TWI759855B - 感測裝置以及校正方法 - Google Patents

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TWI759855B
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Abstract

一種感測裝置，包括處理電路以及多感測器整合單晶片。多感測器整合單晶片包括基板以及設置在基板上的溫度感測器、壓力感測器、以及環境狀態感測器。溫度感測器感測環境溫度。壓力感測器感測壓力。環境感測器感測一環境狀態。處理電路在環境感測器未運作的情況下，經由溫度感測器取得第一感測溫度值，且在環境感測器運作的情況下，經由溫度感測器取得一第二感測溫度值。處理電路經由壓力感測器取得一感測壓力值，且根據第一與第二感測溫度值取得壓力感測器之至少一溫度校正參數，並依此校正感測壓力值以產生校正壓力值。

Description

感測裝置以及校正方法
本發明係關於一種感測裝置，且特別是關於一種具有多感測器整合單晶片之感測裝置以及其校正方法。
近來，環境感測技術正朝向多功能整合、微型化、低價格發展，以利於普及化。在現有的多功能整合的感測裝置中，由於各感測器彼此干擾，導致感測準確度下降。舉例來說，在氣體感測器與壓力感測器整合的感測器裝置中，當氣體感測器操作時，氣體感測器的加熱器啟動導致升溫。壓力感測器本身具有溫度係數，因此受此升溫的影響，壓力感測器的輸出電壓偏移且增益飄移。然而，現有的氣體感測器與壓力感測器整合的感測器裝置缺少對於壓力感測器的校正機制，上述的升溫影響嚴重時會導致輸出電壓飽和，使壓力感測器失效。因此，在多功能整合的感測裝置中，如何消除各感測器彼此之間的干擾為重要的議題。
因此，本發明提供一種多功能感測裝置，其將溫度感測器、壓力感測器、濕度感測器、以及氣體感測器整合在同一單晶片。透過自我建立溫度感測之溫度校正參數藉以消除其它感測器的對壓力感測之熱干擾。此外，透過對於壓力感測、濕度感測、以及氣體感測的依序校正機制，可獲得較準確的感測輸出值。
本發明之一實施例提供一種感測裝置，其包括一處理電路以及一多感測器整合單晶片。此多感測器整合單晶片電性連接處理電路，並包括一基板、一溫度感測器、一壓力感測器、以及一第一環境狀態感測器。溫度感測器設置於基板並用以感測溫度。壓力感測器設置於基板並用以感測壓力。第一環境感測器設置於基板並用以感測一第一環境狀態。處理電路經配置以執行：在第一環境感測器未運作的情況下，經由溫度感測器取得一第一感測溫度值；在第一環境感測器運作的情況下，經由溫度感測器取得一第二感測溫度值；經由壓力感測器取得一感測壓力值；以及根據第一感測溫度值及第二感測溫度值取得壓力感測器之至少一溫度校正參數，並依據至少一溫度校正參數校正感測壓力值以產生一校正壓力值。
本發明之一實施例提供一種校正方法，用於一感測裝置。此感測裝置包括一多感測器整合單晶片以及一處理電路，且此多感測器整合單晶片包括一溫度感測器、一壓力感測器、以及一第一環境感測器。校正方法包括步驟：由該處理電路驅動溫度感測器以感測溫度，並產生一感測溫度值；由該處理電路驅動該第一環 境感測器，並且驅動溫度感測器以感測溫度，並產生一第二感測溫度值；由該處理電路驅動壓力感測器以感測壓力，並產生一感測壓力值；以及由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之至少一溫度校正參數，並依據該至少一溫度校正參數校正該感測壓力值以產生一校正壓力值。
1:感測裝置
10:多感測器整合晶片(晶片)
10A:溫度感測器
10B:壓力感測器
10C:濕度感測器
10D、10D’:氣體感測器
10E:第一環境感測器
10F:第二環境感測器
11、11’:處理電路
12、12’:讀取與校正部
13:數位控制部
20:基板
60:輸出偏移校正電路
61,62:放大電路
63:濾波器
64:輸出增益校正電路
65:濾波器
100B:壓力感測元件
100C:第一感測元件
100D:第二感測元件
101B:參考電容器
101C:第一加熱器
101D:第二加熱器
110A:溫度讀取電路
110B:壓力讀取電路
110C:濕度讀取電路
110D:氣體濃度讀取電路
111A:溫度運算電路
111B:壓力運算電路
111C:濕度運算電路
111D:氣體濃度運算電路
112B:壓力感測器校正電路
112C:第一加熱驅動電路
112D:第二加熱驅動電路
114:加熱控制電路
115:記憶體
120:類比前端電路
121:三角積分調變類比數位轉換器
CPRE:壓力感測電容
DGAS:氣體濃度值
D’GAS:校正氣體濃度值
DHUMD:相對濕度值
D’HUMD:校正濕度值
DPRE:感測壓力值
D’PRE:校正壓力值
DTEMP:感測溫度值
GC1:第一輸出增益校正參數
GC2:第二輸出增益校正參數
OC1:第一輸出偏移校正參數
OC2:第二輸出偏移校正參數
Pref1:第一壓力輸出值
Pref2:第三壓力輸出值
Ph10:第二壓力輸出值
Ph11:第四壓力輸出值
Ph20:第五壓力輸出值
Ph21:第六壓力輸出值
RGAS:氣體感測電阻值
RHUMD:濕度感測電阻值
RTEMP:溫度感測電阻值
RS62、RS64:電阻器
SGAS:數位氣體信號
SHUMD:數位濕度信號
SPRE:數位壓力信號
STEMP:數位溫度信號
S10~S17:步驟
S30~S37、S32’、S33’、S35、S36’:步驟
S70~S75:步驟
S111B:控制信號
S112B:校正信號
S114C,S114D:信號
Tref:第一感測溫度值
Th1:第二感測溫度值
Th2:第三感測溫度值
第1A圖表示根據本發明一實施例之一感測裝置。
第1B圖表示根據本發明另一實施例之一感測裝置。
