JP6619471B2 - 内部集積回路抵抗の較正 - Google Patents

Description

本文献は、概して、限定するものではないが、集積回路の分野に関し、特に、内部集積回路の抵抗を較正することに関する。

回路のサイズを縮小し、その回路を集積回路に適合させるために、回路の構成要素のサイズを縮小することがある。これは、回路の構成要素の値に不正確さをもたらし得る。例えば、集積された抵抗器の抵抗値は、所望の回路性能に対して抵抗がより正確に選択され得る外部抵抗器の抵抗値ほど正確ではない可能性がある。しかしながら、これは、構成要素を集積することによって回路のサイズを縮小しようとする目的を無効化する。

本発明者は、とりわけ、センサがセンサ集積回路に連結されている間に、内部負荷およびフィードバック抵抗を測定および較正する必要性を認識した。

一例は、ターゲット抵抗器に達する前に、外部センサのリーク電流または他のリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いてターゲット抵抗器の集積回路（ＩＣ）抵抗値を測定する方法を含む。その方法は、指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器に印加される異なる第１および第２の指定された励起電圧に応答して、異なる第１および第２の励起電流を発生することを含む。異なる第１および第２の応答電圧が、対応する異なる第１および第２の励起電流にそれぞれ応答して、ターゲット抵抗器の両端にわたって測定される。測定された第１および第２の応答電圧間の差、第１および第２の指定された励起電圧間の差、および指定された較正抵抗値を使用して、ターゲット抵抗器の集積回路抵抗値が決定される。

別の例は、ＩＣに連結されたセンサの外部センサリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いて、ターゲット抵抗器の抵抗値を測定するためのセンサインターフェース集積回路（ＩＣ）を含む。センサインターフェースＩＣは、センサによって生成された応答電流を検知するための少なくとも１つのターゲット抵抗器を含む電流センサ回路を含む。ターゲット抵抗器の抵抗値を測定するために、抵抗値測定回路がターゲット抵抗器に連結される。抵抗値測定回路は、指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器に１つ以上の指定された励起電圧を印加し、応答して、各指定された励起電圧に対して異なるそれぞれの励起電流を発生するための電圧励起回路を含む。電圧測定回路は、各対応する異なる励起電流に応答して、それぞれターゲット抵抗器の両端にわたる異なるそれぞれの応答電圧を測定する。計算回路は、測定された異なるそれぞれの応答電圧間の差、１つ以上の指定された励起電圧間の差、および指定された較正抵抗値を使用して、ターゲット抵抗器の抵抗値を決定する。

さらに他の例は、ＩＣに連結されたセンサの外部センサリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いて、ターゲット抵抗器の抵抗値を測定または較正するためのセンサインターフェース集積回路（ＩＣ）を含む。センサインターフェースＩＣは、センサによって生成された応答電流を検知するための少なくとも１つのターゲット抵抗器を備えた電流センサ回路を含む。抵抗値測定または較正回路がターゲット抵抗器に連結されて、ターゲット抵抗器の抵抗値を測定または較正する。抵抗値測定または較正回路は、指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器を通して１つ以上の指定された励起電流を印加するための電流励起回路を含む。電圧測定回路は、各対応する異なる励起電流に応答して、それぞれターゲット抵抗器の両端にわたる異なるそれぞれの応答電圧を測定する。計算回路は、測定された異なるそれぞれの応答電圧間の差、１つ以上の指定された励起電流間の差、および指定された較正抵抗値を使用して、ターゲット抵抗器の抵抗値を決定する。

このセクションは、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。本発明の排他的または網羅的な説明を提供することを意図するものではない。詳細な説明は、さらなる情報を提供するために含まれている。

図面において、同様の数字は異なる図で類似の構成要素を記述するものとし、必ずしも縮尺通りに描かれていない。異なる文字接尾辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる事例を表すものとする。図面は、本明細書で論じられる様々な実施形態を、例として概略的に図示するが、これに限定するものではない。
様々な実施形態による、センサシステムの概略図である。 様々な実施形態による、内部抵抗較正のためのセンサシステムの動作ブロック図である。 様々な実施形態による、内部集積回路抵抗較正のための方法の実施形態のフローチャートである。 様々な実施形態による、構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。 様々な実施形態による、公称動作モードの初期構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。 様々な実施形態による、図５の実施形態からＲ_ＬＯＡＤを測定する別の構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。 様々な実施形態による、図５のＲ_ＬＯＡＤ＋Ｒ_ＴＩＡを測定する別の構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。 様々な実施形態による、内部集積回路抵抗較正のための方法の実施形態のフローチャートである。

