JP2002511139A - 直接センサインタフェース（ｄｓｉ）モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロコントローラが、抵抗、容量および／または電流源特性の少なくとも１つを有するセンサに直接インタフェースすることを可能にする直接センサインタフェース（ＤＳＩ）モジュールである。ＤＳＩモジュールは、センサ電流を生成するセンサ装置に直接結合される。センサ装置は、基準抵抗器であってもよい。電流ミラー回路は、センサ電流に比例する充電電流を出力する。容量センサおよび／または容量装置は、電流ミラー回路に結合され、充電回路により充電されると電圧を生成する。比較器およびしきい値電圧源を用いて、容量センサおよび／または容量装置がゼロからしきい値電圧に上昇するのにかかる時間が、測定され得る。充電時間は、センサ読み出しに比例する。

Description

【発明の詳細な説明】 直接センサインタフェース（ＤＳＩ）モジュール 発明の背景発明の分野 ： 本発明は概して、検知エレメントに関し、具体的には、いかなる従来のアナロ グ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器および／または伝統的な関連する信号調整回路も 必要とせずに、マイクロコントローラが、抵抗、容量および／または電流源特性 を有するセンサと直接インタフェースすることを可能にする直接センサインタフ ェースモジュールに関する。従来技術の説明 ： センサ装置は概して、抵抗、容量、および電流源という３つのクラスに分類さ れる。これら３つのクラスのセンサの幾つかの典型的な例としては、抵抗センサ では、サーミスタ、ガス（即ち、ＣＯ、オゾン、アルコール、塩素、ブタン、ベ ンゼン、など）検出器、および光検出器があり、容量センサでは、相対湿度（Ｒ Ｈ）センサ、液位センサ、角変位または線形変位センサ、および存在検出器（pr esence detector）があり、電流源センサでは、フォトダイオード、およびフォ トトランジスタ、がある。現在、マイクロコントローラがセンサとインタフェー スするためには、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、または、何らかのタイ プの信号調整回路（即ち、増幅器）が必要とされる。従って、いかなる従来のＡ ／Ｄ変換器または伝統的な関連する信号調整回路も必要とせずに、マイクロコン トローラが、抵抗、容量および／または電流源特性を有するセンサと直接インタ フェースすることを可能にする直接センサインタフェースモジュールを提供する ことが必要とされた。直接センサインタフェースモジュールは、直接センサイン タフェースモジュールのマルチレンジング（multi-ranging）能力のため、Ａ／ Ｄ変換器を用いる従来の実現よりも高い測定分解能を提供することができる。直 接センサインタフェースモジュールは、抵抗、キャパシタンス、または電流源と いう３つの入力モードのいずれかで構成されることができる。直接センサインタ フェースモジュールはさらに、異なるタイプの多数のセンサを測定することがで きる。直接センサインタフェースモジュールはまた、ユーザが、基準のタイプお よび値を選んで、ランタイム中にシステム較正を行うことを可能にし、各装置を 較正する必要を無くし、且つ、直接センサインタフェースモジュールパラメータ を、半導体プロセスの変動に比較的鈍感にする。 発明の要旨 本発明の１つの実施形態によれば、本発明の目的は、いかなる従来のＡ／Ｄ変 換器および／または伝統的な関連する信号調整回路も必要とせずに、マイクロコ ントローラが、抵抗、容量および／または電流源特性を有するセンサと直接イン タフェースすることを可能にする直接センサインタフェースモジュールを提供す ることである。 本発明の別の目的は、直接センサインタフェースモジュールのマルチレンジン グ能力のため、Ａ／Ｄ変換器を用いる従来の実現よりも高い測定分解能を提供す ることができる直接センサインタフェースモジュールを提供することである。 