DE102017101498B4

DE102017101498B4 - Sensor-Schaltkreis und Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen

Info

Publication number: DE102017101498B4
Application number: DE102017101498.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wiesbauer; Werner Simbuerger; Dietmar Sträussnigg; Ulrich Krumbein
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: US10791589B2; DE102017101498A1; US20180213602A1

Abstract

Sensor-Schaltkreis (1), aufweisend:• mindestens einen Sensor (2) zum Ermitteln einer Messgröße;• eine Heizstruktur (7); und• mindestens einen Kompensations-Schaltkreis (3), wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) eingerichtet ist, eine Information (5) über eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors (2) zu erfassen, und basierend auf der Information (5) mittels Ansteuerns der Heizstruktur (7) einer Temperaturänderung in dem Sensor (2) entgegenzuwirken;• wobei eine Verlustleistung der Heizstruktur (7) an eine Verlustleistung einer externen Vorrichtung (6) angepasst wird, so dass eine Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors (2) auf einem vordefinierten Wert gehalten wird.

Description

Ausführungsbeispiele betreffen einen Sensor-Schaltkreis und ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen.
Ein Sensor in einem Sensor-Schaltkreis, beispielsweise in einem Mikro-Elektro-Mechanischen System (MEMS) oder in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), kann durch externe Einflüsse, beispielsweise durch eine Beeinflussung des Sensors durch eine elektronische Vorrichtung oder durch mehrere elektronische Vorrichtungen in der Umgebung des Sensors, beeinflusst werden.
Befindet sich der Sensor in der Nähe einer elektronischen Vorrichtung oder mehrerer elektronischer Vorrichtungen, beispielsweise eines Leistungsverstärkers oder einer Antenne eines Mobiltelefons oder eines weiteren Sensors, kann der Sensor durch den Leistungsverstärker oder die Antenne derart negativ beeinflusst werden, dass der Sensor eine Aktivität der weiteren Vorrichtung oder der weiteren Vorrichtungen in seiner Umgebung unerwünscht reflektiert.
Es kann sich aufgrund der externen Beeinflussung des Sensors durch eine Aktivität bzw. einen Betrieb einer externen elektronischen Vorrichtung ein Erwärmen einer Umgebung des Sensors bzw. ein Erwärmen des Sensors, d.h. eine Temperaturerhöhung des Sensors, einstellen. Es kann sich aufgrund der externen Beeinflussung des Sensors aufgrund einer Inaktivität bzw. eines Einstellens eines Betriebs einer externen Vorrichtung ein Abkühlen einer Umgebung des Sensors bzw. des Sensors, d.h. eine Temperaturerniedrigung des Sensors, einstellen.
Die Temperaturänderung verursacht den Messsignalen überlagerte Störsignale und führt zu einer unerwünschten Verfälschung der Sensormesssignale.
In diesem Zusammenhang wird auch von einem „XT“, „X-Talk“ oder „Cross-Talk“ gesprochen. Dabei handelt es sich um einen Begriff, der allgemein die unerwünschte Beeinflussung an sich voneinander unabhängiger Signale bezeichnet.
Beispielsweise kann bei einem Mikrofon, dessen Temperatur durch eine Heizleistung einer weiteren Vorrichtung beeinflusst wird, eine Heizleistung von kleiner ungefähr 100 uW ausreichen, um einen hörbaren X-Talk in dem Mikrofon zu verursachen (dies kann auch als thermoakustischer Effekt bezeichnet werden). Die Temperaturänderung liegt dabei unter ungefähr 1 mK und kann üblicherweise nicht gemessen und als Eingangssignal zum Kompensieren einer Temperaturänderung verwendet werden. Ein Signal, das von einer thermischen Störgröße bereinigt ist, kann vorliegend als ein thermisch-X-Talk-kompensiertes Signal bezeichnet werden.
Somit besteht Bedarf an einem Sensor-Schaltkreis und einem Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen in einer Umgebung eines Sensors, mittels derer eine derartige Temperaturbeeinflussung bzw. ein X-Talk in einem vordefinierten Toleranzbereich gehalten werden kann bzw. reduziert oder möglicherweise sogar minimiert werden kann.
DE 100 25 440 A1 offenbart eine elektrische Heizung, die aus n parallel oder zwei in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren (T1, T2, ...Tn) aufgebaut ist. Bei jedem Feldeffekttransistor (T1, T2, ...Tn) ist die Gate-Elektrode über einen temperaturabhängigen Widerstand (RT1, RT2, ...RTn) mit negativem Temperaturkoeffizienten mit der Source-Elektrode verbunden, wobei jeder temperaturabhängige Widerstand (RT1, RT2, ...RTn) in gutem wärmeleitenden Kontakt mit dem zugehörigen Feldeffekttransistor (T1, T2, ...Tn) steht.
DE 699 26 610 T2 offenbart ein Verfahren zum Regeln der Verlustleistung eines mehrfachzeitschlitzigen digitalen mobilen Kommunikationssystems, aufweisend: Vorbereiten einer Beziehung zwischen der Anzahl ablaufender Sendezeitschlitze in einer vorbestimmten Zeitperiode und der Verlustleistung in der vorbestimmten Zeitperiode für unterschiedliche Ausgangsleistungen; Bestimmen einer maximal zulässigen Verlustleistung in der vorbestimmten Zeitperiode; und Koordinieren der Anzahl ablaufender Sendezeitschlitze in der vorbestimmten Zeitperiode und der Ausgangsleistung, so dass die maximal zulässige Verlustleistung in der vorbestimmten Zeitperiode nicht überschritten wird.
DE 10 2010 005 671 B3 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Heizeinrichtung mittels Pulsweitenmodulation, wobei mit einem periodischen Steuersignal Spannungspulse erzeugt werden, die an einen Heizwiderstand angelegt werden, wobei die Spannungspulse zur Vermeidung einer Überhitzung mit zunehmender Temperatur verkürzt werden, wobei aus dem Steuersignal ein periodisches Spannungssignal erzeugt wird, das an einen Eingang eines Komparators angelegt wird, ein Spannungssignal eines Temperatursensors an einen weiteren Eingang des Komparators angelegt wird, die Spannungspulse erzeugt werden, indem zum Erzeugen der Spannungspulse das Ausgangssignal des Komparators und das Steuersignal verwendet werden, wobei durch eines dieser beiden Signale jeweils der Beginn der Spannungspulse und durch das andere Signal jeweils das Ende der Spannungspulse vorgegeben wird.
DE 10 2014 214 432 A1 offenbart eine Sensoranordnung, die mit einer minimalen Anzahl von Anschlussleitungen mindestens zwei Widerstandsheizungen für Multi-Gassensoren mit Strom versorgen und die Temperatur im Bereich der Widerstandsheizungen mit guter Genauigkeit ermitteln kann.
DE 10 2016 203 228 A1 offenbart eine Wandlerbaugruppe, die eine Platine aufweist, die einen Durchlass enthält, einen Deckel, der über dem Durchlass angeordnet ist, einen Schallwandler, der über dem Durchlass angeordnet ist und eine Membran, und einen Umgebungswandler, der an der Platine in dem Durchlass angeordnet ist. Der Deckel schließt ein erstes Gebiet ein, und die Membran trennt den Durchlass von dem ersten Gebiet.
EP 1 157 868 A2 offenbart eine elektrische Heizvorrichtung, die mehrere separate Heizstufen und eine Steuervorrichtung aufweist. Die Steuervorrichtung kann die Heizstufen nur so ansteuern, dass alle, bis auf eine, zu- bzw. abgeschaltet werden können, wohingegen eine der Heizstufen eine variable Heizleistung abgeben kann.
US 2007 / 0229176 A1 offenbart einen Quarzoszillator vom Konstanttemperaturofentyp zum Reduzieren der Differenz der Frequenzstabilität, die durch Steuern der Temperatur in dem Oszillator verursacht wird, wenn die Änderung der Außenlufttemperatur erfasst wird, und Steuern der erzeugten Wärmemenge einer darin vorgesehenen Wärmequelle.
Ein Sensor-Schaltkreis gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen gemäß Anspruch 14 werden bereitgestellt. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis aufweisen: mindestens einen Sensor zum Ermitteln einer Messgröße, eine Heizstruktur, mindestens einen Kompensations-Schaltkreis, wobei der Kompensations-Schaltkreis eingerichtet ist, eine Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors zu erfassen, und basierend auf der Information mittels Ansteuerns der Heizstruktur einer Temperaturänderung in dem Sensor entgegenzuwirken.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass einer Temperaturänderung in einer Umgebung eines Sensors oder eine Temperaturänderung eines Sensors, mit einem entgegengesetzten Temperaturverhalten im Sensor entgegengewirkt werden kann. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Temperatur mindestens eines Sensors in einem vordefinierten Temperaturbereich gehalten werden kann. Ferner kann eine Schwankung eines Ausgangssignals aufgrund eines äußeren Temperatureinflusses in einem vordefinierten Toleranzbereich gehalten werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise mindestens ein Sensor vorgesehen sein, um eine Messgröße zu ermitteln und ein Ausgangsmesssignal bereitzustellen. Der mindestens eine Sensor kann in der Nähe einer Heizstruktur vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Heizstruktur unter, über, neben, oder an einer Seite des Sensors vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Heizstruktur unmittelbar, beispielsweise berührend, oder mittelbar, beispielsweise mittels einer Klebschicht, mit dem Sensor verbunden sein. Ferner kann ein Kompensations-Schaltkreis vorgesehen sein, mittels dessen eine Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors erfasst werden kann.
