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VERWEIS AUF VERWANDTE PATENTDOKUMENTE
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Die vorliegende Patentanmeldung ist auch verwandt mit (1) einer US-Patentanmeldung, eingereicht am selben Datum, mit dem Titel MULTIPLE STRING, MULTIPLE OUTPUT DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (Aktenzeichen 3867.404US1; Mandantenzeichen APD 6092), mit Shurong Gu, Dennis A. Dempsey, GuangYang Qu, Hanqing Wang und Tony Yincai Liu als benannten Erfindern, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, einschließlich ihrer Offenbarung eines Zweifach-Ausgangs-DAC; (2) einer US-Patentanmeldung, eingereicht am selben Datum, mit dem Titel INTERNAL INTEGRATED CIRCUIT RESISTANCE CALIBRATION (Aktenzeichen 3867.407US1; Kunden-Zeichen APD6100-1-US), mit GuangYang Qu, Leicheng Chen und Michael Looney als benannten Erfindern, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, einschließlich ihrer Offenbarung von Widerstandsmessung oder-kalibration; und (3) einer US-Patentanmeldung, eingereicht am selben Datum, mit dem Titel SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING THE CONDITION OF A GAS SENSOR (Aktenzeichen 3867.405US1; Mandantenzeichen APD601901 US), mit Michael Looney und GuangYang Qu als benannten Erfindern, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, einschließlich ihrer Offenbarung von Impedanzmesssystemen und -verfahren.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Schrift betrifft allgemein, aber nicht als Beschränkung, elektrochemische Sensoren und Schaltungen und insbesondere, aber nicht als Beschränkung, eine Sensorschnittstellenschaltung zur Bestimmung einer Sensorkenngröße wie Impedanz.
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STAND DER TECHNIK
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Ein elektrochemischer Sensor kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, wie etwa zur Erfassung der Anwesenheit eines oder mehrerer Gasbestandteile, wie etwa Sauerstoff, Kohlenmonoxid usw., in einer Umgebung um den elektrochemischen Sensor. Der elektrochemische Sensor kann eine Gegenelektrode (CE), eine Referenzelektrode (RE) und eine Erfassungselektrode (SE) aufweisen. Die Erfassungselektrode kann auch als Arbeitselektrode (WE) bezeichnet werden. Der elektrochemische Sensor kann eine oder mehrere Sensorkenngrößen aufweisen, wie etwa Impedanz, die eine Angabe dafür bereitstellen können, wie effektiv der Sensor arbeitet, wie etwa durch Vergleichen einer Sensorkenngröße mit einem spezifizierten Referenzwert. Dies kann dabei helfen, zu bestimmen, ob und wann ein ausfallender elektrochemischer Sensor zu ersetzen ist, oder zu bestimmen, wie viel nützliche Lebensdauer vor dem Ersetzen von dem elektrochemischen Sensor erwartet werden kann.
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KURZFASSUNG
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Bestimmung einer Sensorzustands-Kenngröße kann Impedanzprüfung des Sensors aufweisen. Die vorliegenden Erfinder haben unter anderem erkannt, dass solche Impedanzprüfung Bereitstellen eines zeitveränderlichen AC-Erregungsstromsignals in den Sensor und Messen einer Antwortspannung aufweisen kann, wodurch eine Sensorzustandskenngröße bereitgestellt werden kann, indem die Impedanz des elektrochemischen Sensors angegeben wird. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass ein zu lösendes Problem die Bereitstellung sowohl einer wesentlichen DC-Vorspannung für den elektrochemischen Sensor als auch eines genauen, hochauflösenden Erregungsstromsignals für den Sensor ist. Wenn zum Beispiel ein einziger Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Erzeugung sowohl der DC-Vorspannung für den elektrochemischen Sensor als auch des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals zur Prüfung der Impedanz des Sensors verwendet wird, kann die Auflösung des zeitveränderlichen Erregungssignals durch den verfügbaren Dynamikumfang des DAC beschränkt werden, weil Bereitstellen der DC-Offsetvorspannung einen signifikanten Teil des Dynamikumfangs des DAC in Anspruch nehmen kann. Dementsprechend haben die vorliegenden Erfinder dieses Problem gelöst durch Bereitstellen einer Sensorschnittstellenschaltungsarchitektur, die eine wesentliche DC-Offsetvorspannung für einen elektrochemischen oder anderen Sensor getrennt oder unabhängig von dem Abliefern eines zeitveränderlichen AC-Erregungssignals liefern kann, das dann mit höherer Auflösung bereitgestellt werden kann, was wiederum bessere Auflösung des gemessenen Antwortsignals erlauben kann, wodurch die Impedanzkenngröße der Sensorbedingung bereitgestellt wird. Eine bessere Angabe der Sensorbedingung kann dabei helfen, zu frühes Ersetzen des elektrochemischen Sensors zu vermeiden, kann dabei helfen, zu vermeiden, einen ausgefallenen Sensor eingebaut zu lassen oder beides. Dies kann zum Beispiel für einen elektrochemischen Sensor in einer Anwendung zum Detektieren und Hinweisen auf einen gefährlichen Wert von Kohlenmonoxid wichtig sein, sowie für andere elektrochemische Sensoranwendungen. Dies kann auch für andere Impedanzerfassungsanwendungen oder andere Sensorkenngrößen-Bestimmungsanwendungen nützlich sein.
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Diese Übersicht soll eine Übersicht über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung geben. Sie soll keine ausschließliche oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung geben. Die ausführliche Beschreibung wird gegeben, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, können gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Ansichten ähnliche Komponenten beschreiben. Gleiche Bezugszahlen mit verschiedenen angehängten Buchstaben können verschiedene Instanzen ähnlicher Komponenten repräsentieren. Die Zeichnungen veranschaulichen allgemein anhand von Beispielen, aber nicht zur Beschränkung, verschiedene in der vorliegenden Schrift besprochene Ausführungsformen.