本発明の別の目的は、抵抗、キャパシタンス、および／または電流源という３ つの入力モードのいずれかで構成されることができる直接センサインタフェース モジュールを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、異なるタイプの多数のセンサを測定することがで きる直接センサインタフェースモジュールを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、ユーザが、基準のタイプおよび値を選んで、ラン タイム中にシステム較正を行うことを可能にし、各装置を較正する必要を無くし 、且つ、直接センサインタフェースモジュールパラメータを、半導体プロセスの 変動に比較的鈍感にする、直接センサインタフェースモジュールを提供すること である。 好適な実施形態の簡単な説明 本発明の１つの実施形態によれば、マイクロコントローラが、抵抗、容量およ び電流源特性の少なくとも１つを有するセンサに直接インタフェースすることを 可能にする直接センサインタフェース（ＤＳＩ）モジュールが開示される。ＤＳ Ｉモジュールは、センサ装置に直接結合される。センサ装置は、センサ装置の出 力読み出しに比例するセンサ電流を生成する。電流ミラー回路は、センサ装置に 結合され、センサ装置のセンサ電流に比例する充電電流を出力する。容量装置は 、電流ミラー回路に結合される。容量装置が、電流ミラー回路により出力される 充電電流により充電されると、容量装置は、電圧を生成する。スイッチは容量装 置に結合され、電流ミラー回路により出力される充電電流が容量装置を充電する ことを可能にする。スイッチはまた、容量装置を接地に放電するためにも用いら れる。ＤＳＩモジュールはまた、比較器を用いる。比較器は、しきい値電圧源に 結合される第１の入力と、容量装置に結合される第２の入力とを有する。比較器 は、容量装置により生成された電圧がしきい値電圧源に等しいレベルに達すると 信号を送るために用いられる。比較器の反転出力に結合される入力を有するパル ス発生器は、容量装置により生成された電圧がしきい値電圧源に等しいときに、 容量装置を接地に完全に放電するために、スイッチを閉じさせる一定のパルス幅 を生成するために用いられる。パルス発生器の出力信号は、一定のパルス幅間の 期間を有する。この期間は、容量装置が充電されている時間に等しい。この期間 は、センサ装置の出力読み出しに比例する。ＤＳＩモジュールは、電圧発生器を さらに含み得る。電圧発生器は、センサ装置と、電流ミラー回路とに結合される 。電圧発生器は、センサ装置がセンサ装置の出力読み出しに比例するセンサ電流 を生成するように、センサ装置の一定の励起電圧を設定するために用いられる。 本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示される 本発明の好適な実施形態についての以下のより具体的な説明から明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、抵抗入力モードで動作する本発明の直接センサインタフェースモジュ ールの簡略化された機能ブロック図である。 図２は、直接センサインタフェースモジュールが抵抗入力モードで動作してい るときの直接センサインタフェースモジュールのタイミング図である。 図３は、キャパシタンス入力モードで動作する本発明の直接センサインタフェ ースモジュールの簡略化された機能ブロック図である。 図４は、電流源入力モードで動作する本発明の直接センサインタフェースモジ ュールの簡略化された機能ブロック図である。 図５は、直接センサインタフェースモジュールの精度および一貫性を増加する ために用いられる、直接センサインタフェースモジュールの別の実施形態の簡略 化された機能ブロック図である。 図６は、図５に示される実施形態についての、直接センサインタフェースモジ ュールのタイミング図である。 図７Ａは、抵抗入力だけを有する直接センサインタフェースモジュールの応用 例を示す。 図７Ｂは、抵抗入力および容量入力を有する直接センサインタフェースモジュ ールの応用例を示す。 図７Ｃは、抵抗入力および電流源入力を有する直接センサインタフェースモジ ュールの応用例を示す。 好適な実施形態の詳細な説明 図１を参照して、抵抗入力モードで動作する直接センサインタフェース（ＤＳ Ｉ）モジュール１０が示される。本実施形態では、ＤＳＩモジュール１０は、抵 抗センサ１２の一定の励起電圧を設定する。センサ電流Ｉ_Sは、サンプリングさ れ、そして、コンデンサ１４を充電するために用いられる。電圧比較器１６およ びしきい値電圧基準ｎＶ_REFを用いて、コンデンサ１４の電圧がゼロからしきい 値電圧基準ｎＶ_REFに上昇するのにかかる時間が測定され得る。この充電時間は 、抵抗センサ１２の抵抗に比例する。