DE102009055150A1

DE102009055150A1 - Drucksensor, der schaltbare Sensorelemente umfasst

Info

Publication number: DE102009055150A1
Application number: DE102009055150A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2010-09-02
Also published as: US20100180687A1; US8127619B2; US20110146410A1; US7926353B2

Abstract

Ein Halbleiterbauelement umfasst ein erstes Sensorelement in einem ersten Zweig einer Wheatstone-Brücke und ein zweites Sensorelement in einem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke. Das Halbleiterbauelement umfasst ein erstes Referenzelement in dem ersten Zweig und ein zweites Referenzelement in dem zweiten Zweig. Das Halbleiterbauelement umfasst eine Schaltung, die konfiguriert ist, um das erste Sensorelement zu dem zweiten Zweig und das zweite Sensorelement zu dem ersten Zweig zu schalten.

Description

Drucksensoren werden üblicherweise verwendet, um den Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases zu messen, wie z. B. Luft. Drucksensoren liefern üblicherweise ein Ausgangssignal, das basierend auf dem Druck variiert, der durch den Drucksensor erfasst wird. Um einen Drucksensor zu testen, um zu verifizieren, dass er korrekt arbeitet, wird der Drucksensor üblicherweise aus einem normalen Operationsmodus genommen, so dass während des Testverfahrens keine Druckmessungen erhalten werden können.
Aus diesem und aus anderen Gründen besteht ein Bedarf nach der vorliegenden Erfindung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterbauelement, ein System, ein Verfahren zum Testen eines Halbleiterbauelements und ein Verfahren zum Testen eines Drucksensors mit verbesserten Charakteristik zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel liefert ein Halbleiterbauelement. Das Halbleiterbauelement umfasst ein erstes Sensorelement in einem ersten Zweig einer Wheatstone-Brücke und ein zweites Sensorelement in einem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke. Das Halbleiterbauelement umfasst ein erstes Referenzelement in dem ersten Zweig und ein zweites Referenzelement in dem zweiten Zweig. Das Halbleiterbauelement umfasst eine Schaltung, die konfiguriert ist, um das erste Sensorelement zu dem zweiten Zweig und das zweite Sensorelement zu dem ersten Zweig zu schalten.
Die beiliegenden Zeichnungen sind umfasst, um ein weiteres Verständnis der Ausführungsbeispiele zu geben und sind in diese Beschreibung eingelagert und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien der Ausführungsbeispiele zu erklären. Andere Ausführungsbeispiele und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsbeispiele sind ohne weiteres erkennbar, wenn sie durch Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende, ähnliche Teile.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems darstellt;
2 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Drucksensors in zwei unterschiedlichen Zuständen für eine Online-Überwachung des Drucksensors darstellt;
3 ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors darstellt.
4 vier Tabellen, die ein Ausführungsbeispiel von Zuständen des Drucksensors darstellen, der in 3 gezeigt ist;
5 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel von Abtast-Ausgangsdaten für den Drucksensor darstellt, der in 3 dargestellt ist;
6 ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors darstellt; und
7 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Drucksensorsystems darstellt.
In der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen auf darstellende Weise spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diesbezüglich wird eine Richtungsterminologie verwendet, wie z. B. „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorder”, „hinter”, etc. bezugnehmend auf die Ausrichtung der Figur(en), die beschrieben werden. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Reihe von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist auf keine Weise einschränkend. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen ausgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgende, detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem einschränkenden Sinn genommen werden, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die beiliegenden Ansprüche definiert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen, exemplarischen Ausführungsbeispiele, die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden können, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems 100 darstellt. Das System 100 umfasst einen Host 102 und einen Drucksensor 106. Der Host 102 ist kommunikativ mit dem Drucksensor 106 durch eine Kommunikationsverknüpfung 104 verbunden. Der Host 102 umfasst einen Mikroprozessor, einen Computer, eine Steuerung oder ein anders, geeignetes Bauelement zum Empfangen von Daten von dem Drucksensor 106. Der Drucksensor 106 kommuniziert Druckdaten zu dem Host 102 durch die Kommunikationsverknüpfung 104. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsverknüpfung 1104 eine drahtlose Kommunikationsverknüpfung.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 106 ein Halbleiterbauelement. Der Drucksensor 106 umfasst ein Array aus schaltbaren Drucksensorelementen und Referenzelementen. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Drucksensorelemente und Referenzelemente geschaltet, um eine Wheatstone-Brückenkonfiguration zum Erfassen eines angelegten Drucks zu liefern. Die Drucksensorelemente und die Referenzelemente können zwischen einem ersten Zweig und einem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke und zwischen einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt der Wheatstone-Brücke geschaltet werden. Das Schalten wird ausgeführt, während der Drucksensor online ist und einen angelegten Druck erfasst. Durch Überwachen der Ausgabe des Drucksensors und des Schaltzustands der Drucksensorelemente und der Referenzelemente können ausgefallene Drucksensorelemente und ausgefallene Referenzelemente identifiziert werden. Daher muss der Drucksensor 106 nicht aus dem Betrieb genommen werden, um einen Test auszuführen, um zu verifizieren, ob der Drucksensor korrekt arbeitet.
Bei einem Ausführugsbeispiel ist jedes Drucksensorelement durch Mikrobearbeitung hergestellt und umfasst eine Membran und Sensorelemente, um eine Bewegung der Membran ansprechend auf einen ausgeübten Druck zu erfassen. Die Sensorelemente umfassen kapazitive Elemente, Piezowiderstandselemente oder andere, geeignete Sensorelemente zum Erfassen einer Bewegung der Membran. Die Referenzelemente sind durch Mikrobearbeitung hergestellt, um zu den Drucksensorelementen zu passen, die Membrane der Referenzelemente sind jedoch derart befestigt, dass die Sensorelemente der Referenzelemente einen konstanten Wert liefern, unabhängig von dem ausgeübten Druck.
Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck „elektrisch gekoppelt” nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen, und dazwischenliegende Elemente können zwischen den „elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein.
2 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 110 in zwei unterschiedlichen Zuständen 110a und 110b für eine Online-Überwachung des Drucksensors 110 zeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert der Drucksensor 110 einen Drucksensor 106, der vorangehend beschrieben und bezugnehmend auf 1 dargestellt wurde. Der Drucksensor 110 umfasst ein erstes Referenzelement (R1) 124, ein zweites Referenzelement (R2) 138, ein erstes Sensorelement (S1) 128 und ein zweites Sensorelement (S2) 132. Das erste Referenzelement 124 ist im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Referenzelement 138. Das erste Sensorelement 128 ist im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Sensorelement 132.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 durch Mikrobearbeitung hergestellte Drucksensorzellen, die Membrane umfassen, die ansprechend auf einen ausgeübten Druck abgelenkt werden. Das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 umfassen kapazitive Sensorelemente, Piezowiderstandssensorelemente oder andere geeignete Sensorelemente zum Erfassen der Ablenkung der Membran. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 eine Kapazität auf, die ansprechend auf den ausgeübten Druck variiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind das erste Referenzelement 124 und das zweite Referenzelement 138 unter Verwendung desselben Mikrobearbeitungsprozesses hergestellt, der zum Herstellen des ersten Sensorelements 128 und des zweiten Sensorelements 132 verwendet wird. Das erste Referenzelement 124 und das zweite Referenzelement 138 umfassen jedoch ein Oxidkissen unter der Membran, das verhindert, dass sich die Membran unter einem ausgeübten Druck ablenkt. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Referenzelement 124 und das zweite Referenzelement 138 eine konstante Kapazität unabhängig von dem ausgeübten Druck auf.
In dem Zustand 110a ist eine Seite des ersten Referenzelements 124 elektrisch mit einer ersten oder positiven Referenzspannung (V_REF+) 114 durch einen Signalweg 122 gekop pelt. Die andere Seite des ersten Referenzelements 124 ist elektrisch mit einem ersten oder positiven Spannungsausgangs-(V_OUT+)-Knoten 118 durch einen Signalweg 126 gekoppelt. Der V_OUT+-Knoten 118 ist elektrisch mit einer Seite des ersten Erfassungselements 128 durch einen Signalweg 127 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Erfassungselements 128 ist elektrisch mit einer zweiten oder negativen Referenzspannung (V_REF–) 116 durch den Signalweg 130 gekoppelt. Das erste Referenzelement 124 und das erste Sensorelement 128 liefern den linken oder den ersten Zweig der Wheatstone-Brücke.
Eine Seite des zweiten Sensorelements 132 ist elektrisch mit V_REF+ 114 durch den Signalweg 122 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Sensorelements 132 ist elektrisch mit einem zweiten oder negativen Spannungsausgangs-(V_OUT+)-Knoten 120 durch einen Signalweg 134 gekoppelt. Der Knoten V_OUT– 120 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Referenzelements 138 durch einen Signalweg 136 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Referenzelements 138 ist elektrisch mit V_REF– 116 durch einen Signalweg 130 gekoppelt. Das zweite Sensorelement 132 und das zweite Referenzelement 138 liefern den rechten oder zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke.
Das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 sind diagonal in dem ersten und dem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke mit dem ersten Sensorelement 128 in dem unteren Abschnitt der Wheatstone-Brücke und dem zweiten Sensorelement 132 in dem oberen Abschnitt der Wheatstone-Brücke angeordnet. Wenn der ausgeübte Druck auf das erste Sensorelement 128 zunimmt, nimmt die Kapazität zu und daher nimmt die Spannung an dem V_OUT+-Knoten 118 zu. Wenn der ausgeübte Druck auf das zweite Sensorelement 132 zunimmt, nimmt die Kapazität zu und daher nimmt die Spannung an dem V_OUT–-Knoten 120 ab. Als solches besteht eine Erhöhung der Brückenspannung zwischen V_OUT+-Knoten 118 und dem V_OUT–-Knoten 120, wenn der ausgeübte Druck auf das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 zunimmt. Es besteht eine Verringerung bei der Brückenspannung zwischen dem V_OUT+-Knoten 118 und dem V_OUT–-Knoten 120, wenn der ausgeübte Druck auf das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132 abnimmt.
In dem Zustand 110b ist eine Seite des ersten Referenzelements 124 elektrisch mit V_REF+ 114 durch den Signalweg 122 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Referenzelements 124 ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 durch den Signalweg 126 gekoppelt. Der V_OUT+-Knoten 118 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Erfassungselements 132 durch den Signalweg 127 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Erfassungselements 132 ist elektrisch mit V_REF– 116 durch den Signalweg 130 gekoppelt. Das erste Referenzelement 124 und das zweite Sensorelement 132 liefern den ersten Zweig der Wheatstone-Brücke.
Eine Seite des ersten Sensorelements 128 ist elektrisch mit V_REF+ 114 durch den Signalweg 122 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Sensorelements 128 ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 durch den Signalweg 134 gekoppelt. Der V_OUT–-Knoten 120 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Referenzelements 138 durch den Signalweg 136 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Referenzelements 138 ist elektrisch mit V_REF– 116 durch den Signalweg 130 gekoppelt. Das erste Sensorelement 128 und das zweite Referenzelement 138 liefern den zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke.