- 1 zeigt ein Beispiel für einen ersten Ansatz zur Bereitstellung einer Sensorbedingungs-Kenngrößenschnittstellenschaltung für einen elektrochemischen Sensor, der ein Gas oder einen Bestandteil eines Gases erfasst.
- 2 zeigt ein Beispiel für einen zweiten Ansatz zur Bereitstellung einer Sensorkenngrößen-Bedingungsschnittstellenschaltung für einen elektrochemischen Sensor, die der in 1 gezeigten ähnlich ist, bei der aber die Sensorerregungsschaltung durch eine Sensorerregungsschaltung ersetzt werden kann, die eine differentielle stabile Vorspannungsschaltung aufweisen kann, die von einer Generatorschaltung eines zeitveränderlichen AC-Erregungssignals getrennt und unabhängig sein kann.
- 3 zeigt ein Beispiel für Teile eines Verfahrens, wie etwa zur Bestimmung der Benutzbarkeit eines elektrochemischen Sensors, wie etwa durch Bestimmen einer Sensorkenngröße.
- 4 zeigt ein Beispiel für Teile einer Sensorschnittstellenschaltung, die zur Bereitstellung einer Potentiostat-Schaltung während des normalen Gaserfassungsbetriebs des Sensors verwendet werden kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Schrift beschreibt unter anderem eine Sensorbedingungs-Kenngrößenschnittstellenschaltungsarchitektur, die eine wesentliche DC-Offsetvorspannung für einen elektrochemischen oder anderen Sensor getrennt oder unabhängig von dem Abliefern eines zeitveränderlichen AC-Erregungssignals liefern kann, das dann mit höherer Auflösung bereitgestellt werden kann, was wiederum bessere Auflösung des gemessenen Antwortsignals erlauben kann, wodurch die Impedanzkenngröße der Sensorbedingung bereitgestellt wird. Eine bessere Angabe des Sensorzustands kann dabei helfen, zu frühes Ersetzen des elektrochemischen Sensors zu vermeiden, kann dabei helfen, zu vermeiden, einen ausgefallenen Sensor eingebaut zu lassen, oder beides. Dies kann zum Beispiel für einen elektrochemischen Sensor in einer Anwendung zum Detektieren und Hinweisen auf einen gefährlichen Wert von Kohlenmonoxid wichtig sein, sowie für andere elektrochemische Sensoranwendungen. Dies kann auch für andere Impedanzerfassungsanwendungen nützlich sein, oder für andere Sensorzustands-Kenngrößenprüfanwendungen.
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1 zeigt ein Beispiel für einen ersten Ansatz zur Bereitstellung einer Sensorkenngrößen-Angabenschnittstellenschaltung 100 für einen elektrochemischen Sensor 102, der Gas oder einen Bestandteil eines Gases erfasst. Der elektrochemische Sensor 102 kann einen Anschluss der Gegenelektrode (CE), einen Anschluss der Referenzelektrode (RE) und einen Anschluss der Erfassungselektrode (SE) aufweisen. Die Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltung 100 kann eine Sensorzustands-Angabefähigkeit aufweisen, wie etwa zum Durchführen einer Impedanzprüfung des Sensors 102. In 1 wird der elektrochemische Sensor 102 durch ein elektrisches Modell von Kenngrößenimpedanzen repräsentiert, die den verschiedenen Elektroden zugeordnet sind, wozu Widerstandskomponenten und reaktive (z.B. kapazitive) Komponenten wie gezeigt gehören können. Jede Elektrode kann als ein Reihenwiderstand in Reihe mit einer Parallelkombination eines Widerstands und einer Kapazität, elektrisch an einem gemeinsamen Knoten 103 verbunden, modelliert werden.
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In 1 kann die Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltung 100 eine Sensorerregungsschaltung 104, eine Rückkopplungsschaltung 106 und eine Antwortsignal-Ausgabeschaltung 108 aufweisen. Die Sensorerregungsschaltung 104 kann eine Digital-Signalformgeneratorschaltung 110 aufweisen, wie etwa zum Erzeugen eines Digital-Erregungssignals zur weiteren Verarbeitung und Ablieferung an den Sensor 102, zum Erzeugen eines Vorspannungssignals zur weiteren Verarbeitung und Ablieferung an den Sensor 102 oder beides. Eine oder mehrere Ausgaben des Digital-Signalformgenerators 110 können mit Eingängen einer Digital-Analog-Wandler- bzw. DAC-Schaltung 112, zum Beispiel einem 12-Bit-DAC, gekoppelt werden. Der DAC 112 kann die durch den Digital-Signalformgenerator 110 bereitgestellte digitale Erregungssignalform in ein analoges Signal wandeln, wie etwa ein Analogsignal im Differenzmodus, das an einem oder mehreren Ausgängen des DAC 112 bereitgestellt werden kann. Das resultierende Analogsignal kann gefiltert werden, etwa indem das DAC-Ausgangssignal einem oder mehreren Eingängen einer aktiven oder passiven Einzelpol- oder Mehrpol-Tiefpassfilterschaltung 114, zum Beispiel einem Einpol-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von Fc=250 kHz, zugeführt wird. Das resultierende gefilterte Analogsignal kann an einem oder mehreren Ausgängen der Filterschaltung 114 einem oder mehreren Eingängen einer Verstärkungs- oder Dämpfungsschaltung, wie etwa einer Schaltung 116 eines Verstärkers mit programmierbarer Verstärkung (PGA), zugeführt werden. In einem Beispiel kann der PGA 116 Dämpfung (Verstärkungsfaktor von weniger als 1) bereitstellen, so dass Dynamikumfang und Auflösung des DAC 112 voller ausgenutzt werden können.