充電時間を用いてタイマをイネーブルする 場合、各変換の終わりのタイマ値は、抵抗センサ１２の抵抗値に比例する。 ＤＳＩモジュール１０が抵抗入力モードで動作しているとき、励起電圧は、電 圧源１８により生成される。電圧源１８は、増幅器２０およびトランジスタ２２ からなる。電圧源１８は、２つの入力端子を有する。第１の入力端子は、電圧源 Ｖ_REFに結合される。第２の入力端子は、抵抗センサ１２に結合される。増幅器 ２０の出力は、トランジスタ２２のゲートに結合される。トランジスタ２２のソ ースは、抵抗センサ１２に結合され、トランジスタ２２のドレインは、電流ミラ 一回路２４に結合される。本発明の好適な実施形態では、トランジスタ２２は、 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。 増幅器２０およびトランジスタ２２は、抵抗センサ１２の励起電圧Ｖ_REFを設 定する電圧源１８を形成する。これにより、センサ電流Ｉ_Sが、抵抗センサ１２ を流れる。センサ電流Ｉ_Sは、励起電圧Ｖ_REFを抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_Sで割っ た値に等しい（Ｉ_S＝Ｖ_REF／Ｒ_S）。トランジスタ２２は、電流ホロウ装置とし て用いられる。このトランジスタはまた、ユーザがセンサ電流Ｉ_Sを測定するこ とを可能にする。 電流ミラー回路２４は、トランジスタ２２のドレイン端子に結合される。電流 ミラー回路２４は、この回路の出力電流が入力電流に比例するいかなる数の異な る実施形態の形もとり得る。例えば、電流ミラー回路は、カスコード回路であっ てもよい。図１に示される実施形態では、電流ミラー回路２４は、２つのメイン トランジスタ２６および２８からなる。トランジスタ２６は、ドレイン、ゲート およびソース端子を有するダイオード接続型トランジスタである。トランジスタ ２４のソース端子は、バイアス電圧源Ｖ_DDに結合される。トランジスタ２６のゲ ート端子は、トランジスタ２６のドレイン端子に結合される。トランジスタ２６ のドレイン端子はさらに、トランジスタ２２のドレイン端子に結合される。トラ ンジスタ２８もまた、ドレイン、ゲートおよびソース端子を有する。トランジス タ２６と同様に、トランジスタ２８のソース端子は、バイアス電圧源Ｖ_DDに結合 される。トランジスタ２８のゲート端子は、トランジスタ２６のゲート端子に結 合される。トランジスタ２８のドレイン端子は、コンデンサ１４に結合される。 本発明の好適な実施形態では、トランジスタ２６および２８は、同一タイプのＦ ＥＴである。トランジスタ２６および２８は、ｋから１の電流低減ファクタを有 する電流ミラーを形成し、そのため、トランジスタ２８の出力電流は、センサ電 流Ｉ_Sのｋ分の１である（即ち、出力電流＝Ｉ_S／ｋ）。ｋの値は、トランジスタ ２６および２８のサイジングに基づく。 トランジスタ２８の出力電流は、コンデンサ１４を充電するために用いられる 。 コンデンサ１４の電圧Ｖ_Cは、ゼロ（０）ボルトから、抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_S に反比例する傾きで上昇する。コンデンサ１４は、比較器１６の１つの入力に結 合される。比較器１６の第２の入力は、しきい値電圧ｎＶ_REFに結合される。し きい値電圧ｎＶ_REFは、変換の終わりを判定するために用いられる。しきい値電 圧ｎＶ_REFの値は、特定の応用例に基づく。例えば、本発明の１つの実施形態で は、ユーザは、しきい値電圧ｎＶ_REFを、１．２ボルトのバンドギャップ基準電 圧に等しくしたいと考え得る。ＤＳＩモジュールが抵抗入力モードで動作してい るとき、Ｖ_REFおよびｎＶ_REFの値は、Ｖ_DDの関数として、単純な分圧器から容易 に導出され得る。なぜなら、抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_Sについての方程式が導出 されると、Ｖ_REFの項が相殺されるからである。 コンデンサ１４の電圧Ｖ_Cがしきい値電圧ｎＶ_REFに達すると、比較器１６の出 力はローになる。この出力信号は、パルス発生器３０の反転入力に送られる。パ ルス発生器３０は、一定パルス幅ｔ_Pを有するパルスを生成する。このパルスは 、スイッチ３２をオンにし、コンデンサ１４を接地に完全に放電する。一旦コン デンサ１４が完全に放電されると、パルスが中断され、スイッチ３２がオフにさ れる。