第1C圖表示根據本發明另一實施例之一感測裝置。
第1D圖表示根據本發明另一實施例之一感測裝置。
第2圖為根據本發明一實施例，第1C圖之感測裝置的多感測器整合單晶片示意圖。
第3A圖為根據本發明一實施例之一校正方法之流程圖。
第3B圖為根據本發明另一實施例之一校正方法之流程圖。
第4A圖表示根據本發明一實施例之產生溫度校正參數之方法之流程圖。
第4B-1、4B-2圖表示根據本發明另一實施例之產生溫度校正參數之方法之流程圖。
第5A圖為根據本發明一實施例，壓力感測器、氣體感測器以及濕度感測器之運作狀態與運作時取得的溫度值之間的關係示意圖。
第5B圖表示根據本發明一實施例，各感測溫度值與對應之壓力輸出值之間的關係曲線。
第5C圖為根據本發明一實施例，各感測溫度值與偏移溫度係數之間的關係示意圖。
第6A圖表示根據本發明一實施例，在大氣壓力變化時在各感測溫度值下壓力值之變化曲線。
第6B圖表示根據本發明一實施例，不同感測溫度值與對應之輸出增益之間的關係曲線。
第6C圖為根據本發明一實施例，感測溫度值與增益溫度係數之間的關係示意圖。
第7A圖為根據本發明另一實施例，壓力感測器、氣體感測器以及濕度感測器之運作狀態與運作時取得的溫度值之間的關係示意圖。
第7B圖表示根據本發明另一實施例，各感測溫度值與對應之壓力輸出值之間的關係曲線。
第7C圖為根據本發明另一實施例，各感測溫度值與偏移溫度係數之間的關係示意圖。
第8A圖表示根據本發明另一實施例，在大氣壓力變化時在各感測溫度值下壓力值之變化曲線。
第8B圖表示根據本發明另一實施例，不同感測溫度值與對應之輸出增益之間的關係曲線。
第8C圖為根據本發明另一實施例，感測溫度值與增益溫度係數之間的關係示意圖。
第9圖表示根據本發明一實施例，第1A~1D圖之類比前端電路的電路架構。
第10圖表示根據本發明一實施例之校正方法。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1A圖係表示根據本發明一實施例之一感測裝置所繪示。參閱第1A圖，該感測裝置1包括一處理電路11以及電性連接該處理電路11的一多感測器整合單晶片10。該多感測器整合單晶片10包括一基板(圖未示)、一溫度感測器10A、一壓力感測器10B、以及第一環境感測器10E。該溫度感測器10A、壓力感測器10B、以及該第一環境感測器10E配置在同一基板(圖未示)上。該溫度感測器10A用以感測溫度，並且該壓力感測器10B用以感測壓力，且該第一環境感測器10E用以感測一第一環境狀態。在第1A圖所示之實施例中，該第一環境感測器10E即為一濕度感測器10C，並且該第一環境狀態即為相對濕度。
第1B圖係表示根據本發明另一實施例之一感測裝置所繪製。參閱第1B圖，本實施例的感測裝置1與第1A圖所示的實施例類似，與第1A圖所示的實施例之間的差異在於本實施例的第一環境感測器10E是一氣體感測器10D，並且本實施例的第一環境狀態為氣體濃度。
第3A圖為根據本發明一實施例之一校正方法之流程圖。進一步參考第3A圖，該校正方法適用於第1A圖或第1B圖所示之感測裝置1。該校正方法之步驟如下：執行步驟S10，由該處理電路11驅動該溫度感測器10A以感測溫度，並產生一第一感測溫度值。再執行步驟S11，由該處理電路11驅動該第一環境感測器10E，並且驅動該溫度感測器10A以感測溫度，並產生一第二感測溫度值。執行步驟S12，由該處理電路11驅動該壓力感測器10B以感測壓力，並產生一感測壓力值。接著執行步驟S13，由該處理電路11根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器10B之至少一溫度校正參數，並依據該至少一溫度校正參數校正該感測壓力值以產生一校正壓力值。
第1C圖係表示根據本發明另一實施例之一感測裝置所繪示，並且第2圖為該感測裝置之一示意圖。參閱第1C圖、第2圖，該感測裝置1包括一處理電路11及電性連接該處理電路11的一多感測器整合單晶片10。該多感測器整合單晶片10包括一基板20、一溫度感測器10A、一壓力感測器10B、一第一環境感測器10E、及一第二環境感測器10F。該溫度感測器10A、壓力感測器10B、 該第一環境感測器10E、以及該第二環境感測器10F配置在同一基板20上。該溫度感測器10A用以感測溫度，並且該壓力感測器10B用以感測壓力。該第一環境感測器10E用以感測一第一環境狀態，並且該第二環境感測器10F用以感測一第二環境狀態。在本實施例中，該第一環境感測器10E即為一濕度感測器10C且該第一環境狀態即為相對濕度，並且該第二環境感測器10F即為一氣體感測器10D且該第二環境狀態即為氣體濃度。
該溫度感測器10A是電阻式感測，也就是經由電阻值來反映環境溫度。該壓力感測器10B包括壓力感測元件100B與參考電容器101B，本實施例的壓力感測器10B是電容式感測器，其經由電容值來反映環境壓力，然而在其他實施例中，該壓力感測器10B也可以是電阻式感測器，也就是經由電阻值來反映環境壓力。該濕度感測器10C包括第一感測元件100C以及第一加熱器101C；本實施例的濕度感測器10C為電阻式感測器，也就是經由電阻值反映環境的相對濕度。該氣體感測器10D包括一第二感測元件100D；本實施例的氣體感測器10D是電阻式感測器，也就是經由電阻值反映環境之氣體濃度。
