TW201829993A - 阻抗量測及電流控制 - Google Patents
阻抗量測及電流控制 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201829993A TW201829993A TW106135628A TW106135628A TW201829993A TW 201829993 A TW201829993 A TW 201829993A TW 106135628 A TW106135628 A TW 106135628A TW 106135628 A TW106135628 A TW 106135628A TW 201829993 A TW201829993 A TW 201829993A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- current
- diode
- voltage
- circuit system
- resistance element
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
- G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
- G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
- G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
- G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
- G01K17/10—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature between an inlet and an outlet point, combined with measurement of rate of flow of the medium if such, by integration during a certain time-interval
- G01K17/12—Indicating product of flow and temperature difference directly or temperature
- G01K17/16—Indicating product of flow and temperature difference directly or temperature using electrical or magnetic means for both measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K2213/00—Temperature mapping
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
本發明提供用於在存在串聯二極體10的情況下量測電阻元件4之電阻之技術。藉由供應三個不同電流I1
、I2
、I3
及量測該電阻元件4及二極體10兩端之對應電壓V1
、V2
、V3
,該等電壓可經組合來至少部分地消除該電阻元件4之該量測電阻中之誤差,該誤差藉由該二極體10兩端之電壓降引起。本發明亦描述用於電阻元件60之陣列中之電流控制之技術,其中電阻元件60之行具備二或更多個電流源70、72,該等二或更多個電流源經切換,使得當一個電流源70正將電流提供至對應於選定電阻元件60的行線66時,另一電流源72使該電流源之電流量經調整。
Description
本技術係關於電子學之領域。
電阻元件可在電子電路中使用於各種目的。例如,一個使用係作為溫度感測器,利用阻抗隨溫度之變化。另一個係作為電阻加熱器,其中使電流透過電阻元件產生熱。
至少一些實例提供一種設備,該設備包含: 電阻元件及二極體,該電阻元件及該二極體串聯地配置; 電流控制電路系統,該電流控制電路系統經組配來在第一電流I1
、第二電流I2
與第三電流I3
之間切換供應至電阻元件及二極體的電流,其中I1
> I2
> I3
;以及 量測電路系統,其經組配來依賴於該第一電流I1
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第一電壓V1
、該第二電流I2
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第二電壓V2
,及該第三電流I3
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第三電壓V3
決定該電阻元件之阻抗R; 其中該量測電路系統經組配來組合該第一電壓V1
、該第二電壓V2
及該第三電壓V3
以至少部分地消除該電阻元件之該所決定阻抗R中之誤差,該誤差由該二極體兩端之電壓降引起。
至少一些實例提供用於量測電阻元件之阻抗R之方法,該電阻元件與二極體串聯地配置;該方法包含以下步驟: 在第一電流I1
、第二電流I2
與第三電流I3
之間切換供應至該電阻元件及該二極體的電流,其中I1
> I2
> I3
;以及 依賴於該第一電流I1
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第一電壓V1
、該第二電流I2
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第二電壓V2
,及該第三電流I3
經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之第三電壓V3
決定該電阻元件之該阻抗R; 其中該阻抗R係藉由組合該第一電壓V1
、該第二電壓V2
及該第三電壓V3
以至少部分地消除該電阻元件之該所決定阻抗R中之誤差來決定,該誤差由該二極體兩端之電壓降引起。
至少一些實例提供設備,該設備包含: 電阻元件之一陣列,該等電阻元件以列及行配置,其中每一電阻元件單獨地可定址於對應列線與對應行線之間的交點處; 電流控制電路系統,該電流控制電路系統包含:複數個電流源,該等複數個電流源各自經組配來供應可變電流量;及切換電路,該切換電路經組配來選擇該等複數個電流源中之哪一個耦接至選定行線,該選定行線對應於電阻元件之選定行;以及 定時控制電路系統,該定時控制電路系統經組配來控制該電流控制電路系統,以在該等電流源中之另一個耦接至該選定行線時,調整藉由該等電流源中之一個供應的該電流量。
至少一些實例提供用於控制用於以列及行配置的電阻元件之陣列之電流供應之方法,其中每一電阻元件單獨地可定址在對應列線與對應行線之交點處; 該方法包含以下步驟: 選擇複數個電流源中之哪一個耦接至對應於電阻元件之選定行的選定行線,每一電流源供應可變電流量;以及 當該等電流源中之另一個耦接至該選定行線時,調整藉由該等電流源中之一個供應的電流量。
溫度量測可使用阻抗根據溫度改變的組件來進行。此方法比量測二極體之熱電壓之替代性方案更精確,尤其在使用鉑電阻器時。儘管存在用於阻抗量測之許多不同電路拓撲,但該等許多不同電路拓撲共享設定穿過未知阻抗之電流及量測該未知電阻兩端之電壓降之原理。然而,此原理在存在與阻抗串聯的未知電壓降,諸如由二極體引起的未知電壓降的情況下停止作用。因為通常需要二極體來控制電流流動方向,尤其在矩陣應用中,所以此限制電阻溫度感測器之適用性。
然而,發明人認識到,藉由使用供應至電阻元件及二極體的電流之三個不同位準,甚至在存在二極體的情況下可更精確地量測電阻元件之阻抗。電流控制電路系統可經提供來在第一電流I1
、第二電流I2
與第三電流I3
之間切換供應至電阻元件及二極體的電流,其中I1
> I2
> I3
。量測電路系統經提供來依賴於在第一電流、第二電流及第三電流分別經供應時在電阻元件及二極體兩端量測的第一電壓、第二電壓及第三電壓V1
、V2
、V3
決定電阻元件之阻抗R。量測電路系統組合電壓V1
、V2
、V3
,以至少部分地消除電阻元件之所決定阻抗R中由二極體兩端的電壓降引起的誤差。
第一電流I1
與第二電流I2
之間的比可與第二電流I2
與第三電流I3
之間的比大體上相同。此利用二極體中之電流與電壓降之間的對數關係,此意味當公比經使用於I1
/I2
及I2
/I3
時,電壓V1
、V2
、V3
可藉由加法及減法組合來完全地或部分地抵消表示電壓降之項。特定而言,量測電路系統可決定與V1
– 2V2
+ V3
成比例的電阻元件之阻抗R。
較佳地,電流之間的比I1
/I2
及電流之間的比I2