次いで、コンデンサ１４の電圧が、ゼロ（０）ボルトから上昇し始め、そ して、変換サイクル全体が繰り返される。 図２のタイミング図から分かるように、コンデンサ１４が昇圧している間、比 較器およびインバータ３４の出力はともにハイである。コンデンサ１４の電圧Ｖ_C がしきい値電圧ｎＶ_REFに達すると、比較器１６およびインバータ３４の出力は ともにローになる。インバータ３４の出力がハイである時間（即ち、パルス発生 器３０の出力がローである時間）は、抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_Sとコンデンサ１ ４との値に比例する。 抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_Sは、以下の態様で近似され得る。抵抗センサ１２の 電圧がＶ_REFに維持されるため、センサ電流Ｉ_Sは、以下のように表され得る。 ここで、Ｒ_Sは、抵抗センサ１２の抵抗である。コンデンサ１４の電圧は、以下 のように表され得る。ここで、ｋは、電流ミラー回路２４のトランジスタ２４および２６のゲイン比で あり、Ｃは、コンデンサ１４のキャパシタンスであり、Ｖ₀は、誘電吸収により 引き起こされるコンデンサ１４中の残留電荷および電圧比較器オフセットによる 等価初期値である。 時間Ｔ１では、 である。Ｖ_REF≫Ｖ₀およびｎ＊Ｖ_REF≫Ｖ₀（ここで、ｎは、増幅器２０と比較器 １６との分圧器比である）である理想に近い状態では、抵抗センサ１２の抵抗Ｒ_S は、以下のように近似され得る。 図３を参照して、ＤＳＩモジュール１０の第２の実施形態が示される。図中、 同じ番号および符号は、同じ熊様で動作する同じエレメントを表す。本実施形態 では、ＤＳＩモジュール１０は、容量入力モードである。容量入力モードのＤＳ Ｉモジュール１０の動作は、抵抗モードのＤＳＩモジュール１０の動作と非常に 類似している。容量モードでは、抵抗センサ１２は、基準抵抗器３６と置き換え られる。基準抵抗器３６は、定電流Ｉ_S’／ｋを出力するように電流ミラー２４ を設定するために用いられる。電圧源１８が基準抵抗器３６の励起電圧Ｖ_REF’ を設定すると、定電流Ｉ_S’が、基準抵抗器３６に流れ始める。定電流Ｉ_S’は、 励起電圧Ｖ_REF’を基準抵抗３６で割った値に等しい（Ｉ_S’＝Ｖ_REF’／Ｒ_REF） 。ここで、Ｒ_REFは、基準抵抗器３６の値である。 本実施形態では、容量センサ３８は、コンデンサ１４に並列接続される。次い で、電流ミラー２４により出力される定電流Ｉ_S’／ｋは、コンデンサ１４およ び容量センサ３８の両方を充電するために用いられ、そのため、コンデンサ１４ および容量センサ３８の電圧Ｖ_C’が、ゼロ（０）ボルトから上昇し始める。Ｖ_C ’が上昇している間、比較器１６およびインバータ３４の出力はともにハイであ る。Ｖ_C’がｎＶ_REF’に達すると、比較器出力は、インバータ３４からの出力と 同様に、ハイからローに変わる。このとき、パルス発生器３０は、出力パルスｔ_P ’を生成する。この出力パルスｔ_P’は、スイッチ３２を作動し、コンデンサ１ ４および容量センサ３８の両方を完全に放電する。パルスｔ_P’の終わりで、Ｖ_C ’は、再び上昇し始め、インバータ３４の出力は、ハイの状態に戻る。これによ り、変換プロセスがもう一度始まる。インバータ３４の出力がハイである時間（ 即ち、パルス発生器３０の出力がローである時間）は、コンデンサ１４と、容量 センサ３８のキャパシタンスとの和の値に比例する。 抵抗入力モードの場合と同様に、キャパシタンス入力モードでのＶ_REF’およ びｎＶ_REF’の値もまた、Ｖ_DDの関数として、単純な分圧器から導出され得る。 容量センサ３８のキャパシタンス値もまた、抵抗入力モードの場合と同様の導出 を用いて導出され得る。容量センサ３８のキャパシタンス値Ｃ_SENSORは、以下の ように表され得る。 ここで、ｋは、電流ミラー回路２４のトランジスタ２４および２６のゲイン比で あり、Ｃは、コンデンサ１４のキャパシタンスであり、Ｒ_REFは、基準抵抗器３ ６の値であり、ｎは、増幅器２０と比較器１６との分圧器比である。 図４を参照して、ＤＳＩモジュール１０の第３の実施形態が示される。図中、 同じ番号および符号は、同じ態様で動作する同じエレメントを表す。本実施形態 では、ＤＳＩモジュール１０は、電流源入力モードである。