Die Information kann beispielsweise als analoges Signal oder als digitales Signal, beispielsweise als eine Folge von „0“ und „1“ Signalen, vorliegen. Beispielsweise kann eine Information als digitale Information „1“ vorgesehen sein, wenn eine externe Aktivität bzw. ein Betrieb einer Vorrichtung vorliegt. Beispielsweise kann eine Information als eine digitale Information „0“ vorgesehen sein, wenn keine externe Aktivität bzw. kein Betrieb einer Vorrichtung vorliegt. Basierend auf bzw. abhängig von der Information kann eine Heizstruktur angesteuert werden, welche einer Temperaturänderung in dem Sensor entgegenwirkt. Liegt beispielsweise eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors vor, beispielsweise eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturerniedrigung, so kann mittels der Heizstruktur eine Temperatur in einer Umgebung des Sensors verändert werden. Die Temperatur in dem Sensor, oder in dem Package, in dem der Sensor oder mehrere Sensoren vorgesehen sein können, kann derart verändert werden, dass die Temperatur in dem Sensor oder in den Sensoren entgegengesetzt zu der externen Temperaturänderung verändert wird. Bei einer Temperaturerhöhung des Sensors oder in einer Umgebung eines Sensors kann die Temperatur in dem Sensor mittels der Heizstruktur reduziert werden. Bei einer Temperaturabsenkung des Sensors oder in der Umgebung eines Sensors kann die Temperatur in dem Sensor mittels der Heizstruktur erhöht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass eine Temperatur in dem Sensor nur bedingt durch eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors beeinflusst wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Sensor-Schaltkreis ferner ein Package, wobei der mindestens eine Sensor, die Heizstruktur, und der Kompensations-Schaltkreis in dem Package aufgenommen sind, aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass mittels einer Package-Bauweise eine Mehrzahl von Funktionen bei geringen Kosten, kleinen Abmessungen und einer hoher Standardisierung realisiert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Sensor-Schaltkreis eine Mehrzahl von Sensoren in dem Package aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Sensor mindestens einer von einem Mikrofon, einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder einem Gassensor sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Sensor auch als Beschleunigungssensor, Kraftsensor oder Torsionsmomentsensor eingerichtet bzw. realisiert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis bereitgestellt werden, das eine Mehrzahl von Sensoren in einem gemeinsamen Gehäuse, das auch als Package bezeichnet wird, aufweist, die als sogenanntes Combo-System realisiert sein können. Beispielsweise kann ein Combo-System ein Mikrofon und einen Temperatursensor, einen Gassensor und einen Drucksensor, ein Mikrofon und ein Drucksensor usw. in einem gemeinsamen Package aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Package bereitgestellt werden, das eine Mehrzahl von Sensoren, beispielsweise drei, vier oder noch mehr Sensoren aufweisen kann. In einem Package kann aber auch nur ein Sensor untergebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Mikrofon verwendet werden, um Umgebungsschall, Sprache, Musik oder dergleichen aufzuzeichnen und ein Mikrofonsignal bereitzustellen. Das Aufzeichnen oder Bereitstellen eines Mikrofonsignals kann als ein elektrisches Signal bereitstellend verstanden werden, das vom Umgebungsschall oder mit anderen Worten vom auf das Mikrofon einwirkenden Schalldruck abhängt. Es können verschiedene Mikrofontypen verwendet werden, beispielsweise ein Elektretmikrofon oder ein anderes Kondensatormikrofon. Ein spezielles Beispiel ist ein als ein MEMS implementiertes Silizium-Kondensatormikrofon. Das heißt, dass die Membran und andere Komponenten, die das Mikrofon bilden, unter Verwendung von Verarbeitungsschritten und -techniken hergestellt werden können, die üblicherweise bei der Mikroprozessorherstellung verwendet werden.
Einige der Eigenschaften des Mikrofons, die das resultierende Mikrofonsignal in Beziehung mit dem einwirkenden Schalldruck setzen, können durch Hardwareeigenschaften des Mikrofons selbst abgestimmt werden, beispielsweise das rückseitige Volumen oder die Steifigkeit einer Membran des Mikrofons.
Der Sensor kann beispielsweise eine Membran, beispielsweise eine Silikonmembran, aufweisen. Eine Auslenkung der Membran aus einer Ruhelage kann dabei ein analoges Signal erzeugen. Die Membran ist beispielsweise ein MEMS oder weist ein solches auf. Alternativ oder mit anderen Worten, der Sensor kann ein MEMS sein oder aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der mindestens eine Sensor beispielsweise ferner ein Kraftsensor, ein Beschleunigungssensor oder ein Drehmomentsensors oder eine Kombination aus den genannten Sensortypen sein oder aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mindestens ein Temperatursensor bzw. ein Temperaturfühler einen Temperaturwert in einer Umgebung eines Sensors erfassen. Der Temperatursensor kann in einem Package vorgesehen sein, der Temperatursensor kann jedoch in einer Umgebung außerhalb des Package vorgesehen sein. Der Temperatursensor kann neben einer weiteren elektronischen Vorrichtung, beispielsweise einem Sensor, vorgesehen sein. In Abhängigkeit von dem erfassten Temperaturwert mittels des Temperatursensors kann eine Verlustleistung an einer Heizstruktur derart eingestellt werden, dass mittels der Heizstruktur eine Temperaturänderung um den Sensor oder am Sensor oder am Package in einem vordefinierten Toleranzbereich gehalten werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Kompensations-Schaltkreis eingerichtet sein, der Temperaturänderung mittels einer Änderung einer Verlustleistung der Heizstruktur entgegenzuwirken.
Zur Veranschaulichung kann eine Heizstruktur in der Nähe eines Sensors eine Verlustleistung von beispielsweise angenommen zwei Watt erzeugen. Eine Vorrichtung in einer Umgebung des Sensors kann, beispielsweise in einem Ausgeschaltet-Zustand, eine Verlustleistung von angenommen null Watt erzeugen. Wird die Vorrichtung in der Umgebung des Sensors eingeschaltet bzw. in Betrieb genommen und eine Verlustleistung von beispielsweise zwei Watt in Form von Wärme durch die Vorrichtung erzeugt, kann sich der Sensor erwärmen. Die Verlustleistung der Heizstruktur kann beispielsweise von angenommenen zwei Watt auf angenommen null Watt reduziert werden und damit eine annähernd konstante Temperatur des Sensors erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Kompensations-Schaltkreis neben dem mindestens einen Sensor in dem Sensor-Schaltkreis vorgesehen sein.
Es kann erreicht werden, dass durch eine Anordnung der Heizstruktur neben dem mindestens einen Sensor die Temperatur in dem Sensor schnell bzw. effizient an sich ändernde Temperaturbedingungen in einer Sensorumgebung angepasst werden kann.
Der Kompensations-Schaltkreis kann eingerichtet sein, die Information über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensors in Form einer periodischen und/oder einer diskreten Einschalt- und Ausschaltfolge zu erfassen, wobei der Kompensations-Schaltkreis ferner eingerichtet ist, die Heizstruktur entgegengesetzt zu der Einschalt- und Ausschaltfolge zu aktivieren oder zu deaktivieren.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass einer äußeren Temperaturschwankung mittels einer internen Temperaturschwankung in entgegengesetzter Richtung entgegengewirkt werden kann.
Der Kompensations-Schaltkreis kann vorgesehen sein, eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des Sensors mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur zu kompensieren, und eine Temperaturreduktion in der Umgebung des Sensors mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur zu kompensieren.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass eine extrem hohe Temperatur, die zu einer Beschädigung des Sensors führen kann, in dem Sensor vermieden werden kann.