/I3
可相等。亦即,電流可滿足I2
= yI1
及I3
= y2
I1
,其中y表示電流之間的公比且1 > y > 0。提供與電流I2
/I3
之間的完全相同的電流I1
/I2
之間的比可提供電阻元件之阻抗R之最精確量測,因為此允許取決於二極體電壓降的項之更完整抵消。
然而,在實踐中由於電流I1
、I2
、I3
藉以能夠由電流源控制的有限容限,電流I1
/I2
及電流I2
/I3
之間的比可並非完全相同。即使比並非相同且因此取決於二極體電壓降之項在組合電壓V1
、V2
、V3
時未完全抵消,本技術仍可提供二極體對阻抗量測之效應之部分消除,使得阻抗量測中之誤差可比僅藉由使單個電流透過電阻元件及二極體且使電阻元件及二極體兩端之電壓除以電流之量來量測阻抗的情況下小若干量級。因此,第一電流I1
與第二電流I2
之比可在I2
= yI1
且I3
= y(y±Δ)I1
之意義上與第二電流I2
與第三電流I3
之比大體上相同,其中Δ表示比之差異之容限。例如,Δ可小於y之5%,或小於y之10%,取決於實施方式。
可存在用於實行量測電路之一系列可能的電路實施方式,該量測電路組合電壓V1
、V2
、V3
以產生所決定阻抗R之指示。例如,在三個電流I1
、I2
、I3
中每一個處量測的電壓V1
、V2
、V3
可各自經傳遞至類比至數位轉換器(analogue-to-digital converter; ADC)以產生三個數位值,該等三個數位值分別表示第一電壓、第二電壓及電壓V1
、V2
、V3
,且隨後數位值可經傳遞至算術電路,該算術電路可根據如以上所論述之V1
– 2V2
+ V3
計算阻抗R。然而,此方法將需要各自引入量子化雜訊的三個分離類比至數位轉換,且因此此將導致阻抗R具有與在沒有二極體的情況下根據V/I量測阻抗之簡單狀況相比的關於信號之較大量的量子化雜訊。因此,ADC可需要具有較大數目的解析度位元以補償增加之雜訊,從而增加電路區域及製造成本。
在另一實例中,量測電路系統可包含ADC,該ADC經組配來依賴於在ADC之單個取樣週期期間偵測的第一電壓V1
、第二電壓V2
及第三電壓V3
產生表示電阻元件之所決定阻抗R的數位值。第一電壓、第二電壓及第三電壓之組合可使用類比電路系統而非數位電路系統來執行,以藉由僅使用單個類比/數位(A/D)轉換降低量測阻抗值中之量子化雜訊。
例如,量測電路系統可包含濾波器,該濾波器經組配來接收指示電阻元件及二極體兩端之電壓的一對差分輸入,該濾波器產生輸出信號,該輸出信號表示藉由差分輸入表示的電壓在時間上之積分。例如,濾波器可為低通濾波器。儘管可使用單端濾波器,但可為較佳的是濾波器為全差分低通濾波器,使得輸出信號包含一對差分輸出,因為此可避免歸因於電荷注入之誤差累積。藉由使用積分濾波器,可決定在各別電流I1
、I2
、I3
經供應時在時間週期上偵測的累積電壓,且濾波器可產生輸出信號,該輸出信號對應於電壓V1
、V2
、V3
之組合。
開關可經提供來選擇第一組態及第二組態中之一個,在該第二組態中,濾波器之該對差分輸入之極性與第一組態相比反向。例如,開關可為縱橫式開關,該縱橫式開關在濾波器之第一差分輸入耦接至電阻元件及二極體之一側上的第一信號節點且濾波器之第二差分輸入耦接至電阻元件及二極體之另一側上的第二信號節點的第一組態與第一差分輸入耦接至第二信號節點且第二差分輸入耦接至第一信號節點的第二組態之間切換。藉由提供用於使濾波器之差分輸入之極性反向之開關,此允許濾波器之整合以實行減法以及加法,以致能濾波器以用於消除二極體之效應之所要關係組合電壓V1
、V2
、V3
。
定時控制電路系統可經提供來控制開關以在第一電流I1
或第三電流I3
經供應至電阻元件及二極體時選擇第一組態,且在第二電流I2
經供應至電阻元件及二極體時選擇第二組態。因此,藉由確保輸入之極性處於與第一電流及第三電流相比的用於第二電流之相反狀態中,此允許濾波器之輸出對應於如以上所解釋之組合V1
– 2V2
+ V3
。
另外,各別電流經供應的相對定時可變化以控制電壓V1
、V2
、V3
藉由濾波器組合所用之權重。定時控制電路系統可經提供來控制電流控制電路系統以在第一持續時間之時間週期t中將第一電流供應至電阻元件及二極體,在第二持續時間之時間週期2t中將第二電流供應至電阻元件及二極體,且在第三持續時間之時間週期t中將第三電流供應至電阻元件及二極體。藉由供應第二電流I2
持續第一電流及第三電流I1
、I3
之兩倍長,此意味濾波器之輸出對應於以上所描述之關係V1
– 2V2
+ V3
。
當使用此濾波器時,ADC可經提供在濾波器下游,以依賴於濾波器之輸出信號產生表示電阻元件之阻抗R的數位值。增益可在一些實例中經施加在濾波器與ADC之間以增加信號位準。定時控制電路系統可控制電流控制電路系統來以相較於ADC之取樣速率的較大頻率在第一電流、第二電流與第三電流之間切換,使得ADC之一個樣本對應於表示具有對二極體電壓降之降低依賴性之量測阻抗R的電壓V1
、V2
、V3
之組合。
第一電流源、第二電流源及第三電流源可經提供來分別產生第一電流I1
、第二電流I2
,及第三電流I3
。每一電流源可包括閉合迴路回饋電路,該閉合迴路回饋電路經組配來根據共用參考電壓控制參考電阻元件兩端之電壓,其中第一電流源、第二電流源及第三電流源之參考電阻元件具有不同阻抗。使用具有共用參考電壓之閉合迴路技術可提供三個電流之更準確控制。因此,各別電流之間的比可藉由各別電流源中之參考阻抗之間的比有效地設定。
在一個實例中,電流控制電路系統可包含各自對應於電流源中之各別一個的第一切換電路、第二切換電路及第三切換電路。在任何給定時間,第一切換電路、第二切換電路及第三切換電路中之一個可將該一個之電流源耦接至電阻元件及二極體,而其他電流源與電阻元件及二極體隔離。然而,為了閉合迴路控制安定,虛擬負載可經提供,使得當電流源不驅動電阻元件及二極體時,來自給定電流源之電流可轉向至虛擬負載。因此,第一切換電路、第二切換電路及第三切換電路中每一個可選擇將來自第一電流源、第二電流源及第三電流中之對應一個的電流導向至電阻元件及二極體或導向至虛擬負載。
以上所描述之技術可使用於希望在存在串聯二極體的情況下量測電阻元件之阻抗的任何應用中。然而,當電阻元件經用作溫度感測器使得阻抗值R經用作溫度T之指示時,該技術尤其有用。
在一些狀況下,阻抗正經量測的電阻元件可為唯一電阻元件。替代地,設備可包含阻抗可需要經量測的多個電阻元件,該等多個電阻元件各自具有與該電阻元件串聯連接的二極體。例如,可提供溫度感測器之陣列。在此狀況下,可能每一電阻元件可具有該電阻元件之自有電流控制電路及量測電路,或替代地,一些電阻元件可共享電流控制電路及量測電路以降低電路系統之量。
在電阻元件之間共享電流控制電路及量測電路之一有效方式可提供以列及行配置的電阻元件之陣列,其中每一電阻元件經由對應列線及對應行線可單獨定址且與二極體串聯地配置在對應列線與對應行線之間。例如,電流控制電路系統可在相同行中之所有電阻元件之間共享,且量測電路系統可在相列中之所有電阻元件之間共享。本技術對於以列及行之矩陣配置的電阻元件之陣列尤其有用,因為二極體可在此陣列中使用來防止寄生路徑,且因此提供用於儘管二極體存在更準確地量測電阻元件之阻抗之技術為有用的。
在提供以列及行配置的單獨可定址電阻元件之陣列時的另一問題可為供應至給定行的電流之控制。例如,電阻元件可為電阻加熱器,該等電阻加熱器可需要供應有不同電流以便在陣列之不同位置處提供不同量的加熱。為降低所提供的控制電路系統之量,電阻元件之行可共享用於驅動電阻元件之電流控制電路系統。然而,若不同電流需要在行內之不同列處供應,則此可需要在不同電流位準之間的相對快速切換。在實踐中,難以提供準確地且快速地切換電流源之電流位準的電流源,且因此提供每行單個電流源可限制可藉以控制電流之準確度及可藉以針對行中之不同列改變電流的頻率中之一個或兩個。
此問題可藉由提供電流控制電路系統來解決,該電流控制電路系統包含:二或更多個電流源,該等二或更多個電流源各自經組配來供應可變量的電流;以及切換電路系統,該切換電路系統經組配來選擇該等複數個電流源中之哪一個耦接至對應於電阻元件之選定行的選定行線。定時控制電路系統可經提供來控制電流控制電路系統,以在電流源中之另一個耦接至選定行線時調整藉由電流源中之一個供應的電流量。因此,藉由提供用於陣列之相同行之多個電流源,控制電路可使哪個電流源用來驅動陣列交替,使得每一單獨電流源在該電流源之控制輸入已改變之後具有較長時間以在新電流位準處安定,使得更準確(但較緩慢安定)電流源可用來提供電流控制之較高準確度,同時仍支援較高切換頻率。