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In 1 kann das resultierende gefilterte und verstärkte oder gedämpfte Analogsignal an einem oder mehreren Ausgängen des PGA 116 Differenzeingängen 118, 120 einer Erregungsverstärkerschaltung 122 zugeführt werden, die selbst eine erste Verstärkerschaltung 124 mit Differenzeingang aufweisen kann, die einen invertierenden Eingang und einen nichtinvertierenden Eingang aufweist. Zum Beispiel kann der PGA-Ausgang 118 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 124 gekoppelt werden, wie etwa über einen ersten Widerstand (der gegebenenfalls eine R/2R-Widerstandsleiterkonfiguration mit programmierbarem Widerstand aufweisen kann), und der PGA-Ausgang 120 kann mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 124 gekoppelt werden, wie etwa über einen zweiten Widerstand (der auch gegebenenfalls eine R/2R-Widerstandsleiterkonfiguration mit programmierbarem Widerstand aufweisen kann). Der Verstärker 124 kann zum Antreiben eines weiteren zweiten Verstärkers 126 verwendet werden, der das Erregungssignal an einem Ausgang der Erregungsverstärkerschaltung 122 an Knoten D einer Elektrode des Sensors 102 zuführen kann, wie etwa der Gegenelektrode CE über einen Schalter, der als Teil einer Schaltmatrix 128 enthalten sein kann, die auf derselben integrierten Schaltung wie der Rest der Sensorschnittstellenschaltung 100 enthalten sein kann. In der Erregungsverstärkerschaltung 122 kann eine dritte Verstärkerschaltung 130 zum Beispiel in einer Spannungsfolgerkonfiguration verwendet werden, um dem invertierenden Eingang des zweiten Verstärkers 126 eine Vorspannung zuzuführen.
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In 1 kann die Rückkopplungsschaltung 106 einen ersten Eingang (P) aufweisen, der elektrisch mit einer der Elektroden des Sensors 102, wie etwa dem Anschluss der Referenzelektrode (RE), gekoppelt sein kann, wie etwa über einen entsprechenden Schalter in der Schaltmatrix 128. Die Rückkopplungsschaltung 106 kann auch einen zweiten Eingang (N) aufweisen, der elektrisch mit einer der Elektroden des Sensors 102, wie etwa dem Anschluss der Erfassungselektrode (SE), gekoppelt werden kann, wie etwa über einen anderen entsprechenden Schalter in der Schaltmatrix 128, und gegebenenfalls über einen Lastwiderstand (RLOAD). Die Eingänge P und N der Rückkopplungsschaltung 106 können jeweils durch eine entsprechende erste und zweite Pufferverstärkerschaltung 132, 134, die jeweils in einer Spannungsfolgerkonfiguration konfiguriert sein können, wobei ein nichtinvertierender Eingang der Pufferverstärkerschaltung 132, 134 elektrisch mit dem entsprechenden Ausgang der Pufferverstärkerschaltung 132, 134 gekoppelt ist, gekoppelt sein und durch diese empfangen werden. Der Ausgang der Pufferverstärkerschaltung 132 kann elektrisch mit dem invertierenden Eingang der ersten Verstärkerschaltung 124 gekoppelt werden, wie etwa über einen entsprechenden Widerstand (der gegebenenfalls eine R/2R-Widerstandsleiterkonfiguration mit programmierbarem Widerstand aufweisen kann). Der Ausgang der Pufferverstärkerschaltung 134 kann elektrisch mit dem nichtinvertierenden Eingang der ersten Verstärkerschaltung 124 gekoppelt sein, wie etwa über einen entsprechenden Widerstand (der gegebenenfalls eine R/2R-Widerstandsleiterkonfiguration mit programmierbarem Widerstand aufweisen kann).
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In 1 kann der Anschluss der Erfassungselektrode (SE) mit der Antwortsignal-Ausgangsschaltung 108, wie etwa einem Transimpedanzverstärkerknoten (T), über einen entsprechenden Schalter in der Schaltmatrix 128 verbunden sein. Die Antwortsignal-Ausgangsschaltung 108 kann einen Transimpedanzverstärker 136 aufweisen, um einen von dem Anschluss der Erfassungselektrode (SE) des Sensors 102 (z.B. über den Lastwiderstand RLOAD oder anderweitig) empfangenen Strom in ein Antwortspannungssignal umzusetzen, das an dem Ausgangsknoten des Transimpedanzverstärkers 136 bereitgestellt wird. Der Transimpedanzverstärker 136 kann mit einem Rückkopplungswiderstand RTIA in einem Rückkopplungspfad zwischen dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers 136 und einem invertierenden Eingang an dem Knoten T des Transimpedanzverstärkers 136 konfiguriert sein. Gegebenenfalls kann ein Rückkopplungskondensator (CF) parallel mit dem Rückkopplungswiderstand RTIA platziert sein, wie etwa um Tiefpassfilterung des Antwortspannungssignals am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 136 bereitzustellen, wenn es erwünscht ist.
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In 1 kann die Erregungsverstärkerschaltung 122 einen ersten Verstärker 124 mit Differenzeingang aufweisen, dessen Differenzeingänge (nichtinvertierender Eingang und invertierender Eingang) jeweils so geschaltet sind, dass sie Ströme von zwei Differenzquellen empfangen und summieren: erstens von den jeweiligen Ausgängen des PGA 116 über ihre entsprechenden Widerstände; und zweitens von den jeweiligen Ausgängen der Pufferverstärkerschaltungen 132, 134 über ihre entsprechenden Widerstände.
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Während eines Impedanzprüf-Betriebsmodus kann die Digital-Signalformgeneratorschaltung 110 einer zum Betrieb des Sensors 102 erwünschten stabilen DC-Vorspannungssignalspannungskomponente eine zeitveränderliche AC-Signalkomponente überlagern. Als Reaktion auf diese zeitveränderliche AC-Signalkomponente in diesem Impedanzprüf-Betriebsmodus erscheint eine resultierende zeitveränderliche AC-Signalspannung als Reaktion am Ausgang des TIA-Verstärkers 136, woraus ein Kenngrößenimpedanzparameter des Sensors 102 bestimmt werden kann (z.B. durch Dividieren der AC-Antwortsignal-Spannungskomponentenamplitude durch die AC-Erregungsstromsignalkomponente).
