Δf＝240kHz。另外，曲线在工作点的斜率显著不同。这是由于FBAR周围的粘度变化以及因此不同种类的谐振造成的。
图7示出了实验的结果，该实验被设计用于表征本电路设计的温度相关性。在封装(encapsulation)之前和之后，在几个温度下测量FBAR部件。使用常规的电路分析仪(a)和本阻抗分析仪电路(b)测量作为温度的函数的并联谐振频率的变化。必须注意的是被测的FBAR部件彼此相邻地安放在同一半导体晶片上，由此部件的制造参数最大程度地相似。根据结果可以看到使用两种测试技术所得到的部件的温度相关性几乎相同，绝对值和斜率都在部件的加工公差内。
当确定阻抗或环境参数时，可以为控制电压给出几个值，并且可以在这些电压处进行的多个测量上对测量结果进行平均以便提高测量的精确度。
存在至少两种主要方法来为每个传感器设备单独实现温度补偿。根据第一种方法，提供参考传感器，该参考传感器对实际传感器的所感兴趣的量(也就是说，例如质量)不敏感。参考传感器例如可以用不同的方式涂敷，使得不会像实际传感器中那样物质附着到表面或从表面腐蚀掉物质。然而，参考传感器靠近实际传感器放置，典型地位于同一单片芯片上，这些传感器的温度将是相同的。这样，温度对结果的影响可以被补偿。
然而，即使是制造在单个芯片上，尤其是FBAR谐振器的温度相关性也可能显著变化。因此，另一种方法可以结合这种谐振器使用。已经明确地发现，在不同的工作点处，具有FBAR传感器的电路的响应的温度相关性不同。参考图4，该电路在低电压电平(即<在“锁定”之前)处的包含温度响应的响应主要由CMOS环形振荡器的响应支配(dominate)。然而，当电路“锁定”在并联谐振时，响应则主要由FBAR的响应支配(如可以从图7中看出的)。从而，解决方案是，测量振荡器在至少两个不同工作点(环形振荡器支配的点和FBAR支配的点)，以及在至少两个不同的温度的频率响应，并且使用所获得的该至少两对点，确定线性化的温度敏感性响应的斜率的比值。然后，该比值可以用于内插或外推在不同工作点所获得的测量结果的温度补偿。即使绝对温度值是未知的，这也是可能的。该另一种方法不需要在芯片上制造分离的参考传感器，而可以通过对电路编程合适的控制算法来实现。
根据一个实施例，在单个集成芯片上提供了多个加载有感兴趣的不同部件的振荡器电路。该多个振荡器优选地通过单个控制电路和D/A转换器来控制。通过这种方式，可以根据测量的频率响应非常精确地确定这些部件的阻抗差异。
根据一个实施例，提供多个被测部件，所有部件都具有连接到它们的单独的振荡器电路，这些振荡器电路被制造在单个晶片上。根据一个实施例，使用集成在相同晶片上的一个控制单元来控制和读取所有的振荡器。
根据一个实施例，提供至少一个振荡器电路，该振荡器电路加载有已知参考阻抗(如电容器)，以及至少一个(通常为至少两个)耦合到其它被测部件的振荡器电路。优选地，所有的振荡器都制作在单个半导体晶片上以最小化振荡器响应之间的变化。因而，所测量的响应中的所有差异(例如偏移频率，作为控制的函数的频率变化的敏感性以及非线性)可以被期望是由于振荡器的负载阻抗不同而造成的。
除了使用基于FBAR的传感器进行质量感测之外，本发明可以用于压力，液体或气体流量或加速度感测。例如，流量感测可以通过耦合多个FBAR传感器(2个或更多)使得液体或气体可被转向到传感器附近的上面或内部中而实现。因为这种传感器的温度敏感性非常好，流量的大小也可以被检测到。之前，这种实施方式例如已经在www.memsic.com/products/MXD2020.htm中被公开。相比于已知的FBAR测量方案，本测量电路提高了温度敏感性，并且允许检测更小的流量。
例子1(使用质量传感器作为可变阻抗部件的测量)
本例子阐明了使用FBAR质量传感器来测量质量。为简单起见，假设质量之外的其它因素(如温度，粘度，噪声)的影响都被消除，标准化或被补偿。根据本发明的阻抗分析仪耦合到FBAR质量传感器，处理该传感器表面以适合于所希望的目的，例如对特定物质敏感。通过附着到传感器的表面该物质可以增加质量，或者通过使分子或粒子从传感器表面脱离可以减少质量。
首先，在传感器的初始状态执行参考测量，该传感器可以位于例如真空或空气中或经受适当的缓冲/参考流体。在测量中，扫过(sweep over)所希望的控制电压范围，该范围通常覆盖电路的整个可能的工作范围，即至少覆盖传感器的并联谐振峰。对于每个电压，记录电路的频率。如果需要，可以使用更长的测量时间或控制电压中的更小的步长来重新测量最近扫过的全部范围的特定子范围，以提高测量的敏感度或频率分辨度。存储测量的参考数据以供进一步分析。
下一步，使传感器经受其质量发生变化的条件。该步骤可以包括例如通过移液(pipeting)将感兴趣的物质添加到传感器上，或将传感器浸入感兴趣的物质中。
之后，以与参考测量类似的方式执行实际测量。