在一些狀況下,電流控制電路系統可包含兩個電流源。替代地,電流控制電路系統可包含三或更多個電流源。提供多少電流源可取決於在調整之後電流源在新電流位準處安定花費多長時間,且取決於針對選定行線切換電流的所要切換頻率。
陣列可具備列選擇電路系統,用以根據以給定頻率切換的列選擇信號來選擇電阻元件之選定列。定時控制電路系統可經組配來以該給定頻率在複數個電流源之間切換。在電阻元件之給定列藉由列選擇電路系統選擇的列選擇信號之週期期間,電流控制電路系統可選擇電流源中之第一者以將電流供應至選定行之給定列中的目標電阻元件,且控制電流源中之第二者以調整藉由電流源中之該第二者供應的電流量以對應於用於選定行之隨後列中的電阻元件之目標電流。因此,將要供應至行中之下一列的電流可經調整且在前一列正由另一電流源驅動的週期期間安定。
請注意,陣列之哪一方向視為「列」及哪一方向視為「行」實質上為任意的——此等術語不用來暗示定向陣列的任何絕對方向。實情為,「行」僅用來代表電阻元件共享相同電流控制線的方向,並且「列」在相對於行的正交方向上延伸。
在一些實施方式中,每一行可具有電流控制電路系統之分離實例,使得每一行與由控制電路系統控制的二或更多個電流源相關聯。替代地,多個行可共享相同電流控制電路系統及相關聯電流源。
除控制各別電流源之間的切換之外,在切換至不同電流源之前,切換電路系統亦可藉由定時電路系統控制以在時間週期內將相同電流源重複地切換入且切換出相同行線。例如,定時控制電路系統可執行用於選擇電流源中之給定一個是否耦接至選定行線的切換信號之脈波寬度調變。因此,在複數個電流源中之給定一個經指定用於耦接至選定行線的週期期間,定時控制電路系統可執行脈波寬度調變以選擇在該週期之何分數上複數個電流源中之該給定一個實際上藉由電流控制電路系統耦接至選定行線。此可為有用的,因為在一些狀況下電流源自身可不提供如對於給定應用所需要一般精細的對輸送至給定電阻元件的功率量之控製程度。為提供對所輸送功率之較精細控制,脈波寬度調變可用來變化電流經輸送至電阻元件所持續的總時間量。
此電流控制技術對於每一電阻元件與二極體串聯地配置在對應列線與對應行線之間的陣列尤其有用。例如,二極體可經提供來防止寄生路徑之形成。當提供二極體時,給定行中之電阻元件以電流源之驅動可比電壓源較佳,因為在電壓控制的情況下,二極體之存在將使隨溫度變化的誤差引入用於驅動電阻元件之任何所要設定中。然而,電流源更難以如以上所論述地快速且準確地切換,且因此提供每行多個交流電流源可幫助增加切換速率而不犧牲準確度。
在一個實例中,每一電流源可包含閉合迴路回饋電路,該閉合迴路回饋電路經組配來根據參考電壓控制參考電阻元件兩端之電壓,該參考電壓表示將要由該電流源供應的電流之量。閉合迴路控制技術提供電流可藉以經控制至給定位準的高度的準確度,但在不同電流之間切換相對緩慢,因此以上所論述之技術致能此類閉合迴路電流源與電阻元件陣列一起使用。
電流控制電路系統可包含複數個切換電路,該等複數個切換電路各自經組配來選擇性地將複數個電流源中之對應一個耦接至選定行線,其中該等複數個切換電路中每一個經組配來選擇將來自該等複數個電流源中之對應一個的電流導向至選定行線或導向至虛擬負載。藉由提供用於開關在對應電流源不驅動行線時使電流轉向至的虛擬負載,此允許電流在安定週期期間流動以對於該電流源耦接至行線的下一時間及時致能電流位準之調整。
此技術可使用於電流需要透過電阻元件的任何陣列中。然而,此技術在電阻元件包含電阻加熱器的情況下尤其有用。例如,電阻加熱器之陣列可用於以控制型樣將熱施加至表面或液體,其中不同溫度施加於表面或液體中之不同位置處。
以下描述在存在由二極體引起的未知電壓降的情況下準確地量測溫度感測器之阻抗之方法。儘管電壓降之量值未知,但電流與電壓降之間的對數關係為所有半導體裝置之一般特性。此性質可經利用來藉由量測多個電流處之組合電壓降僅隔離電阻器兩端之電壓降。電阻溫度感測器之矩陣可使用此技術準確地讀取。在一個實施例中,修改後振幅調變方法可用來降低類比至數位轉換器之規格,該類比至數位轉換器用來將量測阻抗轉換至數位二元值。
第1圖展示溫度感測器4之矩陣2之實例。每一溫度感測器4包含阻抗依賴於溫度變化的電阻元件。溫度感測器之矩陣可例如用來提供跨於表面或液體內的溫度圖。然而,溫度感測器4之數目為大的,則提供至每一單獨感測器4之分離電氣連接通常為不切實際的,且因此實情為電氣連接可在多個裝置之間共享。可使用矩陣定址方案,其中每一感測器4提供在列線6及行線8之交點處,且任何單個裝置4可藉由將外部電路連接至該單個裝置之列線6及行線8之獨特組合單獨地定址。將瞭解,第1圖中所示之矩陣配置為展示至每一電阻元件4之電氣連接的示意圖——儘管提供於電路中的實際電阻元件4可以對應網格圖案配置,但此並非必要的,且可使用其他實體佈局(例如列線及行線可並非直的)。
然而,如第1圖之左部分中所示,若電阻元件4僅直接連接在列線/行線之對應對之間,則當用於選定行及列之開關閉合時,電流可不僅流過選定列及行之交點處之目標元件4,而且亦流過寄生路徑,該等寄生路徑流過相鄰列及行中之其他元件,如由虛線指示。此等寄生路徑將防止目標元件處之阻抗(及因此溫度)之準確量測。如第1圖之右手部分中所示,二極體10可與每一電阻元件4串聯連接以防止電流流過寄生路徑。
然而,當試圖使用如第2圖中所示之習知電路拓撲量測阻抗時,二極體電壓引入誤差,在該習知電路拓撲中,電流經供應穿過電阻元件4及二極體10且量測電阻元件4及二極體10兩端之組合電壓。在此,溫度感測器之阻抗為RT
,供應電壓為VC
,量測電壓為VS
,且二極體兩端之電壓降為VD
,且因此:
因此,不可能在無VD
之準確知識的情況下自VS
估計RT
。
不確定性之量值取決於二極體壓降及電阻器兩端之壓降之相對大小。二極體壓降可為大約數百毫伏,而可強加於電阻器兩端的電壓降之絕對大小藉由對限制溫度感測器中之功率消耗之需求限於至多數伏特。具有度之分數之精度的溫度量測因此將通常需要具有毫伏之分數之精確的電阻器電壓之量測。更糟的是,二極體電壓自身為隨溫度變化的:其中k為波茲曼常數(1.38x10-23
JK-1
),q為電子電荷(1.6x10-19
C)且T為絕對溫度(°K)。飽和電流IS
為裝置特定的項,該裝置特定的項具有其自有的溫度相依,以及長期漂移。
量測可藉由使用如第3圖中所示之各別電流源12、14、16交替地強加三個不同電流I1
、I2
及I3
獨立於二極體電壓降來進行,該等三個不同電流之相對大小藉由以下關係決定,其中,,且。
電流源12、14、16及用於選擇電流源中之哪一個連接至電阻元件4之切換電路系統18可共同地視為電流控制電路系統。儘管第3圖出於簡潔性展示第1圖中所示之陣列之單個「單元」,但將瞭解,在第1圖之陣列實施例中,電流控制電路系統可在相同行中之所有元件間共享,其中列選擇決定哪一特定元件耦接至電流控制電路系統。
可在分別於I1
及I2
,及I2
及I3
處產生的電壓之間採取差分量測: 此消除飽和電流IS
之效應。因為電流I1
與I2
之間的比與電流I2
與I3
之間的比相同,所以,且因此使差分電壓及相減產生與RT
成比例且獨立於二極體的值:
因此,藉由施加具有以上所論述之關係的三個電流,及量測,所得值與溫度感測器4之阻抗RT
,且因此與溫度T成比例。
在實踐中,二極體電壓將由於電流比可遵守的有限容限而未完全抵消,且因為真實二極體未較佳地跨於該二極體之整個電流範圍匹配在此使用的模型(愛布斯-摩爾(Ebers-Moll))。因此,僅可部分地消除二極體之效應。仍然,任何所得缺陷將為小於相對於所要信號之單端或差分二極體壓降的數量級。此致能將在適度壓降及因此感測器自身中之低功率消耗的情況下準確地進行的阻抗量測。
此技術之一個效應在於ΔVS
應經量測的解析度藉由與簡單的單端狀況之比較增加。此係由於以下兩個效應: 1) 含有資訊之信號藉由與總量測動態範圍之比較已藉由(1-y)2
之因數降低 2) 進行三個量測而非一個,使任何量子化雜訊相對於信號增加約0.8位元。
此等效應導致藉由以下方程式給出的增加數目的解析度位元
因此,有利的是避免接近於一的y之值(類似電流),以避免必要解析度中之大增加,但是廣泛變化的電流將減少二極體壓降將由於二極體之非理想行為而抵消的度。因此,在一些實施例中,可為較佳的是y在範圍0至1之「中間附近」。例如,若0.25 < y < 0.75,則此可提供所需要的解析度與二極體電壓降經消除的程度之間的較好平衡。