處理電路11包括讀取與校正部12以及數位控制部13。該讀取與校正部12包括溫度讀取電路110A、壓力讀取電路110B、壓力校正電路112B、濕度讀取電路110C、第一加熱驅動電路112C，以及氣體濃度讀取電路110D。壓力讀取電路110B包括類比前端電路120與三角積分調變類比數位轉換器121。數位控制部 13包括溫度運算電路111A、壓力運算電路111B、濕度運算電路111C、氣體濃度運算電路111D、加熱控制電路114、以及可儲存資料之記憶體115。該處理電路11可以集成在同一晶片上構成特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可利用一可程式設計閘陣列(field programmable gate array，FPGA)實現。然而，在其他實施例中，該處理電路11也可以是該讀取與校正部12集成為同一晶片，而數位控制部13的則集成在另一晶片上。
第3B圖為根據本發明另一實施例之一校正方法之流程圖。進一步參考第3B圖，該校正方法適用於第1C圖所示之感測裝置1。該校正方法之步驟如下：執行步驟S10，由該處理電路11驅動該溫度感測器10A以感測溫度，且產生第一感測溫度值，並執行步驟S11，由處理電路11驅動第一環境感測器10E，並且驅動溫度感測器10A以感測溫度，並產生第二感測溫度值。執行步驟S12，由該處理電路11驅動該壓力感測器10B以感測壓力，並產生一感測壓力值。執行步驟S13，由處理電路11根據第一感測溫度值及第二感測溫度值取得壓力感測器10B之至少一溫度校正參數，並依據該至少一溫度校正參數校正該感測壓力值以產生校正壓力值。
接著執行步驟S14由該處理電路11驅動該第一環境感測器10E感測第一環境狀態，以產生感測第一環境狀態值，以及步驟S15由該處理電路11根據校正壓力值及第二感測溫度值執行運算，以校正感測第一環境狀態值並產生校正第一環境狀態值。再執行步驟S16，由處理電路11驅動第二環境感測器10F取得感測第 二環境狀態值，以及執行步驟S17，由處理電路11根據校正第一環境狀態值執行運算，以校正感測第二環境狀態值並產生校正第二環境狀態值。本實施例的第一環境感測器10E為濕度感測器10C且第一環境狀態值即為相對濕度值，並且第二環境感測器10F為氣體感測器10D且第二環境狀態值即為氣體濃度值。而本實施例的校正方法之運作細節將詳述在下文中。
該溫度感測器10A之電阻值隨環境或基板20之溫度而變化，其在此稱為溫度感測電阻值RTEMP。當感測裝置1對環境溫度執行感測時，溫度讀取電路110A可取得溫度感測電阻值RTEMP，且將溫度感測電阻值RTEMP轉換為一數位溫度信號STEMP。該溫度運算電路111A可控制溫度讀電路110A，並且經配置可接收並處理數位溫度信號STEMP，且根據記憶體115儲存的一環境溫度查找表，產生此數位溫度信號STEMP對應的感測溫度值DTEMP，以反映目前的環境溫度。溫度運算電路111A還經配置將感測溫度值DTEMP儲存至記憶體115中。
該壓力感測器10B的壓力感測元件100B之電容值隨著環境壓力而變化，例如環境壓力是反映在壓力感測元件100B與參考電容器101B兩端電容變化量，其在此稱為壓力感測電容CPRE。當感測裝置1對環境壓力執行感測時，壓力讀取電路110B取得壓力感測電容CPRE，且該壓力讀取電路110B的類比前端電路120與三角積分調變類比數位轉換器121對壓力感測電容CPRE執行轉換並產生對應此電容值的一數位壓力信號SPRE。壓力運算電路111B 可控制類比前端電路120的運作，並經配置以接收並處理數位壓力信號SPRE，且根據記憶體115儲存的一環境壓力查找表，產生此數位壓力信號SPRE對應的一感測壓力值DPRE，而該感測壓力值DPRE是反映目前的環境壓力。壓力運算電路111B還經配置以將感測壓力值DPRE儲存至記憶體115中。壓力校正電路112B耦接類比前端電路120，並用以校正數位壓力信號SPRE，並依據至少一溫度校正參數來執行校正，該至少一溫度校正參數例如是輸出偏移校正參數或輸出增益校正參數。
該壓力運算電路111B自記憶體115讀出執行環境壓力量測時的感測溫度值DTEMP，且根據讀出之感測溫度值DTEMP獲得至少一溫度校正參數，並根據獲得的至少一溫度校正參數產生控制信號S111B至壓力校正電路112B。在將壓力感測電容CPRE轉換為數位壓力信號SPRE的過程中，類比前端電路120根據接收到的溫度校正參數調整類比前端電路120的輸出偏移與輸出增益，藉此實現輸出偏移與輸出增益隨溫度飄移之校正操作。經溫度校正後，壓力運算電路111B產生經校正的校正壓力值D’PRE，且將校正壓力值D’PRE儲存至記憶體115。關於溫度校正參數的產生與輸出偏移與輸出增益的溫度校正，其相關內容將於後文中說明。
在本實施例的濕度感測器10C執行濕度感測的過程中，加熱控制電路114產生信號S114C控制第一加熱驅動電路112C以輸出一電壓驅動第一加熱器101C，並使第一加熱器101C產生熱能，使第一感測元件100C與基板20受熱升溫，也就是使環境 溫度上升。濕度感測器10C的第一感測元件100C之電阻值隨著環境濕度而變化，例如環境濕度是反映在第一感測元件100C兩端間之電阻值，其在此稱為濕度感測電阻值RHUMD。當感測裝置1對環境濕度執行感測時，濕度讀取電路110C取得濕度感測電阻值RHUMD，且將濕度感測電阻值RHUMD轉換為對應此電阻值的一數位濕度信號SHUMD。濕度運算電路111C可控制濕度讀取電路110C，並經配置以接收與處理數位濕度信號SHUMD，且根據記憶體115儲存的一相對濕度查找表，產生此數位濕度信號SHUMD對應的相對濕度值DHUMD。濕度運算電路111C自記憶體115讀出執行環境濕度量測時的感測溫度值DTEMP以及經溫度校正操作後產生的校正壓力值D’PRE，且根據讀出之感測溫度值DTEMP與校正壓力值D’PRE來校正相對濕度值DHUMD以產生校正濕度值D’HUMD，而校正濕度值D’HUMD即可更精確的反映環境相對濕度的實際情況。濕度運算電路111C將校正濕度值D’HUMD儲存至記憶體115中。