Die Heizstruktur kann mindestens einen veränderlichen Widerstand aufweisen, wobei der mindestens eine veränderliche Widerstand die Verlustleistung erzeugt, oder wobei die Heizstruktur mindestens einen Feldeffekt-Transistor, optional einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, aufweist, wobei der mindestens eine Feldeffekt-Transistor eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Somit kann erreicht werden, dass ein kostengünstiges Bauelement, beispielsweise ein Widerstand, zum Kompensieren einer Temperaturänderung verwendet werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis bereitgestellt werden, bei dem die Heizstruktur, beispielsweise ein ohmscher Widerstand, einen Widerstandswert gemäß der Gleichung $R = \frac{U}{I}$
aufweisen kann. Die Variable U kann eine Versorgungsspannung bzw. Referenzspannung sein und die Variable I kann ein durch die Heizstruktur fließender Strom sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis bereitgestellt werden, bei dem eine konstante Versorgungsspannung U zu einer Verlustleistung P durch einen Strom I gemäß der Gleichung P = U*I führen kann. Die Versorgungsspannung U kann eine äußere Spannung sein, die beispielsweise mittels eines Netzgerätes oder einer Batterie bereitgestellt wird. Der Strom kann eine Stromfolge in Form eines Rechtecksignals aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis bereitgestellt werden, bei dem ein einfacher Schaltungsaufbau mittels einer Versorgungsspannung und einem Widerstand als Heizstruktur realisierbar ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass die Verlustleistung der Heizstruktur, beispielsweise eines Widerstandes oder eines variablen Widerstandes, proportional zu der angelegten Versorgungsspannung geregelt werden kann. Ferner kann die Heizstruktur durch Ändern der Versorgungsspannung auf eine definierte Temperatur kalibriert werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei einem Betrieb des mindestens einen Sensors die Heizstruktur, beispielsweise ein Widerstand, dauerhaft bestromt werden. Der Widerstand kann bei einem Betrieb kontinuierlich eine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugen, mittels derer beispielsweise der mindestens eine Sensor erwärmt und auf einer vordefinierten Temperatur gehalten werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann als eine Heizstruktur beispielsweise ein Mikanit-Heizelement oder ein Keramik-Heizelement verwendet werden.
Die Heizstruktur kann mindestens ein verteiltes digitales Feldeffekt-Transistor-Array, optional ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor-Array, mit einer ungleichmäßigen Verteilung einer Kompensationsheizleistung in dem Array aufweisen, wobei das mindestens eine verteilte digitale Feldeffekt-Transistor-Array eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Es kann erreicht werden, dass mittels eines verteilten digitalen Feldeffekt-Transistor-Arrays eine individuell einstellbare Heizleistungsverteilung der Heizstruktur realisiert werden kann. So können beispielsweise definierte Bereiche des Feldeffekt-Transistor-Arrays stärker erwärmt bzw. erhitzt werden als andere Bereiche, was zu einer unterschiedlichen Erwärmung von Bereichen des Sensors genutzt werden kann. Somit kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine individuell auf einen Sensor oder auf mehrere Sensoren einstellbare Heizstruktur erreicht werden, die eine erhöhte Anpassbarkeit der Heizstruktur an die jeweiligen Umgebungsbedingungen aufweist.
Der Kompensations-Schaltkreis kann in einer Reihenschaltung eine Schaltvorrichtung, eine Spannungsversorgung und die Heizstruktur aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Sensor-Schaltkreis bereitgestellt werden, bei dem die Schaltvorrichtung als ein elektro-mechanisch betätigbarer Schalter, beispielsweise als ein Relais, als ein Feldeffekt-Transistor (FET) oder als ein Bipolar-Transistor, realisiert sein kann. Der Schalter kann beispielsweise ein Öffner oder ein Schließer sein oder aufweisen.
Der Kompensations-Schaltkreis kann ferner einen Inverter aufweisen, wobei der Inverter der Schaltvorrichtung vorgeschaltet ist, und die Schaltvorrichtung ein elektro-mechanisch betätigbarer Schalter ist. Ein Ausgang des Inverters kann mit der Schaltvorrichtung in Verbindung stehen. Der Inverter kann beispielsweise an einem Eingang ein Rechtecksignal empfangen. Das Signal kann ein digitales Signal sein und beispielsweise einen Null-Pegel oder eine Eins-Pegel aufweisen.
Der Kompensations-Schaltkreis kann ferner einen Differenzverstärker und einen Digital-Analog-Wandler aufweisen, wobei der Differenzverstärker der Schaltvorrichtung vorgeschaltet ist und ein Eingang des Differenzverstärkers mit einem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers gekoppelt ist, wobei der Digital-Analog-Wandler eingerichtet ist, die Information über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensor-Schaltkreises als ein digitales Signal zu erfassen, wobei der Differenzverstärker derart eingerichtet ist, dass ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers die Schaltvorrichtung aktiviert oder deaktiviert, und wobei die Schaltvorrichtung ein Transistor ist.
Eine externe Information kann als ein digitales Signal vorliegen, welches dem Digital-Analog-Wandler zugeführt werden kann. Der Digital-Analog-Wandler wandelt das digitale Signal in ein analoges Signal um, beispielsweise in eine analoge Spannung. Das analoge Signal kann einem Eingang eines Differenzverstärkers zugeführt werden. Ein weiterer Eingang des Differenzverstärkers kann beispielsweise mit einer im Kompensations-Schaltkreises abgegriffenen Spannung beaufschlagt werden. Der Spannungsabgriffspunkt kann beispielsweise zwischen einem mit der Heizstruktur in Reihe geschalteten Transistor und der Heizstruktur liegen, beispielsweise zwischen dem Source-Anschluss des Transistors und der Heizstruktur. Die beiden Signale, beispielsweise Spannungspegel, können mittels des Differenzverstärkers verglichen werden und der Differenzverstärker kann abhängig von den anliegenden Spannungspegeln eine Spannung, beispielsweise ein verstärktes Eingangssignal, am Ausgang des Differenzverstärkers ausgeben. Die ausgegebene Spannung kann als Steuerspannung eines Transistors vorgesehen sein. Der Transistor kann ein Drain-, ein Source- und ein Gate-Anschluss aufweisen. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers kann als eine Gate-Source-Steuerspannung vorgesehen sein. Liegt eine Gate-Source-Steuerspannung am Transistor an, so kann zwischen dem Drain- und dem Source-Anschluss des Transistors ein Strom fließen und die Heizstruktur mittels des Stroms bestromt werden, so dass mittels der Heizstruktur eine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt werden kann. Liegt keine Gate-Source-Steuerspannung am Transistor an, so kann zwischen dem Drain- und dem Source-Anschluss kein Strom ausgebildet werden, so dass die Heizstruktur keine Verlustleistung erzeugen kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine digital-analog-gewandelte Spannung mittels des Verstärkers in einen Strom umgewandelt werden.
Der Transistor kann beispielsweise ein p-Kanal Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor bzw. ein p-Kanal-Junction-Feldeffekt-Transistor sein.
Der Sensor-Schaltkreis kann in einem Smartphone oder in einem Tablet vorgesehen sein.
Somit kann erreicht werden, dass äußere Temperatureinflüsse auf einen Sensor in einem Smartphone oder in einem Tablet mittels der Heizstruktur kompensiert werden können.
Der Sensor-Schaltkreis kann ein MEMS sein und beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass ein optimiertes Messsystem, mittels dessen Kosten durch einen geringen Verbrauch an Werkstoffen bzw. durch eine Parallel-Fertigung eingespart werden können, bereitgestellt werden kann. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass eine Effizienz eines Messsystems durch einen geringen Energiebedarf und eine Miniaturisierung eines MEMS oder ASIC gesteigert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann als die Information ein Hüllkurvensignal eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärkers verwendbar sein oder als die Information ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal eines Leistungsverstärkers verwendbar sein.
