CN110824445A - 温度传感器系统、雷达装置和其方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及温度传感器系统、雷达装置和其方法。描述了一种雷达装置(100)，所述雷达装置(100)包括：至少一个收发器(105)，其被配置成支持调频连续波(FMCW)；以及数字控制器(262)。温度传感器系统包括耦合到所述至少一个收发器(105)中的一个或多个电路(220、230、240)的多个温度传感器(222、232、242)。所述数字控制器(262、306)包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路(308)，所述过温仿真电路(308)被配置成通过将过温强制信号(290)注入到所述温度传感器系统(270)中来仿真过温关机状态。

Description

温度传感器系统、雷达装置和其方法
技术领域
本发明的领域涉及一种用于例如调频(frequency modulated，FM)连续波(FMcontinuous wave，FMCW)雷达装置的FM雷达装置的温度传感器系统，以及一种用于校准超温条件的方法。
背景技术
汽车雷达系统的应用正朝着在完全自主轿车中使用的方向发展，这显著地增加了技术需求，特别是在功能安全方面。雷达系统常常由多芯片解决方案组成，所述多芯片解决方案组合了雷达收发器(radar transceiver，TRx)集成电路(integrated circuit，IC)、微控制器单元(microcontroller unit，MCU)IC和雷达传感器。新安全要求(例如在ISO26262中所定义)推行了如下规范：在雷达装置转变为处于功能状态(其中执行数据处理，并且雷达装置和车辆能够做出‘智能’、自主决策)之前，要求检查雷达传感器正在安全状态下操作。接着在雷达装置内实施例如温度传感器、检测器等的安全机构，以便跟踪或检测发生故障的组件和电路，从而满足安全目标或要求。因此，因为安全是此类汽车雷达系统的主要关注点，所以还将若干类型的传感器集成在此类多芯片解决方案中，以确保雷达装置正在安全操作条件下运行。在此类应用中，温度传感器和相关温度传感器系统特别重要，这是因为它们检测装置是否正在安全温度范围内操作。
然而，这些安全机构需要测试，以便保证它们不会遗漏故障或不会错误地检测雷达装置中的故障发生。通常在每次启动之前，例如在内置自测试(Built-in self-test，BIST)操作模式下执行此安全检查。在雷达装置收发器中，重要的是独立于雷达装置状态而准确地感测温度。举例来说，在使用中，需要确定传感器是否在低功率状态(或空闲状态)下处于过温条件，并且这甚至是在开始发射和接收数据之前进行确定。另外，重要的是避免由于电路潜在地发生故障而(例如)在小时间段内(在产生错误标志之前)发生带外发射的情形。实际上，在其它例子中，在状态机(或系统状态)的早期级中跟踪过温条件可以避免由MCU(在外部)处理不正确的数据。此外，独立于雷达装置状态而准确地感测温度可以防止系统在不处于初始安全条件的情况下启动。通常采用用于温度感测的两种操作模式/状态：(i)‘空闲’状态，其中内部时钟不可用；以及(ii)所有其它功能状态，其中使内部时钟可用。因此，在每种模式下管理和监测温度感测系统的方式是不同的。典型的温度感测系统包括模拟部件和数字部件两者(常常实施于单独的集成电路中)，以便提供良好的准确性和可编程性。
当前雷达系统通常指定对于大部分雷达装置的功能状态具有可编程阈值的过温关机操作。温度跟踪和过温关机操作通常被视为四步骤过程，包括：感测、转换、数字化和读取。如果检测到过温，那么执行关机以便冷却集成电路(有时被称为‘芯片’)。
US 2015/0241553 A1描述了一种雷达数据处理系统，其采用包括用于监测温度的一个或多个温度传感器的若干传感器，并且使发射器适配以确保发射器正在已批准的操作条件内操作。US 8970234 B2描述了一种利用温度传感器校准的基于阈值的温度相依电力/热管理概念。在此文献中，测量来自温度传感器的温度读数并将其报告给电力管理单元。此单元可以被配置成定期地比较来自温度感测单元的温度读数并且可以执行控制动作以确保IC正在指定的热界限内操作，以避免热相关损坏。
因此，重要的是提供温度感测，尤其是准确的过温感测，同时生成或处理用于FMCW雷达装置的调制信号。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种雷达装置，包括：
至少一个收发器，其被配置成支持调频(FM)雷达信号；
数字控制器；以及
温度传感器系统，其包括耦合到所述至少一个收发器中的一个或多个电路的多个温度传感器；
其中所述雷达装置的特征在于所述数字控制器包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路，所述过温仿真电路被配置成通过将过温强制信号注入到所述温度传感器系统中来仿真过温关机状态。
在一个或多个实施例中，所述过温仿真电路被配置成在不考虑所述多个温度传感器中的传感器的温度的情况下通过将过温强制信号注入到所述温度传感器系统中来仿真过温关机状态。
在一个或多个实施例中，所述过温仿真电路被配置成通过将过温信号相继地注入于所述多个温度传感器中的每个温度传感器中来仿真过温关机状态，并且其中所述数字控制器被配置成基于所述仿真而确定所述多个温度传感器中的每个温度传感器的真实过温性能。
在一个或多个实施例中，所述数字控制器被配置成读取所述多个温度传感器的多个温度值并比较至少一个读取温度值与至少一个温度阈值，并且响应于所述比较超过阈值，基于所述比较而确定所述多个温度传感器中的每个温度传感器的真实过温性能。
在一个或多个实施例中，所述数字控制器被配置成在模拟域和数字域两者中监测所述多个温度传感器的至少一个温度。