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Ein Problem bei dem in 1 gezeigten Ansatz ist, sowohl dem elektrochemischen Sensor 102 eine wesentliche DC-Vorspannung zuzuführen, als auch dem Sensor 102 ein genaues hochauflösendes zeitveränderliches AC-Erregungsstromsignal. Bei dem in 1 gezeigten Sensor wird ein einziger DAC 112 zur Erzeugung sowohl der DC-Vorspannung für den elektrochemischen Sensor 102 als auch des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals zum Prüfen der Impedanz des Sensors 102 verwendet. Aus diesem Grund kann die Auflösung des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals durch den verfügbaren Dynamikumfang des DAC 112 beschränkt werden. Der Grund dafür besteht darin, dass Bereitstellen der DC-Offsetvorspannung einen signifikanten Teil des Dynamikumfangs des DAC 112 aufbrauchen kann.
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2 zeigt ein Beispiel für einen zweiten Ansatz zur Bereitstellung einer Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltung 200 für einen elektrochemischen Sensor 102, die der in 1 gezeigten ähnlich ist, bei der aber die Sensorerregungsschaltung 104 durch einen Sensorerregungsschaltung 204 ersetzt werden kann, die eine stabile Differential-Vorspannungsschaltung 206 aufweisen kann, die von einer Generatorschaltung 208 des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals getrennt und unabhängig sein kann. Die stabile Differential-Vorspannungsschaltung 206 kann der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222, die in bestimmter Hinsicht dem Erregungsverstärker 122 ähnlich ist, die aber eine zusätzliche Menge von Eingängen aufweisen kann, die mit der stabilen Differential-Vorspannungsschaltung 106 gekoppelt werden können, eine stabile Differential-Vorspannungssignalkomponente zuführen. Die Generatorschaltung 208 des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals kann der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 eine zeitveränderliche AC-Erregungssignalkomponente zuführen, aber ohne dass sie auch der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 ein stabiles Differential-Vorspannungssignal bereitstellen muss. Dies kann dabei helfen, verbesserte Auflösung der zeitveränderlichen AC-Signalkomponente zu ermöglichen, die der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 zugeführt wird, da der volle Dynamikumfang des DAC 112 zur Erzeugung der zeitveränderlichen AC-Signalkomponente verwendet werden kann, ohne auch zu erfordern, dass der Dynamikumfang des DAC 112 das stabile Differential-Vorspannungssignal unterbringt. Die geteilte Erregungsverstärkerschaltung 222 kann ein drittes Paar von Differenzeingängen aufweisen, die mit der Rückkopplungsschaltung 106 gekoppelt werden können, zusätzlich zu einer ersten Menge von Differenzeingängen, die mit der Generatorschaltung 208 des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals gekoppelt werden können, und einer zweiten Menge von Differenzeingängen, die mit der Generatorschaltung 206 des stabilen Differential-Vorspannungssignals gekoppelt werden können. Das dritte Paar von Differenzeingängen kann verwendet werden, um das stabile Differential-Vorspannungssignal der Verstärkerschaltung 22 getrennt und unabhängig von dem zeitveränderlichen AC-Erregungssignal und dem Rückkopplungssignal zuzuführen.
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In 2 kann die Generatorschaltung 206 des stabilen Differential-Vorspannungssignals einen zweiten DAC 212 aufweisen, der von dem DAC 112 der Generatorschaltung 208 des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals getrennt und unabhängig von diesem arbeiten kann, um so die stabile Differential-Vorspannungssignalkomponente getrennt der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 zuzuführen, um dadurch dabei zu helfen, den Dynamikumfang des DAC 112 zu befreien, um so der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 eine höher auflösende zeitveränderliche AC-Signalkomponente zuzuführen. Der zweite DAC 212 muss nicht dieselbe Auflösung wie der DAC 112 aufweisen. Zum Beispiel kann der zweite DAC 212 eine niedrigere Auflösung als der DAC 12 aufweisen, weil eine niedrigere Auflösung dafür geeignet sein kann, der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 die stabile Differential-Vorspannungssignalkomponente zuzuführen. Als ein Anschauungsbeispiel kann der zweite DAC 212 eine Auflösung von 6 Bit aufweisen und ein 6-Bit-Digitaleingangssignal empfangen, während der erste DAC 112 eine Auflösung von 12 Bit aufweisen kann und ein 12-Bit-Digitaleingangssignal empfangen kann. Der DAC 212 kann jedoch dieselbe Auflösung wie der DAC 112 aufweisen, oder der DAC kann eine größere Auflösung als der DAC 112 aufweisen, wenn es erwünscht, je nachdem, wie es für eine konkrete Anwendung angemessen ist. In einem Beispiel kann der DAC 112 einen Zweifach-Ausgangs-DAC aufweisen, der eine zweite Ausgabe an dem Knoten Vbias mit einer höheren Auflösung (z.B. 12 Bit Auflösung) bereitstellt als durch den Zweifach-Ausgangs-DAC an seinem zweiten Ausgang (z.B. 6 Bit Auflösung) an dem Knoten Vzero bereitgestellt wird. In einem Beispiel kann der Zweifach-Ausgangs-DAC 112 so implementiert werden, wie es in einer US-Patentanmeldung, die am selben Datum hiermit eingereicht wurde, mit dem Titel MULTIPLE STRING, MULTIPLE OUTPUT DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (Aktenzeichen 3867.404US1; Kunden-Zeichen APD 6092) mit Shurong Gu, Dennis A. Dempsey, Guang Yang Qu, Hanqing Wang und Tony Yinacai Liu als benannten Erfindern, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, einschließlich ihrer Offenbarung eines Zweifach-Ausgangs-DAC, beschrieben wird.