如果使用(生物)活性传感器表面，可以在实际测量之前清洗传感器，以从传感器表面除去松散材料。可选地或附加地，为了标准化环境粘度，实际测量可以在缓冲/参考液体中进行，并且任选地清洗传感器表面。
在实际测量之后，分析在测量中所获得的数据。也就是说，在一个或多个点处确定参考测量和实际测量之间的频率变化。如果使用多个点，则在这些点上对结果进行平均。如果需要，关于某些参数(例如温度)对结果的校正可以在该点进行。最终，将确定的频率变化转换为对应的质量变化。

Claims (17)

1、一种用于确定可变阻抗部件的阻抗的方法，其包括：
-在预定调谐范围内调谐可调振荡器，所述可调振荡器具有作为其负载耦合的所述可变阻抗部件，
-测量作为所述调谐的函数的该可调振荡器的频率响应，以及
-分析测量的频率响应，以确定该可变阻抗部件的阻抗。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：传感器被用作可变阻抗部件，所述传感器例如质量传感器，尤其是(生物)活性质量传感器。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：谐振器被用作可变阻抗部件，所述谐振器例如BAW谐振器，尤其是FBAR。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：谐振器被用作可变阻抗部件，所述谐振器呈现出至少两个并联谐振峰。
5、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：使用直接耦合到可调振荡器的频率计数器来测量频率响应。
6、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：确定阻抗的步骤包括确定频率响应的导数显著变化的点。
7、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：可调振荡器为压控环形振荡器，优选地包含一组串联耦合的半导体倒相器，例如CMOS倒相器。
8、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：调谐和测量的步骤在可变阻抗部件的不同状态下至少执行两次，以及分析步骤包括确定至少一个调谐点中相应谐振频率的差。
9、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于：
-谐振器被用作可变阻抗部件，
-通过调谐可调振荡器，确定工作电压，可调振荡器的频率响应在该工作电压处锁定到谐振器的谐振频率附近，
-在该可变阻抗部件的两个不同状态之间确定该可变阻抗部件在所述工作电压处或所述工作电压附近的响应变化。
10、根据以上权利要求的任一项所述的方法，其特征在于该方法还包括：
-在至少两个不同的工作点和至少两个不同的温度下测量振荡器的频率响应，
-使用所获得的该至少两对点来确定温度补偿因子，以及
-在阻抗的所述确定中使用温度补偿因子来进行温度补偿。
11、一种确定可变阻抗部件的阻抗的系统，其包括：
-可调振荡器，
-作为所述可调振荡器的负载耦合的所述可变阻抗部件，例如传感器，
-用于在预定调谐范围内调谐所述可调振荡器的装置，以及
-频率计数器，其耦合到所述可调振荡器，用来确定所述可调振荡器的作为所述调谐的函数的频率响应。
12、根据权利要求11所述的系统，其特征在于：用于调谐可调振荡器的装置包括：
-能够产生数字控制信号的控制单元，以及
-用于产生用于可调振荡器的模拟控制电压的D/A转换器。
13、根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于：可调振荡器和任选地，用于调谐可调振荡器的装置和/或用于确定可调振荡器的频率响应的装置被制造为半导体芯片上的单片结构。
14、根据权利要求11-13任一项所述的系统，其特征在于：该系统包括优选地制造在单个芯片上的每个均加载有不同的可变阻抗部件的多个可调振荡器，以及任选的，加载有参考阻抗的可调振荡器。
15、一种微芯片传感器设备，其在单片结构中包括：
-可调环形振荡器，和
-作为该可调环形振荡器的负载耦合的FBAR传感器，以及
-耦合到该可调环形振荡器的端子，用于测量该可调环形振荡器的振荡频率。
16、根据权利要求15所述的微芯片传感器设备，特征在于其在该单片结构中还包括：
-耦合到该端子的频率计数器，用于测量可调环形振荡器的振荡频率，以及
-任选地，用于调谐可调环形振荡器的装置。
17、使用可调振荡器来确定部件的阻抗或阻抗变化，该可调振荡器具有作为其负载耦合的所述部件。
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