センサシステムは、センサインターフェース集積回路（ＩＣ）に連結されたセンサ（例えば、ガスセンサ）を含むことができる。センサは、ガスの存在だけでなく、ガスの濃度も検出するために使用されてもよい。センサは、光イオン化、赤外線、電気化学または半導体のような様々なタイプのセンサを包含してもよい。

電気化学センサは、監視されているガスがセンサに拡散したときに、多孔質膜の裏面を通して酸化または還元される作用電極に起きる化学反応によってガスを検出する。この電気化学反応は、外部回路を通過する電流をもたらす。測定し、増幅し、および他の信号処理機能を行うこと加えて、外部回路は、２電極センサ用の作用電極と対向電極との間、または３電極セル用の作用電極と参照電極との間でセンサにかかる電圧を維持する。作用電極が酸化である場合には、対向電極は還元であるように、等しく反対の反応が対向電極に起きる。半導体センサは、水素、酸素、アルコール蒸気、および一酸化炭素などの有害ガスを検出するために一般的に使用される。

センサインターフェースＩＣは、監視されているガスの存在および濃度を決定するために、センサの電流の変化を測定する責任がある。次いで、センサＩＣは、表示または他の何らかの警告手段としてデジタル形式またはアナログ形式で、監視されているガスの存在および濃度の表示を出力することができる。

センサＩＣは、センサ抵抗を測定してガスの存在および濃度を決定する直流（ＤＣ）測定回路を含む。センサＩＣはまた、センサ自体の健全性を監視するために、センサのインピーダンスを測定するための交流（ＡＣ）測定回路を使用する。

負荷抵抗（例えば、抵抗Ｒ_ＬＯＡＤ）およびトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）抵抗（例えば、抵抗Ｒ_ＴＩＡ）は、ＤＣ測定回路の一部である。負荷抵抗Ｒ_ＬＯＡＤは、電流安定性のためのセンサの負荷として使用されてもよい。ＴＩＡ抵抗Ｒ_ＴＩＡは、ＴＩＡ増幅器のフィードバックゲイン抵抗器として、およびセンサ電流を電圧信号に変換するために使用されてもよい。両方の抵抗器は、引き続きより詳細に説明される。

いくつかのセンサＩＣは、センサＩＣの外部にある負荷およびＴＩＡゲイン抵抗器を使用する。センサ回路のサイズを小さくするために、Ｒ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡをＩＣ上に集積してもよい。集積された抵抗器は外部抵抗器ほど正確ではなく、したがって、これらの抵抗器の１つ以上を測定または較正して、センサ測定においてより高い精度を達成しようとすることが望ましい。

図１は、様々な実施形態による、センサシステムの一例の概略図である。本システムは、センサ１００およびセンサＩＣ１０２を含む。センサＩＣ１０２は、ＤＣ測定回路１０８およびＡＣ測定回路１０９を含む。ＤＣ測定回路１０８は、増幅器１１１、増幅器ゲイン抵抗１１２、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１１３、Ｒ_ＬＯＡＤ抵抗器、Ｒ_ＴＩＡ抵抗器１０１、ＴＩＡ増幅器１２０、および複数のスイッチ１４０〜１４４を含む。

明瞭さと簡潔さの目的で、センサＩＣ１０２のすべての構成要素が示され、または記載されているわけではない。内部集積抵抗較正の構造および動作に関連する構成要素のみが記載されている。

センサのタイプに依存して、センサ１００は、参照電極（ＲＥ）、対向電極（ＣＥ）、およびセンサ電極（ＳＥ）を含むことができる。例えば、参照電極は、検知動作中に検知電極に固定電位を維持するためにセンサＩＣ１０２によって使用されてもよい。対向電極は、検知電極が酸化している場合には、いくつかの化学種を減少させることによって検知電極で回路を完成させる。対向電極の電位は、ガス濃度が変化するにつれて浮遊し、変化してもさしつかえない。対向電極上の電位は、センサＩＣ１０２が検知電極を参照電極と同じ電位に維持するのに十分な電圧および電流を提供できる限り、重要でないかもしれない。センサ１００にバイアスをかけることおよびセンサ１００の測定は、複数のスイッチ１４０〜１４４の状態によって制御される。

ＤＣ測定回路１０８は、センサ１００に連結され、センサ１００によって提供されるセンサ信号を測定するために使用される。ＡＣ測定回路１０９は、センサ１００に連結され、センサ１００のインピーダンスを測定することによってセンサ１００の健全性を測定するために使用される。