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IN 2 kann der DAC 212 seine stabile Vorspannungssignalkomponente an Differenzausgängen bereitstellen, die durch optionale jeweilige Nebenschlusskondensatoren (z.B. 0,1 Mikrofarad), die jeweils mit solchen Differenzausgängen des DAC 212 gekoppelt sind, weiter stabilisiert werden können. Signale von diesen Differenzausgängen des DAC 212 können an Eingängen der Pufferverstärkerschaltungen 214, 216, wie etwa an jeweiligen nichtinvertierenden Eingängen der jeweiligen Pufferverstärkerschaltungen 214, 216, empfangen werden. Die Pufferverstärkerschaltungen 214, 216 können jeweils in einer Spannungsfolgerkonfiguration konfiguriert sein, wobei ihr invertierender Eingangsanschluss in einer Rückkopplungsanordnung mit ihrem Ausgangsanschluss gekoppelt ist. Der Ausgang der Pufferverstärkerschaltung 214 kann mit einem invertierenden Eingang des Verstärkers 124 in der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222 gekoppelt sein wie etwa über einen Widerstand, der einen Widerstandswert R aufweist. Der Ausgang des Pufferverstärkers 216 kann mit einem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 124 gekoppelt sein, wie etwa über einen Widerstand, der einen Widerstandswert R aufweist.
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Somit kann in 2 der geteilte Erregungsverstärker 222 drei Paare von Differenzeingängen aufweisen: (1) ein erstes Paar von Differenzeingängen von der Differential-Generatorschaltung 208 des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals, um so eine differentielle zeitveränderliche AC-Erregungssignalkomponente, wie etwa zum Anlegen an den Sensor 102 während der Impedanzprüfung, zu empfangen; (2) ein zweites Paar von Differenzeingängen von dem Generator 206 des differentiellen stabilen Vorspannungssignals, wie etwa um eine differentielle stabile Vorspannungssignalkomponente zu empfangen, wie etwa zum Anlegen an den Sensor 102 während der Impedanzprüfung oder während des normalen Gaserfassungsbetriebs; und (3) ein drittes Paar von Differenzeingängen von der Rückkopplungsschaltung 106, um so ein Differential-Rückkopplungssignal von dem Sensor 102, wie etwa während der Impedanzprüfung oder während des normalen Gaserfassungsbetriebs, zu empfangen. Einzelne dieser drei Paare von Differenzeingängen können jeweils mit dem nichtinvertierenden und invertierenden Eingang des Verstärkers 124 des geteilten Erregungsverstärkers 222 gekoppelt werden, wie etwa über entsprechende feste oder variable Widerstände oder anderweitig.
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In 2 kann von der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente getrenntes und unabhängiges Bereitstellen der differentiellen zeitverändlichen AC-Signalkomponente dem die differentielle zeitveränderliche AC-Signalkomponente bereitstellenden DAC 112 erlauben, ein genaueres, höher auflösendes differentielles zeitveränderliches AC-Signal bereitzustellen, weil sein Dynamikumfang voller genutzt werden kann, da er nur die Amplitude des differentiellen zeitveränderlichen AC-Signals unterbringen muss, anstelle dieser dem Signaloffset der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente überlagerten AC-Amplitude. Das Überlagern der differentiellen zeitveränderlichen AC-Signalkomponente wird durch die geteilte Erregungsverstärkerschaltung 222 durchgeführt, wodurch die Dynamikumfänge jedes der DAC 112, 212 durch das dem anderen der DAC 112, 212 zugeführte Signal unbeschränkt gelassen werden kann.
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Die differentielle stabile Vorspannungssignalkomponente kann in einem Beispiel eine Gleichstromkomponente sein, die mit der Zeit nicht variiert, oder kann in dem Sinne „stabil“ sein, dass die differentielle stabile Vorspannungssignalkomponente zeitveränderlich ist, aber mit einer Frequenz von weniger als der des differentiellen zeitveränderlichen AC-Signals, wie etwa 2x, 5x, 10x, 100x, 1000x, 1000000x kleiner als die Frequenz des differentiellen zeitveränderlichen AC-Signals.
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Obwohl 2 ein Beispiel zeigt, in dem der DAC 112 und der DAC 212 völlig getrennt und unabhängig sind, kann der Grund für das Bereitstellen einer solchen Anordnung dergestalt sein, dass ihre zwei Differenzeingangssignale unabhängig bereitgestellt werden können, um volle Nutzung des gesamten Dynamikumfangs jedes der DAC 112, 212 zu gestatten. Die vorliegenden Erfinder ziehen es ausdrücklich in Betracht, dass es möglich sein kann, bestimmte Komponenten der DAC 112, 212 zu teilen, während immer noch getrennte und unabhängige Bereitstellung jedes der zwei Digitaleingangssignale erlaubt wird, jeweils ohne dem anderen irgendeine Dynamikumfangbeschränkung aufzuerlegen, obwohl bestimmte Komponenten zwischen den DAC 112, 212 geteilt werden können.
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3 zeigt ein Beispiel für Teile eines Verfahrens 300, wie etwa zum Bestimmen der Benutzbarkeit eines elektrochemischen Sensors, wie etwa durch Bestimmen einer Sensorkenngröße, wie etwa einer Impedanz, die dem elektrochemischen Sensor, wie etwa dem elektrochemischen Sensor 102, zugeordnet ist.
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Bei 302 kann eine differentielle zeitveränderliche AC-Erregungssignalkomponente zum Beispiel an einen ersten und zweiten Verstärkereingangsknoten (z.B. den nichtinvertierenden und invertierenden Eingang des Verstärkers 124 der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222), abgeliefert werden, wie etwa zur Ansteuerung eines Erregungssignals in den Sensor 102 während einer Sensorimpedanzprüfung.
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Bei 304 kann getrennt (und gleichzeitig) eine differentielle stabile Vorspannungssignalkomponente abgeliefert werden, wie etwa an den ersten und zweiten Verstärkereingangsknoten (z.B. den nichtinvertierenden und invertierenden Eingang des Verstärkers 124 der geteilten Erregungsverstärkerschaltung 222), wie etwa zur Vorspannung des ersten und zweiten Verstärkereingangsknotens, während das Erregungssignal während der Sensorimpedanzprüfung in den Sensor 102 getrieben (driving) wird. Dies kann nützlich sein, um dem Sensor 102 ein gewünschtes Vorspannungssignal zuzuführen, sowie es zum Betrieb des Sensors 102 notwendig sein kann.