Die Hüllkurve kann einen Amplitudenverlauf eines Wellenpakets angeben und als Auskunft über die Aktivität bzw. den Betrieb einer Vorrichtung, welche beispielsweise eine Verlustleistung erzeugt, dienen. Die Verlustleistung kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen beispielsweise aus einem Amplitudenverlauf eines Wellenpakets ermittelt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen ein Erfassen einer Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung mindestens eines Sensors, ein Ansteuern einer Heizstruktur basierend auf der erfassten Information, um einer Temperaturänderung in dem mindestens einen Sensor entgegenzuwirken, aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem die Heizstruktur derart angesteuert wird, dass eine Temperatur mindestens eines Sensors auf einem vordefinierten Temperaturniveau gehalten wird, so dass Schwankungen eines Ausgangssignals des mindestens einen Sensors aufgrund der Temperaturänderung in einem vordefinierten Toleranzbereich gehalten werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem eine Spannung einer Spannungsquelle oder ein Widerstand der Heizstruktur derart eingestellt wird, dass ein Temperatureinfluss auf einen vordefinierten Toleranzbereich eingestellt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem eine Verlustleistung mittels der Gleichung $P_{Verlust} = I_{Verlust} * V_{Referenz} \sim Ext .Aktivit \ddot{a} t * K * V_{Referenz}$
beschrieben werden kann. P_Verlust kann eine Verlustleistung sei. I_Verlust kann ein Verluststrom sein, der zu der Verlustleistung P_Verlust führen kann. V_Referenz kann eine Referenzspannung bzw. eine Versorgungsspannung sein. P_Verlust ist gleich einem Produkt aus dem Verluststrom I_Verlust und der Referenzspannung V_Referenz · P_Verlust ist proportional zu einem Produkt aus einer externen Aktivität Ext.Aktivität mindestens einer Vorrichtung, einem Verstärkungsfaktor K eines Verstärkers und der Referenzspannung V_Referenz · Der Verstärkungsfaktor K gibt an wie stark die Leistung des Eingangssignals des Verstärkers (um den Verstärkungsfaktor K) erhöht wird. Die externe Aktivität kann beispielsweise eine Folge von Eingeschaltet- und Ausgeschaltet-Signalen, beispielsweise eine Folge von analogen Spannungssignalen oder eine Folge von digitalen logischen „0“ und „1“ Signalen, sein. Die externe Aktivität kann beispielsweise ein Spannungswert sein oder aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem ein Leistungspegel einer Heizstruktur auf einen definierten Wert gesetzt werden kann. Ferner kann der Leistungspegel abhängig von den realen Bedingungen festgesetzt werden, beispielsweise durch ein Programmieren einer Referenzspannung V_Referenz oder eines Widerstandes R_Heiz, solange, bis der X-Talk möglicherweise ein Minimum erreichen wird. Ferner kann die Programmierung von V_Referenz oder von R_Heiz im Hintergrund des Betriebes des Sensor-Schaltkreises durchgeführt werden, wobei auf sich ändernde Umgebungstemperatureinflüsse Rücksicht genommen werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Erfassen der Information ein Empfangen einer Information bezüglich eines Betriebs eines Leistungsverstärkers und/oder bezüglich eines Betriebs einer Antenne in einem Smartphone oder in einem Tablet aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei einem Betrieb eines Leistungsverstärkers und/oder einer Antenne eine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt werden. Die Wärme kann auf einen Sensor abgestrahlt werden bzw. einwirken. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Information über eine Aktivität bzw. einen Betrieb eines Leistungsverstärkers und/oder einer Antenne mittels des Sensor-Schaltkreises empfangen werden, um eine Kompensation der Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors auszuführen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können auch Informationen über die Aktivität bzw. den Betrieb weiterer Vorrichtungen erfasst werden, die einen Aufschluss über eine Gesamtverlustleistung der Mehrzahl von weiteren Vorrichtungen geben können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass Störeinflüsse, die beispielsweise durch eine Antenne oder einen Leistungsverstärker auf ein Sensor einwirken, auf einen vordefinierten Bereich reduziert bzw. gegebenenfalls minimiert werden können. Dadurch kann eine Fehleranfälligkeit des Messsystems bezogen auf äußere Temperatureinflüsse verringert werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Erfassen der Information ein Empfangen eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignals oder ein Empfangen eines Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signals eines Leistungsverstärkers aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann durch ein Empfangen eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignals ein Betrieb oder eine Aktivität eines Leistungsverstärkers erfasst werden, wobei bei einem Empfangen eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignals beispielweise die Heizleistung reduziert bzw. die Heizstruktur deaktiviert werden kann, sowie bei keinem Empfangen eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignals die Heizleistung erhöht bzw. die Heizstruktur aktiviert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei einer Erzeugung eines Hochfrequenz-Signals ein entsprechendes Hüllkurvensignal, beispielsweise mit einer Verzögerung oder annähernd zeitgleich, erzeugt werden. Das Hüllkurvensignal kann verwendet werden, um eine Information über eine Aktivität bzw. einen Betrieb eines Leistungsverstärkers bzw. einer damit einhergehender Verlustleistung zu erfassen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann durch ein Empfangen eines Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signals eines Leistungsverstärkers derjenige Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem ein Einschalten eines Leistungsverstärkers vorgenommen wird. Bei einem Zeitmultiplexverfahren (TDMA) werden in definierten Zeitabschnitten bzw. Zeitschlitzen Daten bzw. Signale verschiedener Sender auf einem Kanal übertragen. Immer dann, wenn Signale des Leistungsverstärkers auf einem Kanal übertragen werden, kann ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal generiert werden. Durch Empfangen des Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signals eines Leistungsverstärkers kann eine Aktivität bzw. ein Betrieb des Leistungsverstärkers erfasst werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens eines Sensors mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweisen, und das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Deaktivieren der Heizstruktur aufweisen, und das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Aktivieren der Heizstruktur aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mittels Einschaltens oder Ausschaltens der Heizstruktur ein einfacher Aufbau und eine einfache Ansteuerung der Heizstruktur realisiert werden.
Das Erfassen der Information und das Ansteuern der Heizstruktur können dynamisch durchgeführt werden. Das Erfassen der Information und das Ansteuern der Heizstruktur können in vordefinierten Zeitabständen vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass mittels eines dynamischen Ansteuerns schnell auf eine wechselnde Temperaturänderung in einer Umgebung eines Sensors reagiert werden kann bzw. die Verlustleistung der Heizstruktur schneller an eine reale Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors angepasst werden kann.
Die Heizstruktur kann derart angesteuert werden, dass eine Temperatur mindestens eines Sensors in einem vordefinierten Temperaturbereich gehalten wird, so dass Schwankungen eines Ausgangssignals des mindestens einen Sensors aufgrund der Temperaturänderung in einem vordefinierten Toleranzbereich gehalten werden können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, mittels dessen ein Reduzieren eines thermoakustischen Effekts durch ein Reduzieren einer Temperaturänderung in einem Sensorsystem, welches beispielsweise aus einem Mikrofon und mindestens einem weiteren Sensor bestehen kann, realisiert werden kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann erreicht werden, dass eine Beeinflussung des Mikrofons durch mindestens einen weiteren Sensor auf ein vordefiniertes Maß reduziert werden kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem beispielsweise eine hörbare Beeinflussung des Messsignals eines Mikrofons durch mindestens einen weiteren Sensor auf einen vordefinieren Bereich reduziert, gegebenenfalls minimiert werden kann.
Mittels des Verfahrens kann ein Kompensationsgrad von Temperaturänderungen in einem Bereich von ungefähr 80 % bis ungefähr 90 %, beispielsweise von ungefähr 85 %, erreicht werden.
Mittels des Verfahrens kann eine Dämpfung einer Störgröße in einem Bereich von ungefähr 14 dB bis ungefähr 20 dB, beispielsweise von ungefähr 17 dB, erreicht werden.
Bei dem Verfahren kann mindestens ein veränderlicher Widerstand oder mindestens ein Feldeffekt-Transistor, optional ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, als die Heizstruktur verwendet werden.
Beispielsweise kann ein Potentiometer als veränderlicher Widerstand eingesetzt werden, dessen Widerstandswert einstellbar sein kann.
Ferner kann beispielsweise die in Wärme umgesetzte Verlustleistung des Feldeffekt-Transistors eingesetzt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei dem Verfahren mindestens ein verteiltes digitales Feldeffekt-Transistor-Array mit einer ungleichmäßigen Verteilung von einer Kompensationsheizleistung in dem Array, optional ein verteiltes digitales Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor-Array mit einer ungleichmäßigen Verteilung von einer Kompensationsheizleistung in dem Array, als die Heizstruktur verwendet werden.
Mittels des verteilten digitalen Feldeffekt-Transistor-Arrays kann eine individuell an den Sensor angepasste Kompensation äußerer Temperatureinflüsse realisiert werden. So kann beispielsweise ein Bereich eines Sensors, der näher an einer eine Verlustleistung erzeugenden Vorrichtung vorgesehen ist als ein anderer Bereich des Sensors, der von der eine Verlustleistung erzeugenden Vorrichtung entfernter vorgesehen ist, unterschiedlich stark durch eine Verlustleistung des Feldeffekt-Transistor-Arrays in Form von Wärme beaufschlagt werden.
Das Ansteuern der Heizstruktur kann ferner ein Betätigen einer Schaltvorrichtung in einem Kompensations-Schaltkreis aufweisen, derart, dass der Kompensations-Schaltkreis mittels der Schaltvorrichtung geschlossen oder geöffnet wird, wobei in dem Kompensations-Schaltkreis die Schaltvorrichtung, die Heizstruktur, und eine Versorgungsspannung in Reihe geschaltet sind.
Die Schaltvorrichtung kann als Schließer oder Öffner ausgebildet sein.
Das Ansteuern der Heizstruktur kann ferner aufweisen: ein Negieren der Information mittels eines Inverters in dem Kompensations-Schaltkreis, ein Betätigen der Schaltvorrichtung mittels eines Ausgangssignals des Inverters.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Ansteuern der Heizstruktur ferner aufweisen: ein Umwandeln der Information als ein digitales Eingangssignal in ein analoges Ausgangssignal mittels eines Digital-Analog-Wandlers, ein Vergleichen des analogen Ausgangssignals mit einer Referenzspannung mittels eines Differenzverstärkers, ein Betätigen der Schaltvorrichtung im Kompensations-Schaltkreis mittels eines Ausgangssignals des Differenzverstärkers, wobei die Schaltvorrichtung ein Transistor ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verlustleistung der Heizstruktur an eine Verlustleistung einer in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung angepasst werden, so dass eine Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors auf einem vordefinierten Wert gehalten wird.
Das Anpassen der Verlustleistung der Heizstruktur kann ein Anpassen eines Versorgungsspannungswertes oder eines Widerstandswertes an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung aufweisen.