電流源入力モードの ＤＳＩモジュール１０の動作は、抵抗およびキャパシタンス入力モードのＤＳＩ モジュール１０の動作と非常に類似している。電流源モードでは、電流源センサ ４０は、電流ミラー回路２４のトランジスタ２６のドレインに直接結合される。 電流源センサ４０は、電流ミラー回路２４に送られる電流Ｉ_S''を生成する。電 流ミラー回路２４は、コンデンサ１４を充電するために用いられる出力Ｉ_S''／ ｋを生成する。コンデンサ１４の電圧Ｖ_C''は、ゼロ（０）ボルトから上昇し始 める。Ｖ_C''が上昇している間、比較器１６およびインバータ３４の出力はとも にハイである。Ｖ_C''がＶ_REF''に達すると、比較器出力は、インバータ３４から の出力と同様に、ハイからローに変わる。このとき、パルス発生器３０は、出力 パルスｔ_P''を生成する。この出力パルスｔ_P''は、スイッチ３２を作動し、コン デンサ１４を完全に放電する。パルスｔ_P''の終わりで、Ｖ_C''は、再び上昇し始 め、インバータ３４の出力は、ハイの状態に戻る。これにより、変換プロセスが もう一度始まる。インバータ３４の出力がハイである時間（即ち、パルス発生器 ３０の出力がローである時間）は、コンデンサ１４と電流源センサ４０との値に 比例する。 電流源入力モードのコンデンサ１４の電圧は、以下のように表され得る。 ここで、ｋは、電流ミラー回路２４のトランジスタ２４および２６のゲイン比で あり、Ｃは、コンデンサ１４のキャパシタンスであり、Ｖ₀は、誘電吸収により 引き起こされるコンデンサ１４中の残留電荷および電圧比較器オフセットによる 等価初期値である。 時間Ｔ１では、 である。Ｖ_REF''≫Ｖ₀である理想に近い状態では、センサ電流は、以下のように 近似され得る。 ＤＳＩモジュール１０の精度および一貫性を増加するために、第２の比較器を 用いて、上記実施形態の各々でのコンデンサ１４の充電時間を測定してもよい。 図５から分かるように、第２の比較器３６は、基準電圧源ｍＶ_REF'''に結合され る第１の入力を有する。ここで、ｍは、増幅器（即ち、図１、図３の増幅器２０ 、または図４の増幅器１６）と、比較器３６との分圧器比である。ｍの値は、ｎ よりも小さい数値である。比較器３６の第２の入力は、コンデンサ１４に結合さ れる。コンデンサ１４が充電されているとき、電圧Ｖ_C'''が開始電圧ｍＶ_REF''' に達するとすぐに、比較器３６は、フリップフロップ３８をセットし、フリップ フロップ３８の出力がハイになる。コンデンサ１４が充電されているとき、電圧 Ｖ_C'''は、上昇し続ける。Ｖ_C'''がｎＶ_REF'''に達すると、比較器１６の出力は 、フリップフロップ３８をリセットし、フリップフロップ３８の出力がローにな る。比較器１６はまた、パルス発生器３０に信号を送り、出力パルスｔ_P'''を生 成させる。出力パルスｔ_P'''は、スイッチ３２を作動し、コンデンサ１４を完全 に放電する。パルスｔ_P'''の終わりで、Ｖ_C'''は完全に放電され、再び上昇し始 める。これにより、変換プロセスがもう一度始まる。３つの実施形態のすべてに おいて、フリップフロップ３８の出力がハイである時間は、センサの値に比例す る。 図７Ａ〜図７Ｃを参照して、ＤＳＩモジュール１０の、異なるタイプのセンサ エレメントとの幾つかの可能な使用が示される。図中、同じ番号および符号は、 同じエレメントを表す。図７Ａを具体的に参照して、ＤＳＩモジュール１０は、 ＣＯセンサおよびサーミスタ（即ち、抵抗センサ）に直接インタフェースするた めに用いられる。１０Ｋおよび１００Ｋ基準抵抗器は、モジュールを較正してセ ンサの抵抗範囲をカバーするために用いられる。尚、抵抗器の値は、応用例と、 実際のセンサ特性とに依存することに留意されたい。 図７Ｂを参照して、ＤＳＩモジュール１０は、相対湿度（ＲＨ）センサおよび サーミスタ（即ち、それぞれ抵抗センサおよび容量センサ）に直接インタフェー スするために用いられる。ＤＳＩモジュール１０は、サーミスタ抵抗を測定する ために用いられる範囲を較正するために、１０Ｋ基準抵抗器を必要とする。ＲＨ センサを測定するために、ＤＳＩモジュール１０は、５０ｐＦコンデンサを基準 として用いる。ＤＳＩモジュール１０が容量センサまたは基準を測定していると き、１０Ｋ基準抵抗器はまた、ＤＳＩモジュール１０を動作させるために必要と される定電流を生成するために用いられる。尚、抵抗器およびコンデンサの値は 、応用例と、実際のセンサ特性とに依存することに留意されたい。 