用以改良此情形且降低任何類比至數位轉換器之所得規格的一方式將使用如第4圖中所示之振幅調變之定製形式。在此實例中,用於量測電阻元件4及二極體10兩端之電壓之量測電路系統20包含開關22、低通濾波器24、提供增益的放大器26,及類比至數位轉換器(analogue-to-digital converter; ADC) 28。低通濾波器24為差分濾波器,該差分濾波器充當積分器,接收差分輸入對且輸出差分輸出對,該差分輸出對之值表示在輸入處接收的信號在時間週期上之積分。放大器26施加增益且將差分輸入解析至單端模擬信號,且ADC 28將單端信號轉換至數位值。低通濾波器24之輸入連接至電阻元件4及二極體10之任一側上的信號節點N1、N2。開關22經提供來選擇性地使提供至低通濾波器24的信號之極性反向。例如,開關22可為縱橫開關,該縱橫開關切換低通濾波器24之輸入中之哪一個連接至節點N1及哪一個連接至節點N2。解調器可實行為簡單的交叉點開關,前提條件為該解調器之後的低通濾波器級為完全差分的。此方法避免由於開關處之電荷注入的誤差累積,因為方案之對稱性質使任何誤差在切換波形之過程中抵消。
使用此配置,若電流I1
、I2
、I3
以大於所要量測頻寬(ADC之取樣速率)的頻率切換,則差分解調器可用來執行移除二極體壓降所必需的差分化,且用來將量測資訊降混至DC,使得可以僅單個A/D轉換在ADC之單個取樣週期內量測阻抗RT
,以降低量子化雜訊之量。
為提供如以上所論述之RT
之所要關係,用於電流源12、14、16及開關22之切換波形如第5圖中所示地配置,使得低通濾波器24對電壓求平均以給出:
因此,電流I2
經強加持續I1
或I3
之兩倍長的時間,且當與電流I1
或I3
時相比的電流I2
經供應時,開關22具有相反極性。濾波器可經設計以提供I1/3
及I2
之切換頻率之充分拒斥。濾波器之輸出因此為消除(或部分地消除)二極體之效應的所要電阻器壓降。儘管低通濾波器之輸出小於來自簡單單端狀況的信號,但已降低動態範圍。增益因此可經施加,且類比至數位轉換器可與不大於無二極體的情況下的簡單量測所需要的解析度一起使用。
此方案之一個可能電路實施方式展示於第6A圖中。量測電路系統20仍如第4圖中所示。第6A圖更詳細地展示電流控制電路系統。為提供更準確電流控制以增加二極體壓降電壓自量測值抵消的程度,可使用具有共用參考電壓之閉合迴路技術實行電流源。快速切換可藉由使用使穿過負載或穿過虛擬負載之電流轉向的差分電晶體對在無需此等閉合迴路電流源具有高頻寬的情況下達成;以此方式,每一閉合迴路電流源提供跨於整個切換波形的恆定電流。
因此,每一電流源12、14、16包含閉合迴路回饋電路32及切換電路34。每一閉合迴路回饋電路32包含差分放大器33及電晶體35以將參考電阻器36兩端之電壓維持在共用參考電壓VR
處,該共用參考電壓對於電流源12、14、16中之全部三個為相同的。每一電流源12、14、16中之參考電阻器36具有不同阻抗R1
、R2
、R3
,使得參考阻抗之間的比界定如以上所論述之電流之間的比。每一切換電路34包括一對差分電晶體37,該對差分電晶體可為FET或雙極電晶體 (第6A圖展示具有雙極電晶體之實例)。切換電晶體37藉由如第5圖中所示之切換波形S1
、S2
、S3
中之對應一個控制。當切換波形為高時,來自對應回饋電路32之電流經供應至電阻元件4及二極體10。當切換波形為低時,來自回饋電路32之電流經路由至虛擬負載38。將瞭解,第6A圖之實例為可如何量測阻抗RT
之僅一個實施例。
在一個實例中,電流之間的公比y為0.5,且因此I1
= 4I3
且I2
= 2I3
。如第6B圖中所示,當y=0.5時,電流I1
、I2
,及I3
可自各自具有量值I3
之4個電流源40之選擇性組合產生。電流控制電路系統可包含用於切換4個電流源中之多少個耦接至電阻元件4及二極體10的切換電路系統S1
-S4
。當電流I1
將經供應時,所有4個電流源可耦接至電阻元件4及二極體10,當電流I2
將經供應時,電流源中之2個可耦接至電阻元件4及二極體10,且當電流I3
將經供應時,電流源中之1個可耦接至電阻元件4及二極體10。此實施例之優點在於就二極體電壓之抵消而言的量測效能可藉由將四個電流源輸出調節為在量值上相同改良,此為相較於將電流源校準至複數個預定電流量值的較簡單過程。
第7圖為例示在具有對穿過串聯二極體10之電壓降之降低的依賴性的情況下量測電阻元件4之阻抗R之方法的流程圖。在步驟50處,將第一電流I1
供應至電阻元件4及二極體10,且跨於電阻元件4及二極體10量測第一電壓V1
。類似地,在步驟52及54處,當第二電流I2
及第三電流I3
分別經供應時,跨於電阻元件4及二極體10量測進一步電壓V2
及V3
。將瞭解,不必要以如第7圖中所示之順序V1
、V2
、V3
量測電壓——任何任意順序將有效。在步驟56處,決定與V1
- 2V2
+ V3
成比例的電阻元件4之阻抗R。將瞭解,阻抗R之絕對值不需要決定。例如,當使用電阻元件作為溫度感測器時,決定與R成比例的值可為足夠的,接著為校準可經映射至溫度。
如第8圖中所示,電阻加熱器60之矩陣可用來以控制型樣將熱施加至表面或液體。多個加熱器之電氣連接可藉由串聯二極體62促進,該等串聯二極體致能列/行定址方案經使用而不引入寄生路徑。因此,存在許多列線64及行線66,且在每一交點處,電阻加熱器60與二極體62串聯地連接在列線/行線64、66之對應對之間。電流可藉由將電流源68耦接至對應行線66及將電壓V+施加至對應列線64驅動至選定加熱器60中。當二極體62將誤差引入由電壓源驅動時產生的熱之量中時,尤其在二極體電壓降可為顯著的低功率裝置之狀況下,使用電流源68。使用電流驅動68移除此等誤差,但可難以設計在不同加熱器需要具備不同電流量時可處理大量加熱器所需要的高切換速率的電流源。
以下所論述之技術提供電路拓撲,該電路拓撲致能電阻加熱器之大矩陣將經電流驅動,從而導致對輸送至每一加熱元件的功率之準確控制。此藉由組合一對主動電流源與快速切換陣列以產生複合電流源來達成。此電路能夠將電流輸送至電阻矩陣之一個元件,同時使該電路自身準備將電流輸送至下一元件,從而導致極快速切換時間,同時維持準確電流控制。此方案可與脈衝寬度調變方法組合以便提供對輸送功率之極精確控制。
在一個特定實施例中,複合電流源可使用閉合迴路電流源來實行,該閉合迴路電流源藉由FET及運算放大器構造,該閉合迴路電流源與快速差分對開關組合。虛擬負載可用來使每一電流源能夠在該電流源切換至矩陣元件中之前完全安定。
為產生加熱器之大矩陣,通常最切實可行的是在多個裝置之間共享電氣連接。最常見的方案為矩陣定址,其中單個裝置藉由將外部電路連接至該裝置之列及行之獨特組合加以選擇。儘管此急劇降低必要連接之數目,但需要串聯二極體以防止電流流過寄生路徑,如以上所提及。若加熱器藉由簡單電壓控制(或固定電壓之脈衝寬度調變)驅動,則二極體電壓降將隨溫度變化的誤差引入任何所要功率設定中。此可對於小型化加熱器變得高度顯著,其中二極體電壓降可比得上加熱器元件兩端之所要平均電壓降。以電流源68替換至接地的每一行開關改良準確度,因為電阻元件中之功率隨後獨立於二極體特性。然而,此等電流源必須能夠迅速地改變電流驅動,以便用於單獨行源將不同功率位準輸送至該行中之每一元件,如第9圖中所示。此使得難以使用高準確度閉合迴路電流源,該等高準確度閉合迴路電流源在所需要的電流之任何改變之後要求顯著的時間以安定。
代替將單個電流源使用於每一行,每行一對電流源70、72可與快速切換陣列組合,如第10圖中所示。兩個電流源用來驅動交替元件,使得每一電流源驅動陣列持續時間的一半。電流源不用來驅動陣列的時間週期因此可用來將電流變更至用於下一元件之正確位準。以此方式,單獨電流源具有相對長的時間來改變該等電流源之電流驅動位準,從而致能準確閉合迴路源經使用。原理展示於第11圖之定時圖中,該圖展示每一電流源在驅動陣列與改變該電流源之電流驅動位準以為下一時間週期做好準備之間交替。
儘管本發明可使用各種電流源加以實行,但效益在於可使用閉合迴路技術,該等閉合迴路技術緩慢地安定但給予高準確度。因此,虛擬路徑經提供來用於電流在安定週期期間流動。此可使用差分對來達成,此舉導致快速切換速度。儘管FET可用來產生此等開關,避免雙極之基極電流誤差,但有利的是使用產生有效柵-陰放大器的電晶體(亦即,具有高跨導之雙極或FET)。此係因為差分對將閉合迴路電流源之輸出處的電壓保持為恆定,從而增加複合電流源之有效輸出阻抗。
第12圖更詳細地展示用於在各別電流源70、72之間切換電流之電流控制電路系統。每一電流源70、72類似於以上第6圖中所示之配置,該電流源包含閉合迴路回饋電路80,該閉合迴路回饋電路根據指定參考電壓V維持參考電阻器82兩端之電壓。然而,不同於在將共用參考電壓使用於所有電流源的第6圖中,在第12圖中,根據用於將要控制的對應加熱器10之所要功率設定,為每一電流源70、72設定指定目標電壓V1
-V4
。參考電阻器82可具有用於所有電流源70、72之相同阻抗,使得所供應電流僅藉由目標電壓V1
-V4