Somit kann auf einfache Weise eine Anpassung des Widerstandswertes erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verlustleistung der Heizstruktur wiederholend, d.h. in definierten Zeitabständen, an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung angepasst werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise durch eine wiederholende, beispielsweise in definierten regelmäßigen Zeitabständen, eine Anpassung der Verlustleistung der Heizstruktur an die Verlustleistung einer in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Verlustleistung einer Mehrzahl von Heizstrukturen mittels einer Batch-Kalibrierung eingestellt werden, beispielsweise teilweise gleichzeitig eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise eine Mehrzahl von Kompensationsschaltkreisen derart eingestellt werden, dass deren Heizstruktur, beispielsweise ein Widerstand, mittels einer Anpassung des Versorgungsspannungswertes oder einer Anpassung des Widerstandswertes gleichzeitig mittels eines Batch-Verfahrens eingestellt werden. So kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass eine Mehrzahl von Kompensationsschaltkreisen gleichzeitig bzw. teilweise gleichzeitig eingestellt werden können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem ein Verlustleistungspegel einer extern vorgesehenen elektronischen Vorrichtung und ein Verlustleistungspegel mindestens einer Heizstruktur mittels einer Batch-Kalibrierung aufeinander abgestimmt werden.
Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung der Vorrichtung und umgekehrt.
Die hierin genannten Vorteile beziehen sich sowohl auf Ausführungsbeispiele des Sensor-Schaltkreises als auch auf Ausführungsbeispiele des Verfahrens.
Einige als Beispiel dienende Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachstehend nur als Beispiel und mit Bezug auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen

1 ein Blockdiagramm eines Sensor-Schaltkreises gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2 ein Blockdiagramm eines Kompensations-Schaltkreises gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine Mehrzahl von beispielhaften Diagrammen eines Verfahrens zum Kompensieren einer Temperaturänderung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
4 ein Blockdiagramm eines Kompensations-Schaltkreises gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kompensieren einer Temperaturänderung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen angeordnet werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der verschiedenen Ausführungsbeispiele abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben.
Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren können die Dicken von Linien, Schichten und/oder Gebieten aus Gründen der Klarheit übertrieben sein.
Wenngleich dementsprechend weitere Ausführungsformen verschiedene Modifikationen und alternative Formen haben können, sind einige als Beispiel dienende Ausführungsformen davon in den Figuren beispielhaft dargestellt und werden hier detailliert beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass es nicht beabsichtigt ist, als Beispiel dienende Ausführungsformen auf die offenbarten speziellen Formen zu beschränken, sondern als Beispiel dienende Ausführungsformen sollen im Gegenteil alle Modifikationen, gleichwertigen Ausgestaltungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Gleiche Zahlen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Beschreiben spezieller als Beispiel dienender Ausführungsformen und ist nicht als weitere als Beispiel dienende Ausführungsformen einschränkend vorgesehen. Hier sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Zusammenhang nichts anderes klar angibt. Es sei ferner bemerkt, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn sie hier verwendet werden, das Vorhandensein erwähnter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
1 zeigt ein Blockdiagramm 100 eines Sensor-Schaltkreises 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der Sensor-Schaltkreis 1 kann einen Sensor 2 und einen Kompensations-Schaltkreis 3 aufweisen. Der Sensor 2 kann wie in 1 veranschaulicht mittels Leitungen 4 zwischen einer Versorgungsspannung bzw. Spannungsquelle gekoppelt sein. Der Kompensations-Schaltkreis 3 kann mittels Leitungen 4 zwischen einer Versorgungspannung gekoppelt sein. Der Sensor-Schaltkreis 1 kann ein MEMS oder ein ASIC sein oder ein MEMS mit einem daran gekoppelten ASIC. Der Sensor-Schaltkreis 1 kann beispielsweise in einem Smartphone oder Tablet vorgesehen sein.
Der Kompensations-Schaltkreis 3 kann mittels der Versorgungsspannung derart dauerhaft mit einer Spannung versorgt werden, dass in einem Betrieb des Sensor-Schaltkreises 1 ein Strom durch eine im Kompensations-Schaltkreis 3 vorgesehene Heizstruktur fließen kann und eine Verlustleistung in Form von Wärme mittels der Heizstruktur generiert werden kann.
Beispielsweise können der Sensor 2 und der Kompensations-Schaltkreis 3 parallel geschaltet sein, so wie es beispielhaft in 1 veranschaulicht ist.
Mittels einer Information 5 über eine Temperaturänderung bzw. über eine Aktivität bzw. einen Betrieb einer externen Vorrichtung 6 kann der Kompensations-Schaltkreis 3 die Heizstruktur variabel einstellen bzw. anpassen, so dass mittels der Heizstruktur beispielsweise einer Erniedrigung der Verlustleistung der Vorrichtung 6 mittels einer Erhöhung der Verlustleistung der Heizstruktur und umgekehrt entgegengewirkt werden kann.
Die Information 5 kann beispielsweise eine Information bezüglich eines Betriebs eines Leistungsverstärkers und/oder einer Antenne in einem Smartphone oder einem Tablet aufweisen. Ferner kann als Information 5 auch ein Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignal oder ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal empfangen werden. Die Information 5 kann in einer Umgebung des Sensor-Schaltkreises 1 (anders ausgedrückt sensor-schaltkreis-extern beispielsweise sensor-extern) vorgesehen sein.
Mittels der empfangenen Information 5 kann festgestellt werden, wann eine Vorrichtung 6 oder mehrere Vorrichtungen 6 aktiv bzw. in Betrieb ist/sind. Ferner kann die Information 5 ein Signal eines Temperatursensors sein, der in einer Umgebung des Sensors vorgesehen ist und eine Umgebungstemperatur oder eine Umgebungstemperaturänderung durch eine Vorrichtung 6 erfasst.
Der Sensor 2 kann mindestens eines von einem Mikrofon, einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder einem Gassensor sein oder aufweisen. Der mindestens eine Sensor 2 kann zusammen mit der Heizstruktur in einem Package bzw. Gehäuse untergebracht sein. Der Kompensations-Schaltkreis 3 kann eingerichtet sein, einer Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors 2 oder in dem Sensor 2 mittels einer Änderung einer Verlustleistung der Heizstruktur entgegenzuwirken.
2 zeigt ein Blockdiagramm 200 eines Kompensations-Schaltkreises 3 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Der Kompensations-Schaltkreis 3 kann als eine externe Information 5 über eine Aktivität bzw. einen Betrieb mindestens einer Vorrichtung 6 eine Einschalt-Ausschalt-Folge bereitgestellt werden. Die Information 5 kann dazu verwendet werden, festzustellen, ob die mindestens eine Vorrichtung 6 eingeschaltet ist oder ob die mindestens eine Vorrichtung 6 ausgeschaltet ist. Wenn die externe Information 5 eine Einschalt-Ausschalt-Folge ist, kann die Einschalt-Ausschalt-Folge mit einer entgegengesetzten Einschalt-Ausschalt-Folge der mindestens einen Heizstruktur 7 kompensiert werden. Die Verlustleistung einer Heizstruktur 7, beispielsweise ein Widerstand, kann gemäß der Gleichung $P_{Verlust} = \frac{V_{Referenz}^{2}}{R_{Heiz}}$
beschrieben werden. P_Verlust kann eine Verlustleistung sein und die Maßeinheit Watt (W) aufweisen. V_Referenz kann eine Referenzspannung sein und die Maßeinheit Volt (V) aufweisen. R_Heiz kann ein Widerstandswert der Heizstruktur 7 sein und in Maßeinheit Ohm (Ω) aufweisen.
Die Heizstruktur 7 kann jedoch auch als veränderlicher Widerstand oder als Feldeffekt-Transistor, beispielsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor oder als Feldeffekt-Transistor-Array realisiert sein.
Fließt ein Strom durch die Heizstruktur 7 so wird eine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt. Die Wärme kann dann eingesetzt werden, um einen Sensor 2 oder mehrere Sensoren zu erwärmen. Fließt kein Strom durch die Heizstruktur 7 und kann somit keine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt werden, kann eine Temperatur des Sensors 2 oder der Sensoren reduziert werden.
Im Detail empfängt der Kompensations-Schaltkreis 3 eine Einschalt-Ausschalt-Folge als Information 5, welche einem Inverter 9 als Eingangssignal zugeführt wird. Der Inverter 9 invertiert bzw. negiert die empfangenen Eingangssignale als Information 5 und leitet die invertierte Einschalt-Ausschalt-Folge der Signale beispielsweise an eine Schaltvorrichtung 10 weiter. Die Schaltvorrichtung 10 ist als ein Aktuator realisiert, der beispielsweise einen Schaltkreis 11 öffnen oder schließen kann. Die Schaltvorrichtung 10 kann ein elektro-mechanisch betätigbarer Schalter sein.
Der Schaltkreis 11 kann die Heizstruktur 7, die Versorgungsspannung 8 und die Schaltvorrichtung 10 aufweisen. Die Heizstruktur 7, die Versorgungsspannung 8 und die Schaltvorrichtung 10 können beispielsweise in einer Reihenschaltung vorgesehen sein, so wie es in 2 beispielshaft veranschaulicht ist.