図７Ｃを参照して、ＤＳＩモジュール１０は、フォトダイオードおよびサーミ スタ（即ち、それぞれ電流源センサおよび抵抗センサ）に直接インタフェースす るために用いられる。ここでも、センサの出力範囲をカバーするＤＳＩモジュー ルの範囲を較正するために、１０Ｋおよび１００Ｋ基準抵抗器が用いられる。尚 、抵抗器の値は、応用例と、実際のセンサ特性とに依存することに留意されたい 。 直接センサインタフェースモジュール１０は、いかなる従来のＡ／Ｄ変換器ま たは伝統的な関連する信号調整回路も必要とせずに、マイクロコントローラが、 抵抗、容量および／または電流源特性を有するセンサと直接インタフェースする ことを可能にする。直接センサインタフェースモジュール１０は、直接センサイ ンタフェースマルチレンジング能力のため、Ａ／Ｄ変換器を用いる従来の実現よ りも高い測定分解能を提供することができる。直接センサインタフェースモジュ ールは、抵抗、キャパシタンス、または電流源という３つの入力モードのいずれ かで構成されることができる。適切なマルチプレクサ回路を用いることにより、 直接センサインタフェースモジュールは、異なるタイプの多数のセンサを測定す ることができる。適切なマルチプレクサ回路を用いることはまた、ユーザが、基 準のタイプおよび値を選んで、ランタイム中にシステム較正を行うことを可能に し、各装置を較正する必要を無くし、且つ、直接センサインタフェースモジュー ルパラメータを、プロセスの変動に比較的鈍感にする。 以上、本発明を、その好適な実施形態を参照して具体的に示し且つ説明してき たが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細について の上記およびその他の変更がなされ得ることが、当業者に理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マイクロコントローラが、抵抗、容量および電流源特性の少なくとも１つを 有するセンサに直接インタフェースすることを可能にする直接センサインタフェ ース（ＤＳＩ）モジュールであって、 センサ装置であって、該センサ装置の出力読み出しに比例するセンサ電流を生 成するセンサ装置と、 該センサ装置に結合され、該センサ装置の該センサ電流に比例する充電電流を 出力するための電流ミラー回路と、 該電流ミラー回路に結合される容量装置であって、該電流ミラー回路により出 力される該充電電流により該容量装置が充電されると、電圧を生成する容量装置 と、 該容量装置に結合され、該電流ミラー回路により出力される該充電電流が該容 量装置を充電することを可能にするため、および、該容量装置を接地に放電する ためのスイッチと、 しきい値電圧源に結合される第１の入力と、該容量装置および該スイッチに結 合される第２の入力とを有し、該容量装置により生成された該電圧が該しきい値 電圧源のレベルに達すると信号を送るための比較器と、 一定のパルス幅を生成するために該比較器の反転出力に結合される入力と、該 スイッチに結合される出力であって、該容量装置により生成された該電圧が該し きい値電圧源の該レベルに達すると、該スイッチを閉じさせて該容量装置を接地 に完全に放電する出力とを有するパルス発生器と、を組み合わせで含む、ＤＳＩ モジュール。 ２．前記電流ミラー回路が、カスコード回路である、請求項１に記載のＤＳＩモ ジュール。 ３．前記電流ミラー回路が、 ドレイン端子、ゲート端子、およびソース端子を有する第１のトランジスタを 含み、該第１のトランジスタの該ゲート端子は、該第１のトランジスタの該ドレ イン端子に結合され、該第１のトランジスタの該ドレイン端子は、前記センサ装 置に結合され、該第１のトランジスタの該ソース端子は、バイアス電圧源に結合 され、 ドレイン端子、ゲート端子、およびソース端子を有する第２のトランジスタを さらに含み、該第２のトランジスタの該ソース端子は、該バイアス電圧源と、該 第１のトランジスタの該ソース端子とに結合され、該第２のトランジスタの該ゲ ート端子は、該第１のトランジスタの該ゲート端子および該ドレイン端子に結合 され、該第２のトランジスタの該ドレイン端子は、該容量装置に結合される、請 求項１に記載のＤＳＩモジュール。 ４．前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタが、電界効果トラン ジスタ（ＦＥＴ）である、請求項３に記載のＤＳＩモジュール。 ５．