控制,該等目標電壓可藉由數位至類比轉換器(digital-to-analogue converter; DAC)指定。另外,每一電流源70、72具有對應切換電路84,該對應切換電路選擇該電流源是否耦接至對應行線66。每一切換電路84包含切換電晶體之互補對,該互補對選擇將來自該電流源之電流導向至對應行線66或導向至虛擬負載86。在第12圖之實施例中,對應於相同行的該對電流源70、72具有虛擬負載86,該虛擬負載連接至切換電晶體之相對側(其中行線66連接至虛擬負載86之另一側)。此意味單個切換波形可施加至兩者電流源中之切換電路,以選擇哪個電流源正將電流供應至對應行,從而消除對如第11圖中所示之第二切換波形之需要。
替代地,其他實施例仍可使用每行兩個切換波形,用於每一電流源70、72之一個。此舉之一優點在於脈波寬度調變可如第13圖中所示地使用來調整甚至在電流源中之特定的一個經選擇來用於耦接至行線66的週期期間將功率輸送至特定電阻加熱器所持續的時間之量。由於藉由提供每行多個電流源達成的可利用於安定的增加之時間,電流驅動位準可藉由處理器或其他數位電路以電壓(或電阻) DAC設定,此舉確保電流源彼此追蹤且可以高精確度調整。即使如此,可利用的電流控制之解析度可對於其中希望提供每元件中之功率之極精細調整的一些應用並非足夠。在該狀況下,開關可用來藉由約束每一源耦接至陣列的時間脈衝寬度調變電流。總解析度則為電流源及脈波寬度調變方案之解析度之組合。如第13圖中所示,特定電流源實際上用於將功率輸送至給定行的時間之分數可在相同行內逐列變化(例如,對於偶數編號列,第13圖之實例展示第一選定列相較於下一選定列的較少功率)。
第14圖為展示控制電流至電阻元件之陣列之供應之方法的流程圖。在陣列之奇數編號列經選擇的循環期間,在步驟100處,陣列之給定行以自第一電流源(I奇數
)供應的電流驅動,而同時在步驟102處,用於相同行之第二電流源(I偶數
)使該第二電流源之控制電壓經調整以調整將要供應至將要在隨後循環中選擇的偶數編號列之電流之位準。藉由第二電流源供應的電流在循環之結束之前安定。在陣列之偶數編號列經選擇時的隨後偶數列循環中,在步驟104處,第二電流源用來驅動行,而在步驟106處,第一電流源經調整以提供隨後奇數列循環所需要的電流位準。方法隨後針對隨後奇數列循環返回步驟100及102。第14圖展示針對單個行執行的步驟,但相同方法可在陣列之每一行中並行地執行。儘管以上實例展示一個行具備一對電流源的狀況,但將瞭解,在其他實例中,可每行提供三個或更多個電流源以致能列之間的甚至更快切換。
儘管本文已參考伴隨圖式詳細地描述本發明之例示性實施例,但將理解,本發明不限於該等精確實施例,且各種改變及修改可在不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明之範疇及精神的情況下由熟習此項技術者實現於該等實施例中。
2‧‧‧矩陣
4‧‧‧溫度感測器/電阻元件
6‧‧‧列線
8‧‧‧行線
10‧‧‧二極體
12、14、16‧‧‧電流源
18‧‧‧切換電路系統
20‧‧‧量測電路系統
22‧‧‧開關
24‧‧‧低通濾波器
26‧‧‧放大器
28‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
32‧‧‧閉合迴路回饋電路
33‧‧‧差分放大器
34‧‧‧切換電路
35‧‧‧電晶體
36‧‧‧參考電阻器
37‧‧‧差分電晶體
38‧‧‧虛擬負載
40‧‧‧電流源
50~54、100~106‧‧‧步驟
60‧‧‧加熱器
62‧‧‧串聯二極體
64‧‧‧列線
66‧‧‧行線
68‧‧‧電流源
70、72‧‧‧電流源
80‧‧‧閉合迴路回饋電路
82‧‧‧參考電阻器
84‧‧‧切換電路
86‧‧‧虛擬負載
本技術之進一步態樣、特徵及優點將自結合伴隨圖式閱讀的實例之以下描述顯而易見,在圖式中:
第1圖例示與二極體串聯的電阻元件之陣列之實例;
第2圖例示二極體之存在如何影響電阻元件之阻抗之量測;
第3圖例示二極體之阻抗之量測以消除二極體兩端之電壓之影響;
第4圖展示用於量測電阻元件之阻抗之調變方案拓撲之示例性實施例;
第5圖展示用於控制調變方案之波形;
第6A圖展示用於控制越過電阻元件及二極體之電流的電流控制電路系統之更詳細示例性實施例;
第6B圖展示用於供應至電阻元件及二極體的電流之控制之示例性實施例;
第7圖為展示在存在串聯二極體的情況下量測電阻元件之阻抗之方法的流程圖;
第8圖展示電阻加熱器之陣列之實例;
第9圖展示用於控制為電阻加熱器之行供應的電流之比較實例;
第10圖展示為每一行提供一對電流源以致能供應至行的電流之較快速切換的實例;
第11圖為指示用於每一列之電流源之控制的定時圖;
第12圖更詳細地展示電流控制電路系統之示例性實施例;
第13圖展示使用脈波寬度調變來控制輸送至電阻元件的功率之實例;以及
第14圖為例示控制用於電阻元件之陣列之電流供應之方法的流程圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
Claims (26)
- 一種設備,該設備包含: 一電阻元件及一二極體,該電阻元件及該二極體串聯地配置;電流控制電路系統,經組配來在一第一電流I1 、一第二電流I2 與一第三電流I3 之間切換供應至該電阻元件及該二極體的一電流,其中I1 > I2 > I3 ;以及量測電路系統,經組配來依賴於該第一電流I1 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第一電壓V1 、該第二電流I2 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第二電壓V2 ,及該第三電流I3 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第三電壓V3 決定該電阻元件之一阻抗R;其中該量測電路系統經組配來組合該第一電壓V1 、該第二電壓V2 及該第三電壓V3 以至少部分地消除該電阻元件之該所決定阻抗R中之一誤差,該誤差由該二極體兩端之一電壓降引起。
- 如請求項1所述之設備,其中該第一電流I1 與該第二電流I2 之間的一比與該第二電流I2 與該第三電流I3 之間的一比大體上相同。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該量測電路系統經組配來決定與V1 – 2V2 + V3 成比例的該電阻元件之該阻抗R。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該量測電路系統包含一類比至數位轉換器,經組配來依賴於在該類比至數位轉換器之一單個取樣週期期間偵測的該第一電壓V1 、第二電壓V2 及第三電壓V3 產生表示該電阻元件之該所決定阻抗R的一數位值。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該量測電路系統包含一濾波器,經組配來接收指示該電阻元件及該二極體兩端之該電壓的一對差分輸入,且產生一輸出信號,該輸出信號表示藉由該等差分輸入表示的該電壓在時間上之一積分。
- 如請求項5所述之設備,其中該輸出信號包含一對差分輸出。
- 如請求項5所述之設備,該設備包含一開關,經組配來選擇一第一組態及一第二組態中之一個,在該第二組態中,該濾波器之該對差分輸入之一極性與該第一組態相比反向。
- 如請求項7所述之設備,該設備包含定時控制電路系統,經組配來控制該開關,以在該第一電流I1 或該第三電流I3 經供應至該電阻元件及該二極體時選擇該第一組態,且在該第二電流I2 經供應至該電阻元件及該二極體時選擇該第二組態;
- 如請求項5所述之設備,該設備包含定時控制電路系統,經組配來控制該電流控制電路系統以在一第一持續時間之時間週期t中將該第一電流供應至該電阻元件及該二極體,在一第二持續時間之時間週期2t中將該第二電流供應至該電阻元件及該二極體,且在一第三持續時間之時間週期t中將該第三電流供應至該電阻元件及該二極體。
- 如請求項5所述之設備,其中該量測電路系統包含一類比至數位轉換器,該類比至數位轉換器經組配來依賴於該濾波器之該輸出信號產生表示該電阻元件之該阻抗R的一數位值; 該設備包含定時控制電路系統,經組配來控制該電流控制電路系統來以相較於該類比至數位轉換器之一取樣速率的一較大頻率在該第一電流、該第二電流與該第三電流之間切換。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該電流控制電路系統包含用以產生該第一電流I1 之一第一電流源、用以產生該第二電流I2 之一第二電流源,及用以產生該第三電流I3 之一第三電流源。