在本實施例的氣體感測器10D執行氣體濃度感測的過程中，該加熱控制電路114產生信號S114C控制第一加熱驅動電路112C以輸出一電壓驅動第一加熱器101C，並使第一加熱器101C產生熱能，使基板20受熱升溫並且該第二感測元件100D也隨之升溫。氣體感測器10D的第二感測元件100D之電阻值隨著環境之氣體濃度而變化，例如氣體濃度是反映在第二感測元件100D兩端間之電阻值，其在此稱為氣體感測電阻值RGAS。當感測裝置1對環境之氣體濃度執行感測時，氣體濃度讀取電路110D取得氣體感測電阻 值RGAS，且將氣體感測電阻值RGAS轉換為對應的一數位氣體信號SGAS。氣體濃度運算電路111D根據數位氣體信號SGAS與記憶體115儲存的該氣體感測器10D的一基線電阻值，執行氣體濃度運算，以獲得氣體濃度值DGAS。氣體濃度運算電路111D自記憶體115讀出執行環境相對濕度量測時的感測溫度值DTEMP、經溫度校正操作產生的校正壓力值D’PRE、以及校正濕度值D’HUMD，且根據感測溫度值DTEMP、校正壓力值D’PRE、以及校正濕度值D’HUMD來執行運算，以補償該氣體感測器10D的基線電阻值，再根據經補償之基線電阻值校正氣體濃度值DGAS，以產生校正氣體濃度值D’GAS，藉以更精確反映目前環境中的氣體濃度。氣體濃度運算電路111D將校正氣體濃度值D’GAS儲存至記憶體115中。
第1D圖係表示根據本發明另一實施例之一感測裝置所繪示，本實施例的感測裝置與第1C圖所示之感測裝置類似，且可用以執行第3A或3B圖所示之校正方法。然而第1D圖所示之實施例與第1C圖所示之感測裝置差異說明如下。參閱第1D圖、第2圖，本實施例該第二環境感測器10F為一氣體感測器10D’，而本實施例的氣體感測器10D’除了與第1C圖所示相同地包括一第二感測元件100D，該氣體感測器10D’進一步包括一第二加熱器101D。此外，本實施例的處理電路11’的讀取與校正部12’除了與第1C圖所示相同地包括溫度讀取電路110A、壓力讀取電路110B、壓力校正電路112B、濕度讀取電路110C、第一加熱驅動電路112C及氣體濃度讀取電路110D之外，處理電路11’進一步包括一第二加熱驅動電路 112D。本實施例的氣體感測器10D’在執行氣體濃度感測的過程中，加熱控制電路114產生信號S114D控制第二加熱驅動電路112D以輸出一電壓驅動第二加熱器101D，並使第二加熱器101D產生熱能，使第二感測元件100D及基板20受熱升溫。而本實施例的氣體感測器10D’執行氣體濃度感測以進一步取得校正氣體濃度值D’GAS的方式與過程與前一實施例相同，請參考前一實施例，不再重複說明。
本發明的感測裝置是根據至少一溫度校正參數來執行溫度校正操作，而第4A圖係表示根據本發明一實施例之產生溫度校正參數之方法之流程圖，其適用於第1A、1B、1C或1D圖所示之感測裝置。參閱第4A圖、第2圖，以及第1A、1B、1C或1D圖，在感測裝置1建立或更新溫度校正參數時，首先，對感測裝置1施加第一大氣壓力P0(步驟S30)，也就是使裝置1設置在第一大氣壓力P0的環境中。
感測裝置1在第一大氣壓力P0的情況下，溫度感測器10A執行感測以取得一第一感測溫度值Tref，並且壓力感測器10B執行感測以取得第一壓力輸出值Pref1(步驟S31)。
接著，壓力運算電路111B經由加熱控制電路114及第一加熱驅動電路112C，驅動濕度感測器10C的第一加熱器101C，進而使第一加熱器101C對基板20加熱，此時溫度感測器10A執行感測以取得第二感測溫度值Th1，並且壓力感測器10B執行感測以取得第二壓力輸出值Ph10(步驟S32)。壓力運算電路111B根據 第一感測溫度值Tref、第一壓力輸出值Pref1、第二感測溫度值Th1、以及第二壓力輸出值Ph10來執行運算以取得第一偏移溫度係數TCO1以及對應之第一輸出偏移校正參數OC1(步驟S33)。
接著，在濕度感測器10C的第一加熱器101C不運作的情況下，對感測裝置1施加第二大氣壓力P1，壓力感測器10B執行感測以取得第三壓力輸出值Pref2(步驟S34)，此時溫度感測器10A感測的環境溫度即為步驟S30中的第一感測溫度Tref。壓力運算電路111B再驅動濕度感測器10C的第一加熱器101C對基板20加熱，並壓力感測器10B執行感測以取得第四壓力輸出值Ph11(步驟S35)。接著，壓力運算電路111B根據第一感測溫度值Tref、第二感測溫度值Th1、對應於第一大氣壓力P0的第一壓力輸出值Pref1及第二壓力輸出值Ph10，以及對應於第二大氣壓力P1的第三壓力輸出值Pref2及第四壓力輸出值Ph11執行運算，來獲得第一增益溫度係數TCG1以及對應之第一輸出增益校正參數GC1(步驟S36)。
第5A圖為壓力感測器10B、氣體感測器10D以及濕度感測器10C之運作狀態與運作時取得的溫度值之間的關係示意圖。進一步參考第5A圖，OP表示僅有壓力感測器10B運作(也就是氣體感測器10D以及濕度感測器10C都未運作或未被驅動)、OPH表示壓力感測器10B與濕度感測器10C的第一加熱器101C皆運作。
第5B圖係表示本案之感測溫度值Tref、Th1與壓力輸出值Pref1、Ph10之間的關係曲線40。壓力運算電路111B計算第二壓力輸出值Ph10與第一壓力輸出值Pref1之間的第一壓力差值(即 第一輸出偏移量)OFT1，且計算第二感測溫度值Th1與第一感測溫度值Tref之間的第一溫度差值△T1。壓力運算電路111B計算第一壓力差值OFT1相對於第一溫度差值△T1之比值，獲得曲線40之區段400之斜率SL40，並且斜率SL40即為第一偏移溫度係數TCO1。第5C圖為感測溫度值Tref、Th1與第一偏移溫度係數TCO1之間的關係示意圖。進一步參考第5C圖，當感測裝置1的基板20或環境的溫度是在第一感測溫度值Tref至第二感測溫度值Th1間的值時，壓力感測器10B之偏移溫度係數為第一偏移溫度係數TCO1。