ＡＤＣ１１３は、増幅器１１１に連結され、少なくとも１つのゲイン抵抗器１１２を有する増幅器１１１の正の入力にアナログ電圧を提供する。増幅器１１１の出力はセンサ１００の対向電極に連結され、センサ１００に動作電圧を提供する。参照電極は、ゲイン抵抗器１１２を通して増幅器１１１の反転（例えば、負の）入力に連結される。センサ１００の検知電極は、負荷抵抗１０３を通してＴＩＡ増幅器１２０に連結される。ＴＩＡ増幅器１２０のゲイン抵抗器１０１は、Ｒ_ＴＩＡの抵抗値を有する。

Ｒ_ＴＩＡおよびＲ_ＬＯＡＤ抵抗１０１、１０３は、センサＩＣ１０２に集積されて示されている。センサＩＣおよび外部抵抗器を備える回路のサイズは、ＴＩＡゲインおよび負荷抵抗器１０１、１０３を集積することによって減少するとは言え、集積された抵抗器は、一般的には外部抵抗器ほど正確ではなく、センサおよびセンサＩＣの正確な動作のために較正されるべきである。

図２は、様々な実施形態による、内部抵抗較正のためのセンサシステムの動作ブロック図である。図２のシステムは、抵抗値測定または較正回路と呼んでもよい。本システムは、電圧または電流励起回路２００、ＴＩＡ増幅器１２０、較正抵抗器２１１、センサ１００、任意選択スイッチ２９０、ＡＣ測定回路１０９、ＲＬＯＡＤ抵抗器１０３、ＲＴＩＡ抵抗器１０６、およびＡＤＣ付き計算回路２５０を含む。

内部抵抗Ｒ_ＴＩＡおよびＲ_ＬＯＡＤ１０１、１０３を較正するために、較正電流Ｉ_ＣＡＬが、電圧励起回路２００によって発生される励起電圧の印加によって、抵抗Ｒ_ＣＡＬを有する外部較正抵抗器２１１を通して発生される。別の実施形態では、ブロック２００は電流励起回路である。内部抵抗Ｒ_ＴＩＡおよびＲ_ＬＯＡＤ１０１、１０３を較正する際の問題は、センサ１００がセンサＩＣ１０２に連結されている間、センサ１００へのセンサ電流Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}がＩ_ＣＡＬを減少させ、抵抗１０１、１０３を通るＩ_ＸがＩ_ＣＡＬと等しくないことである。この結果、抵抗器１０１、１０３の両端にわたる電圧を測定する際に誤差をもたらし、こうして、Ｒ_ＴＩＡおよびＲ_ＬＯＡＤの抵抗値を決定する際に誤差をもたらす。加えて、他のブロック（例えば、ＡＣ測定回路１０９）への比較的小さな（例えば、＜０．１％）リーク電流Ｉ_ＬＥＡＫが、同様にＩ_ＣＡＬを低減させる。Ｒ_ＬＯＡＤ抵抗１０３の比較的小さい（例えば、０〜１００オーム（Ω））値と、比較的高い（例えば、５ｋΩ）スイッチング抵抗のために、較正中にセンサを取り外すためのスイッチをセンサ１００と直列に使用する必要はない。本発明者は、センサ１００がセンサＩＣ１０２に接続されたままである間に、抵抗Ｒ_ＣＡＬおよびＲ_ＬＯＡＤ１０１、１０３を較正および測定する方法を決定した。

図３は、様々な実施形態による、内部集積回路抵抗較正のための方法の実施形態のフローチャートである。図３の方法を議論する際に、図２の動作ブロック図も参照する。図３の方法は、内部抵抗器１０１、１０３の抵抗を較正する際に実行されるＤＣ測定を例示する。

ブロック３０３において、異なる第１および第２の励起電流（Ｉ_ＣＡＬ１およびＩ_ＣＡＬ２）が、較正抵抗器２１１に印加される異なる第１および第２の励起電圧（Ｖ_Ｘ１およびＶ_Ｘ２）に応答して発生される。電圧励起回路２００は、抵抗Ｒ_ＣＡＬを有する較正抵抗器２１１にわたって印加される第１および第２の励起電圧を発生する。例示だけの目的で、第１の励起電圧Ｖ_Ｘ１は１０ｍＶであってもよく、第２の励起電圧Ｖ_Ｘ２は２０ｍＶであってもよい。他の実施形態は、他の電圧または２つ以上の電圧を使用してもよい。さらに他の実施形態では、励起電圧を使用する代わりに、１つ以上の励起電流が較正抵抗器２１１を通して発生されてもよい。