在一个或多个实施例中，所述雷达装置进一步包括单个模/数转换器ADC，所述单个模/数转换器ADC耦合到所述温度传感器系统的输出并且被配置成支持在至少两个不同范围内的多个温度传感器值的模/数转换，借此第一温度范围被配置成相比于第二温度范围提供较大分辨率，以便改进在高温下的准确性。
在一个或多个实施例中，所述过温仿真电路被配置成在内置自测试(BIST)操作模式期间仿真过温关机状态。
在一个或多个实施例中，所述温度传感器系统包括两级过程，并且在所述温度传感器系统的第一级中应用所述过温强制信号的所述注入。
在一个或多个实施例中，所述过温强制信号的所述注入被配置成有意地强制所述温度传感器系统超出正常操作范围界限。
在一个或多个实施例中，强制所述温度传感器系统超出所述正常操作范围界限的所述过温强制信号的所述注入产生指示超出范围温度条件的过温标志。
在一个或多个实施例中，所述过温强制信号的所述注入强制与至少一个预置阈值进行比较的测量物理参数的改变，并且响应于所述测量物理参数超过所述至少一个预置阈值，生成指示超出范围温度条件的至少一个标志。
根据本发明的第二方面，提供一种温度传感器系统，包括：
至少一个收发器，其被配置成支持调频(FM)雷达信号；
数字控制器；以及
温度传感器系统，其包括耦合到所述至少一个收发器中的一个或多个电路的多个温度传感器；
其中所述雷达装置的特征在于所述数字控制器包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路，所述过温仿真电路被配置成在不考虑所述多个温度传感器中的传感器的温度的情况下仿真过温关机状态。
根据本发明的第三方面，提供一种用于校准温度传感器系统的超温条件的方法，所述温度传感器系统包括温度传感器系统中的耦合到一个或多个电路的多个温度传感器，所述方法的特征为：
将过温强制信号注入到所述温度传感器系统中；
响应于所述注入而仿真过温条件；以及
响应于所述仿真而确定所述温度传感器系统的真实过温条件。
在一个或多个实施例中，响应于将过温强制信号注入到所述温度传感器系统中的仿真包括：
改变所述温度传感器系统中的测量物理参数，以及
比较所述改变的测量物理参数与至少一个预置阈值，并且响应于所述测量物理参数超过所述至少一个预置阈值，生成指示超出范围温度条件的至少一个标志。
在一个或多个实施例中，将过温强制信号注入到所述温度传感器系统中包括有意地强制所述温度传感器系统超出正常操作范围界限。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
将参考附图而仅作为例子来描述本发明的另外的细节、方面和实施例。在附图中，相同的参考数字用于识别相同的或功能上类似的元件。图中的元件是出于简单和清楚起见而被示出，并且未必按比例绘制。
图1示出根据本发明的例子而适配的雷达装置的简化框图。
图2示出根据本发明的例子的具有雷达收发器和高级温度传感器电路的雷达装置的例子框图。
图3示出根据本发明的例子的温度传感器系统的简化流程图。
图4示出根据本发明的例子的温度传感器例子框图。
图5示出根据本发明的一些例子的例子温度传感器电路图。
图6示出根据本发明的例子的例如用于图2、图4或图5的温度传感器系统的过温关机仿真的例子流程图。
具体实施方式
众所周知，温度传感器提供温度相依信息，例如基于二极管的结构中的电压或电流、环形振荡器结构中的频率等。在例如雷达装置的采用温度传感器的系统中读取此信息(呈模拟形式或数字转换形式)，并且如果读取信息超过可接受的温度界限，那么过温检查将生成标志。期望在不考虑温度传感器或托管温度传感器的电子单元的操作状态的情况下实施更准确的过温感测。
在这点上，本发明的例子提出了用于进行以下操作的机构：通过在测试模式期间改变感测单元的参数来仿真过温情形，以便显著地使温度相依信息移位，并且因此，在一些例子中，有意地触发确认与过温机构相关联的方法和电路系统正确地工作的标志(其通常由过温传感器在功能模式下生成)，由此避免了在正常操作期间的假标志(或不存在标志)。
参考过温状态、过温检查、过温传感器以及在所确定的温度超过规定的界限的情况下的过温关机来描述本发明的例子。然而，根据本发明的例子，本文中所描述的例子同等地适用于在所确定的温度低于规定的温度界限的情况下的欠温关机。因此，下文中所使用的术语‘过温’涵盖‘过温’和‘欠温’情形以及过温和/或欠温关机仿真两者，并且因此涉及温度在规定的限度之外，例如在正常操作条件范围之外(比如针对温度(T)：T>150℃，而且还针对T<-40℃)。
在本发明的例子中，提出了用于在包括到温度感测系统的故障注入的自测试操作内仿真过温情境的电路和方法。以此方式，所述仿真识别在将装置置于功能或正常操作模式之前，雷达安全系统是否能够正确地操作。在一些例子中，在不考虑电路的实际温度的情况下可以实现涉及通过此类故障注入来仿真过温关机状态的电路和方法。在感测系统的第一级中注入故障的另外的益处是，它可以增加跨感测系统电路系统发生的故障的覆盖范围。
在本发明的一些例子中，温度可以变换为由感测单元感测的可测量参数(电压、电流、频率)。在所描述的一些例子中，随温度的参数改变可以为模拟电压(例如呈差分形式)并接着转换成单端形式，并且此后转换成数字代码。在一些例子中，通过改变施加到感测单元的基于二极管的结构内的二极管的电流，电压和数字代码可以被配置成移动到其预选择的阈值之外，并且以此方式仿真过温情形。
虽然关于FMCW雷达系统来描述本发明的例子，但可以设想，本发明的例子可以与任何种类的对突波敏感的调频(FM)技术(例如FM、FMCW、FMCW频移键控(FSK)等)一起使用。在一些例子中，所描述的温度传感器系统包括若干传感器和共同电路系统以便减小管芯面积，并且可以用于任何类型的基于传感器的温敏性装置中。