第6A圖表示在感測裝置1被施加第一大氣壓力P0或第二大氣壓力P1時，在不同環境或基板20的溫度下取得之壓力輸出值及其變化情況，其中曲線C1是在環境或基板20之溫度為第一感測溫度值Tref之情況下，感測裝置1被施加第一大氣壓力P0與第二大氣壓力P1間之壓力時，分別取得之壓力輸出值的變化，也就是在第一壓力輸出值Pref1至第三壓力輸出值Pref2之間變化。曲線C2是在環境或基板20之溫度為第二感測溫度值Th1之情況下，感測裝置1被施加第一大氣壓力P0與第二大氣壓力P1間之壓力時，分別取得之壓力輸出值的變化，也就是第二壓力輸出值Ph10、第四壓力輸出值Ph11間之變化。壓力運算電路111B執行運算以取得曲線C1之斜率SL50、曲線C2之斜率SL51，並以斜率SL50作為壓力感測器10B之參考輸出增益G0，以及以斜率SL51作為壓力感測器10B之第一輸出增益G1。
第6B圖係顯示環境或基板20之溫度為感測溫度值Tref、Th1的情況下對應之輸出增益G0、G1之曲線50。壓力運算電路111B執行運算以取得第一輸出增益G1與參考輸出增益G0之間的第一增益差值△G1，以及第二感測溫度值Th1與第一感測溫度值Tref之間的第一溫度差值△T1。壓力運算電路111B執行運算以取得第一增益差值△G1相對於第一溫度差值△T1之比值，也就是取得曲線50之區段500之斜率SL53，而斜率SL53即為第一增益溫度係數TCG1。第6C圖為示意圖，其顯示感測溫度值Tref、Th1與增益溫度係數TCG1之間的關係。如第6C圖所示，當感測裝置1的環境或基板20之溫度在第一感測溫度值Tref與第二感測溫度值Th1之間的情況下，壓力感測器10B之增益溫度係數為第一增益溫度係數TCG1。
當執行關於壓力感測器10B之溫度校正操作時，需考慮壓力感測器10B的偏移溫度係數與增益溫度係數。此時的壓力讀取電路110B的輸出電壓為VO，其表示為：VO=[VSENS+OFT+(TCO×△T)-(OC)]×[GAIN+(TCG×△T)] (式1)其中，VSENS表示壓力感測器10B的輸出電壓，OFT表示壓力讀取電路110B的輸出偏移電壓，GAIN為壓力感測器10B的輸出增益。
在本實施例中，為了消除溫度對壓力感測器10B造成的影響，感測裝置1的溫度校正操作係以第一感測溫度值Tref為基準。當感測裝置1的環境或基板20的溫度為第一感測溫度值Tref時，壓力讀取電路110B的輸出電壓為VOref，其可表示為： VOref=[VSENS+OFT0-(OC0)]×[G0] (式2)其中，OFT0表示在第一感測溫度值Tref下壓力讀取電路110B的電壓輸出參考偏移量。OC0表示在第一感測溫度值Tref下壓力感測器10B之輸出偏移校正參數。此時，令OC0等於OFT0(OC0=OFT0)則可校除輸出偏移電壓。
當感測裝置1的環境或基板20之溫度為第二感測溫度值Th1時，根據式2以及採用電壓輸出參考偏移量OFT0，壓力讀取電路110B的輸出電壓為VO1，其表示為：VO1=[VSENS+OFT0+(TCO1×△T1)-(OC1)]×[GC1+(TCG1×△T1)] (式3)其中，△T1=Th1-Tref。
此時，比對式1與式3，若令OC1=OFT0+(TCO1×△T1)，則可抵銷偏移溫度係數TCO1的影響且校除輸出偏移電壓。此外，若令GC1=G0-(TCG1×△T1)，則可抵銷增益溫度係數TCG1的影響，使壓力感測之增益維持在參考輸出增益G0，校除了輸出增益的溫度飄移。根據上述，輸出偏移校正參數OC0與OC1之間的差值為(TCO1×△T1)，且參考輸出增益G0與第一輸出增益校正參數GC1之間的差值為(TCG1×△T1)。
在獲得第一輸出偏移校正參數OC1以及第一輸出增益校正參數GC1後，壓力運算電路111B建立一查找表(步驟S37)，其包含第二感測溫度值Th1相對於第一輸出偏移校正參數 OC1與第一輸出增益校正參數GC1之間的關係。壓力運算電路111B將此查找表儲存至記憶體115。
本發明的感測裝置是根據至少一溫度校正參數來執行溫度校正操作，而第4B-1、4B-2圖係表示根據本發明另一實施例之產生溫度校正參數之方法，其適用於第1A、1B、1C或1D圖所示之感測裝置。參閱第4B-1、4B-2圖、第2圖及第1A、1B、1C或1D圖，本實施例的產生溫度校正參數之方法與第4A圖所示類似，而在本實施例所產生的溫度校正參數中，除了第一輸出偏移校正參數及第一輸出增益校正參數之外，還進一步產生第二輸出偏移校正參數及第二輸出增益校正參數，本實施例與第4A圖所示之方法的差異在以下段落中說明。
當執行與第4A圖所示相同之步驟S32之後，本實施例中進一步執行步驟S32’，在對感測裝置1施加第一大氣壓力P0的情況下，壓力運算電路111B經由加熱控制電路114及第二加熱驅動電路112D，驅動氣體感測器10D的第二加熱器101D，進而使第二加熱器101D對基板20加熱，此時溫度感測器10A執行感測以取得第三感測溫度值Th2，並且壓力感測器10B執行感測以取得第五壓力輸出值Ph20。本實施例的步驟S33’與第4A圖所示S33類似，然而本實施例的步驟S33’中，壓力運算電路111B進一步根據第二感測溫度值Th1、第二壓力輸出值Ph10、第三感測溫度值Th2以及第五壓力輸出值Ph20，來執行運算以取得第二偏移溫度係數TCO2以及對應之第二輸出偏移校正參數OC2。