較正抵抗器２１１は、センサＩＣ１０２の外部にある。Ｒ_ＣＡＬの値は、第１および第２の励起電圧によってそれぞれ発生されて較正抵抗器２１１を通る第１および第２のＩ_ＣＡＬ電流を決定するために使用されるので、既知の抵抗値であってもよい。

較正電流Ｉ_ＣＡＬは、以下のように表し得る：
Ｉ_ＣＡＬ＝Ｉ_Ｘ＋Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}＋Ｉ_ＬＥＡＫ，
ここで、Ｉ_Ｘは、較正される１つ以上のターゲット抵抗器を流れる電流であり、Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}は、センサ電流であり、Ｉ_ＬＥＡＫは、センサＩＣの他のブロックによって生じるリーク電流である。オームの法則を使用して、Ｉ_ＣＡＬのこの等式は次のように表されてもよい：

ここでＶ_ｅｘｃは、Ｒ_ＣＡＬの両端にわたる励起電圧を表し、Ｖ_Ｘは、対応する電流Ｉ_Ｘの結果としてターゲット抵抗器１０１、１０３のいずれか１つにわたって測定された応答電圧を表し、Ｒ_Ｘは、Ｒ_ＬＯＡＤ抵抗１０３またはＲ_ＴＩＡ抵抗１０１のいずれかの１つを表す。

Ｒ_Ｘの抵抗値は、次のように表し得る：

この方程式の最初の項は、Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}とＩ_ＬＥＡＫの値が相対的に大きいために無視されてもよく、Ｒ_Ｘの決定は次のように達成し得る：

図３のブロック３０５において、対応する異なる第１および第２の励起電流（Ｉ_Ｘ１およびＩ_Ｘ２）に応答して、異なる第１および第２の応答電圧（Ｖ_Ｘ１およびＶ_Ｘ２）がそれぞれターゲット抵抗器Ｒ_Ｘにわたって測定される。電圧測定は、オンチップ電圧測定回路２３０（例えば、ＡＤＣ）によってなされ得る。電圧、電流または抵抗の測定値は、本明細書で計算を実行するための計算回路２５０（例えば、ＡＤＣを含む）に入力されてもよい。２つ以上の電圧を励起することにより、センサ電流とリーク電流を除去することができる：

Ｉ_ＣＡＬ１およびＩ_ＣＡＬ２測定値を差し引くと、次のようになる：

こうして、上記から、ターゲット抵抗器（Ｒ_Ｘ）の抵抗値は、図３のブロック３０７に示すように、測定された第１および第２の応答電圧間の差（ΔＶ_Ｘ）、第１および第２の励起電圧間の差（ΔＶ_ｅｘｃ）または１つ以上の励起電流、および較正抵抗値Ｒ_ＣＡＬを使用して決定されることがわかる。Ｒ_Ｘのこの値は、ターゲット抵抗器の決定された集積抵抗値を使用して、ターゲット抵抗器の集積抵抗値を調整する際に使用することができる。調整された抵抗値は、次に、センサ測定中にＲ_ＬＯＡＤまたはＲ_ＴＩＡ抵抗値のいずれかとして使用することができる。

概して、センサ電流Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}は、ガス濃度に関連し、Ｒ_Ｘ値を決定するために複数のＤＣ測定が行われている時間に変化しそうにない。しかしながら、別の実施形態では、ＡＣ測定を実行することによってＩ_{ＳＥＮＳＯＲ}の可能な変化を考慮に入れることができる。

ＡＣ測定中に、Ｉ_{ＳＥＮＳＯＲ}およびＩ_ＬＥＡＫ電流は特定の周波数で消滅する。特定の周波数は、センサによる経験的実験またはセンサの既知の特性によって決定されてもよい。こうして、第１および第２の励起電圧は、第１および第２の周波数を含むことができる。抵抗器Ｒ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡの両端にわたる電圧が測定される。これらの電圧は、２つの構成要素を有し、一方は励起周波数に相関し、他方はセンサ電流に相関する。しかしながら、エネルギーのスペクトルは、異なる周波数で異なる。したがって、特定の周波数での測定された電圧を抽出するために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）バンドパスフィルタを使用してもよい。既知の電圧および既知の電流を用いて、ターゲット抵抗器の抵抗値をオームの法則を用いて決定することができる。

