JP6629915B2 - 電気化学センサ用のインピーダンス特性回路 - Google Patents
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Description
本特許出願はまた、(1)Shurong Gu、Dennis A.Dempsey、GuangYang Qu、Hanqing WangおよびTony Yincai Liuを発明者として挙げ、二重出力DACの開示を含むその開示の全体が本明細書に参照援用される本出願と同日出願の「MULTIPLE STRING, MULTIPLE OUTPUT DIGITAL TO ANALOG CONVERTER」という名称の米国特許出願(代理人整理番号3867.404US1;依頼人整理番号:APD6092)、(2)GuangYang Qu、Leicheng Chen、およびMichael Looneyを発明者として挙げ、抵抗の測定または較正の開示を含むその開示の全体が本明細書に参照援用される本出願と同日出願の「INTERNAL INTEGRATED CIRCUIT RESISTANCE CALIBRATION」という名称の米国特許出願(代理人整理番号3867.407US1;依頼人整理番号:APD6100−1−US)、ならびに(3)Michael Looney、およびGuangYang Quを発明者として挙げ、インピーダンスの測定システムおよび測定方法の開示を含むその開示の全体が本明細書に参照援用される本出願と同日出願の「SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING THE CONDITION OF A GAS SENSOR」という名称の米国特許出願(代理人整理番号3867.405US1;依頼人整理番号:APD601901US)に関する。
上記の説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、説明のために、本発明が実施されることができる具体的な実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書で「実施例」とも呼ばれる。かかる実施例は、示されまたは説明された要素に加えて要素を含むことができる。しかし、本発明者らは、示されまたは説明されたこれらの要素のみが提供される実施例も熟慮検討する。さらに本発明者らは、示されもしくは説明されたこれらの要素の任意の組み合わせもしくは並べ替え(または、それらの1つもしくは複数の態様)を用いた実施例を、本明細書で示されもしくは説明されたある特別な実施例(またはその1つもしくは複数の態様)、もしくは他の実施例(またはそれらの1つもしくは複数の態様)のいずれかに関して熟慮検討する。
本文書とこれまで参照援用してきた任意の文書との間で使用法が矛盾する場合には、本文書の使用法が支配する。
102 電気化学センサ
103 ノード
104 センサ励起回路
106 フィードバック回路
108 応答信号出力回路
110 デジタル波形生成器回路
112 デジタル−アナログ変換器(DAC)回路
114 ローパスフィルタ回路
116 プログラム可能な利得増幅器(PGA)回路
118 差動入力、PGA出力
120 差動入力、PGA出力
122 励起増幅器回路
124 差動入力第1増幅器回路
126 第2の増幅器
128 スイッチマトリックス
130 第3の増幅器回路
132 第1のバッファ増幅器回路
134 第2のバッファ増幅器回路
136 トランスインピーダンス増幅器
Claims (20)
- センサ入力ノード、第1および第2の差動センサフィードバックノード、ならびにセンサ出力ノードを有する電気化学センサのインピーダンスを検査する差動安定バイアス信号成分および差動時変AC励起信号成分を独立して送出するインピーダンス特性センサインターフェース回路であって、
インピーダンス励起増幅器回路であって、
センサインピーダンス検査モードの間、増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードと通信するための前記差動時変AC励起信号成分を受信するように結合された、第1の差動入力対、
前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードに通信するための前記差動安定バイアス信号成分を受信するように結合された、第2の差動入力対、および
前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードに通信するための前記差動センサフィードバックノードからのフィードバック信号を受信するように結合された、第3の差動入力対を含む、インピーダンス励起増幅器回路と、
前記センサインピーダンス検査モードの間、センサ応答信号出力ノードに通信するために前記差動時変AC励起信号成分への応答信号を受信する前記センサに結合された、センサ応答増幅器回路と、を含む、センサインターフェース回路。 - 第1のデジタル入力信号を、前記差動時変AC励起信号成分を提供するための第1のアナログ信号に変換するために、第1のデジタル−アナログ変換器(DAC)回路を含む、請求項1に記載のセンサインターフェース回路。
- 第2のデジタル入力信号を、前記差動安定バイアス信号成分を提供するための第2のアナログ信号に変換するために、第2のDAC回路を含む、請求項2に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記第2のDAC回路が、前記差動時変AC励起信号成分が印加されない前記センサの動作モードの間、前記差動安定バイアス信号成分を提供するためにも用いられる、請求項3に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記第2のDAC回路が、分路コンデンサがそれぞれ結合された出力を含む、請求項3に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記差動時変AC励起信号成分を前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノード上に提供する前記第1のDACの出力信号を減衰させるための減衰増幅器回路を含む、請求項2に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記センサを(1)前記センサ応答増幅器回路のトランスインピーダンス増幅器入力または(2)前記差動センサフィードバックノードのうちの少なくとも1つ、のうちの少なくとも1つに結合するために負荷抵抗器を含む、請求項1に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記差動時変AC励起信号成分が前記センサインピーダンス検査モードの間、周波数変動性である、請求項1に記載のセンサインターフェース回路。