本发明的例子描述了一种雷达装置，其包括：至少一个收发器，其被配置成支持调频连续波(FMCW)；数字控制器；以及温度传感器系统，其包括耦合到至少一个收发器中的一个或多个电路的多个温度传感器。数字控制器包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路，过温仿真电路被配置成在不考虑多个温度传感器中的传感器的温度的情况下仿真过温关机状态。在本发明的例子中，过温仿真电路被配置成通过例如在内置自测试操作模式期间将过温(强制)信号注入到温度传感器系统中来仿真过温关机状态。在一些例子中，过温仿真电路可以被配置成通过将过温信号相继地注入于多个温度传感器中的每个温度传感器中来仿真过温关机状态，并且其中数字控制器可以被配置成基于仿真而确定多个温度传感器中的每个温度传感器的真实过温性能。以此方式，数字控制器更好地能够通过在测试模式期间仿真真实过温条件来确定是否可能会在正常操作中出现此类条件。
现在参考图1，示出根据本发明的例子在毫米波(MMW)频率下操作的雷达装置100的简化框图。雷达装置100包含用于接收雷达信号121的一个或若干天线102，以及用于发射雷达信号121的一个或若干天线103，其中仅出于简单目的而针对每种天线示出一个相应天线。所使用的天线102、103的数目可以取决于给定雷达装置中实施的雷达收发器105以及雷达接收器和发射器信道的数目。如本领域中所知的一个或多个接收器链包括接收器前端电路系统106，其有效地提供接收、频率转换、滤波和中间或基带放大以及最终的模/数转换。在一些例子中，取决于特定选择的架构，数个此类电路或组件可以驻留于信号处理模块108中。接收器前端电路系统106耦合到信号处理模块108(通常由数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)实现)。本领域的技术人员应了解，在一些情况下，接收器电路或组件的集成水平可以取决于实施方案。
例如呈微控制器单元(MCU)形式的数字控制器114维持雷达装置100的总体操作控制，并且在一些例子中，可以包括控制雷达装置100内的操作(例如时间相依信号的发射或接收、FMCW调制生成等)的时序的基于时间的数字功能(未示出)。控制器114还耦合到接收器前端电路系统106和信号处理模块108。在一些例子中，控制器114还耦合到存储器装置116，存储器装置116选择性地存储操作规程，例如解码/编码功能等。
关于发射链，其基本上包括耦合到发射器的一个或若干天线103、天线阵列或多个天线的功率放大器(power amplifier，PA)124。在雷达装置100中，雷达收发器拓扑不同于传统的无线通信架构(例如BluetoothTM、WiFiTM等)，这是因为调制发生在锁相回路(phaselocked loop，PLL)(通常经由分数N分频器)内，并且直接应用于PA 124。因此，在一些例子中，接收器前端电路系统106和发射器PA 124耦合到频率生成电路130，频率生成电路130被布置成提供本地振荡器信号。因此，所生成的本地振荡器信号被直接调制成生成发射雷达信号，并且还用以将接收到的调制雷达信号降频转换成最终的中间或基带频率或数字信号以供在接收操作中进行处理。
根据本发明的例子，例如包括至少一个收发器的雷达装置100的至少一个收发器被配置成支持调频连续波(FMCW)。温度传感器系统118包括耦合到至少一个收发器的不同电路的多个温度传感器。数字控制器114通常被配置成通过探询多个温度传感器的温度值来监测各个电路的温度。
在图1中，单个信号处理器108或单个微控制器单元(MCU)114可以用于实施接收到的雷达信号的处理。显然，雷达装置100内的各种组件可以以离散或集成组件形式实现，其中最终结构因此是专用或设计选择。本领域的技术人员应了解，在一些情况下，电路或组件的集成水平可以取决于实施方案。
现在参考图2，示出根据本发明的例子的具有雷达收发器和高级温度传感器电路的雷达装置200的例子框图。雷达收发器105包括可以呈电力管理IC形式的电力管理功能210，以及一个或多个接收器220、频率合成器230、发射器240。一个或多个接收器220、频率合成器230、发射器240中的每一个可以包括耦合到温度传感器系统270的一个或多个相应温度传感器222、232、242。雷达收发器105还包括可以呈数字IC 260形式的数字部件，数字IC 260包括以可操作方式耦合261到例如寄存器和/或存储器的存储装置264的数字控制器262，数字控制器262可以包括来自图1的MCU 114的一些功能性。电力管理功能210生成雷达装置200内所需要的参考电流和电压。
在此例子中，频率合成器230包括与参考频率和待发射的雷达频率的生成相关的所有功能性。发射器240包含关于所发射的雷达信号的功能性，同时接收器220专用于接收和转换所反射和接收到的雷达信号。在所实施的所有传感器(其中仅出于简单目的而在图2中仅示出几个潜在传感器)当中，温度传感器系统270被配置成感测雷达收发器105的不同位置处的操作温度。在此例子中，数字控制器262经由总线272从温度传感器系统取值。这些值存储在存储单元264的寄存器中。这些值也可以被用户经由串行外围接口(serialperipheral interface，SPI)280以及被与MCU 250相关联的SPI 258经由总线265读取。雷达收发器105的数字控制器262还直接连接到SPI 280。MCU 250包括处理单元252、存储单元254、数字控制器256以及与雷达收发器105通信的SPI 258。处理单元252负责从雷达收发器200接收的数据的数字信号处理，此数据是比如表示雷达目标速度、距离或速度变化。存储单元254是MCU 250的一般存储器，其负责动态数据存储(随机存取存储器(random accessmemory，RAM)和/或快闪存储器)以及只读存储器(read only memory，ROM)(静态)数据存储两者。数字控制器256负责所有MCU不同块和单元之间的通信，以及对用于MCU 250的正确操作的所有过程(状态机)定序并且控制MCU与其它电路(例如雷达收发器)的介接。