Während der Operation wird der Drucksensor 110 periodisch zwischen einem Zustand 110a und 110b geschaltet, wie bei 112 gezeigt ist. Die Brückenspannung zwischen dem V_OUT+-Knoten 118 und dem V_OUT–-Knoten 120 sollte im Wesentlichen dieselbe bleiben zwischen dem Zustand 110a und 110b, wenn der ausgeübte Druck auf die Sensorelemente 128 und 132 konstant bleibt. Wenn die Brückenspannung im Wesentlichen dieselbe zwischen den Zuständen bleibt, funktioniert der Drucksensor 110 korrekt. Wenn die Brückenspannung nicht im Wesentlichen dieselbe zwischen den Zuständen 110a und 110b bleibt, ist der Drucksensor 110 ausgefallen. Der Ausfall des Drucksensors 110 liegt an dem Ausfall des Sensorelements 128 und/oder 132.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden das erste Referenzelement 124 und das zweite Referenzelement 138 periodisch zwischen dem ersten und dem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke geschaltet auf ähnliche Weise wie das erste Sensorelement 128 und das zweite Sensorelement 132. Die Brückenspannung zwischen dem V_OUT+-Knoten 118 und dem V_OUT–-Knoten 120 sollte im Wesentlichen dieselbe zwischen den zwei Zuständen bleiben, wenn der ausgeübte Druck auf die Sensorelemente 128 und 132 konstant bleibt. Wenn die Brückenspannung im Wesentlichen dieselbe zwischen den Zuständen bleibt, funktioniert der Drucksensor 110 korrekt. Wenn die Brückenspannung nicht im Wesentlichen dieselbe zwischen den zwei Zuständen bleibt, ist der Drucksensor 110 ausgefallen. Der Ausfall des Drucksensors 110 liegt in diesem Fall an dem Ausfall des Referenzelements 124 und/oder 138.
3 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 150 darstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert der Drucksensor 150 einen Drucksensor 106, der vorangehend beschrieben und bezugnehmend auf 1 dargestellt wurde. Der Drucksensor 150 umfasst Schaltmatrizen 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166, 168, 170, 172 und 174, Sensorelemente 176, 178, 180 und 182 und Referenzelemente 184, 186, 188 und 190. Die Schaltmatrizen ermöglichen, dass jedes Sensorelement und jedes Referenzelement in jede Position in der Wheatstone-Brücke geschaltet wird, was den ersten und den zweiten Zweig und den oberen und den unteren Abschnitt der Wheatstone-Brücke umfasst.
Die Schaltmatrix 152 ist elektrisch mit einer Seite des ersten Sensorelements (S1) 176 durch den Signalweg 202 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Sensorelements 176 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 160 durch den Signalweg 206 gekoppelt. Die Schaltmatrix 152 koppelt eine Seite des ersten Sensorelements 176 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116. Die Schaltmatrix 160 koppelt die andere Seite des ersten Sensorelements 176 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120.
Die Schaltmatrix 154 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Sensorelements (S2) 178 durch den Signalweg 204 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Sensorelements 178 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 162 durch den Signalweg 208 gekoppelt. Die Schaltmatrix 154 koppelt eine Seite des zweiten Sensorelements 178 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116. Die Schaltmatrix 162 koppelt die andere Seite des zweiten Sensorelements 178 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120.
Die Schaltmatrix 156 ist elektrisch mit einer Seite des dritten Referenzelements (R3) 184 durch den Signalweg 224 gekoppelt. Die andere Seite des dritten Referenzelements 184 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 164 durch den Signalweg 228 gekoppelt. Die Schaltmatrix 156 koppelt eine Seite des dritten Referenzelements 184 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116. Die Schaltmatrix 164 koppelt die andere Seite des dritten Referenzelements 184 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120.
Die Schaltmatrix 158 ist elektrisch mit einer Seite des vierten Referenzelements (R4) 186 durch den Signalweg 226 gekoppelt. Die andere Seite des vierten Referenzelements 186 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 166 durch den Signalweg 230 gekoppelt. Die Schaltmatrix 158 koppelt eine Seite des vierten Referenzelements 186 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116. Die Schaltmatrix 166 koppelt die andere Seite des vierten Referenzelements 186 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder V_OUT–Knoten 120.
Die Schaltmatrix 160 ist elektrisch mit einer Seite des ersten Referenzelements (R1) 188 durch den Signalweg 212 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Referenzelements 188 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 168 durch den Signalweg 216 gekoppelt. Die Schaltmatrix 160 koppelt eine Seite des ersten Referenzelements 188 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+- Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120. Die Schaltmatrix 168 koppelt die andere Seite des ersten Referenzelements 188 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116.
Die Schaltmatrix 162 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Referenzelements (R2) 190 durch den Signalweg 214 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Referenzelements 190 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 170 durch den Signalweg 218 gekoppelt. Die Schaltmatrix 162 koppelt eine Seite des zweiten Referenzelements 190 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120. Die Schaltmatrix 170 koppelt die andere Seite des zweiten Referenzelements 190 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116.
Die Schaltmatrix 164 ist elektrisch mit einer Seite des dritten Sensorelements (S3) 180 durch den Signalweg 232 gekoppelt. Die andere Seite des dritten Sensorelements 180 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 172 durch den Signalweg 236 gekoppelt. Die Schaltmatrix 164 koppelt eine Seite des dritten Sensorelements 180 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120. Die Schaltmatrix 172 koppelt die andere Seite des dritten Sensorelements 180 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116.
Die Schaltmatrix 166 ist elektrisch mit einer Seite des vierten Sensorelements (S4) 182 durch den Signalweg 234 gekoppelt. Die andere Seite des vierten Sensorelements 182 ist elektrisch mit der Schaltmatrix 174 durch den Signalweg 238 gekoppelt. Die Schaltmatrix 166 koppelt eine Seite des vierten Sensorelements 182 selektiv elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 oder dem V_OUT–-Knoten 120. Die Schaltmatrix 172 koppelt die andere Seite des vierten Sensorelements 182 selektiv elektrisch mit V_REF+ 114 oder V_REF– 116.
4 stellt vier Tabellen 250, 252, 254 und 256 dar, die ein Ausführungsbeispiel von Zuständen des Drucksensors 150 zeigen, der in 3 dargestellt ist. Tabelle 250 stellt Zustände für den oberen Abschnitt des linken oder ersten Zweigs der Wheatstone-Brücke dar. Tabelle 252 stellt Zustände für den oberen Abschnitt des rechten oder des zweiten Zweigs der Wheatstone-Brücke dar. Tabelle 254 stellt Zustände für den unteren Abschnitt des ersten Zweigs der Wheatstone-Brücke dar. Tabelle 256 stellt Zustände für den unteren Abschnitt des zweiten Zweigs der Wheatstone-Brücke dar.