上述した実施形態では、センサ１００はスイッチなしでセンサインターフェースＩＣ１０２に接続されている。別の実施形態では、センサ１００は、任意選択のスイッチ２９０を通してセンサインターフェースＩＣ１０２に連結されてもよい。この実施形態では、スイッチ２９０を開くことによって、ターゲット抵抗器抵抗を決定するための任意の測定中に、センサ１００は、センサインターフェースＩＣ１０２に連結された状態から取り外すことができる。

図２を参照して、較正動作の間に、センサ１００のＣＥおよびＲＥ電極は浮いていることがわかる。センサ１００は、比較的大きな容量を有するキャパシタとして働く。加算ノード電圧Ｖ_ＳＵＭ（例えば、電圧検知ノード）の変動は、センサ容量をセンサＩＣに放電させ、したがって電流がＩ_{ＳＥＮＳＯＲ}として流れることを引き起こす。前に説明したように、Ｒ_ＬＯＡＤまたはＲ_ＴＩＡのどちらかを較正することで引き起こされる不正確さのため、どんなＩ_{ＳＥＮＳＯＲ}電流も望ましくない。したがって、異なる特性を有するセンサＩＣに連結された異なるセンサのためにＶ_ＳＵＭ電圧を変化させないようにすることが望ましい。図４〜７に図示された実施形態は、異なるセンサおよびそれらのそれぞれの特性を説明するために、Ｒ_ＬＯＡＤまたはＲ_ＴＩＡを較正するために使用することができる。

図４は、様々な実施形態による、構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。このアーキテクチャは、抵抗値測定および較正回路の一部である。

本アーキテクチャは、複数の抵抗器４０１〜４０８（例えば、抵抗器のネットワーク）と、抵抗器のネットワークをＴＩＡ増幅器１２０に切り替え可能に連結するための複数のスイッチ４１０〜４２２とを含む。前述したように、Ｒ_ＬＯＡＤまたはＲ_ＴＩＡとセンサとの間にスイッチを配置すると、スイッチの抵抗が問題を引き起こす可能性があるが、抵抗器と増幅器１２０との間にスイッチを配置するとそのような問題は存在しない。スイッチ４１０〜４２２は、スイッチが閉じられるときにトランジスタが活性化され、スイッチが開いているときにトランジスタが非活性化されるようなトランジスタを用いてなどの様々な方法で実施されてもよい。

抵抗器のネットワークは２つの抵抗器のグループに分けられている。第１のグループの抵抗器は、ＴＩＡ増幅器１２０の反転入力とセンサとの間で切り替え可能に連結可能である。第２のグループの抵抗器は、ＴＩＡ増幅器１２０の出力とＴＩＡ増幅器１２０の反転入力との間で切り替え可能に連結可能である。

各隣接する抵抗器の対は、ノードＮ１〜Ｎ９によって共に連結される。少なくとも１つのスイッチが、それぞれのノード、および増幅器１２０の反転入力または増幅器１２０の出力の少なくとも１つに連結される。例えば、スイッチ４１０、４１１、４１３、４１５、４１７は、それぞれのノードと増幅器１２０の反転入力との間に連結される。同様に、スイッチ４１２、４１４、４１６、４１８〜４２２は、それぞれのノードと増幅器１２０の出力との間に連結される。スイッチは、計算回路２５０の制御出力によって制御される。

Ｖ_ＳＵＭが変化しないようにするために、Ｖ_ＳＵＭノードが増幅器１２０の反転入力に直接接続されるようにＲ_ＬＯＡＤはゼロオームの抵抗に設定される。しかしながら、Ｒ_ＬＯＡＤをゼロオームに設定する前に、Ｒ_ＬＯＡＤとＲ_ＴＩＡとの間の適切な比が確立されるように、Ｒ_ＴＩＡがまず決定されるべきである。Ｉ_ＣＡＬ電流信号をＶ_Ｘ電圧信号に正確に変換するには、正確なＲ_ＴＩＡが必要である。これは、第１の抵抗構成要素Ｒ_ＬＯＡＤの抵抗値を第２の抵抗構成要素Ｒ_ＴＩＡの抵抗値に関連して変化させるために、Ｒ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡ抵抗値を下記のように変更するようにスイッチを設定することによって達成される。

図５は、様々な実施形態による、公称動作モードの初期構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。図５の構成は、スイッチ４１３を閉じて、ノードＮ１とノードＮ３との間の抵抗４０１および４０２を増幅器１２０の反転入力に接続することによって、Ｒ_ＬＯＡＤがいくらかの初期抵抗に設定される構成例である。こうして、Ｒ_ＬＯＡＤは、今やこれらの２つの抵抗器４０１、４０２の合計である。Ｒ_ＴＩＡは、ノードＮ３とノードＮ７との間の抵抗器の合計がＲ_ＴＩＡに対する抵抗となるようにスイッチ４２０を閉じることによって設定される。Ｒ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡの初期抵抗値は、センサ特性およびＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡに対するセンサの要件に基づいて決定される。