根据本发明的例子，数字控制器262包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路，过温仿真电路被配置成例如在自测试操作内响应于到温度感测系统的故障注入而仿真过温情境。数字控制器262则被配置成测量已响应于故障注入而改变的物理参数，并且比较测量物理参数与至少一个预置阈值(或阈值集合)。响应于测量物理参数超过至少一个预置阈值，将故障注入和测量物理参数存储在例如存储单元254的存储器中，以指示温度传感器系统的真实过温条件。在一些例子中，数字控制器262也可以响应于温度传感器系统的所确定的真实过温条件而起始至少一个标志的生成，所述至少一个标志指示超出范围温度条件。以此方式，所述仿真识别在将装置置于功能或正常操作模式之前，雷达安全系统是否能够正确地操作。在一些例子中，在不考虑电路的实际温度的情况下可以实现涉及通过此类故障注入来仿真过温关机状态的电路和方法。在感测系统的第一级中注入故障的另外的益处是，它可以增加跨感测系统电路系统发生的故障的覆盖范围。
在一些例子中，还可以比较存储值与可编程阈值(未示出)。如果存储值比如高于‘高’阈值，那么其可以指示在IC上存在过温。在此情况下，数字控制器262可以生成标志，并且经由路径263将故障条件存储在故障寄存器中。类似地，在一些例子中，如果存储值比如低于‘低’阈值，那么其可以指示在IC上存在欠温。在此情况下，数字控制器262也可以生成标志，并且经由路径263将故障条件存储在故障寄存器中。因为IC应在安全条件下操作，所以可以在任一情形中继续进行雷达装置关机。
在关机情形中，数字控制器262将IC送入省电模式，以便冷却芯片。在典型例子中，将接收器222和发射器242断电，同时经由比如在路径269上发送的控制信号将频率合成器232和电力管理功能210置于低功率模式。此外，在一些例子中，可以经由‘或(OR)’逻辑门282将标志285(来自数个潜在标志281)从数字控制器262发送到中断(interrupt，INT)引脚286，以便在外部(例如向雷达系统的主控装置)指示已发生中断事件。接着还可以通过比如多路复用器284在感测(SENSE)引脚288上路由和测量来自温度传感器系统的模拟值。
根据本发明的例子，雷达装置包括：至少一个收发器105，其被配置成支持调频(FM)雷达信号，例如FMCW雷达信号；以及数字控制器262。温度传感器系统包括耦合到例如发射器240、接收器220、频率生成电路230的各个电路的多个温度传感器222、232、242。数字控制器262被配置成通过动态地跟踪多个温度传感器222、232、242的温度来监测各个电路的温度。
在一些例子中，数字控制器262(其可以形成图1中的控制器114的部分)包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路，过温仿真电路被配置成在不考虑多个温度传感器中的传感器的温度的情况下仿真过温关机状态。在一些例子中，过温仿真电路可以被配置成通过以下操作来仿真过温关机状态：在测试模式期间改变感测单元的参数，以便显著地使指示温度相依信息的值移位。在一些例子中，通过在内置自测试操作模式期间将过温信号290注入到温度传感器系统中来实现改变感测单元的参数的方法。在一些例子中，过温仿真电路可以被配置成通过将过温信号290相继地注入于多个温度传感器222、232、242中的每个温度传感器中来仿真过温关机状态，并且其中数字控制器262可以被配置成基于仿真而确定多个温度传感器222、232、242中的每个温度传感器的真实过温性能。在一些例子中，指示温度相依信息的值的显著移位可以被配置成触发标志(其通常由过温传感器在功能模式下生成)。以此方式，数字控制器可以通过在测试模式期间仿真真实过温条件而可靠地确定是否可能会在正常操作中出现此类条件。
现在参考图3，例如图1的雷达装置100的雷达装置呈现温度传感器与过温仿真流程图300。在此例子中，在正常操作模式期间，将电路或组件的温度302传递到温度传感器304并且在310处测量/读取温度。接着例如通过比较测量/读取温度与过温阈值312来进行过温检查。如果测量/读取温度超过过温阈值312，那么在314处生成标志。
根据本发明的例子，测试操作模式305(例如BIST模式)涵盖数字控制器306生成仿真过温条件308的过温信号290。接着将过温信号290提供给温度传感器304以模仿将在真实过温情形中发生的信号电平。数字控制器306在测试操作模式305期间核对和分析此信息。
现在参考图4，示出根据本发明的例子的温度传感器的例子框图400。如所示出，温度传感器例子框图400尤其包括四个主要操作电路/单元：感测单元270、转换单元450、数字化单元260和读取单元440。理想地，温度传感器系统必须应对以下权衡：提供高准确性(针对温度跟踪和可编程过温关机两者)，支持模拟和数字电路两者以便读取所感测的温度，限制为实施温度感测而在芯片上占用的面积，以及具有低电流消耗以便避免自热和电力耗散。