Die Kombinationen der Sensorelemente 176, 178, 180 und 182 sind durch „a” bis „f” in den Tabelle 250 und 256 angezeigt. Jede Kombination identifiziert zwei Sensorelemente, die parallel zueinander sind. Zum Beispiel sind für Kombination „b” das dritte Sensorelement 180 und das vierte Sensorelement 182 parallel in dem oberen Abschnitt des ersten Zweigs der Wheatstone-Brücke und das erste Sensorelement 176 und das zweite Sensor element 178 sind parallel in dem unteren Abschnitt des zweiten Zweigs der Wheatstone-Brücke. Die Kombinationen der Referenzelemente 184, 186, 188 und 190 sind durch „g” bis „l” in den Tabellen 252 und 254 angezeigt. Jede Kombination identifiziert zwei Referenzelemente, die parallel zueinander sind. Zum Beispiel sind für die Kombination „i” das zweite Referenzelement 190 und das vierte Referenzelement 186 parallel in dem unteren Abschnitt des ersten Zweigs der Wheatstone-Brücke und das erste Referenzelement 188 und das dritte Referenzelement 184 sind parallel in dem oberen Abschnitt des zweiten Zweigs der Wheatstone-Brücke.
Der bestimmte Zustand des Drucksensors 150, der in 3 dargestellt ist, ist durch die Kombinationen „a” und „h” angezeigt. Zum Beispiel ist in diesem Zustand in „a” und „h” V_REF+ 114 elektrisch mit einer Seite des ersten Sensorelements 176 durch die Schaltmatrix 152 und die Signalwege 122 und 202 gekoppelt. V_REF+ 114 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Sensorelements 178 durch die Schaltmatrix 154 und die Signalwege 122 und 204 gekoppelt. V_REF+ 114 ist elektrisch mit einer Seite des dritten Referenzelements 184 durch die Schaltmatrix 156 und die Signalwege 122 und 223 gekoppelt. V_REF+ 114 ist elektrisch mit einer Seite des vierten Referenzelements 186 durch die Schaltmatrix 158 und die Signalwege 122 und 226 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Sensorelements 176 ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 durch den Signalweg 206 und die Schaltmatrix 160 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Sensorelements 178 ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 durch den Signalweg 208 und die Schaltmatrix 162 gekoppelt. Die andere Seite des dritten Referenzelements 184 ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 durch den Signalweg 228 und die Schaltmatrix 164 gekoppelt. Die andere Seite des vierten Referenzelements 186 ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 durch den Signalweg 230 und die Schaltmatrix 166 gekoppelt.
Ebenfalls in diesem Zustand „a” und „h” ist V_REF– 116 elektrisch mit einer Seite des ersten Referenzelements 188 durch die Schaltmatrix 168 und die Signalwege 130 und 216 gekoppelt. V_REF– 116 ist elektrisch mit einer Seite des zweiten Referenzelements 190 durch die Schaltmatrix 170 und die Signalwege 130 und 218 gekoppelt. V_REF– 116 ist elektrisch mit einer Seite des dritten Sensorelements 180 durch die Schaltmatrix 172 und die Signalwege 130 und 236 gekoppelt. V_REF– 116 ist elektrisch mit einer Seite des vierten Sensorelements 182 durch die Schaltmatrix 174 und die Signalwege 130 und 238 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Referenzelements 188 ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 durch den Signalweg 212 und die Schaltmatrix 160 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten Referenzelements 190 ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 durch den Signalweg 214 und die Schaltmatrix 162 gekoppelt. Die andere Seite des dritten Sensorelements 180 ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 durch den Signalweg 232 und die Schaltmatrix 164 gekoppelt. Die andere Seite des vierten Sensorelements 182 ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 durch den Signalweg 234 und die Schaltmatrix 166 gekoppelt.
Durch Sequentialisieren durch jede der Kombinationen in „a” bis „f” und „g” bis „l” durch Steuern der Schaltmatrizen kann jedes Sensorelement und jedes Referenzelement getestet werden, um zu bestimmen, ob das Sensorelement oder das Referenzelement ausgefallen ist. Jede Kombination von „a” bis „f” kann mit jeder Kombination aus „f” bis „g” kombiniert werden. Das Sequentialisieren wird mit dem Drucksensor 150 online und in Betrieb ausgeführt, um ein Ausgangssignal zu liefern, das den ausgeübten Druck anzeigt. Daher muss der Drucksensor 150 zum Testen nicht offline bzw. außer Betrieb genommen werden.
5 ist ein Diagramm 270, das ein Ausführungsbeispiel von Abtastwertausgangsdaten für den Drucksensor 150 darstellt, der in 3 dargestellt ist. Das Diagramm 270 umfasst unterschiedliche Zustande des Drucksensors 150 auf der x-Achse 272 und dem ausgeübten Druck auf der y-Achse 274. Der Drucksensor 150 sequentialisiert durch die Kombinationen, wie z. B. angezeigt ist durch „ag”, „bh”, „ci” etc. Bei 282 andern sich die Reihenfolge und die Kombinationen, wie z. B. angezeigt ist durch „bl”, „ak”, „dj” etc. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden die Zustände des Drucksensors 150 in einer anderen, geeigneten Reihenfolge sequentialisiert und umfassen andere geeignete Kombinationen von „a” bis „f” und „g” bis „l”.