図６は、様々な実施形態による、図５の実施形態からＲ_ＬＯＡＤを測定する別の構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。この構成は、ＴＩＡ増幅器１２０の反転入力がＶ_ＳＵＭノードに直接接続されるように、Ｒ_ＬＯＡＤをバイパスする（例えば、ゼロオームに設定される）。こうして、Ｒ_ＴＩＡはＲ_ＬＯＡＤの以前の抵抗値と同じになる。これはスイッチ４１０を閉じて増幅器の反転入力をＶ_ＳＵＭノードに直接接続し、スイッチ４１４を閉じてノードＮ１とＮ３の間の抵抗器４０１と４０２をＲ_ＬＯＡＤの以前の抵抗値であるＲ_ＴＩＡとして接続することによって達成される。新しいＲ_ＴＩＡ抵抗は、ＴＩＡ増幅器１２０の出力と反転入力との間にあるので、元のＲ_ＬＯＡＤ抵抗値は、新しいＲ_ＴＩＡの両端にわたる差電圧を測定することによって測定することができる。この電圧差は、上述の式のＶ_Ｘである。Ｖ_ｅｘｃおよびＲ_ＣＡＬは既知であるので、抵抗Ｒ_Ｘ（Ｒ_ＬＯＡＤ）を今や計算できる。この抵抗は一時的にＲ_{ＴＥＭＰ１}として設定される。

図７は、様々な実施形態による、図５のＲ_ＬＯＡＤ＋Ｒ_ＴＩＡを測定する別の構成例における構成可能なＲ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡアーキテクチャの概略図である。Ｒ_ＴＩＡは、初期Ｒ_ＬＯＡＤ＋初期Ｒ_ＴＩＡの合計抵抗として今や設定できる。これは、Ｒ_{ＴＥＭＰ２}＝Ｒ_ＬＯＡＤ＋Ｒ_ＴＩＡで表してもよい。これは、Ｖ_ＳＵＭノードを増幅器１２０の反転入力に直接接続するためにスイッチ４１０を閉じることによりＲ_ＬＯＡＤをバイパスすることによって、図７に図示するように達成され、こうしてＲ_ＬＯＡＤゼロオームにする。Ｒ_ＴＩＡが増幅器１２０の出力に接続され、ノードＮ１とノードＮ７との間の抵抗４０１〜４０６のすべての合計となるように、スイッチ４２０が閉じられる。今やＲ_{ＴＥＭＰ２}の合計抵抗を測定するための測定を実行することができる。

こうして、Ｒ_ＴＩＡは、式からＲ_ＬＯＡＤを除去するためにＲ_{ＴＥＭＰ２}からＲ_{ＴＥＭＰ１}を差し引くことによって決定することができる。これは、Ｒ_ＴＩＡの決定をもたらす。言い換えれば、Ｒ_ＴＩＡ＝Ｒ_{ＴＥＭＰ２}−Ｒ_{ＴＥＭＰ１}である。

図８は、様々な実施形態による、内部集積回路抵抗較正のための方法の実施形態のフローチャートである。ブロック８０１において、Ｒ_ＬＯＡＤおよびＲ_ＴＩＡは、センサ特性によって決定される初期値に設定される。ブロック８０３において、Ｒ_ＬＯＡＤは、ゼロオームに設定されるようにバイパスされ、それにより、新しいＲ_ＴＩＡが初期Ｒ_ＬＯＡＤに設定される。ブロック８０５において、Ｖ_ＸがＲ_ＴＩＡにわたって測定され、既知のＶ_ｅｘｃおよびＲ_ＣＡＬに基づいて、Ｒ_{ＴＥＭＰ１}を、上記のＲｘ式

から決定することができる。ブロック８０７において、Ｒ_ＬＯＡＤはバイパスされ、新しいＲ_ＴＩＡが、初期構成から元のＲ_ＬＯＡＤ＋Ｒ_ＴＩＡに設定される。ブロック８０９において、Ｖ_ＸがＲＴＩＡにわたって測定され、既知のＶ_ｅｘｃおよびＲ_ＣＡＬに基づいて、Ｒ_{ＴＥＭＰ２}が上記のＲ_Ｘ式から決定され得る。ブロック８１１において、較正されたＲ_ＴＩＡは、較正された回路の最終値として、Ｒ_{ＴＥＭＰ２}−Ｒ_{ＴＥＭＰ１}によって決定することができる。