在一些例子中，感测单元270由两个级构成：第一级505包括数个例如基于双二极管的传感器422、424、426。在其它例子中，可以使用其它传感器。在此例子中，差分信号被放大并且转换成单端信号。在图5中(第一级505)详述感测单元(T_SENS1…T_SENS3)422、424、426电路系统。多路复用器284被配置成基于温度传感器选择控制信号474在多个可选择温度信号(或值)之间的探询操作中从第一级选择一个信号(或值)，并将单个Vsingle信号提供到第二级(图5中的550)，第二级在此例子中是缓冲器470。有利地，此第二(缓冲器470)级对于所有温度传感器是共同的，以便节省面积并且减小电流消耗。在此例子中，第二缓冲器470级执行放大(以增加传感器敏感度)和DC电平调整(以校正任何偏移误差)两者。将从第二缓冲器470级输出的Vsense信号471输入到传感器模/数转换器(ADC)452，以便将表示在特定位置处测量的雷达装置的温度的模拟数据转换成数字形式。在一些例子中，可以例如以两个不同范围使用类闪存ADC，借此一个范围被配置成相比于另一范围提供较大分辨率，以便改进在高温下的准确性。
以此方式，在芯片的可以跨所有温度传感器共享电路系统的例如缓冲器470和传感器ADC 452的有用且重要的部分的不同位置处测量多个温度，其中仅选择一个温度测量。在此例子中，传感器ADC 452是限制所使用的芯片面积的单个输入ADC。选择即使在没有时钟的情况下仍能够执行模/数转换的用于ADC的类闪存结构，以便有利于即使在空闲状态(或睡眠状态，其中通常没有时钟处于运行中)仍监测温度测量值。因此，在此例子中，并且甚至当应在空闲状态生成最小热时，有可能监测潜在问题，例如在过度温度关机之后，在仍然过高的温度下再次重新启动电路。传感器ADC 452使用例如电力管理单元210中的调节器提供的参考电压Vref。在一些例子中，在传感器ADC 452的输出处，使用测温代码以将数据转换成数字形式。数字化单元260执行数种不同操作。首先，将测温代码转换成二进制代码，二进制代码在此例子中比如等效于6.5位。在一些例子中，因为类闪存传感器ADC 452具有分辨率不同的两个范围，所以代码的斜率(以温度形式)可能不是线性的。因此可以在数字转换器电路462中执行数字转换和线性化，从而提供比如具有8位的代码。接着将此8位数字值存储到例如图2的存储装置264的寄存器中。读取单元440被配置成通过在引脚(感测引脚)473上路由Vsense信号471来读取有利地可能以模拟形式读取的温度的图像，以及读取可以数字形式读取的数字存储值。
为了避免将会在多个传感器之间切换(探询)时发生的固有突波，可以选择单个温度传感器读数。此外，在一些例子中，可以使用采用单个类闪存ADC的准确温度传感器系统。有利地，本发明的例子还支持模拟域和数字域中的两者或任一者中的温度读数测量。
根据本发明的例子，控制器114在感测单元内的每个温度传感器(T_SENS1…T_SENS3)422、424、426中应用过温强制信号290以强制此特定传感器进入表示超出范围条件(高于预选择的阈值的值)的区域，并且以独立于其实际温度的方式仿真过温情形。以此方式，控制器114因此仿真过温条件。在一些例子中，过温强制信号290相继地实施于感测单元的所有3个(或更多个)传感器中，并且在BIST操作模式期间受到雷达装置状态机控制。使用送往温度传感器304的过温强制信号290来仿真过温条件会使控制器114能够识别将在真实过温情形中发生的信号电平。数字控制器114在测试操作模式期间核对和分析此信息。
因此，Vsingle 475的增加(例如通过422内部的△Vdiode的增加的第一温度传感器级422的模拟输出电压)致使传感器输出电压Vout(图4中的Vsense 471)增加。这会将温度传感器单元270置于箝位条件(模拟以及因此数字)，这将根据本发明的例子仿真过温状态。在一些例子中，这是通过如图5中所示出在BIST操作状态期间减小第二二极管(I2)电流来执行。在此例子中，第二二极管(I2)电流可以受到从BIST引擎提供的数字信号‘over-temp_force’控制。在安全操作模式(即，BIST状态)期间，over-temp_force信号是高逻辑(‘1’)，并且电流导引数/模转换器(DAC)(位于每个温度传感器422、424、426中)被配置成在安全操作模式期间将极低电平的受控电流值(I2＝I2")提供到二极管中的一个二极管中。在其它例子中，可以设想，可以使用其它电路或组件实现提供极低电平的受控电流值的概念，并且因此本文中所描述的概念不限于使用电流导引DAC。当对BIST状态的状态检查结束时，BIST引擎482发出‘BIST ready’信号484。在此例子中，将‘over-temp_force’信号290设置为低逻辑(‘0’)，并且电流导引DAC提供较高电流值(I2＝I2')。此最后电流值表示功能操作模式的所需电流。在本发明的例子中，通过在系统的早期级处(例如优选地在图5的第一级505处)的故障注入执行过温条件的仿真。在一些例子中，故障注入致使比如在此例子为电流值的改变，这改进了完整温度传感器系统的潜伏故障覆盖范围。
根据本发明的例子，温度传感器单元270受到装置的数字控制器114控制。数字控制器114被配置成触发BIST引擎482，BIST引擎482被配置成在特定时间仿真每个温度传感器(T_SENS1…T_SENS3)422、424、426处的过温条件。在此例子中，BIST状态定义为所有安全相关测量和检查被实施的安全状态，并且这是在将传感器置于‘正常功能’状态之前。状态机486经由BIST启用信号(en_BIST)488启用BIST引擎482。接着，执行故障注入(其中不对数字控制器114生成‘真实’中断)。在一些例子中，可以在BIST状态期间使用例如如先前所描述的电流改变来执行故障注入。在故障注入之后，产生BIST引擎输出信号(BIST_ready)484。在此例子中，BIST引擎输出信号(BIST_ready)484指示已通过所有BIST状态测试，并且可以将雷达装置置于正常操作条件。这确保在雷达装置中所见的任何最终过温条件是可能损坏装置并且破坏数据的‘实际’过温状态，并且在温度传感器系统链中无缺陷。接着可以采取适当动作，例如装置关机。