Linie 276 zeigt den Durchschnittswert für die Abtastwertdatenpunkte an. Linie 278 zeigt eine obere Toleranzgrenze über dem Durchschnittswert an, der durch Linie 276 angezeigt ist, und Linie 280 zeigt die untere Toleranzgrenze unter dem Durchschnittswert an, der durch Linie 276 angezeigt ist. Wenn ein Datenpunkt über der oberen Toleranzgrenze 278 oder unter der unteren Toleranzgrenze 278 liegt, wird das Sensorelement oder Referenzelement, das zuletzt geschaltet wurde, als ausgefallen identifiziert. Wenn ein Datenpunkt unter der oberen Toleranzgrenze 278 und über der unteren Toleranzgrenze 280 ist, wird das Sensorelement oder Referenzelement, das zuletzt geschaltet wurde, als korrekt arbeitend identifiziert. Bei 282 nehmen die Druckablesungen ab, was den Durchschnittswert verringert, der durch Linie 276 angezeigt ist. Die obere Toleranzgrenze, die durch Linie 278 angezeigt ist, und die untere Toleranzgrenze, die durch Linie 280 angezeigt ist, verfolgen den Durchschnittswert, der durch Linie 276 angezeigt ist. Auf diese Weise wird der Drucksensor 150 während der Operation online getestet.
6 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 300 darstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert der Drucksensor 300 den Drucksensor 106, der vorangehend bezugnehmend auf 1 dargestellt und beschrieben wurde. Der Drucksensor 300 umfasst ein Array aus Sensorelementen (S₁–S_N) 320a–320(n), ein Array aus Referenzelementen (R₁–R_N) 322a–322(n), und Schalter 302a–302(n), 304a–304(n), 306a–306(n), 308a–308(n), 310a–310(n), 312a–312(n), 314a–314(n) und 316a–316(n), wobei in „n” eine geeignete Anzahl von Elementen ist.
Eine Seite jedes Schalters 302a bis 302(n) ist elektrisch mit V_REF– 116 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 302a–302(n) ist elektrisch mit einer Seite des Sensorelements 320a bzw. 320(n) gekoppelt. Eine Seite jedes Schalters 304a bis 304(n) ist elektrisch mit V_REF+ 114 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 304a–304(n) ist elektrisch mit einer Seite des Sensorelements 320a bis bzw. 320(n) gekoppelt. Die andere Seite jedes Sensorelements 320a bis 320(n) ist elektrisch mit einer Seite des Schalters 306a bis bzw. 306(n) gekoppelt und mit einer Seite des Schalters 308a bis bzw. 308(n). Die andere Seite jedes Schalters 306a bis 306(n) ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 308a bis 308(n) ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 gekoppelt.
Eine Seite jedes Schalters 310a–310(n) ist elektrisch mit dem V_OUT+-Knoten 118 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 310a–310(n) ist elektrisch mit einer Seite des Referenzelements 322a bis bzw. 322(n) gekoppelt. Eine Seite jedes Schalters 312a – 312(n) ist elektrisch mit dem V_OUT–-Knoten 120 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 312a bis bzw. 312(n) ist elektrisch mit einer Seite des Referenzelements 322a bis 322(n) gekoppelt. Die andere Seite jedes Referenzelements 322a bis 322(n) ist elektrisch mit einer Seite des Schalters 314a bis bzw. 314(n) und mit einer Seite des Schalters 316a bis bzw. 316(n) gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 314a bis 314(n) ist elektrisch mit V_REF– 116 gekoppelt. Die andere Seite jedes Schalters 316a bis 316(n) ist elektrisch mit V_REF+ 114 gekoppelt. Der Steuereingang jedes Schalters 302a–302(n), 304a–304(n), 306a–306(n), 308a–308(n), 310a–310(n), 312a–312(n), 314a–314(n) und 316a–316(n) ist elektrisch mit dem Schaltsteuerbus (SW_CNTL) 330 gekoppelt.
Die Schalter 302a–302(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Sensorelement 320a–320(n) mit V_REF– 116 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Die Schalter 304a–304(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Sensorelement 320a–320(n) mit V_REF+ 114 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Für jedes Sensorelement 320a–320(n) wird einer der Schalter 302a–302(n) und 304a–304(n) eingeschaltet bzw. einer wird abgeschaltet. Auf diese Weise kann jedes Sensorelement 320a–320(n) in den oberen oder den unteren Abschnitt der Wheatstone-Brücke geschaltet werden.
Die Schalter 306a–306(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Sensorelement 320a–320(n) mit dem V_OUT+-Knoten 118 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Die Schalter 308a–308(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Sensorelement 320a–320(n) mit dem V_OUT–-Knoten 120 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Für jedes Sensorelement 320a–320(n) wird einer der Schalter 306a–306(n) und 308a–308(n) eingeschaltet bzw. einer wird ausgeschaltet. Auf diese Weise kann jedes Sensorelement 320a–320(n) in den linken oder den rechten Zweig der Wheatstone-Brücke geschaltet werden.
Die Schalter 310a–310(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus (330) gesteuert, um jedes Referenzelement 322a–322(n) mit dem V_OUT+-Knoten 118 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Die Schalter 312a–312(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Referenzelement 322a–322(n) mit dem V_OUT–-Knoten 120 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Für jedes Referenzelement 322a–322(n) wird einer der Schalter 310a–310(n) und 312a–312(n) eingeschaltet bzw. einer wird ausgeschaltet. Auf diese Weise kann jedes Referenzelement 322a–322(n) auf den rechten oder den linken Zweig der Wheatstone-Brücke geschaltet werden.
Die Schalter 314a–314(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Referenzelement 322a–322(n) mit V_REF– 116 zu verbinden bzw. davon zu trennen. Die Schalter 316a–316(n) werden durch Signale auf dem Schaltsteuerbus 330 gesteuert, um jedes Referenzelement 322a bis bzw. 322(n) mit V_REF+ 114 zu verbinden oder davon zu trennen. Für jedes Referenzelement 322a–322(n) wird einer der Schalter 314a–314(n) und 316a–316(n) eingeschaltet bzw. einer wird ausgeschaltet. Auf diese Weise kann jedes Referenzelement 322a–322(n) auf den oberen oder den unteren Abschnitt der Wheatstone-Brücke geschaltet werden.