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Bei 306 kann ein Differential-Rückkopplungssignal (z.B. gleichzeitig mit 302 und 304 während der Sensorimpedanzprüfung) von dem Sensor 102 zum Beispiel an den ersten und zweiten Verstärkereingangsknoten übermittelt werden, während das Erregungssignal in den Sensor 102 getrieben wird.
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Bei 308 kann während des Treibens des Erregungssignals der Sensorimpedanzprüfung eine Antwort von dem Sensor gemessen werden, wie etwa unter Verwendung des Transimpedanzverstärkers 136 der Antwortsignal-Ausgangsschaltung 108. Eine Antwortspannung am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 136 kann eine Angabe der Impedanz des Sensors 102 bereitstellen, wie etwa wenn der Strom dem Sensor 102 zugeführt wird (z.B. wie bekannt durch die differentielle zeitveränderliche AC-Eingabe bestimmt). Obwohl die Impedanz des Sensors 102 bestimmt wird, kann also eine solche Impedanz durch Messen einer Antwortspannung auf einen AC-Erregungssignalstrom spezifizierter Amplitude unter Verwendung des ohmschen Gesetzes, das aussagt, dass die Impedanz gleich der Antwortspannung, dividiert durch den spezifizierten Sensorstrom, ist, bestimmt werden.
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In 3 kann bei 302 Abliefern des zeitveränderlichen AC-Erregungssignals Wandeln eines ersten Digitaleingangssignals in ein erstes Analogsignal zum Bereitstellen der differentiellen zeitveränderlichen AC-Erregungssignalkomponente während der Sensorimpedanzprüfung aufweisen. Bei 304 kann Abliefern der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente Wandeln eines zweiten Digitaleingangssignals in ein zweites Analogsignal zur Bereitstellung der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente während der Sensorimpedanzprüfung aufweisen. Das zweite Analogsignal kann gegebenenfalls auch zur Bereitstellung der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente während eines Betriebs- (z.B. Gaserfassungs-) Modus des Sensors verwendet werden, während dem die differentielle zeitveränderliche AC-Signalkomponente nicht angelegt wird, z.B. die Sensorimpedanz nicht geprüft wird.
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In 3 kann bei 302 Bereitstellen der differentiellen zeitveränderlichen AC-Erregungssignalkomponente während der Sensorimpedanzprüfung gegebenenfalls Dämpfen des ersten Analogsignals, wie etwa unter Verwendung des PGA 116, aufweisen. Dies kann dabei helfen, den vollen Dynamikumfang des DAC 112 zur Bereitstellung eines hochauflösenden Signals für die AC-Erregung zur Impedanzprüfung des Sensors 102 zu nutzen.
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In 3 kann bei 308 Messen der Antwort von dem Sensor 102 gegebenenfalls Wandeln eines Stroms von dem Sensor 102 als Reaktion auf die differentielle zeitveränderliche AC-Erregungssignalkomponente in eine Spannung (z.B. am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 136) aufweisen, um eine Angabe einer Sensorkenngröße (z.B. Impedanz) bezüglich Benutzbarkeit des Sensors 102 bereitzustellen. In einem Anschauungsbeispiel kann der Strom von dem Sensor 102 gegebenenfalls durch Kopplung durch den Lastwiderstand RLOAD bereitgestellt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, den Lastwiderstand RLOAD vorzusehen. In einem Beispiel kann der Transimpedanzverstärker 136 gegebenenfalls mit einer Direktverbindung zu dem Sensor 102 z.B. unter Auslassung des Lastwiderstands RLOAD, betrieben werden.
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In 3 kann bei 302 die Frequenz der differentiellen zeitveränderlichen AC-Signalkomponente gegebenenfalls während der Sensorimpedanzprüfung variiert werden. Dies kann Durchführen der Impedanzprüfung bei zwei verschiedenen Frequenzen aufweisen. In einem Beispiel können beide Frequenzen des Impedanzprüfsignals höher als eine Frequenzantwort des Sensors 102, die selbst auf eine schnelle Änderung von Umgebungsbedingungen erwartet wird, sein, was zum Beispiel eine Änderung der Konzentration des Gases, das geprüft wird, einer Änderung der Umgebungstemperatur, bei der der Sensor 102 betrieben wird usw. aufweisen kann, so dass diese Faktoren unter Verwendung einer Differential-Impedanzprüfung bei verschiedenen Frequenzen verringert oder beseitigt werden können. In einem Beispiel kann Durchführen der Impedanzprüfung Bereitstellen eines großen Durchlaufs der Frequenz (z.B. von 0,2 Hz bis 200 kHz) der differentiellen zeitveränderlichen AC-Signalkomponente und Messen des Antwortsignals während zweier oder mehrerer Punkte des Durchlaufs aufweisen.
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In 3 kann bei 304 Bereitstellen der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente Temperaturkompensieren der differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente aufweisen, wie etwa durch Bereitstellen eines PTAT-Signals (proportional zu Absoluttemperatur) oder eines CTAT-Signals (Komplementär-zu-Absoluttemperatur), um die differentielle stabile Vorspannungssignalkomponente zu erzeugen.
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Obwohl 2 ein Beispiel mit drei Differenzeingängen zeigt (z.B. einem ersten Differenzeingangspaar zum Empfangen einer differentiellen zeitveränderlichen AC-Erregungssignalkomponente, einem zweiten Differenzeingangspaar zum Empfangen einer differentiellen stabilen Vorspannungssignalkomponente und einem dritten Differenzeingangspaar zum Empfangen einer Differential-Rückkopplungssignalkomponente), können auch ein vierter oder sogar weitere Differenzeingänge vorgesehen werden, um ähnlich weitere entsprechende Differenzsignalkomponenten einzugeben oder anderweitig zu koppeln.