因此，在本发明的例子中，温度传感器系统被配置成应对以下权衡：在芯片上取得的有限PCB空间内的高准确性(例如针对温度跟踪和可编程过温关机)，相对于具有低电流消耗以便避免自热和电力耗散。在本发明的一些例子中，多个温度传感器可以被配置成读取呈模拟和数字形式中的任一者或两者的温度。
现在参考图5，示出根据本发明的一些例子的例子温度传感器单元270。在此例子中，温度传感器单元270由两个级构成：包括耦合到基于双二极管520、522的传感器的电流导引数/模转换器(DAC)510的第一级505。在本发明的一些例子中，将过温强制信号290注入到温度传感器单元270内的电流导引DAC 510中，以便改变二极管电流中的一个二极管电流，例如二极管-N 522(N是单式二极管的倍数，522＝N×520)，并且由此影响差分到单端(differential to single-ended)放大器530的输出处的电压，由此仿真故障注入。因而，本发明的例子在于温度传感器单元270的此第一级505。
在此例子中，电流导引DAC 510输出差分信号526，差分信号526在差分到单端放大器530中被放大并且转换成单端信号。此第一级505对于例如图4的温度传感器(T_SENS1…T_SENS3)422、424、426的每个温度传感器是唯一的。在其它例子电路设计中，可以设想，电流导引DAC 510可以将单端信号输出到单个二极管中，在此情况下，不需要使用差分到单端放大器530转换成单端信号。在其它例子实施方案中，如上文所提及，可以设想，感测单元可以为数字感测单元。
因此，由于由电流导引DAC 510输出的差分二极管电流，由△Vdiode524的增加实现输出电压Vsingle 532的增加(例如第一温度传感器级422的模拟输出电压)。在本发明的例子中，通过将过温强制信号290注入到电流导引DAC 510中产生这些差分二极管电流。将过温强制信号290注入到电流导引DAC 510中会致使温度传感器单元270转变为处于箝位条件(取决于电路实施方案而为模拟或数字)，这根据本发明的例子仿真过温状态。
在一些例子中，可以通过在BIST操作状态期间减小I2电流528实现此过温，所述过温在此例子中受到从BIST引擎482提供的数字过温强制信号290控制。在安全操作模式(即，BIST状态)期间，过温强制信号290是高逻辑电平(‘1’)，并且每个电流导引DAC 510(位于图4的每个温度传感器422、424、426中)被配置成在安全操作模式期间将极低电平的受控电流值(I2＝I2")528提供到二极管522中的一个二极管中。当对BIST状态的状态检查完成时，BIST引擎482发出‘BISTready’信号。在此例子中，过温强制信号290改变为低逻辑电平(‘0’)，由此产生较高电流值(I2＝I2')，电流导引DAC 510将较高电流值经由两个二极管520、522提供到差分到单端放大器530。此最后电流值表示功能模式的所需电流。
出于完整性，第二级550接收相应温度传感器输出中的每个温度传感器输出并且开始于多路复用器552，多路复用器552被配置成从多个第一级505选择一个温度感测信号并且将模拟信号(图2上的Vsingle)提供到第二级550(图4中的BUF 470)。此第二级550对于所有温度传感器270是共同的，以便节省面积并且减小电流消耗。第二级执行放大和DC电平调整两者：其输出最终模拟电压(图4中的Vsense信号471)。将Vsense信号471传递到图4中的SENS ADC中以用于转换操作。参考具有两个不同范围的类闪存ADC描述本发明的例子。虽然参考共享的第二级550描述本发明的例子，但可以设想，在其它例子中可以例如取决于IC层级处的任何约束而采用不同实施方案和组合。举例来说，在一些例子实施方案中，电路可能不共享第二级550并且采用多个第二级550(例如每个温度传感器具有一个第二级)，并且多路复用器552位于所有第二级之后。在其它例子中，可以设想，系统可以在根本不共享级的情况下实施(例如没有多路复用器552，并且每个感测位置一个缓冲器、一个ADC)。在其它例子中，可以使用不同ADC，并且所描述的类闪存ADC是一个此类例子。在其它例子中，ADC或类闪存ADC可以被配置成在其它实施方案中在一个、三个或更多个范围下操作。
在所描述的例子中，可以数字方式检查过温值。然而，在所设想的其它例子中，可以模拟形式检查过温值，并且因此将不需要ADC。在此例子中，比较输出模拟电压与参考电压，并且只要第一测量值低于第二测量值，电路就处于安全操作模式。然而，在此例子中，如果测量模拟电压变得高于参考电压，那么识别出过温条件并且可以激活关机。
根据本发明的一些例子，示出耦合到BIST引擎482(比如图1的控制器114)的感测单元270，感测单元270包括被配置成根据本发明的例子通过将过温强制信号290注入到电流导引DAC 510中来仿真过温条件的电路(或软件或固件)。出于简单起见而仅示出一个温度传感器。温度传感器转移函数由方程式[1]中的表达式给出：
Figure BDA0002166453290000171
因为输出电压取决于跨两个二极管的差分电压，所以如下文在方程式[2]中所示出，提议是改变二极管的电流中的一个电流：
所提出的解决方案提供潜伏故障覆盖范围方面的某些优点。第一，使用已知条件验证所有四个单元(感测、转换、数字化和读取)。因为在链的所有三个输入中独立地执行过温强制信号290到每个电流导引DAC中的注入，所以当观测到的温度结果在三个输入当中相同时易于证明高程度的覆盖范围。测试包括共同部分并且具有三个不同输入的整个链。此外，这有助于获取高程度的覆盖范围。在一些例子中，可以在状态机的BIST状态期间执行本文中所描述的技术和功能性。有利地，这意味着系统集成商可以根据其需要定制与系统的最终应用相关联的‘容错时间限制’，这是因为BIST状态允许选择性执行任何测试。最后，本发明的例子的另一优点是在额外硬件方面的低开销。需要温度传感器添加一个数字位，这会改变二极管电流。