Während der Operation werden Steuersignale an die Schalter 302a–302(n), 304a–304(n), 306a–306(n), 308a–308(n), 310a–310(n), 312a–312(n), 314a–314(n) und 316a–316(n) durch den Schaltsteuerbus 330 angelegt, um durch eine Mehrzahl von unterschiedlichen Kombinationen aus Sensorelementen 320a bis 320(n) und Referenzelementen 322a–322(n) zu sequentialisieren, um unterschiedliche Zustände einer Wheatstone-Brückenkonfiguration zu liefern. Durch Überwachen der Druckablesungen, die innerhalb eines Toleranzbandes um den Durchschnittsdruck bleiben sollten, können ausgefallene Sensorelemente und ausgefallene Referenzelemente identifiziert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel werden ausgefallene Sensorelemente und ausgefallene Referenzelemente durch ihre zugeordneten Schalter deaktiviert. In diesem Fall könne auch zusätzliche, nicht defekte Sensorelemente und/oder Referenzelemente deaktiviert werden, um die Wheatstone-Brücke auszugleichen, so dass weiterhin Druckablesungen erhalten werden können. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der Drucksensor 300 übrige Sensorelemente und übrige Referenzelemente, die verwendet werden können, um ausgefallene Sensorelemente und ausgefallene Referenzelemente zu ersetzen. In diesem Fall wird die Anzahl von Sensorelementen und Referenzelementen, die bei der Wheatstone-Brücke verwendet werden, ansprechend auf ein deaktiviertes, ausgefallenes Sensorelement oder ein deaktiviertes, ausgefallenes Referenzelement nicht reduziert.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Drucksensorsystems 350 darstellt. Das Drucksensorsystem 350 umfasst eine Sequenzsteuerung 352, ein schaltbares Sensor- und Referenz-Array 300, eine erste Verarbeitungsstufe 362, eine zweite Verarbeitungsstufe 366 und eine Fehlerbewertungsstufe 370. Die Sequenzsteuerung 352 ist elektrisch mit dem schaltbaren Sensor- und Referenz-Array 300 durch den Signalweg 354 gekoppelt. Die Sequenzsteuerung 352 ist elektrisch mit der ersten Verarbeitungsstufe 362 durch den Signalweg 356 gekoppelt. Die Sequenzsteuerung 352 ist elektrisch mit der zweiten Verarbeitungsstufe 366 durch den Signalweg 358 gekoppelt. Die Sequenzsteuerung 352 ist elektrisch mit der Fehlerbewertungsstufe 370 durch den Signalweg 360 gekoppelt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das schaltbare Sensor- und Referenz-Array 300 der Drucksensor, der vorangehend bezugnehmend auf 6 beschrieben und dargestellt wurde. Das schaltbare Sensor- und Refernz-Array 300 ist elektrisch mit der ersten Verarbeitungsstufe 362 durch den V_OUT+-Signalweg 118 und den V_OUT–-Signalweg 120 gekoppelt. Die erste Verarbeitungsstufe 362 ist elektrisch mit der zweiten Verarbeitungsstufe 366 und der Fehlerbewertungsstufe 370 durch den Abtast-(SMPL; sample)-Signalweg 364 gekoppelt. Die zweite Verarbeitungsstufe 366 ist elektrisch mit der Fehlerbewertungsstufe 370 gekoppelt und liefert ein Ausgangssignal durch den Ausgangssignalweg 368. Die Fehlerbewertungsstufe 370 liefert ein Teststatussignal durch den Teststatussignalweg 372.
Die Sequenzsteuerung 352 steuert das schaltbare Sensor- und Referenz-Array 300, die erste Verarbeitungsstufe 362, die zweite Verarbeitungsstufe 366 und die Fehlerbewer tungsstufe 370. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sequenzsteuerung 352 eine Zustandsmaschine. Die Sequenzsteuerung 352 steuert das schaltbare Sensor- und Referenz-Array 300, um durch die unterschiedlichen Kombinationen aus Sensorelementen und Referenzelementen für die Zustande der Wheatstone-Brücke zu sequentialisieren.
In jedem Zustand gibt das schaltbare Sensor- und Referenz-Array 300 ein Brückenspannungsdrucksensorsignal zwischen dem V_OUT+-Signalweg 118 und dem V_OUT–-Signalweg 120 aus. Die erste Verarbeitungsstufe 362 empfangt das Brückenspannungsdrucksensorsignal zwischen dem V_OUT+-Signalweg 118 und dem V_OUT–-Signalweg 120 und wandelt das Brückenspannungsdrucksensorsignal in ein digitales Drucksensorsignal um. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Verarbeitungsstufe 362 einen Analog-zu-Digitalwandler (ADC; analog digital converter) zum Umwandeln des Brückenspannungsdrucksensorsignals in das digitale Drucksensorsignal. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Gewinn der ersten Verarbeitungsstufe 362 durch die Sequenzsteuerung 352 eingestellt, um eine reduzierte Anzahl von Sensorelementen und/oder Referenzelementen in der Wheatstone-Brücke aufgrund eines Ausfalls von einem oder mehreren der Sensorelemente und/oder Referenzelemente zu kompensieren. Die erste Verarbeitungsstufe 362 gibt das digitale Drucksensorsignal auf dem Abtastsignalweg 364 aus.
Die zweite Verarbeitungsstufe 366 empfangt das digitale Drucksensorsignal auf dem Abtastsignalweg bzw. Abtastwertsignalweg (sample signal path) 364 und filtert das digitale Drucksensorsignal, um ein durchschnittliches Drucksignal zu liefern. Die zweite Verarbeitungsstufe 366 beseitigt die Abweichungen bzw. Variationen in dem Signal, die durch die Wheatstone-Brückenneukonfigurationen verursacht werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Verarbeitungsstufe 366 ein Tiefpassfilter zum Filtern des digitalen Drucksensorsignals, um das Durchschnittsdrucksignal zu liefern. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Gewinn der zweiten Verarbeitungsstufe 366 durch die Sequenzsteuerung 352 eingestellt, um eine reduzierte Anzahl von Sensorelementen und/oder Referenzelementen in der Wheatstone-Brücke aufgrund eines Ausfalls von einem oder mehreren der Sensorelemente und/oder Referenzelemente zu kompensieren. Die zweite Verarbeitungsstufe 366 gibt das Durchschnittsdrucksignal auf dem Ausgangssignalweg 368 aus.