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Obwohl der elektrochemische Sensor 102 mit drei Elektroden (RE, CE, SE) gezeigt ist, können außerdem eine vierte oder sogar weitere Elektrode in dem elektrochemischen Sensor 102 vorgesehen werden. Zum Beispiel kann eine vierte Diagnostikelektrode (DE) in dem elektrochemischen Sensor 102 vorgesehen werden, und die Knoten N und T, die in 2 gezeigt sind, können alternativ oder selektiv (z.B. schaltbar) mit der Diagnostikelektrode (D) gekoppelt werden, z.B. statt mit der Erfassungselektrode (SE) gekoppelt zu werden (oder als schaltbare Alternative dazu).
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4 zeigt ein Beispiel für Teile einer Sensorschnittstellenschaltung 400, die zum Beispiel auf demselben monolithischen integrierten Schaltungschip (IC) wie entweder die Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltung 100 oder die Sensorkenngrößen-Schnittstelle 200 integriert werden kann. Mit der Sensorschnittstellenschaltung 400 kann während des normalen Gaserfassungsbetriebs des Sensors 102 eine Potentiostat-Schaltung bereitgestellt werden. Da der normale Niederfrequenzantwort-Gaserfassungsbetrieb des Sensors 102 fast die ganze Zeit verwendet werden kann, selten unterbrochen wird und dann im Allgemeinen nur kurz, um die höherfrequente Sensorzustands-Kenngrößenprüfung (z.B. Impedanzprüfung) durchzuführen, um Sensorzustand oder -benutzbarkeit zu bestimmen, kann die Signalschnittstellenschaltung 400 unter Verwendung mindestens einiger Komponenten mit niedrigerem Stromverbrauch als die in den Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltungen 100, 200 verwendeten implementiert werden, obwohl einige Komponenten (z.B. der Zweifach-Ausgangs-DAC 212) gegebenenfalls zwischen der Sensorschnittstellenschaltung 400 und der ausgewählten Sensorkenngrößen-Schnittstellenschaltungen 100, 200 geteilt werden können.
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In einem Dreielektrodenbeispiel kann die Arbeitselektrode (WE) dem zu detektierenden Zielgas entsprechen, wie etwa durch Oxidieren oder Reduzieren des Gases. Dies erzeugt einen Stromfluss, der proportional zu der Konzentration des Zielgases ist. Dieser Strom kann dem Sensor durch die Gegenelektrode (CE) zugeführt werden. Die Referenzelektrode (RE) kann durch die Potentiostat-Schaltung verwendet werden, um ein festes Potential an der Arbeitselektrode aufrechtzuerhalten, das auf demselben Potential wie das Referenzelektrodenpotential (z.B. für einen nichtvorgespannten Sensor 102) oder mit einer Offsetspannung (z.B. für einen Sensor 102, der Vorspannung erfordert) gehalten werden kann. Die Gegenelektrode CE schließt den Kreis mit der Arbeitselektrode WE. Die Gegenelektrode CE führt eine Reduktion einer chemischen Verbindung durch, wenn die Arbeitselektrode WE oxidiert. Die Gegenelektrode CE führt eine Oxidation einer chemischen Verbindung durch, wenn die Arbeitselektrode WE eine Reduktion durchführt. Das Potential der Gegenelektrode CE kann schweben gelassen werden, so dass es sich als Reaktion auf die Konzentration des Ziels ändert. Das Potential an der Gegenelektrode CE kann als unwichtig betrachtet werden, solange die Potentiostat-Schaltung genug Spannung und Strom bereitstellen kann, um die Arbeitselektrode WE auf demselben Potential wie die Referenzelektrode RE zu halten.
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In dem Beispiel von 4 kann ein erster Ausgang des Zweifachausgangs-DAC 212 verwendet werden, um das Potential bei Vzero herzustellen, das der Arbeitselektrode WE (auch als die Erfassungselektrode SE bezeichnet) zugeführt wird. Ein zweiter Ausgang des Zweifachausgangs-DAC 212 kann verwendet werden, um das Potential an der Gegenelektrode CE und dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 402 herzustellen, der schaltbar in eine Spannungsfolgerkonfiguration konfiguriert werden kann, um die Gegenelektrode CE anzusteuern. Der Verstärker 402 liefert Strom an die Gegenelektrode CE zum Ausgleich des durch die Arbeitselektrode WE, SE erforderten Stroms. Der invertierende Eingang des Verstärkers 402 kann zum Beispiel durch einen oder mehrere Widerstände, wie etwa die zwei in Reihe geschalteten 10-KΩ-Widerstände, die in 4 gezeigt sind, mit der Referenzelektrode RE gekoppelt werden. Der Strom durch die Arbeitselektrode WE, SE gibt Konzentration des Zielgases an und kann über einen energiesparenden Transimpedanzverstärker 404, mit dem sie zum Beispiel durch einen Lastwiderstand Rload0 gekoppelt werden kann, in ein resultierendes Ausgangsspannungssignal umgesetzt werden. Der Verstärkungsfaktor des Transimpedanzverstärkers 404 kann von dem Widerstandswert von Rload0 und einem Widerstandswert des Rückkopplungswiderstands RTIA0 zwischen einem Ausgang des Transimpedanzverstärkers 404 und einem invertierenden Eingang des Transimpedanzverstärkers 404 abhängen. Der nichtinvertierende Eingang des Transimpedanzverstärkers 404 kann mit einer gewünschten Vorspannung vorgespannt werden, wie etwa der Spannung bei Vzero, die durch den zweiten Ausgang des Zweifachausgangs-DAC 212 bereitgestellt wird, auf die die Arbeitselektrode WE, SE vorgespannt wird. Die Widerstandswerte RloadO und RTIAO können zum Beispiel so spezifiziert, kompensiert oder kalibriert werden, wie es in einer US-Patentanmeldung beschrieben wird, die am selben Datum hiermit eingereicht wurde, mit dem Titel INTERNAL INTEGRATED CIRCUIT RESISTANCE CALIBRATION (Aktenzeichen 3867.407US1; Kunden-Zeichen APD6100-1-US), mit GuangYang Qu, Leicheng Chen und Michael Looney als benannten Erfindern, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, einschließlich ihrer Offenbarung von Widerstandsmessung oder-kalibration. Die durch den Transimpedanzverstärker 404 ausgegebene Signalspannung kann (z.B. durch eine Analogsignal-Multiplexerschaltung) zur Umsetzung in ein Digitalsignal einer Analog-Digital-Wandler- bzw. ADC-Schaltung zugeführt werden. Weitere Signalverarbeitung kann digital durchgeführt werden, wie etwa durch eine Digitalsignalprozessor- bzw. DSP-Schaltung.