上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を構成する添付の図面への参照を含む。図面は、例示として、本発明を実施することができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「例」とも呼ばれる。本文書で言及されるすべての刊行物、特許および特許文書は、参照により個々に組み込まれているように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。この文書と参照により組み込まれているそれらの文書との間に矛盾する使用があった場合、組み込まれた参考文献の使用はこの文書の補足とみなされるべきであり、両立しない矛盾については、この文書の使用方法が統制する。

本文書では、用語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、特許文書において一般的であるように、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の他の事例または用途とは無関係に、１つまたは１つ以上を含むように使用される。本明細書において、「または（ｏｒ）」という用語は、特に指示しない限り、「ＡまたはＢ」は「ＢでなくＡ」、「ＡでなくＢ」、および「ＡかつＢ」を含むように、非排他的論理和に言及するために使用される。添付の特許請求の範囲において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「その中で（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の等価物として使用される。また、以下の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、拡張可能であり、すなわち、請求項におけるそのような用語の後に列挙された要素に加えて要素を含むシステム、装置、物品、またはプロセスが、依然としてその請求の範囲内にあるとみなされる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」および「第３の」などの用語は単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的な要件を課すことを意図しない。本明細書に記載の方法の例は、少なくとも部分的に機械的にまたはコンピュータで実施することができる。

上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。例えば、上記の例（またはその１つ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。当業者が上記の説明を検討することによって、他の実施形態を使用することができる。読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるように要約が提供されている。それは、請求項の範囲または意味を解釈または制限するために使用されるものではないという理解の下で提出されている。また、上記の詳細な説明において、開示を合理化するために様々な特徴をグループ化してもよい。これは、請求されていない開示された特徴がいずれかの請求項に不可欠であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴よりも少なくてもよい。したがって、以下の請求項は、発明の詳細な説明に組み込まれており、各請求項は別個の実施形態として独自の立場をとる。本発明の範囲は、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

１００ センサ
１０１ 抵抗器
１０３ 抵抗器
１０６ 抵抗器
１０８ 測定回路
１０９ AC測定回路
１１１ 増幅器
１１２ ゲイン抵抗器
１１３ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
１２０ 増幅器
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４ スイッチ
２００ 電圧または電流励起回路
２１１ 較正抵抗器
２３０ 電圧測定回路
２５０ 計算回路
２９０ スイッチ
４０１〜４０８ 抵抗器
４１０〜４２２ スイッチ

Claims (20)