在本发明的例子中，描述一种用于校准温度传感器系统的超温条件的方法。所述方法可以在包括温度传感器系统中的耦合到一个或多个电路的多个温度传感器的调频(FM)雷达单元中执行。所述方法包括：将过温强制信号注入到温度传感器系统中；响应于注入而仿真过温条件；以及响应于仿真而确定温度传感器系统的真实过温条件。
图6示出根据本发明的例子的例如用于图4和/或图5的温度传感器系统的一种此类过温关机仿真方法的例子流程图600。例子流程图600开始于602处，其中使温度传感器系统通电。在604处，将接收器温度转换成可测量参数(例如在所示出的例子中为电压)。在606处，将频率合成器温度转换成可测量参数(在所示出的例子中为电压)。在608处，将发射温度转换成可测量参数(在所示出的例子中为电压)。
在610处，做出关于BIST模式是否活动的确定。如果在610处BIST模式活动，那么在612处将电流基准从传感器输入切换到所有传感器输出的受控源。此后，或如果在610处确定BIST模式不活动，那么在614处选择第一温度输入。在616处，使传感器输入穿过温度传感器共同链。在618处，在此例子中，将传感器输入值转换成数字域值，并且在620处，将结果存储在数字寄存器中。在622处，做出关于数字存储是否结束并且值是否可用于最终读出的确定。
返回参考616，还在624处做出关于传感器共同链的温度是否高于阈值的确定。在626和634处，做出关于BIST模式是否活动的确定。如果在624处传感器共同链的温度高于阈值，并且在626处BIST模式不活动，那么将输入提供给第一逻辑‘或’门628。如果在624处传感器共同链的温度不高于阈值，并且在634处BIST模式活动，那么将输入提供给第一逻辑‘或’门628。如果第一逻辑‘或’门628的输入中的任一个输入是逻辑‘1’，那么在630处断言中断引脚并且在632处将装置置于安全状态，之后流程图在650处停止。
可替换的是，如果在624处传感器共同链的温度高于阈值，并且在634处BIST模式活动，那么将输入提供给第二逻辑‘或’门636。如果在624处传感器共同链的温度不高于阈值，并且在634处BIST模式不活动，那么将输入提供给第二逻辑‘或’门636。如果第二逻辑‘或’门636的输入中的任一个输入是逻辑‘1’，那么将逻辑‘1’提供给逻辑‘与(AND)’门638。逻辑‘与’门638还旋即接收刚被数字转换的逻辑输入，并且在622中，所存储的传感器结果高于阈值。接着将来自逻辑‘与’门638的输出输入到640，其中做出关于BIST模式是否活动的另外的确定。如果在640处BIST模式不活动，那么在646处选择下一温度输入并且流程图循环到616。如果在640处BIST模式活动，那么在642处做出关于是否已读取过所有传感器的确定。如果在642处还未读取过所有传感器，那么在646处选择下一温度输入并且流程图循环到616。如果在642处已读取过所有传感器，那么将电流基准从受控源切换到传感器输入644。接着，在646处选择下一温度输入并且流程图循环到616。
在前述说明书中，已参考本发明的实施例的特定例子描述了本发明。然而，将明显的是，可以在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下对特定例子做出各种修改和改变，并且权利要求书并不限于上文所描述的特定例子。
此外，因为本发明所示出的实施例大部分都可以使用本领域的技术人员所知的电子组件和电路予以实施，所以为了理解和了解本发明的基本概念并且为了不致引起本发明的教示内容的混乱和歧义，将不会以比如上说明认为必需的更大的范围来阐释细节。
如本文所论述的连接可以是适合于例如经由中间装置从相应节点、单元或装置传送信号或将信号传送到相应节点、单元或装置的任何类型的连接。因此，除非以其它方式暗示或陈述，否则连接可以是例如直接连接或间接连接。连接可以被示出或描述为单个连接、多个连接、单向传输连接或双向传输连接。然而，不同的实施例可以使连接的实施方案变化。举例来说，可以使用单独的单向传输连接而不是双向传输连接，且反之亦然。此外，多个连接可以被替代为串行或以时分复用的方式传送多个信号的单个连接。同样，携载多个信号的单个连接可以被分成携载这些信号的子集的各种不同连接。因此，存在用于传送信号的许多选项。
本领域技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅仅是说明性的，并且可替换的实施例可以合并逻辑块或电路元件，或对各种逻辑块或电路元件施加功能性的替换分解。因此，应理解，本文中所描绘的架构仅为示例性的，并且实际上，可以实施实现相同功能性的许多其它架构。
实现相同功能性的组件的任何布置有效地‘相关联’，以便实现所要的功能性。因此，本文中被组合来实现特定功能性的任何两个组件都可以被视为彼此‘相关联’，以便实现所要的功能性，而不管架构或中间组件如何。同样地，如此相关联的任何两个组件还可以被视为彼此“以可操作方式连接”或“以可操作方式耦合”以实现所要功能性。此外，本领域的技术人员将认识到，上述操作之间的边界仅仅是说明性的。可以时间至少部分重叠的方式执行多个操作。此外，可替换的例子实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在不同其它实施例中可以更改操作的次序。
此外，举例来说，在一个实施例中，所示出的例子可以被实施为位于单个集成电路上或同一装置内的电路系统。可替换的是，例子可以被实施为彼此以合适的方式互连的多个单独的集成电路或单独的装置。此外，举例来说，例子或其部分可以被实施为物理电路系统的软件或代码表示或可转换成物理电路系统的逻辑表示，例如在任何适当类型的硬件描述语言中。此外，本发明不限于非可编程硬件中实施的物理装置或单元，并且还可以应用于能够通过根据合适的程序代码操作执行所要装置功能的无线可编程装置或单元中。然而，其它修改、变化和可替换的方案也是可能的。因此，本说明书和附图应被视为具有说明性意义而非限制性意义。