另一方面，在執行與第4A圖所示相同之步驟S34、S35之後，在本實施例中進一步執行步驟S35’，在對感測裝置1施加第二大氣壓力P1的情況下，壓力運算電路111B驅動氣體感測器10D的第二加熱器101D對基板20加熱，並壓力感測器10B執行感測以取得第六壓力輸出值Ph21，此時溫度感測器10A感測的環境溫度即為步驟S32’中的第三感測溫度值Th2。本實施例在執行與第4A圖所示相同之步驟S36之後，進一步執行步驟S36’，壓力運算電路111B根據第二感測溫度值Th1、第三感測溫度值Th2、對應於第一大氣壓力P0的第二壓力輸出值Ph10及第五壓力輸出值Ph20、對應於第二大氣壓力P1的第四壓力輸出值Ph11及第六壓力輸出值Ph21，以及第一增益溫度係數TCG1執行運算，來獲得第二增益溫度係數TCG2以及對應之第二輸出增益校正參數GC2。
第7A圖為壓力感測器10B、氣體感測器10D之加熱器101D、以及濕度感測器10C之第一加熱器101C之運作狀態與運作時取得的溫度值之間的關係示意圖。進一步參閱第7A圖中，OP表示僅有壓力感測器10B運作(也就是氣體感測器10D以及濕度感測器10C都未運作或未被驅動)、OPH表示壓力感測器10B與氣體感測器10D的第一加熱器101D皆運作，並且OPGH表示壓力感測器10B、氣體感測器10D的第二加熱器101D、濕度感測器10C的第一加熱器101C三者皆運作。
第7B圖係表示本案之感測溫度值Tref、Th1、Th2與壓力輸出值Pref1、Ph10、Ph20之間的關係曲線40’。壓力運算電 路111B計算第二壓力輸出值Ph10與第一壓力輸出值Pref1之間的第一壓力差值(即第一輸出偏移量)OFT1，且計算第二感測溫度值Th1與第一感測溫度值Tref之間的第一溫度差值△T1。壓力運算電路111B計算第一壓力差值OFT1相對於第一溫度差值△T1之比值，獲得曲線40’之區段400之斜率SL40，並且斜率SL40即為第一偏移溫度係數TCO1。壓力運算電路111B計算第五壓力輸出值Ph20與第二壓力輸出值Ph10之間的第二壓力差值(即第二輸出偏移量)OFT2且計算第三感測溫度值Th2與第二感測溫度值Th1之間的第二溫度差值△T2。壓力運算電路111B計算第二壓力差值OFT2相對於第二溫度差值△T2之比值，獲得曲線40’之區段401之斜率SL41，並且斜率SL41即為第二偏移溫度係數TCO2。
第7C圖為感測溫度值Tref、Th1、Th2與第一、第二偏移溫度係數TCO1、TCO2之間的關係示意圖。進一步參考第7C圖，當感測裝置1的基板20或環境的溫度是在第一感測溫度值Tref至第二感測溫度值Th1間的值時，壓力感測器10B之偏移溫度係數為第一偏移溫度係數TCO1；當感測裝置1的基板20或環境的溫度是在第二感測溫度值Th1至第三感測溫度值Th2之間的值時，壓力感測器10B之偏移溫度係數為第二偏移溫度係數TCO2。
第8A圖表示在感測裝置1被施加第一大氣壓力P0或第二大氣壓力P1時，在不同環境或基板20的溫度下取得之壓力輸出值及其變化情況，其中曲線C1是在環境或基板20之溫度為第一感測溫度值Tref之情況下，感測裝置1被施加第一大氣壓力P0與第二大 氣壓力P1間之壓力時，分別取得之壓力輸出值的變化，也就是在第一壓力輸出值Pref1至第三壓力輸出值Pref2之間變化。曲線C2是在環境或基板20之溫度為第二感測溫度值Th1之情況下，感測裝置1被施加第一大氣壓力P0與第二大氣壓力P1間之壓力時，分別取得之壓力輸出值的變化，也就是第二壓力輸出值Ph10、第四壓力輸出值Ph11間之變化。曲線C3是在環境或基板20之溫度為第三感測溫度值Th2之情況下，感測裝置1被施加第一大氣壓力P0與第二大氣壓力P1間之壓力時，別取得之壓力輸出值的變化，也就是第五壓力輸出值Ph20、第六壓力輸出值Ph21間之變化。壓力運算電路111B執行運算以取得曲線C1之斜率SL50、曲線C2之斜率SL51、曲線C2之斜率SL52，並以斜率SL50作為壓力感測器10B之參考輸出增益G0、以斜率SL51作為壓力感測器10B之第一輸出增益G1以及以斜率SL52作為壓力感測器10B之第二輸出增益G2。
第8B圖係顯示環境或基板20之溫度為感測溫度值Tref、Th1、Th2的情況下對應之輸出增益G0、G1、G2之關係曲線50’。壓力運算電路111B執行運算以取得第一輸出增益G1與參考輸出增益G0之間的第一增益差值△G1，以及第二感測溫度值Th1與第一感測溫度值Tref之間的第一溫度差值△T1。壓力運算電路111B執行運算以取得第一增益差值△G1相對於第一溫度差值△T1之比值，也就是取得曲線50’之區段500之斜率SL53，而斜率SL53即為第一增益溫度係數TCG1。壓力運算電路111B執行運算以取得第二輸出增益G2與第一輸出增益G1之間的第二增益差值△G2，以及第三感測溫度 值Th2與第二感測溫度值Th1之間的第二溫度差值△T2。壓力運算電路111B執行運算以取得第二增益差值△G2相對於第二溫度差值△T2之比值，也就是取得曲線50’之區段501之斜率SL54，而斜率SL54即為第二增益溫度係數TCG2。
第8C圖為示意圖，其顯示感測溫度值Tref、Th1、Th2與增益溫度係數TCG1、TCG2之間的關係。如第8C圖所示，當感測裝置1的環境或基板20之溫度在第一感測在第一感測溫度值Tref與第二感測溫度值Th1之間的情況下，壓力感測器10B之增益校正參數為第一增益溫度係數TCG1；當感測裝置1的環境或基板20之溫度在第二感測溫度值Th1與第三感測溫度值Th2之間時，壓力感測器10B之增益溫度係數為第二增益溫度係數TCG2。
當執行關於壓力感測之溫度校正操作時，需考慮壓力感測器10B的偏移溫度係數與增益溫度係數。此時的壓力讀取電路110B的輸出電壓為VO，其表示為：VO=[VSENS+OFT+(TCO×△T)-(OC)]×[GAIN+(TCG×△T)] (式1)其中，VSENS表示壓力感測器10B的輸出電壓，OFT表示壓力讀取電路110B的輸出偏移電壓，GAIN為壓力感測器10B的輸出增益。