Liegt ein Ausschalt-Signal bzw. ein Ausschalt-Pegel bzw. kein Signal bzw. ein Zustand „0“ als Information 5 vor wird das Signal mittels des Inverters 9 invertiert. An dem Ausgang des Inverters 9 liegt in dem Fall eine „1“ an und die Schaltvorrichtung 10 wird aktiviert. Der Schaltkreis 11 wird mittels der Schaltvorrichtung 10 geschlossen und es fließt ein Strom $I = \frac{V_{Referenz}}{R_{Heiz}} .$
Mittels des Stroms und des Widerstands der Heizstruktur 7 wird eine Verlustleistung von $P_{Verlust} = \frac{V_{Referenz}^{2}}{R_{Heiz}}$

erzeugt. War die Heizstruktur 7 beispielsweise ausgeschaltet so kann bei Betrieb der Heizstruktur 7 eine Temperatur der Heizstruktur 7 erhöht werden. Die Heizstruktur 7 kann im Betrieb eine definierte Verlustleistung erzeugen, so dass der Sensor 2 fortlaufend auf einer vordefinierten Temperatur abhängig von einer vordefinierten Verlustleistung der Heizstruktur 7 gehalten wird.
Die Schaltvorrichtung 10 wird beim Anliegen eines Einschaltsignals oder Einschaltpegels oder bei einem Zustand „1“ mittels des am Ausgang des Inverters 9 anliegenden Signals „0“ deaktiviert, so dass der Schaltkreis 11 geöffnet wird (siehe 2). Ein Strom kann aufgrund des geöffneten Schaltkreises 11 nicht durch die Heizstruktur 7 fließen und es kann keine Verlustleistung P_Verlust durch die Heizstruktur 7 erzeugt werden. Die Temperatur der Heizstruktur 7 kann folglich abnehmen und damit auch die Temperatur des Sensors 2. Die Schaltvorrichtung 10 kann beispielsweise als elektro-mechanisch betätigbarer Schalter, als Relais, als Öffner, als Schließer, als Feldeffekt-Transistor (FET) oder als Bipolar-Transistor realisiert sein.
3 zeigt beispielhafte Diagramme eines Verfahrens zum Kompensieren einer Temperaturänderung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Im Detail wird in einem Diagramm A) ein Verlauf eines Signals als Information über eine Aktivität bzw. einen Betrieb einer externen Vorrichtung 6 über der Zeit veranschaulicht. Das Signal kann beispielsweise eine Einschalt- und Ausschaltfolge einer Vorrichtung sein bzw. eine externe Aktivität repräsentieren, wobei kein Signal besteht, wenn keine externe Aktivität einer Vorrichtung vorliegt. Ein konstantes Signal liegt vor, wenn eine Aktivität einer externen Vorrichtung 6 vorliegt.
Zu Beginn kann keine Aktivität einer externe Vorrichtung 6, beispielswiese kein Betrieb einer Vorrichtung 6 vorliegen, so wie es in Diagramm A) in 3 beispielshaft dargestellt ist. Durch ein Aktivieren bzw. ein Betreiben der mindestens einen externen Vorrichtung 6 kann für eine beliebige Zeit eine Aktivität der externen Vorrichtung 6 als Information vorliegen.
In einem weiteren beispielhaften Diagramm B) wird ein Verlauf einer Temperatur eines Sensors 2 bzw. ein Ergebnis eines Erwärmens eines Sensors 2 aufgrund einer Aktivität einer externen Vorrichtung 6 über der Zeit veranschaulicht. Liegt keine externe Aktivität einer Vorrichtung 6 vor, so wird auch keine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt. Es ist ersichtlich, dass sich der Sensor 2 nach dem Aktivieren einer externen Vorrichtung 6 erwärmt, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die externe Vorrichtung 6 deaktiviert wird. Der Sensor 2 erwärmt sich umso mehr, je länger eine Aktivität einer externen Vorrichtung 6 vorliegt. Wird die externe Vorrichtung 6 deaktiviert, so nimmt eine Temperatur des Sensors 2 wieder ab. Tritt keine weitere Aktivität einer externen Vorrichtung 6 mehr auf, so nimmt die Temperatur des Sensors 2 bis auf die Ausgangstemperatur des Sensors 2 ab.
In einem weiteren beispielhaften Diagramm C) wird ein Verlauf einer Temperatur einer veränderlichen Heizstruktur 7 über der Zeit veranschaulicht. Ersichtlich ist ein Verhalten der Heizstruktur 7 auf die Temperaturänderung des Sensors 2. Die veränderliche Heizstruktur 7 erzeugt bei einem Betrieb, bei dem keine Aktivität einer externen Vorrichtung erfasst werden kann, eine vordefinierte Verlustleistung. Der Sensor 2 weist beispielsweise durch die vordefinierte Verlustleistung der Heizstruktur 7 in Form von Wärme eine definierte Ausgangstemperatur auf.
Tritt ein Aktivieren einer externen Vorrichtung 7 auf und tritt daraufhin eine Temperaturänderung, beispielsweise eine Temperaturerhöhung des Sensors 2 auf, so wird zum Kompensieren der Temperaturänderung bzw. der Temperaturerhöhung an dem Sensor 2 die Verlustleistung der Heizstruktur 7 reduziert. Liegt keine Aktivität einer externen Vorrichtung 6 mehr vor, so kann die Verlustleistung der Heizstruktur 7 wieder zunehmen, beispielsweise bis zu der Ausgangstemperatur des Sensors 2. Die Temperaturänderung der Heizstruktur 7 ändert sich gegenläufig zu der Temperaturänderung des Sensors 2, um eine Temperaturkompensierung zu erreichen.
In einem weiteren Diagramm D) werden Gesamttemperaturverläufe an einem Sensor 2 bei einem Idealzustand, bei einem Überkompensieren und bei einem Unterkompensieren mittels der Heizstruktur 7 über der Zeit veranschaulicht. Dabei stellt die durchgezogene Linie einen Idealzustand dar. Die gepunktete Linie stellt ein Überkompensieren und die gestrichelte Linie ein Unterkompensieren dar.
4 zeigt ein Blockdiagramm 400 eines Kompensations-Schaltkreises 3 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Der Kompensations-Schaltkreis 3 weist einen Digital-Analog-Wandler 12, einen Verstärker 13, einen Transistor als Schaltvorrichtung 14, einen Widerstand als Heizstruktur 7 und eine Versorgungsspannung 8 auf. Der Digital-Analog-Wandler 12 empfängt eine Information 5 als digitale Signale. Die digitalen Signale sind Informationen bezüglich einer Aktivität bzw. eines Betriebs einer externen Vorrichtung 6 oder einer Verlustleistung einer externen Vorrichtung 6 oder weisen diese auf. Der Digital-Analog-Wandler 12 wandelt die Information 5 in analoge Signale um. Die analogen Signale werden als Eingangssignale dem Verstärker 13, beispielsweise einem Differenzverstärker, zugeführt. Mittels eines Ausgangssignals des Verstärkers 13 wird ein Transistor 14 angesteuert. Der Transistor 14 kann beispielsweise ein p-Kanal Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor oder ein p-Kanal-Junction-Feldeffekt-Transistor sein. Jedoch ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht darauf beschränkt und es sind auch andere Transistorausführungsformen oder elektromechanische Schaltsysteme realisierbar.
Der Transistor 14 kann in einer Reihenschaltung mit der Heizstruktur 7 und der Versorgungsspannung 8 gekoppelt sein. Der weitere Eingang des Verstärkers 13 greift eine Spannung oberhalb der Heizstruktur 7 ab, beispielsweise zwischen dem Source-Anschluss des Transistors 14 und der Heizstruktur 7, so wie es in der 4 beispielhaft veranschaulicht ist.
Der Transistor 14 kann beispielsweise einen Drain-Anschluss, einen Gate-Anschluss und einen Source-Anschluss aufweisen. Der Transistor 14 kann am Drain-Anschluss und am Source-Anschluss mit der Heizvorrichtung 7 und der Versorgungsspannung 8 in Reihe geschaltet sein. Der Gate-Anschluss des Transistors 14 kann mit dem Ausgang des Verstärkers 13 gekoppelt sein. Liegt an dem Ausgang des Verstärkers 13 eine Spannung an, so wird der Transistor 14 leitend und ein Stromkreis aufweisend die Heizstruktur 7 und die Versorgungsspannung 8 und den Transistor 14 wird geschlossen. Die Versorgungsspannung 8 ist vorgesehen, dass ein Strom bei leitendem Transistor 14 durch die Heizstruktur 7 fließen kann, um mittels der Heizstruktur 7 eine Verlustleistung in Form von Wärme zu erzeugen.