在权利要求书中，放置在圆括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语‘包括’不排除除了权利要求中所列的那些元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在。此外，如本文中所使用的术语‘一(a/an)’被限定为一个或多于一个。此外，权利要求书中对例如‘至少一个’和‘一个或多个’等引导性短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词‘一’引导的另一权利要求要素将包含此类引导的权利要求要素的任何特定权利要求限制于仅包含一个此类要素的发明，即使是当同一权利要求包括引导性短语‘一个或多个’或‘至少一个’和例如‘一’等不定冠词时也如此。定冠词的使用也是如此。除非另有陈述，否则例如‘第一’和‘第二’等术语用于任意地区别此类术语所描述的元件。因此，这些术语未必意图指示此些元件的时间上的优先级或其它优先级。在彼此不同的权利要求中叙述某些措施的这一单纯事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (10)

1.一种雷达装置(100)，其特征在于，包括：
至少一个收发器(105)，其被配置成支持调频(FM)雷达信号；
数字控制器(262)；以及
温度传感器系统(270)，其包括耦合到所述至少一个收发器(105)中的一个或多个电路(220、230、240)的多个温度传感器(222、232、242)；
其中所述雷达装置(100)的特征在于所述数字控制器(262、306)包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路(308)，所述过温仿真电路(308)被配置成通过将过温强制信号(290)注入到所述温度传感器系统(270)中来仿真过温关机状态。
2.根据权利要求1所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述过温仿真电路(308)被配置成在不考虑所述多个温度传感器(222、232、242)中的传感器的温度的情况下通过将过温强制信号(290)注入到所述温度传感器系统中来仿真过温关机状态。
3.根据权利要求2所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述过温仿真电路(308)被配置成通过将过温信号相继地注入于所述多个温度传感器(222、232、242)中的每个温度传感器中来仿真过温关机状态，并且其中所述数字控制器(262、306)被配置成基于所述仿真而确定所述多个温度传感器(222、232、242)中的每个温度传感器的真实过温性能。
4.根据权利要求3所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述数字控制器(262)被配置成读取所述多个温度传感器(222、232、242)的多个温度值并比较至少一个读取温度值与至少一个温度阈值，并且响应于所述比较超过阈值，基于所述比较而确定所述多个温度传感器(222、232、242)中的每个温度传感器的真实过温性能。
5.根据在前的任一项权利要求所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述数字控制器被配置成在模拟域和数字域两者中监测所述多个温度传感器(222、232、242)的至少一个温度。
6.根据在前的任一项权利要求所述的雷达装置(100)，其特征在于，进一步包括单个模/数转换器ADC，所述单个模/数转换器ADC耦合到所述温度传感器系统(270)的输出并且被配置成支持在至少两个不同范围内的多个温度传感器值的模/数转换，借此第一温度范围被配置成相比于第二温度范围提供较大分辨率，以便改进在高温下的准确性。
7.根据在前的任一项权利要求所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述过温仿真电路(308)被配置成在内置自测试(BIST)操作模式期间仿真过温关机状态。
8.根据在前的任一项权利要求所述的雷达装置(100)，其特征在于，所述过温强制信号(290)的所述注入强制与至少一个预置阈值进行比较的测量物理参数的改变，并且响应于所述测量物理参数超过所述至少一个预置阈值，生成指示超出范围温度条件的至少一个标志。
9.一种温度传感器系统(105)，其特征在于，包括：
至少一个收发器(105)，其被配置成支持调频(FM)雷达信号；
数字控制器(262)；以及
温度传感器系统，其包括耦合到所述至少一个收发器(105)中的一个或多个电路(220、230、240)的多个温度传感器(222、232、242)；
其中所述雷达装置(100)的特征在于所述数字控制器(262、306)包括或以可操作方式耦合到过温仿真电路(308)，所述过温仿真电路(308)被配置成在不考虑所述多个温度传感器(222、232、242)中的传感器的温度的情况下仿真过温关机状态。
10.一种用于校准温度传感器系统的超温条件的方法，所述温度传感器系统包括温度传感器系统(270)中的耦合到一个或多个电路(220、230、240)的多个温度传感器(222、232、242)，其特征在于，所述方法的特征为：
将过温强制信号(290)注入到所述温度传感器系统(270)中；
响应于所述注入而仿真过温条件(105)；以及
响应于所述仿真而确定所述温度传感器系统的真实过温条件。
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