- 如請求項11所述之設備,其中該第一電流源、該第二電流源及該第三電流源中每一個包含一閉合迴路回饋電路,經組配來根據一共用參考電壓控制一參考電阻元件兩端之一電壓,其中該第一電流源、該第二電流源及該第三電流源之該等參考電阻元件具有不同阻抗。
- 如請求項11所述之設備,其中該電流控制電路系統包含第一切換電路、第二切換電路及第三切換電路,該第一切換電路、該第二切換電路及該第三切換電路經組配來選擇性地將該第一電流源、該第二電流源及該第三電流源中之一個選擇性地耦接至該電阻元件及該二極體; 其中該第一切換電路、該第二切換電路及該第三切換電路中每一個經組配來選擇將來自該第一電流源、該第二電流源及該第三電流源中之該對應一個之一電流導向至該電阻元件及該二極體或導向至一虛擬負載。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該電流控制電路系統包含各自用以產生具有對應於該第三電流I3 之一量值的一電流之四個電流源,及用以變化該等四個電流源中之多少個耦接至該電阻元件及該二極體的切換電路系統,以在該第一電流I1 、該第二電流I2 與該第三電流I3 之間切換供應至該電阻元件及該二極體的該電流。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該電阻元件包含一溫度感測器且該阻抗R指示溫度。
- 如請求項1及2中任一項所述之設備,其中該電阻元件為以列及行配置的電阻元件之一陣列中之一個,其中每一電阻元件經由一對應列線及一對應行線可單獨定址且與一個二極體串聯地配置在該對應列線與該對應行線之間。
- 一種用於量測一電阻元件之一阻抗R之方法,該電阻元件與一個二極體串聯地配置;該方法包含以下步驟: 在一第一電流I1 、一第二電流I2 與一第三電流I3 之間切換供應至該電阻元件及該二極體的一電流,其中I1 > I2 > I3 ;以及依賴於該第一電流I1 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第一電壓V1 、該第二電流I2 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第二電壓V2 ,及該第三電流I3 經供應時的該電阻元件及該二極體兩端之一第三電壓V3 決定該電阻元件之該阻抗R;其中該阻抗R係藉由組合該第一電壓V1 、該第二電壓V2 及該第三電壓V3 以至少部分地消除該電阻元件之該所決定阻抗R中之一誤差來決定,該誤差由該二極體兩端之一電壓降引起。
- 一種設備,該設備包含: 電阻元件之一陣列,該等電阻元件以列及行配置,其中每一電阻元件單獨地可定址於一對應列線與一對應行線之間的一交點處;電流控制電路系統,包含:複數個電流源,該等複數個電流源各自經組配來供應一可變電流量;及切換電路系統,該切換電路經組配來選擇該等複數個電流源中之哪一個耦接至一選定行線,該選定行線對應於電阻元件之一選定行;以及定時控制電路系統,經組配來控制該電流控制電路系統,以在該等電流源中之另一個耦接至該選定行線時,調整藉由該等電流源中之一個供應的該電流量。
- 如請求項18所述之設備,其中每一電阻元件與一個二極體串聯地配置在該對應列線與該對應行線之間。
- 如請求項18及19中任一項所述之設備,該設備包含列選擇電路系統,用以根據以一給定頻率切換的一列選擇信號來選擇電阻元件之一選定列; 其中該定時控制電路系統經組配來以該給定頻率在該等複數個電流源之間切換。
- 如請求項20所述之設備,其中在電阻元件之一給定列藉由該列選擇電路系統選擇的該列選擇信號之一週期期間,該電流控制電路系統經組配來選擇該等電流源中之一第一者以將電流供應至該選定行之該給定列中的一目標電阻元件,且控制該等電流源中之一第二者以調整藉由該等電流源中之該第二者供應的一電流量以對應於用於該選定行之一隨後列中的一電阻元件之一目標電流。
- 如請求項18及19中任一項所述之設備,其中該定時控制電路系統經組配來執行一切換信號之脈波寬度調變,以用於選擇是否將該等複數個電流源中之一給定一個藉由該電流控制電路系統耦接至該選定行線。
- 如請求項18及19中任一項所述之設備,其中每一電流源包含一閉合迴路回饋電路,經組配來根據一參考電壓控制一參考電阻元件兩端之一電壓,該參考電壓表示將要由該電流源供應的一電流量。
- 如請求項23所述之設備,其中該電流控制電路系統包含複數個切換電路,各自經組配來選擇性地將該等複數個電流源中之一對應一個耦接至該選定行線; 其中該等複數個切換電路中每一個經組配來選擇將來自該等複數個電流源中之該對應一個之一電流導向至該選定行線或導向至一虛擬負載。
- 如請求項18及19中任一項所述之設備,其中該等電阻元件包含電阻加熱器。
- 一種用於控制用於以列及行配置的電阻元件之一陣列之電流供應之方法,其中每一電阻元件單獨地可定址在一對應列線與一對應行線之一交點處; 該方法包含以下步驟: 選擇複數個電流源中之哪一個耦接至對應於電阻元件之一選定行的一選定行線,每一電流源供應一可變電流量;以及當該等電流源中之另一個耦接至該選定行線時,調整藉由該等電流源中之一個供應的一電流量。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
??1618398.0 | 2016-11-01 | ||
GB1618398.0 | 2016-11-01 | ||
GB1618398.0A GB2555481B (en) | 2016-11-01 | 2016-11-01 | Resistance measurement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201829993A true TW201829993A (zh) | 2018-08-16 |
TWI751208B TWI751208B (zh) | 2022-01-01 |
Family
ID=57963611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106135628A TWI751208B (zh) | 2016-11-01 | 2017-10-18 | 用於溫度量測及電流控制的設備及方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11366024B2 (zh) |
EP (1) | EP3535593B1 (zh) |
GB (2) | GB2555527B (zh) |
TW (1) | TWI751208B (zh) |
WO (1) | WO2018083437A1 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI724909B (zh) * | 2020-05-22 | 2021-04-11 | 紘康科技股份有限公司 | 具有校正功能之交流阻抗測量電路 |
TWI729631B (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-01 | 致茂電子股份有限公司 | 阻抗量測方法 |
CN113075456A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-06 | 常州同惠电子股份有限公司 | 高精度交流阻抗测试系统及其测试方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2555527B (en) * | 2016-11-01 | 2019-06-05 | Evonetix Ltd | Current Control |
US11566948B2 (en) | 2020-02-13 | 2023-01-31 | Honeywell International Inc. | Enhancing RTD measurement accuracy by means of variable excitation current |
US10848164B1 (en) * | 2020-02-28 | 2020-11-24 | Ciena Corporation | Apparatus and methods for digital fractional phase locked loop with a current mode low pass filter |
CN115754479A (zh) * | 2021-09-02 | 2023-03-07 | 深圳市中兴微电子技术有限公司 | 电阻阻值获取电路、方法和装置 |