Die Fehlerbewertungsstufe 370 empfangt das digitale Drucksensorsignal auf dem Abtastsignalweg 364 und das Durchschnittsdrucksignal auf dem Ausgangssignalweg 368, um ein Teststatussignal zu liefern. Die Fehlerbewertungsstufe 370 vergleicht das digitale Drucksensorsignal mit dem Durchschnittsdrucksignal, um zu bestimmen, ob der Abtastwert innerhalb eines Toleranzbandes des Durchschnittsdrucksignals liegt. Wenn der Abtastwert innerhalb des Toleranzbandes des Durchschnittsdrucksignals ist, gibt die Fehlerbewertungsstufe 370 ein Signal auf dem Teststatussignalweg 372 aus, das anzeigt, dass das letzte geschaltete Sensorelement oder Referenzelement ordnungsgemäß funktioniert. Wenn der Abtastwert nicht innerhalb des Toleranzbandes des Durchschnittsdrucksignals ist, gibt die Fehlerbewertungsstufe 370 ein Signal auf dem Teststatussignalweg 372 aus, das anzeigt, dass das letzte, geschaltete Sensorelement oder Referenzelement nicht ordnungsgemäß funktioniert. Bei einem Ausführungsbeispiel, wenn ein Sensorelement oder ein Referenzelement nicht ordnungsgemäß funktioniert, isoliert die Sequenzsteuerung 352 das ausgefallene Sensorelement oder Referenzelement. In diesem Fall isoliert die Sequenzsteuerung 352 ferner zusätzliche Sensorelemente und/oder Referenzelemente, um die Wheatstone-Brücke auszugleichen. Der Drucksensor fährt mit dem Betrieb ohne die deaktivierten Elemente fort.
Ausführungsbeispiele liefern Drucksensoren, wo Sensorelemente und/oder Referenzelemente zwischen einem linken und einem rechten Zweig und zwischen einem oberen und einem unteren Abschnitt einer Wheatstone-Brücke während des Betriebs der Drucksensoren geschaltet werden können. Das Schalten ermöglicht ein online-Testen der Sensorelemente und Referenzelemente. Daher wird ein separater Offline-Testmodus zum Testen der Sensorelemente und der Referenzelemente nicht benötigt.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet erkennen, dass eine Vielzahl von Alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die spezifischen, gezeigten und beschriebenen Ausfühnmgsbeispiele eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken, die hierin erörtert werden. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Entsprechungen eingeschränkt ist.

Claims

Halbleiterbauelement (106), das folgende Merkmale aufweist: ein erstes Sensorelement (128) in einem ersten Zweig einer Wheatstone-Brücke; ein zweites Sensorelement (132) in einem zweiten Zweig der Wheatstone-Brücke; ein erstes Referenzelement (124) in dem ersten Zweig; ein zweites Referenzelement (138) in dem zweiten Zweig; und eine Schaltung, die konfiguriert ist, um das erste Sensorelement zu dem zweiten Zweig und das zweite Sensorelement zu dem ersten Zweig zu schalten.
Halbleiterbauelement (106) gemäß Anspruch 1, bei dem die Schaltung konfiguriert ist, um das erste Referenzelement (124) zu dem zweiten Zweig und das zweite Referenzelement (138) zu dem ersten Zweig zu schalten.
Halbleiterbauelement (106) gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner folgende Merkmale aufweist: ein drittes Sensorelement in dem ersten Zweig und parallel zu dem ersten Sensorelement (128); ein viertes Sensorelement in dem zweiten Zweig und parallel zu dem zweiten Sensorelement (132); ein drittes Referenzelement in dem ersten Zweig und parallel zu dem ersten Referenzelement (124); und ein viertes Referenzelement in dem zweiten Zweig und parallel zu dem zweiten Referenzelement (138); wobei die Schaltung konfiguriert ist, um das dritte Sensorelement zu dem zweiten Zweig und das vierte Sensorelement zu dem ersten Zweig zu schalten, und das dritte Referenz element zu dem zweiten Zweig und das vierte Referenzelement zu dem ersten Zweig zu schalten.
Halbleiterbauelement (106) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Sensorelement ein erstes Drucksensorelement aufweist; und bei dem das zweite Sensorelement ein zweites Drucksensorelement aufweist.
Halbleiterbauelement (106) gemäß Anspruch 4, bei dem das erste Drucksensorelement ein erstes, kapazitives Drucksensorelement aufweist, und bei dem das zweite Drucksensorelement ein zweites, kapazitives Drucksensorelement aufweist.
System, das folgende Merkmale aufweist: ein Array (300), das schaltbare Drucksensorelemente und Referenzelemente aufweist; eine Sequenzsteuerung (352), die zum Schalten der Sensorelemente und der Referenzelemente innerhalb des Arrays durch mehrere Zustande einer Wheatstone-Brückenkonfiguration konfiguriert ist; eine erste Verarbeitungsstufe (362), die konfiguriert ist zum Erfassen eines Brückensignals von der Wheatstone-Brücke, das einen Druck anzeigt, der an das Array angelegt ist, um ein erstes Signal zu liefern; eine zweite Verarbeitungsstufe (366), die zum Filter des ersten Signals konfiguriert ist, um ein zweites Signal zu liefern, das einen Druckschnittsdruck anzeigt, der an das Array angelegt ist; und eine Fehlerbewertungsstufe (370), die konfiguriert ist, um ein drittes Signal zu liefern, das anzeigt, ob das erste Signal innerhalb eines Toleranzbandes ist.