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Verschiedene Anmerkungen
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Die obige Beschreibung enthält Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Diese Ausführungsformen können hier auch als „Beispiele“ bezeichnet sein. Solche Beispiele können Elemente zusätzlich zu den gezeigten oder beschriebenen aufweisen. Die vorliegenden Erfinder ziehen jedoch auch Beispiele in Betracht, bei denen nur die gezeigten oder beschriebenen Elemente vorgesehen sind. Außerdem ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, die eine beliebige Kombination oder Permutation der gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder eines oder mehrere Aspekte davon), entweder mit Bezug auf ein konkretes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder mit Bezug auf andere Beispiele (oder einem oder mehrere Aspekte davon), die hier gezeigt oder beschrieben werden, verwenden.
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Im Fall unstimmiger Verwendungen zwischen der vorliegenden Schrift und beliebigen der durch Bezugnahme aufgenommenen Schriften gilt die Verwendung in der vorliegenden Schrift.
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In der vorliegenden Schrift werden die Ausdrücke „ein“ oder „eine“, so wie es in Patentschriften üblich ist, so verwendet, dass sie eines oder mehr als eines aufweisen, unabhängig von allen anderen Fällen oder Benutzungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In der vorliegenden Schrift soll der Ausdruck „oder“ ein nichtausschließendes oder bedeuten, so dass „A oder B“ „A aber nicht B“, „B aber nicht A“ und „A und B“ aufweist, sofern es nicht anders angegeben wird. In den angefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke „aufweisend“ und „bei dem“ als die umgangssprachlichen Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „aufweisend“ und „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „aufweisend“ und „aufweisend“ mit offenem Ende, das heißt, ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel oder ein Prozess mit Elementen zusätzlich zu den nach einem solchen Ausdruck in einem Anspruch aufgelisteten soll immer noch in den Schutzumfang dieses Anspruchs fallen. Außerdem werden in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „erstes“, „zweites“ und „drittes“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen ihren Objekten keinerlei numerische Anforderungen auferlegen.
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Geometrische Begriffe wie „parallel“, „senkrecht“, „rund“ oder „rechteckig“ sollen keine absolute mathematische Genauigkeit erfordern, sofern es der Kontext nicht anders angibt. Stattdessen erlauben solche geometrischen Begriffe Schwankungen aufgrund von Herstellung oder äquivalenten Funktionen. Wenn zum Beispiel ein Element als „rund“ oder „allgemein rund“ beschrieben wird, schließt die vorliegende Beschreibung eine Komponente, die nicht genau kreisförmig ist (z.B. eine solche, die etwas länglich oder ein vielseitiges Polygon ist) immer noch ein.
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Hier beschriebene Verfahrensaspekte können mindestens teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Einige Aspekte können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium aufweisen, das mit Anweisungen codiert ist, die betreibbar sind, um einen elektronische Vorrichtung dafür zu konfigurieren, Verfahren wie in den obigen Aspekten beschrieben auszuführen. Eine Implementierung solcher Verfahren kann Code aufweisen, wie etwa Mikrocode, Assemblersprachencode, Code höherer Sprachen oder dergleichen. Solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zum Ausführen verschiedener Verfahren aufweisen. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann in einem Aspekt der Code greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nichttransitorischen oder nichtflüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert sein, wie etwa während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese greifbaren computerlesbar Medien wären, aber ohne Beschränkung darauf, Festplatten, wechselbare magnetische Datenträger, wechselbare optische Datenträger (z.B. Compact Disks), magnetische Kassetten, Speicherkarten oder Sticks, Direktzugriffsspeicher (RAM), Nurlesespeicher(ROM) und dergleichen.
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Die obige Beschreibung soll veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Es können andere Ausführungsformen verwendet werden, wie etwa durch Durchschnittsfachleute bei Durchsicht der obigen Beschreibung. Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um 37 C.F.R. §1.72(b) zu genügen, um es dem Leser zu erlauben, schnell die Beschaffenheit der technischen Offenbarung zu bestimmen. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht zum Deuten oder Beschränken des Schutzumfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Außerdem können in der obigen ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale miteinander gruppiert sein, um die Offenbarung zu straffen. Dies sollte nicht als Absicht bedeutet werden, dass ein unbeanspruchtes offenbartes Merkmal für einen beliebigen Anspruch wesentlich ist. Stattdessen kann erfindungsgemäßer Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform begründet sein. Die folgenden Ansprüche werden also hiermit als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als getrennte Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
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Gemäß einem Aspekt kann eine Schnittstellenschaltungsarchitektur eines elektrochemischen oder anderen Sensors eine beträchtliche DC-Offsetvorspannung an einen elektrochemischen oder anderen Sensor getrennt oder unabhängig von der Ablieferung eines zeitveränderlichen AC-Erregungssignals abliefern, das dann mit höherer Auflösung bereitgestellt werden kann, wodurch wiederum bessere Auflösung des gemessenen Antwortsignals erlaubt wird, wodurch die Impedanzkenngröße des Sensorzustands bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann ein differentielles zeitveränderliches AC-Erregungssignal für die Sensorzustandskenngröße getrennt und unabhängig von einem differentiellen stabilen (z.B. DC- oder anderweitigen) Vorspannungssignal abgeliefert werden, wie etwa durch Verwendung von getrennten Digital-Analog-Wandlern (DAC), so dass Bereitstellen des stabileren Signals die Auflösung und Genauigkeit zeitveränderlichen Signals nicht begrenzt, indem zum Beispiel der Dynamikumfang eines einzelnen DAC aufgebraucht wird.