在本案實施例中，為了消除溫度對壓力感測器10B造成的影響，感測裝置1的溫度校正操作係以當第一感測溫度值Tref為基準。當當環境或基板20的溫度為第一感測溫度值Tref時，壓力讀取電路110B的輸出電壓為VOref，其表示為： VOref=[VSENS+OFT0-(OC0)]×[G0] (式2)其中，OFT0表示在第一感測溫度值Tref下壓力讀取電路110B的電壓輸出參考偏移量。OC0表示在第一感測溫度值Tref下壓力感測器10B之輸出偏移校正參數。此時，令OC0等於OFT0(OC0=OFT0)則可校除輸出偏移電壓。
當感測裝置1的環境或基板20之溫度為第二感測溫度值Th1時，根據式2以及採用電壓輸出參考偏移量OFT0，壓力讀取電路110B的輸出電壓為VO1，其表示為：VO1=[VSENS+OFT0+(TCO1×△T1)-(OC1)]×[GC1+(TCG1×△T1)] (式3)其中，△T1=Th1-Tref。
此時，比對式1與式3，若令OC1=OFT0+(TCO1×△T1)，則可抵銷偏移溫度係數TCO1的影響且校除輸出偏移電壓。此外，若令GC1=G0-(TCG1×△T1)，則可抵銷增益溫度係數TCG1的影響，使壓力感測之增益維持在參考輸出增益G0，校除了輸出增益的溫度飄移。根據上述，輸出偏移校正參數OC0與OC1之間的差值為(TCO1×△T1)，且參考輸出增益G0與第一輸出增益校正參數GC1之間的差值為(TCG1×△T1)。
當感測裝置1的環境或基板20之溫度在感測溫度值在第三溫度值Th2時，根據式1以及採用電壓輸出參考偏移量OFT0，壓力讀取電路110B的輸出電壓為VO2，其表示為： VO2=[VSENS+OFT0+(TCO1×△T1)+(TCO2×△T4)-(OC2)]×[GC2+(TCG1×△T1)+(TCG2×△T4)] (式4)其中，△T4=Th2-Tref。
此時，比對式1與式4，若令OC2=OFT0+(TCO1×△T1)+(TCO2×△T4)，則可抵銷偏移溫度係數TCO2的影響且校除輸出偏移電壓。此外，若令GC2=G0-(TCG1×△T1)-(TCG2×△T4)，則可抵銷增益溫度係數TCG2的影響，使壓力感測之增益維持在參考輸出增益G0，校除了輸出增益的溫度飄移。根據上述，輸出偏移校正參數OC0與OC2之間的差值為(TCO1×△T1)+(TCO2×△T4)，且參考輸出增益G0與第二輸出增益校正參數GC2之間的差值為(TCG1×△T1)+(TCG2×△T4)。
根據上述，壓力運算電路111B獲得第一偏移溫度係數TCO1以及第二偏移溫度係數TCO2，且壓力運算電路111B則根據第一偏移溫度係數TCO1執行運算以取得第一輸出偏移校正參數OC1，即將電壓輸出參考輸出偏移量OFT0加上輸出偏移校正參數OC0與OC1間之差值(TCO1×△T1)。壓力運算電路111B還根據第二偏移溫度係數TCO2執行運算以取得第二輸出偏移校正參數OC2，即將參考輸出偏移電壓OFT0加上輸出偏移校正參數OC0與OC2之間的差值(TCO1×△T1)+(TCO2×△T4)。此外，壓力運算電路111B執行運算以取得第一增益溫度係數TCG1以及第二增益溫 度係數TCG2，並計算第一輸出增益校正參數GC1，即是將參考輸出增益G0減去參考輸出增益G0與第一輸出增益校正參數GC1之間的差值(TCG1×△T1)，壓力運算電路111B還計算第二輸出增益校正參數GC2，即將參考增益G0減去參考輸出增益G0與第二輸出增益校正參數GC2之間的差值(TCG1×△T1)+(TCG2×△T4)。
在獲得第一、第二輸出偏移校正參數OC1與OC2以及第一、第二輸出增益校正參數GC1與GC2後，壓力運算電路111B建立一查找表(步驟S37)，其包含第二感測溫度值Th1相對於第一輸出偏移校正參數OC1與第一輸出增益校正參數GC1之間的關係，以及第三感測溫度值Th2相對於第二輸出偏移校正參數OC2與第二輸出增益校正參數GC2之間的關係。壓力運算電路111B將此查找表儲存至記憶體115。
以下將說明第一、第二輸出偏移校正參數OC1與OC2以及第一、第二輸出增益校正參數GC1與GC2如何透過壓力校正電路112B與類比前端電路120取得。參閱第9圖，類比前端電路120包括複數級電路，其接收壓力感測電壓VPRE，且產生輸出電壓為VO至三角積分調變類比數位轉換器121。此等複數級電路包括輸出偏移校正電路60、兩級放大電路61~62、濾波器63與65、以及輸出增益校正電路64。當實施溫度校正操作時，壓力運算電路111B存取記憶體115並對查找表進行搜尋，以獲得對應當前溫度感測值的輸出偏移校正參數以及輸出增益校正參數，例如取得對應第二感測溫度值Th1的第一輸出偏移校正參數OC1與第一輸出增益校正參 數GC1。壓力運算電路111B根據第一輸出偏移校正參數OC1與第一輸出增益校正參數GC1產生控制信號S111B至壓力校正電路112B，且壓力校正電路112B根據控制信號S111B產生校正信號S112B。類比前端電路120根據校正信號S112B改變輸出偏移校正電路60之操作電壓VS與VSB或電容器CS之電容值，藉以校除輸出偏移電壓。此外，類比前端電路120根據校正信號S112B改變輸出增益校正電路64之電阻器RS64之電阻值，藉以調整輸出增益以消除增益的溫度飄移。在其他實施例中，放大電路62與輸出增益校正電路64係用於增益校正，舉例來說，放大電路62透過改變其電阻器RS62之電阻值執行粗調增益校正，而輸出增益校正電路64透過改變其電阻器RS64之電阻值執行細調增益校正。