In dem in Bezug auf die 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann bei einer Gate-Source-Spannung von 0V keine Verlustleistung mittels der Heizstruktur 7 erzeugt werden. Gibt der Verstärker 13, der beispielsweise ein Differenzverstärker sein kann, an seinem Ausgang eine Spannung aus, so stellt sich eine Gate-Source-Spannung größer 0V am Transistor 14 ein. Der Transistor 14 wird leitend. Die Gate-Source-Spannung am Transistor 14, auch Steuerspannung bezeichnet, bewirkt eine Ausbildung eines Stroms zwischen dem Drain- und dem Source-Anschluss des Transistors 14. Der Strom fließt durch die Heizstruktur 7 und es kann mittels der Heizstruktur 7 eine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt werden. Liegt am Ausgang des Verstärkers 13 keine Spannung (0V) an, so sperrt der Transistor 14, weshalb kein Strom im Schaltkreis fließen kann und die Heizstruktur 7 keine Verlustleistung in Form von Wärme erzeugen kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Verlustleistung gemäß der Gleichung $P_{Verlust} = I_{Verlust} * V_{Referenz} \sim Ext .Aktivit \ddot{a} t * K * V_{Referenz}$
beschrieben werden. P_Verlust kann eine Verlustleistung sein. I_Verlust kann ein Verluststrom sein, der zu der Verlustleistung P_Verlust führen kann. V_Referenz kann eine Referenzspannung sein. P_Verlust ist gleich einem Produkt aus dem Verluststrom I_Verlust und der Referenzspannung V_Referenz. P_Verlust kann proportional zu einem Produkt aus einer externen Aktivität Ext.Aktivität, einem Verstärkungsfaktor K eines Verstärkers 13 und einer Versorgungsspannung oder Referenzspannung V_Referenz 8 sein (siehe 4) .
In dem in Bezug auf 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein kompliziertes Heizprofil einer externen Vorrichtung 6 kompensiert werden, da die Information 5 über eine externe Aktivität einer Vorrichtung 6 dem Kompensations-Schaltkreis 3 digital zur Verfügung gestellt wird.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kompensieren einer Temperaturänderung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das Verfahren kann aufweisen: ein Erfassen einer Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung mindestens eines Sensors (S510) und ein Ansteuern einer Heizstruktur basierend auf der erfassten Information, um einer Temperaturänderung in dem mindestens einen Sensor entgegenzuwirken (S520).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Erfassen einer Information ein Empfangen einer Information bezüglich einer Aktivität bzw. eines Betriebs eines Leistungsverstärkers und/oder bezüglich einer Aktivität bzw. eines Betriebs einer Antenne in einem Smartphone oder in einem Tablet aufweisen. Ferner kann die Information als ein Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignal oder ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal eines Leistungsverstärkers bereitgestellt und verarbeitet werden.
Mittels des Verfahrens kann eine Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung mindestens eines Sensors, beispielsweise um den Sensor herum oder um ein Package, in dem der mindestens eine Sensor untergebracht ist, erfasst werden.
Mittels des Verfahrens kann einer Temperaturänderung einer Sensortemperatur in entgegengesetzter Richtung mittels einer Heizstruktur unter Verwendung von Verlustleistung entgegengewirkt werden, so dass eine Sensortemperatur in einem vordefinierten Temperaturbereich gehalten werden kann. So kann erreicht werden, dass ein thermo-akustischer Effekt reduziert, gegebenenfalls minimiert werden kann. Ferner kann erreicht werden, dass eine Messsignalverfälschung eines Sensors durch thermische Einflüsse geringgehalten werden kann.
Beispiel 1 ist ein Sensor-Schaltkreis. Der Sensor-Schaltkreis kann mindestens einen Sensor zum Ermitteln einer Messgröße, eine Heizstruktur, mindestens einen Kompensations-Schaltkreis, bei dem der Kompensations-Schaltkreis eingerichtet ist, eine Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors zu erfassen, und basierend auf der Information mittels Ansteuerns der Heizstruktur einer Temperaturänderung in dem Sensor entgegenzuwirken, aufweisen.
Bei Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 optional ein Package aufweisen, bei dem der mindestens eine Sensor, die Heizstruktur, und der Kompensations-Schaltkreis in dem Package aufgenommen sind.
Bei Beispiel 3 kann der Gegenstand von Beispiel 2 optional aufweisen, dass der Sensor-Schaltkreis eine Mehrzahl von Sensoren in dem Package aufweist.
Bei Beispiel 4 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 3 optional aufweisen, dass der Sensor mindestens einer von einem Mikrofon, einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder einem Gassensor ist.
Bei Beispiel 5 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 4 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis eingerichtet ist, der Temperaturänderung mittels einer Änderung einer Verlustleistung der Heizstruktur entgegenzuwirken.
Bei Beispiel 6 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 5 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis neben dem mindestens einen Sensor in dem Sensor-Schaltkreis vorgesehen ist.
Bei Beispiel 7 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 6 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis eingerichtet ist, die Information über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensors in Form einer periodischen und/oder einer diskreten Einschalt- und Ausschaltfolge zu erfassen, und bei dem der Kompensations-Schaltkreis ferner eingerichtet ist, die Heizstruktur entgegengesetzt zu der Einschalt- und Ausschaltfolge zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Bei Beispiel 8 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 5 bis 7 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis vorgesehen ist, eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des Sensors mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur zu kompensieren, und eine Temperaturreduktion in der Umgebung des Sensors mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur zu kompensieren.
Bei Beispiel 9 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 5 bis 8 optional aufweisen, dass die Heizstruktur mindestens einen veränderlichen Widerstand aufweist, bei dem der mindestens eine veränderliche Widerstand die Verlustleistung erzeugt, oder dass die Heizstruktur mindestens einen Feldeffekt-Transistor, optional einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, aufweist, bei dem der mindestens eine Feldeffekt-Transistor eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Bei Beispiel 10 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 9 optional aufweisen, dass die Heizstruktur mindestens ein verteiltes digitales Feldeffekt-Transistor-Array, optional ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor-Array, mit einer ungleichmäßigen Verteilung einer Kompensationsheizleistung in dem Array aufweist, bei dem das mindestens eine verteilte digitale Feldeffekt-Transistor-Array eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Bei Beispiel 11 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 10 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis in einer Reihenschaltung eine Schaltvorrichtung, eine Spannungsversorgung und die Heizstruktur aufweist.
Bei Beispiel 12 kann der Gegenstand von Beispiel 11 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis ferner einen Inverter aufweist, bei dem der Inverter der Schaltvorrichtung vorgeschaltet ist, und die Schaltvorrichtung ein elektro-mechanisch betätigbarer Schalter ist.
Bei Beispiel 13 kann der Gegenstand von Beispiel 11 optional aufweisen, dass der Kompensations-Schaltkreis ferner einen Differenzverstärker und einen Digital-Analog-Wandler aufweist, bei dem der Differenzverstärker der Schaltvorrichtung vorgeschaltet ist und ein Eingang des Differenzverstärkers mit einem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers gekoppelt ist, wobei der Digital-Analog-Wandler eingerichtet ist, die Information über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensor-Schaltkreises als ein digitales Signal zu erfassen, bei dem der Differenzverstärker derart eingerichtet ist, dass ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers die Schaltvorrichtung aktiviert oder deaktiviert, und bei dem die Schaltvorrichtung ein Transistor ist.
Bei Beispiel 14 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 13 optional aufweisen, dass der Sensor-Schaltkreis in einem Smartphone oder in einem Tablet vorgesehen ist.
Bei Beispiel 15 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 14 optional aufweisen, dass der Sensor-Schaltkreis ein Mikro-Elektro-Mechanisches System (MEMS) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist.
Bei Beispiel 16 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 1 bis 15 optional aufweisen, dass als die Information ein Hüllkurvensignal eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärkers verwendbar ist oder als die Information ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal eines Leistungsverstärkers verwendbar ist.
Beispiel 17 ist ein Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen. Das Verfahren kann ein Erfassen einer Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung mindestens eines Sensors, ein Ansteuern einer Heizstruktur basierend auf der erfassten Information, um einer Temperaturänderung in dem mindestens einen Sensor entgegenzuwirken, aufweisen.
Bei Beispiel 18 kann der Gegenstand von Beispiel 17 optional aufweisen, dass das Erfassen der Information ein Empfangen einer Information bezüglich eines Betriebs eines Leistungsverstärkers und/oder bezüglich eines Betriebs einer Antenne in einem Smartphone oder in einem Tablet aufweist.
Bei Beispiel 19 kann der Gegenstand von Beispiel 17 optional aufweisen, dass das Erfassen der Information ein Empfangen eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärker-Hüllkurvensignals oder ein Empfangen eines Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signals eines Leistungsverstärkers aufweist.
Bei Beispiel 20 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 19 optional aufweisen, dass das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens eines Sensors mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweist, und bei dem das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweist.
Bei Beispiel 21 kann der Gegenstand von Beispiel 20 optional aufweisen, dass das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Deaktivieren der Heizstruktur aufweist, und bei dem das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Aktivieren der Heizstruktur aufweist.
Bei Beispiel 22 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 21 optional aufweisen, dass das Erfassen der Information und das Ansteuern der Heizstruktur dynamisch durchgeführt werden.
Bei Beispiel 23 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 22 optional aufweisen, dass die Heizstruktur derart angesteuert wird, dass eine Temperatur mindestens eines Sensors in einem vorgegebenen Temperaturbereich gehalten wird, so dass Schwankungen eines Ausgangssignals des mindestens einen Sensors aufgrund der Temperaturänderung in einem vorgegebenen Toleranzbereich gehalten werden.
Bei Beispiel 24 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 23 optional aufweisen, dass mittels des Verfahrens ein Kompensationsgrad von Temperaturänderungen in einem Bereich von ungefähr 80 % bis ungefähr 90 %, beispielsweise von ungefähr 85 %, erreicht wird.