CN114859124B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-01-31 | 北京芯格诺微电子有限公司 | 可切换档位的配置电阻检测方法及电路 |
US11959962B2 (en) | 2022-06-23 | 2024-04-16 | Qualcomm Incorporated | Integrated circuit package with internal circuitry to detect external component parameters and parasitics |
CN116401199B (zh) * | 2023-06-09 | 2024-03-05 | 珠海智融科技股份有限公司 | 信号转换电路、发送方法、装置、电子设备和存储介质 |
Family Cites Families (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL254926A (zh) * | 1959-08-17 | |||
JPS6154412A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | Canon Inc | 検出装置 |
US4752694A (en) * | 1987-01-12 | 1988-06-21 | Honeywell Inc. | Array uniformity correction |
JPH08304188A (ja) * | 1995-05-10 | 1996-11-22 | Nec Eng Ltd | 温度計測装置 |
WO1998006058A1 (en) * | 1996-08-02 | 1998-02-12 | Sven Technologies | System and method for addressing multiple resistive sensors |
JP2001160042A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Mitsubishi Electric Corp | 温度センサ搭載のマイクロコンピュータ |
US6385079B1 (en) * | 2001-08-31 | 2002-05-07 | Hewlett-Packard Company | Methods and structure for maximizing signal to noise ratio in resistive array |
CN100419909C (zh) * | 2002-03-15 | 2008-09-17 | 三洋电机株式会社 | 强感应体存储器及其动作方法和存储器装置 |
US6829188B2 (en) * | 2002-08-19 | 2004-12-07 | Micron Technology, Inc. | Dual loop sensing scheme for resistive memory elements |
JP4086613B2 (ja) * | 2002-10-09 | 2008-05-14 | Necエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および内部温度測定方法 |
US6870357B1 (en) * | 2002-11-21 | 2005-03-22 | National Semiconductor Corporation | Method and apparatus for determining the temperature of a junction using voltage responses of the junction and a correction factor |
US7118273B1 (en) * | 2003-04-10 | 2006-10-10 | Transmeta Corporation | System for on-chip temperature measurement in integrated circuits |
US6927996B2 (en) * | 2003-09-30 | 2005-08-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Magnetic memory device |
US7309157B1 (en) | 2004-09-28 | 2007-12-18 | National Semiconductor Corporation | Apparatus and method for calibration of a temperature sensor |
US7307268B2 (en) * | 2005-01-19 | 2007-12-11 | Sandisk Corporation | Structure and method for biasing phase change memory array for reliable writing |
US7429129B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-09-30 | Standard Microsystems Corporation | Proportional settling time adjustment for diode voltage and temperature measurements dependent on forced level current |
JP5400262B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2014-01-29 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | 半導体装置 |
TWI323347B (en) * | 2007-03-30 | 2010-04-11 | Cyrustek Co | Capacitance measuring device and method thereof |
US7990162B2 (en) * | 2007-08-14 | 2011-08-02 | Fluke Corporation | Systems and methods for an open circuit current limiter |
JP5175769B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2013-04-03 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
WO2010104918A1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Contour Semiconductor, Inc. | Three-dimensional memory array comprising vertical switches having three terminals |
JP2010225221A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP4940287B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2012-05-30 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
US8419273B2 (en) * | 2010-05-03 | 2013-04-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Array element for temperature sensor array circuit, temperature sensor array circuit utilizing such array element, and AM-EWOD device including such a temperature sensor array circuit |