1. ターゲット抵抗器に達する前に、外部センサのリーク電流または他のリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いて前記ターゲット抵抗器の集積回路（ＩＣ）抵抗値を測定する方法であって、
   指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器に印加される異なる第１および第２の指定された励起電圧に応答して、異なる第１および第２の励起電流を発生することと、
   前記対応する異なる第１および第２の励起電流にそれぞれ応答して、前記ターゲット抵抗器の両端にわたる異なる第１および第２の応答電圧を測定することと、
   前記測定された第１および第２の応答電圧間の差、前記第１および第２の指定された励起電圧間の差、および前記指定された較正抵抗値を使用して、前記ターゲット抵抗器の前記集積回路抵抗値を決定することと、を含む、方法。
2. 前記ターゲット抵抗器の前記決定された集積抵抗値を用いて、前記ターゲット抵抗器の前記集積抵抗値を調整することを含めて、前記ターゲット抵抗器の前記集積抵抗値を較正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記集積抵抗値を較正することは、前記発生すること、前記測定すること、および前記決定すること、の１つ以上のさらなる相互作用を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１および第２の指定された励起電圧は、１つ以上の指定された周波数を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ターゲット抵抗器は、前記ＩＣの外部のセンサに連結され、前記１つ以上の指定された周波数は、前記センサによって検知されるパラメータに対する前記センサの公称周波数応答より高い、請求項４に記載の方法。
6. 前記ターゲット抵抗器は、電圧検知ノードを増幅器回路の増幅器入力に連結する第１の抵抗器構成要素と、前記増幅器回路の増幅器出力を前記増幅器入力に供給する第２の抵抗器構成要素とを含み、前記方法は、前記第２の抵抗器構成要素の抵抗値に関連して前記第１の抵抗器構成要素の抵抗値を変えることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記センサの検知電極（ＳＥ）は、前記ターゲット抵抗器に連結され、前記方法は、前記センサの参照電極（ＲＥ）および対向電極（ＣＥ）を浮かせることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
8. センサインターフェースＩＣに連結されたセンサの外部センサリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いてターゲット抵抗器の抵抗値を測定するセンサインターフェース集積回路（ＩＣ）であって、
   前記センサによって生成された応答電流を検知するための少なくとも１つのターゲット抵抗器を含む、電流センサ回路と、
   前記ターゲット抵抗器の抵抗値を測定するために前記ターゲット抵抗器に連結された抵抗値測定回路であって、
   指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器に１つ以上の指定された励起電圧を印加し、それに応答して、各指定された励起電圧に対する異なるそれぞれの励起電流を発生するする電圧励起回路と、
   各対応する異なる励起電流に応答して、それぞれ前記ターゲット抵抗器の両端にわたる異なるそれぞれの応答電圧を測定する電圧測定回路と、
   前記測定された異なるそれぞれの応答電圧間の差、前記１つ以上の指定された励起電圧間の差、および前記指定された較正抵抗値、を使用して、前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値を決定する計算回路と、を含む、抵抗値測定回路と、を含む、センサインターフェース集積回路。
9. 前記ターゲット抵抗器は、前記センサインターフェースＩＣの外部にある前記センサと接続される、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
10. 前記センサは、前記較正抵抗器にさらに連結される、請求項９に記載のセンサインターフェースＩＣ。
11. 前記電圧測定回路は、前記計算回路に対する前記測定されたそれぞれの応答電圧のデジタル表現を発生するためのアナログ−デジタル変換器を備える、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
12. 前記ターゲット抵抗器は、前記センサインターフェースＩＣの外部にある前記較正抵抗器と連結される、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
13. 前記計算回路は、直流（ＤＣ）測定および交流（ＡＣ）測定を実行するように構成される、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
14. センサは、前記計算回路が前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値を決定するときに開いているスイッチを通して前記ターゲット抵抗器に連結される、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
15. 前記計算回路は、
    

    

    に応答して、前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値を決定するように構成され、Ｒ_Ｘは、前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値であり、ΔＶ_Ｘは、前記測定された異なるそれぞれの応答電圧間の前記差であり、ΔＶ_ｅｘｃは、前記１つ以上の指定された励起電圧間の前記差であり、Ｒ_ＣＡＬは、前記指定された較正抵抗値である、請求項８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
16. 前記ＩＣに連結されたセンサの外部センサリーク電流によって減少対象となる励起電流を用いて、ターゲット抵抗器の抵抗値を測定または較正するためのセンサインターフェース集積回路（ＩＣ）であって、
    前記センサによって生成された応答電流を検知するための少なくとも１つのターゲット抵抗器を含む電流センサ回路と、
    前記ターゲット抵抗器に連結され、前記ターゲット抵抗器の抵抗値を測定または較正する抵抗値測定または較正回路であって、
    指定された較正抵抗値を有する較正抵抗器を通して１つ以上の指定された励起電流を印加する電流励起回路と、
    各対応する異なる励起電流に応答して、それぞれ前記ターゲット抵抗器の両端にわたる異なるそれぞれの応答電圧を測定する電圧測定回路と、
    前記測定された異なるそれぞれの応答電圧間の差、前記１つ以上の指定された励起電流間の差、および前記指定された較正抵抗値を使用して、前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値を決定する計算回路と、を含む、抵抗値測定または較正回路と、を含む、センサインターフェース集積回路（ＩＣ）。
17. 前記抵抗値測定または較正回路は、増幅器に切り替え可能に連結された抵抗器のネットワークをさらに備える、請求項１６に記載のセンサインターフェースＩＣ。
18. 前記抵抗器のネットワークは、
    前記増幅器の反転入力と前記センサとの間で切り替え可能に連結可能な第１のグループの抵抗器と、
    前記増幅器の出力と前記反転入力との間で切り替え可能に連結可能な第２のグループの抵抗器と、を備える、請求項１７に記載のセンサインターフェースＩＣ。
19. 前記計算回路は、前記センサが前記反転入力に接続され、前記増幅器の前記出力が複数の抵抗器を通して前記反転入力に連結されるように、前記抵抗器のネットワークを前記増幅器に連結するスイッチを制御するように構成される、請求項１８に記載のセンサインターフェースＩＣ。
20. 前記複数の抵抗器の合計抵抗は、前記ターゲット抵抗器の前記抵抗値を含む、請求項１９に記載のセンサインターフェースＩＣ。

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