Bei Beispiel 25 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 24 optional aufweisen, dass mittels des Verfahrens eine Dämpfung einer Störgröße in einem Bereich von ungefähr 14 dB bis ungefähr 20 dB, beispielsweise von ungefähr 17 dB, erreicht wird.
Bei Beispiel 26 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 25 optional aufweisen, dass bei dem Verfahren mindestens ein veränderlicher Widerstand oder mindestens ein Feldeffekt-Transistor, optional ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, als die Heizstruktur verwendet wird.
Bei Beispiel 27 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 25 optional aufweisen, dass bei dem Verfahren mindestens ein verteiltes digitales Feldeffekt-Transistor-Array mit einer ungleichmäßigen Verteilung von einer Kompensationsheizleistung in dem Array, optional ein verteiltes digitales Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor-Array mit einer ungleichmäßigen Verteilung von einer Kompensationsheizleistung in dem Array, als die Heizstruktur verwendet wird.
Bei Beispiel 28 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 17 bis 27 optional aufweisen, dass das Ansteuern der Heizstruktur ferner ein Betätigen einer Schaltvorrichtung in einem Kompensations-Schaltkreis, derart, dass der Kompensations-Schaltkreis mittels der Schaltvorrichtung geschlossen oder geöffnet wird, wobei in dem Kompensations-Schaltkreis die Schaltvorrichtung, die Heizstruktur, und eine Versorgungsspannung in Reihe geschaltet sind, aufweist.
Bei Beispiel 29 kann der Gegenstand von Beispiel 28 optional aufweisen, dass das Ansteuern der Heizstruktur ferner ein Negieren der Information mittels eines Inverters in dem Kompensations-Schaltkreis, ein Betätigen der Schaltvorrichtung mittels eines Ausgangssignals des Inverters, aufweist.
Bei Beispiel 30 kann der Gegenstand von Beispiel 28 optional aufweisen, dass das Ansteuern der Heizstruktur ferner ein Umwandeln der Information als ein digitales Eingangssignal in ein analoges Ausgangssignal mittels eines Digital-Analog-Wandlers, ein Vergleichen des analogen Ausgangssignals mit einer Referenzspannung mittels eines Differenzverstärkers, ein Betätigen der Schaltvorrichtung im Kompensations-Schaltkreis mittels eines Ausgangssignals des Differenzverstärkers, wobei die Schaltvorrichtung ein Transistor ist.
Bei Beispiel 31 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 20 bis 30 optional aufweisen, dass die Verlustleistung der Heizstruktur an eine Verlustleistung einer in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung angepasst wird, so dass eine Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors auf einem vordefinierten Wert gehalten wird.
Bei Beispiel 32 kann der Gegenstand von Beispiel 31 optional aufweisen, dass das Anpassen der Verlustleistung der Heizstruktur ein Anpassen der Versorgungsspannung oder eines Widerstandswertes des Widerstands an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung aufweist.
Bei Beispiel 33 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 31 oder 32 optional aufweisen, dass die Verlustleistung der Heizstruktur wiederholend an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung angepasst wird.
Bei Beispiel 34 kann der Gegenstand von irgendeinem der Beispiele 31 bis 33 optional aufweisen, dass eine Verlustleistung einer Mehrzahl von Heizstrukturen mittels einer Batch-Kalibrierung eingestellt wird.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen vor allem unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, sollte es von denjenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, welche unter den Wortsinn oder den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst werden.

Claims

Sensor-Schaltkreis (1), aufweisend: • mindestens einen Sensor (2) zum Ermitteln einer Messgröße; • eine Heizstruktur (7); und • mindestens einen Kompensations-Schaltkreis (3), wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) eingerichtet ist, eine Information (5) über eine Temperaturänderung in einer Umgebung des Sensors (2) zu erfassen, und basierend auf der Information (5) mittels Ansteuerns der Heizstruktur (7) einer Temperaturänderung in dem Sensor (2) entgegenzuwirken; • wobei eine Verlustleistung der Heizstruktur (7) an eine Verlustleistung einer externen Vorrichtung (6) angepasst wird, so dass eine Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors (2) auf einem vordefinierten Wert gehalten wird.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Package, wobei der mindestens eine Sensor (2), die Heizstruktur (7), und der Kompensations-Schaltkreis (3) in dem Package aufgenommen sind; wobei optional der Sensor-Schaltkreis (1) eine Mehrzahl von Sensoren (2) in dem Package aufweist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Sensor (2) mindestens einer von einem Mikrofon, einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder einem Gassensor ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) neben dem mindestens einen Sensor (2) in dem Sensor-Schaltkreis (1) vorgesehen ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) eingerichtet ist, die Information (5) über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensors (2) in Form einer periodischen und/oder einer diskreten Einschalt- und Ausschaltfolge zu erfassen, und wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) ferner eingerichtet ist, die Heizstruktur (7) entgegengesetzt zu der Einschalt- und Ausschaltfolge zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) vorgesehen ist, eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des Sensors (2) mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur (7) zu kompensieren, und eine Temperaturreduktion in der Umgebung des Sensors (2) mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur (7) zu kompensieren.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Heizstruktur (7) mindestens einen veränderlichen Widerstand aufweist, wobei der mindestens eine veränderliche Widerstand die Verlustleistung erzeugt, oder wobei die Heizstruktur (7) mindestens einen Feldeffekt-Transistor, optional einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, aufweist, wobei der mindestens eine Feldeffekt-Transistor eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Heizstruktur (7) mindestens ein verteiltes digitales Feldeffekt-Transistor-Array, optional ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor-Array, mit einer ungleichmäßigen Verteilung einer Kompensationsheizleistung in dem Array aufweist, wobei das mindestens eine verteilte digitale Feldeffekt-Transistor-Array eingerichtet ist, die Verlustleistung zu erzeugen.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) in einer Reihenschaltung eine Schaltvorrichtung (10), eine Spannungsversorgung und die Heizstruktur (7) aufweist; wobei optional der Kompensations-Schaltkreis (3) ferner einen Inverter (9) aufweist, wobei der Inverter (9) der Schaltvorrichtung (10) vorgeschaltet ist, und die Schaltvorrichtung (10) ein elektro-mechanisch betätigbarer Schalter ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß Anspruch 9, wobei der Kompensations-Schaltkreis (3) ferner einen Differenzverstärker und einen Digital-Analog-Wandler (12) aufweist, wobei der Differenzverstärker der Schaltvorrichtung (10) vorgeschaltet ist und ein Eingang des Differenzverstärkers mit einem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (12) gekoppelt ist, wobei der Digital-Analog-Wandler (12) eingerichtet ist, die Information (5) über die Temperaturänderung in der Umgebung des Sensor-Schaltkreises (1) als ein digitales Signal zu erfassen, wobei der Differenzverstärker derart eingerichtet ist, dass ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers die Schaltvorrichtung (10) aktiviert oder deaktiviert, und wobei die Schaltvorrichtung (10) ein Transistor ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sensor-Schaltkreis in einem Smartphone oder in einem Tablet vorgesehen ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Sensor-Schaltkreis ein Mikro-Elektro-Mechanisches System (MEMS) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist.
Sensor-Schaltkreis (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei als die Information (5) ein Hüllkurvensignal eines Radio-Frequenz-Leistungsverstärkers verwendbar ist oder als die Information (5) ein Time-Division-Multiple-Access (TDMA)-Signal eines Leistungsverstärkers verwendbar ist.
Verfahren zum Kompensieren von Temperaturänderungen, aufweisend: • Erfassen einer Information über eine Temperaturänderung in einer Umgebung mindestens eines Sensors; und • Ansteuern einer Heizstruktur basierend auf der erfassten Information, um einer Temperaturänderung in dem mindestens einen Sensor entgegenzuwirken, • wobei eine Verlustleistung der Heizstruktur an eine Verlustleistung einer externen Vorrichtung angepasst wird, so dass eine Temperaturbeeinflussung des mindestens einen Sensors auf einem vordefinierten Wert gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Erfassen der Information ein Empfangen einer Information bezüglich eines Betriebs eines Leistungsverstärkers und/oder bezüglich eines Betriebs einer Antenne in einem Smartphone oder in einem Tablet aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens eines Sensors mittels Reduzierens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweist, und wobei das Ansteuern der Heizstruktur ein Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors mittels Erhöhens der Verlustleistung der Heizstruktur aufweist; wobei optional das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerhöhung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Deaktivieren der Heizstruktur aufweist, und wobei optional das Entgegenwirken gegen eine Temperaturerniedrigung in der Umgebung des mindestens einen Sensors ein Aktivieren der Heizstruktur aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Erfassen der Information und das Ansteuern der Heizstruktur dynamisch durchgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Anpassen der Verlustleistung der Heizstruktur ein Anpassen der Versorgungsspannung (8) oder eines Widerstandswertes des Widerstands an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Verlustleistung der Heizstruktur wiederholend an die Verlustleistung der in der Umgebung des mindestens einen Sensors vorgesehenen Vorrichtung angepasst wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei eine Verlustleistung einer Mehrzahl von Heizstrukturen mittels einer Batch-Kalibrierung eingestellt wird.