前記ＤＳＩモジュールが電流源入力モードで動作しているとき、前記センサ 装置は電流源センサである、請求項１に記載のＤＳＩモジュール。 ６．前記センサ装置および前記電流ミラー回路に結合され、該センサ装置が該セ ンサ装置の前記出力読み出しに比例する前記センサ電流を生成するように、該セ ンサ装置の一定の励起電圧を設定するための電圧発生器をさらに含む、請求項１ に記載のＤＳＩモジュール。 ７．前記電圧発生器が、 前記一定の励起電圧を生成する電圧基準源に結合される第１の入力と、前記セ ンサ装置に結合される第２の入力とを有する増幅器と、 該増幅器の出力に結合される第１の端子と、前記電流ミラー回路に結合される 第２の端子と、該センサ装置に結合される第３の端子とを有し、該一定の励起電 圧を出力するため、および、前記センサ電流を測定するための電圧ホロウ装置と 、を含む、請求項６に記載のＤＳＩモジュール。 ８．前記電圧ホロウ装置が、トランジスタである、請求項７に記載のＤＳＩモジ ュール。 ９．前記トランジスタが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である、請求項８に 記載のＤＳＩモジュール。 １０．前記電流ミラー回路が、 ドレイン端子、ゲート端子、およびソース端子を有する第１のトランジスタを 含み、該第１のトランジスタの該ゲート端子は、該第１のトランジスタの該ドレ イン端子に結合され、該第１のトランジスタの該ドレイン端子は、前記電圧ホロ ウ装置に結合され、該第１のトランジスタの該ソース端子は、電圧バイアス源に 結合され、 ドレイン端子、ゲート端子、およびソース端子を有する第２のトランジスタを さらに含み、該第２のトランジスタの該ソース端子は、該バイアス電圧源と、該 第１のトランジスタの該ソース端子とに結合され、該第２のトランジスタの該ゲ ート端子は、該第１のトランジスタの該ゲートおよびドレイン端子に結合され、 該第２のトランジスタの該ドレイン端子は、前記容量装置に結合される、請求項 ７に記載のＤＳＩモジュール。 １１．前記ＤＳＩモジュールが抵抗入力モードで動作しているとき、前記センサ 装置は、抵抗センサエレメントであり、前記電圧発生器は、該抵抗センサエレメ ントが該センサ装置の前記出力読み出しに比例する前記センサ電流を生成するよ うに、該抵抗センサエレメントの一定の励起電圧を設定する、請求項１０に記載 のＤＳＩモジュール。 １２．前記センサ装置が、定電流源を生成する基準抵抗器である、請求項１１に 記載のＤＳＩモジュール。 １３．前記容量装置に並列結合されるセンサコンデンサをさらに含み、該センサ コンデンサは、前記ＤＳＩモジュールが容量入力モードで動作しているとき、前 記充電電流により充電される、請求項１２に記載のＤＳＩモジュール。 １４．開始電圧レベルを示す電圧源に結合される第１の入力と、前記容量装置に 結合される第２の入力とを有し、該容量装置により生成された前記電圧が該開始 電圧レベルに達すると信号を送るための第２の比較器と、 前記比較器に結合される反転入力と、該第２の比較器に結合される第２の反転 入力とを有し、該容量装置により生成された該電圧が該開始電圧レベルよりも大 きく、且つ、前記しきい値電圧源の前記レベルよりも小さいとき、出力信号を生 成するためのフリップフロップと、をさらに含み、該フリップフロップの出力信 号が、前記センサ装置の前記出力読み出しに比例するパルス幅を有する、請求項 ７に記載のＤＳＩモジュール。 １５．前記ＤＳＩモジュールが電流源入力モードで動作しているとき、前記セン サ装置は電流源センサである、請求項１４に記載のＤＳＩモジュール。 １６．前記ＤＳＩモジュールが抵抗入力モードで動作しているとき、前記センサ 装置は抵抗センサエレメントであり、前記電圧発生器は、該抵抗センサエレメン トが該センサ装置の前記出力読み取りに比例する前記センサ電流を生成するよう に、該抵抗センサエレメントの一定の励起電圧を設定する、請求項１４に記載の ＤＳＩモジュール。 １７．前記センサ装置が、定電流源を生成する基準抵抗器である、請求項１４に 記載のＤＳＩモジュール。 １８．前記容量装置に並列結合されるセンサコンデンサをさらに含み、該センサ コンデンサは、前記ＤＳＩモジュールが容量入力モードで動作しているとき、前 記充電電流により充電される、請求項１７に記載のＤＳＩモジュール。 １９．