JP5595218B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2014-09-24 | 日本電波工業株式会社 | 圧電デバイス及び圧電基板の製造方法 |
US9116048B2 (en) * | 2011-02-10 | 2015-08-25 | Linear Technology Corporation | Circuits for and methods of accurately measuring temperature of semiconductor junctions |
US9159411B2 (en) * | 2012-07-06 | 2015-10-13 | SK Hynix Inc. | Multi-level memory apparatus and data sensing method thereof |
US9016939B2 (en) * | 2012-10-01 | 2015-04-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Thermal sensor with second-order temperature curvature correction |
US8842468B2 (en) * | 2013-01-30 | 2014-09-23 | Sandisk 3D Llc | Load and short current measurement by current summation technique |
CN104780653B (zh) * | 2013-12-02 | 2017-05-03 | 立锜科技股份有限公司 | 发光元件控制电路及控制方法 |
KR102187485B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2020-12-08 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 그것의 센싱 방법 |
KR20150144550A (ko) * | 2014-06-17 | 2015-12-28 | 삼성전자주식회사 | 온-칩 저항 측정 회로 및 이를 포함하는 저항성 메모리 장치 |
EP3174208B1 (en) * | 2015-11-30 | 2019-09-18 | Nokia Technologies Oy | Sensing apparatus and associated methods |
GB2555527B (en) * | 2016-11-01 | 2019-06-05 | Evonetix Ltd | Current Control |
-
2016
- 2016-11-01 GB GB1714470.0A patent/GB2555527B/en active Active
- 2016-11-01 GB GB1618398.0A patent/GB2555481B/en active Active
-
2017
- 2017-10-04 WO PCT/GB2017/052972 patent/WO2018083437A1/en unknown
- 2017-10-04 EP EP17783553.5A patent/EP3535593B1/en active Active
- 2017-10-04 US US16/338,804 patent/US11366024B2/en active Active
- 2017-10-18 TW TW106135628A patent/TWI751208B/zh active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI729631B (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-01 | 致茂電子股份有限公司 | 阻抗量測方法 |
TWI724909B (zh) * | 2020-05-22 | 2021-04-11 | 紘康科技股份有限公司 | 具有校正功能之交流阻抗測量電路 |
CN113075456A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-06 | 常州同惠电子股份有限公司 | 高精度交流阻抗测试系统及其测试方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018083437A1 (en) | 2018-05-11 |
US11366024B2 (en) | 2022-06-21 |
GB2555527A (en) | 2018-05-02 |
TWI751208B (zh) | 2022-01-01 |
GB201618398D0 (en) | 2016-12-14 |
EP3535593B1 (en) | 2023-02-08 |
EP3535593A1 (en) | 2019-09-11 |
US20190219452A1 (en) | 2019-07-18 |
GB2555527B (en) | 2019-06-05 |
GB201714470D0 (en) | 2017-10-25 |
GB2555481B (en) | 2019-07-17 |
GB2555481A (en) | 2018-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI751208B (zh) | 用於溫度量測及電流控制的設備及方法 | |
TWI657381B (zh) | 電子裝置及其相關方法 | |
TWI397678B (zh) | 用於監視溫度的系統與方法 | |
US5543717A (en) | Integrable conductivity measuring device | |
KR102021838B1 (ko) | 차동 증폭기의 오프셋을 조절하는 전자 회로 | |
TWI487277B (zh) | 最小化電阻平坦度及改善音訊性能之固定切換vgs電路 | |
KR20080056129A (ko) | 전압 컨버터용 전류 감지 증폭기 | |
JPH05196510A (ja) | 測定量を求める方法及び該方法を実施する回路装置 | |
EP3579234A1 (en) | Low-power, high-accuracy current reference for highly distributed current references for cross point memory | |
JP2009519647A (ja) | 差動対の固有オフセットの補償を伴う電子回路 | |
TWI559115B (zh) | Energy gap reference circuit | |
US7839315B2 (en) | Converter and method for converting an analog signal and comparator for use in such conversion | |
JP2009218796A (ja) | 線形補正回路及び線形補正方法、並びにセンサ装置 | |
JP2005217949A (ja) | ドライバ回路 | |
US11125586B2 (en) | Sensor arrangement and method for operating a sensor arrangement | |
CN114499424A (zh) | 应用于两级模数转换器的差分放大器、校准电路及校准方法 | |
TWI596348B (zh) | 測量裝置 | |
JP5773807B2 (ja) | 演算回路、それを用いた物理量センサ及び検波回路 | |
JP2016090379A (ja) | 測定装置 | |
TWI650937B (zh) | 驅動電路 | |
CN108291936B (zh) | 一种用于提供电流脉冲的电路和方法 | |
CN118092542A (zh) | 一种基于sigma-delta的芯片温度控制系统 | |
JP2004219219A (ja) | 周波数出力型熱線式流量計 | |
JP7120918B2 (ja) | 調整可能な電圧範囲用の電圧増幅器 | |
Peredelskiy et al. | Controlled Switch on the Operational Amplifier |