- 前記差動安定バイアス信号成分が温度補償性である、請求項1に記載のセンサインターフェース回路。
- 電気化学センサと関連するインピーダンスを決定することによって前記電気化学センサの使用可能性を決定する方法であって、
センサインピーダンス検査の間、差動時変AC励起信号成分を、励起信号を前記センサ内に駆動する増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードに送出することと、
前記センサインピーダンス検査の間、前記励起信号を前記センサ内に駆動しつつ前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードにバイアスをかける前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードに差動安定バイアス信号成分を分離して送出することと、
前記励起信号を前記センサ内に駆動しつつ、前記センサからの差動フィードバック信号を前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノードに通信することと、
前記センサインピーダンス検査の間、前記励起信号を前記センサ内に駆動しつつ前記センサからの応答を測定することと、を含む、方法。 - 前記センサインピーダンス検査の間、第1のデジタル入力信号を、前記差動時変AC励起信号成分を提供する第1のアナログ信号に変換することと、
前記センサインピーダンス検査の間、第2のデジタル入力信号を、前記差動安定バイアス信号成分を提供する第2のアナログ信号に変換することと、を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記差動時変AC信号成分が印加されていない前記センサの動作モードの間、前記差動安定バイアス信号成分を提供する前記第2のアナログ信号を用いることもさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記センサインピーダンス検査の間、前記差動時変AC励起信号成分を提供する前記第1のアナログ信号を減衰させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記差動時変AC励起信号成分に応答して前記センサからの電流を電圧に変換して、前記センサの使用可能性に関係するセンサ特性の指示を提供することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記センサインピーダンス検査の間、前記差動時変AC信号成分の周波数を変動させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記差動安定バイアス信号成分を温度補償することを含む、請求項11に記載の方法。
- 絶対温度比例(PTAT)または絶対温度補完(CTAT)の信号のうちの少なくとも1つを提供して、前記差動安定バイアス信号成分を生成することを含む、請求項11に記載の方法。
- 電気化学センサのインピーダンスを検査するための差動安定バイアス信号成分および差動時変AC励起信号成分を独立して送出するインピーダンス特性センサインターフェース回路であって、
インピーダンス励起増幅器回路であって、
センサインピーダンス検査モードの間、増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノード上に通信するための前記差動時変AC励起信号成分を受信するように結合された、第1の差動入力対、
前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノード上に通信するための前記差動安定バイアス信号成分を受信するように結合された、第2の差動入力対、
前記増幅器の第1の入力ノードおよび第2の入力ノード上に通信するための差動センサフィードバックノードからのフィードバック信号を受信するように結合された、第3の差動入力対、
前記センサインピーダンス検査モードの間、第1のデジタル入力信号を、前記差動時変AC励起信号成分を提供する第1のアナログ信号に変換するための、第1のデジタル−アナログ変換器(DAC)回路、及び
前記センサインピーダンス検査モードの間、第2のデジタル入力信号を、前記差動安定バイアス信号成分を提供する第2のアナログ信号に変換するための、第2のDAC回路を含む、インピーダンス励起増幅器回路と、
前記センサインピーダンス検査モードの間、前記差動時変AC励起信号成分に対する応答信号を受信する前記センサに結合したセンサ応答増幅器回路と、を含む、センサインターフェース回路。 - 基準電極と、作用または検知電極と、対向または補助電極と、を含む電気化学センサと併用され、
前記対向または補助電極が、前記センサインピーダンス検査モードの間、前記差動安定バイアス信号成分上に重ねられた前記差動時変AC励起信号成分を受信するために前記センサインターフェース回路に結合されており、
前記基準電極が、前記センサインターフェース回路の前記差動センサフィードバックノードのうちの1つに結合されており、かつ、
前記検知電極が、前記センサインターフェース回路の前記差動センサフィードバックノードのうちの別のノードと前記センサ応答増幅器回路とに結合されている、請求項18に記載のセンサインターフェース回路。 - 同一の第2のDAC回路が、前記差動時変AC励起信号成分が印加されていない前記センサのガス検知動作モードの間、前記第2のデジタル入力信号を、前記差動安定バイアス信号成分を提供する前記第2のアナログ信号に変換するように構成されている、請求項18に記載のセンサインターフェース回路。
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