マイクロコントローラが、抵抗、容量および電流源特性の少なくとも１つ を有するセンサに直接インタフェースすることを可能にする直接センサインタフ ェース（ＤＳＩ）モジュールであって、 センサ装置であって、該センサ装置の出力読み出しに比例するセンサ電流を有 するセンサ装置と、 該センサ装置に結合され、該センサ装置の該センサ電流に比例する充電電流を 出力するための電流ミラー回路と、 該電流ミラー回路に結合される容量装置であって、該電流ミラー回路により出 力される該充電電流により該容量装置が充電されると、電圧を生成する容量装置 と、 該容量装置に結合され、該電流ミラー回路により出力される該充電電流が該容 量装置を充電することを可能にするため、および、該容量装置を接地に放電する ためのスイッチと、 しきい値電圧源に結合される第１の入力と、該容量装置に結合される第２の入 力とを有し、該容量装置により生成された該電圧が該しきい値電圧源のレベルに 達すると信号を送るための第１の比較器と、 開始電圧レベルを示す電圧源に結合される第１の入力と、該容量装置に結合さ れる第２の入力とを有し、該容量装置により生成された該電圧が該開始電圧レベ ルに達すると信号を送るための第２の比較器と、 該第１の比較器に結合される第１の反転入力と、該第２の比較器に結合される 第２の反転入力とを有し、該容量装置により生成された該電圧が該開始電圧レベ ルよりも大きく、且つ、該しきい値電圧源の該レベルよりも小さいとき、出力信 号を生成するためのフリップフロップであって、該フリップフロップの該出力信 号が、該センサ装置の該出力読み出しに比例するパルス幅を有するフリップフロ ップと、 一定のパルス幅を生成するために該第１の比較器の反転出力に結合される入力 と、該スイッチに結合される出力であって、該容量装置により生成された該電圧 が該しきい値電圧源の該レベルに達すると、該スイッチを閉じさせて該容量装置 を接地に完全に放電する出力とを有するパルス発生器と、を組み合わせで含む、 ＤＳＩモジュール。 ２０．前記ＤＳＩモジュールが電流源入力モードで動作しているとき、前記セン サ装置は電流源センサである、請求項１９に記載のＤＳＩモジュール。 ２１．前記センサ装置と、前記電流ミラー回路とに結合され、該センサ装置が該 センサ装置の前記出力読み出しに比例する前記センサ電流を生成するように、該 センサ装置の一定の励起電圧を設定するための電圧発生器をさらに含む、請求項 １９に記載のＤＳＩモジュール。 ２２．前記電圧発生器が、 前記一定の励起電圧を生成する電圧基準源に結合される第１の入力と、前記セ ンサ装置に結合される第２の入力とを有する増幅器と、 ドレイン端子、ゲート端子およびソース端子を有するＦＥＴとを含み、該一定 の励起電圧を出力するため、および、前記センサ電流を測定するために該ゲート 端子は、該増幅器の出力に結合され、該ドレイン端子は、前記電流ミラー回路に 結合され、該ソース端子は、該センサ装置に結合される、請求項２１に記載のＤ ＳＩモジュール。 ２３．前記ＤＳＩモジュールが抵抗入力モードで動作しているとき、前記センサ 装置は抵抗センサエレメントであり、前記電圧発生器は、該抵抗センサエレメン トが該センサ装置の前記出力読み出しに比例する前記センサ電流を生成するよう に、該抵抗センサエレメントの一定の励起電圧を設定する、請求項２２に記載の ＤＳＩモジュール。 ２４．前記センサ装置が、定電流源を生成する基準抵抗器である、請求項２２に 記載のＤＳＩモジュール。 ２５．前記容量装置に並列結合されるセンサコンデンサをさらに含み、該センサ コンデンサは、前記ＤＳＩモジュールが容量入力モードで動作しているとき、前 記充電電流により充電される、請求項２４に記載のＤＳＩモジュール。 ２６．前記電流ミラー回路が、カスコード回路を含む、請求項１９に記載のＤＳ Ｉモジュール。 ２７．前記電流ミラー回路が、 ドレイン端子、ゲート端子およびソース端子を有する第１の電界効果トランジ スタ（ＦＥＴ）を含み、該第１のＦＥＴの該ゲート端子は、該ＦＥＴトランジス タの該ドレイン端子に結合され、該第１のＦＥＴの該ドレイン端子は、前記セン サ装置に結合され、該第１のＦＥＴの該ソース端子は、電圧バイアス源に結合さ れ、 ドレイン端子、ゲート端子およびソース端子を有する第２のＦＥＴをさらに含 み、該第２のＦＥＴの該ソース端子は、該バイアス電圧源と、該第１のＦＥＴの 該ソース端子とに結合され、該第２のＦＥＴの該ゲート端子は、該第１のＦＥＴ の該ゲートおよびドレイン端子に結合され、該第２のＦＥＴの該ドレイン端子は 、前記容量装置に結合される、請求項１９に記載のＤＳＩモジュール。