System gemäß Anspruch 6, bei dem die erste Verarbeitungsstufe (362) einen Analog-zu-Digital-Wandler aufweist, der konfiguriert ist, um das Brückensignal in das erste Signal umzuwandeln.
System gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem die zweite Verarbeitungsstufe (366) ein Tiefpassfilter aufweist, das konfiguriert ist, um das erste Signal zu filtern, um das zweite Signal zu liefern.
System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Sequenzsteuerung konfiguriert ist, um ausgefallene Sensorelemente oder ausgefallene Referenzelemente basierend auf dem dritten Signal zu deaktivieren.
System gemäß Anspruch 9, bei dem die Sequenzsteuerung (352) konfiguriert ist, um nicht defekte Sensorelemente oder nicht defekte Referenzelemente zu deaktivieren, um einen Ausgleich der Wheatstone-Brücke, ansprechend auf das Deaktivieren eines ausgefallenen Sensorelements oder eines ausgefallenen Referenzelements, beizubehalten.
System gemäß Anspruch 10, bei dem ein Gewinn der ersten Verarbeitungsstufe (362) konfiguriert ist, um ansprechend auf ein nicht defektes Sensorelement oder ein nicht defektes Referenzelement eingestellt zu werden, das deaktiviert ist.
System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Array (300) schaltbare Ersatz-Drucksensorelemente und schaltbare Ersatz-Referenzelemente aufweist, und bei dem die Sequenzsteuerung (352) konfiguriert ist, um ein ausgefallenes Sensorelement durch ein Ersatzsensorelement zu ersetzen und ein ausgefallenes Referenzelement durch ein Ersatzreferenzelement zu ersetzen.
System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem die Drucksensorelemente kapazitive Drucksensorelemente aufweisen.
Verfahren zum Testen eines Halbleiterbauelements (106), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Lesen eines ersten Brückensignals einer Wheatstone-Brücke, die ein erstes Sensorelement und ein erstes Referenzelement in einem ersten Zweig und ein zweites Sensorelement und ein zweites Referenzelement in einem zweiten Zweig aufweist; Schalten des ersten Sensorelements zu dem zweiten Zweig und des zweiten Sensorelements zu dem ersten Zweig; Lesen eines zweiten Brückensignals der Wheatstone-Brücke; und Vergleichen des ersten Brückensignals und des zweiten Brückensignals mit einem Durchschnittswert, um zu bestimmen, ob das erste Sensorelement oder das zweite Sensorelemente ausgefallen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, das ferner folgende Schritte aufweist: Schalten des ersten Referenzelements zu dem zweiten Zweig und des zweiten Referenzelements zu dem ersten Zweig; Lesen eines dritten Brückensignals der Wheatstone-Brücke; und Vergleichen des dritten Brückensignals mit dem Durchschnittswert, um zu bestimmen, ob das erste Referenzelement oder das zweite Referenzelement ausgefallen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem das Lesen des ersten Brückensignals das Lesen eines ersten Brückensignals einer Wheatstone-Brücke aufweist, die ein erstes Drucksensorelement und ein erstes Referenzelement in dem ersten Zweig und ein zweites Drucksensorelement und ein zweites Referenzelement in dem zweiten Zweig aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem das Lesen des ersten Brückensignals das Lesen eines ersten Brückensignals einer Wheatstone-Brücke aufweist, die ein erstes, kapazitives Drucksensorelement und ein erstes Referenzelement in dem ersten Zweig und ein zweites, kapazitives Drucksensorelement und ein zweites Referenzelement in dem zweiten Zweig aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Lesen des ersten Brückensignals das Lesen eines ersten Brückensignals einer Wheatstone-Brücke aufweist, die das erste Sensorelement und ein drittes Sensorelement parallel zu dem ersten Sensorelement und das erste Referenzelement und ein drittes Referenzelement parallel zu dem ersten Referenzelement in dem ersten Zweig aufweist, und das zweite Sensorelement und ein viertes Sensorelement parallel zu dem zweiten Sensorelement und das zweite Referenzelement und ein viertes Referenzelement parallel zu dem zweiten Referenzelement in dem zweiten Zweig aufweist.
Verfahren zum Testen eines Drucksensors (106), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Schalten eines Arrays (300), das schaltbare Drucksensorelemente und Referenzelemente aufweist, in einen ersten Zustand einer Wheatstone-Brückenkonfiguration; Erfassen eines Brückensignals der Wheatstone-Brücke, das einen Druck anzeigt, der an das Array (300) angelegt ist, um ein erstes Signal zu liefern; Filtern des ersten Signals, um ein zweites Signal zu liefern, das einen Durchschnittsdruck anzeigt, der an das Array angelegt ist; und Bestimmen, ob das erste Signal innerhalb eines Toleranzbandes liegt, um ein drittes Signal zu liefern, das anzeigt, ob ein Sensorelement oder ein Referenzelement ausgefallen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem das Erfassen des Brückensignals das Umwandeln des Brückensignals aus dem Array (300) in ein digitales, erstes Signal aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, bei dem das Filtern des ersten Signals ein Tiefpassfiltern des ersten Signals aufweist, um das zweite Signal zu liefern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, das ferner folgenden Schritt aufweist: Schalten des Arrays (300) in einen zweiten Zustand der Wheatstone-Brückenkonfiguration.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, das ferner folgenden Schritt aufweist: Deaktivieren von ausgefallenen Sensorelementen oder ausgefallenen Referenzelementen basierend auf dem dritten Signal.
Verfahren gemäß Anspruch 23, das ferner folgenden Schritt aufweist: Deaktivieren von nicht defekten Sensorelementen oder nicht defekten Referenzelementen, um einen Ausgleich der Wheatstone-Brücke beizubehalten, ansprechend auf das Deaktivieren eines ausgefallenen Sensorelements oder eines ausgefallenen Referenzelements.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 24, bei dem das Schalten des Arrays das Schalten eines Arrays aus schaltbaren, kapazitiven Drucksensorelementen und Referenzelementen aufweist.