第10圖係表示根據本發明一實施例之校正方法。第10圖之校正方法可用於第1A~1D圖之任一者之感測裝置。參閱第10圖，感測器整合單晶片10包括溫度感測器10A、壓力感測器10B、以及濕度感測器10C與氣體感測器10D，並且其中至少一者可被驅動而運作(步驟S70)。在感測器整合單晶片10對環境濕度執行感測時，可僅濕度感測器10C運作，也就是只驅動濕度感測器10C；在對環境氣體濃度執行感測時，由於氣體濃度的感測受環境濕度影響，因此濕度感測器10C與氣體感測器10D需共同運作，也就是同時驅動濕度感測器10C與氣體感測器10D。當濕度感測器10C與氣體感測器10D中至少一者運作時，由於其內部的第一或第二加熱器101C、101D也同時被驅動，進而使感測器整合單晶片10 的環境溫度上升。溫度感測器10A感測環境溫度，且透過溫度讀取電路110A與溫度運算電路111A的操作產生感測溫度值DTEMP(步驟S71)。壓力感測器10B感測環境壓力，且透過壓力讀取電路110B與壓力運算電路111B執行溫度校正操作並產生感測壓力值DPRE(步驟S72)。在步驟S72中，溫度校正操作所採用的校正參數是利用第4A或第4B-1、4B-2圖所獲得。詳細來說，在僅濕度感測器10C運作的情況(偵測環境濕度)下，也就是僅有第一加熱器101C被驅動，壓力運算電路111B存取記憶體115並對查找表進行搜尋，以獲得對應第二感測溫度值Th1的第一輸出偏移校正參數OC1以及第一輸出增益校正參數GC1。壓力運算電路111B根據第一偏移校正參數OC1與第一輸出增益校正參數GC1來產生控制信號S111B至壓力校正電路112B，藉以透過控制類比前端電路120來進行溫度校正操作(溫度校正操作請參閱前文)。在濕度感測器10C與氣體感測器10D共同運作的情況下(同時偵測環境濕度和氣體濃度)下，也就是第一、第二加熱器101C與101D同時都被驅動，壓力運算電路111B存取記憶體115並對查找表進行搜尋，以獲得對應第三感測溫度值Th2的第二輸出偏移校正參數OC2以及第二輸出增益校正參數GC2。壓力運算電路111B根據第二輸出偏移校正參數OC2與第二輸出增益校正參數GC2來產生控制信號S111B至壓力校正電路112B，且壓力校正電路112B根據控制信號S111B產生校正信號S112B，藉以透過控制類比前端電路120來進行溫度校正操作。
在獲得經溫度校正操作所產生感測壓力值DPRE後，濕度感測器10C感測環境相對濕度，且透過濕度讀取電路110C與濕度運算電路111C的操作來產生相對濕度值DHUMD；濕度運算電路111C存取記憶體115，並對查找表進行搜尋，以根據相對濕度值DHUMD、感測溫度值DTEMP以及經溫度校正操作產生的校正壓力值D’PRE執行運算，以校正相對濕度值DHUMD，以獲得校正濕度值D’HUMD(步驟S73)。在僅感測環境相對濕度的情況下，執行步驟S73後即可結束。在進一步感測氣體濃度的情況下，在執行步驟S73後再進行步驟S74。在步驟S74中，氣體感測器10D感測氣體濃度時，氣體濃度讀取電路110D與氣體濃度運算電路111D執行操作以產生氣體濃度值DGAS，且根據感測溫度值DTEMP、校正壓力值D’PRE、以及校正濕度值D’HUMD來補償氣體感測器10D之基線電阻值，再根據上述資料執行氣體濃度演算法以獲得校正氣體濃度值D’GAS。最後，結束感測與校正操作(步驟S75)。
透過上述各實施例可得知，本案之感測裝置1將濕度感測器10C與氣體感測器10D中至少一者、溫度感測器10A、以及壓力感測器10B集合在一單晶片上。本發明之感測裝置1可在濕度感測器10C之第一加熱器101C單獨被驅動時取得壓力感測器10B的溫度校正參數，以及在濕度感測器10C之第一加熱器101C與氣體感測器10D之第二加熱器101D同時被驅動時，取得壓力感測器10B的另一組溫度校正參數。因此，當第一及/或第二加熱器101C、101D被驅動時，可依據溫度校正參數進行壓力感測之溫度校正操作，藉 以消除第一或第二加熱器101C、101D對壓力感測之熱干擾且獲得較精準的壓力值。在取得經溫度校正操作的校正壓力值後，可根據校正壓力值依序校正相對濕度值以及氣體濃度值，使其能精準地反映環境的相對濕度與氣體濃度。本案溫度校正參數的獲得是直接使用濕度感測器10C之第一加熱器101C與/或氣體感測器10D之第二加熱器101D，而不需使用額外之加熱器，而有效降低成本。
在上述第4A~4B-1、4B-2圖所示之產生溫度校正操作之校正參數之方法中，步驟S32係在驅動第一加熱器101C的情況下獲得第二感測溫度值Th1與第二壓力輸出值Ph10。第4B-1圖所示之步驟S32’係在同時驅動第一加熱器101C與第二加熱器101D的情況下獲得第三感測溫度值Th2與第五壓力輸出值Ph20。
在另一實施例中，還可以是由單一個加熱器來達成步驟S32及步驟S32’，也就是感測裝置只包括第一與第二加熱器101C、101D其中一者，說明如下：在步驟S31中，使第一或第二加熱器101C、101D輸出第一功率(即，產生第一強度的熱能)以獲得第二感測溫度值Th1與第二壓力輸出值Ph10。在步驟S31’中，以另一電壓驅動第一或第二加熱器101C、101D，使其輸出第二功率(即，產生第二強度的熱能)以獲得第三感測溫度值Th2與第五壓力輸出值Ph20。進一步舉例來說，在第1C圖的實施例中，其執行步驟S31時，以一電壓驅動第一加熱器101C以獲得第二感測溫度值Th1與第二壓力輸出值Ph10；其執行步驟S31’時，則施以另一個電壓去驅動第一加熱器101C以獲得第三感測溫度值Th2與第五壓力輸 出值Ph20。本發明的加熱控制電路是受到壓力運算電路送出的信號控制驅動後，進一步驅動該第一加熱器或該第二加熱器。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:感測裝置 10:多感測器整合晶片（晶片） 10A:溫度感測器 10B:壓力感測器 10C:濕度感測器 10E:第一環境感測器 11:處理電路 12:校正部 13:數位控制部 100B: 壓力感測元件 100C: 第一感測元件 101B:參考電容器 101C: 第一加熱器 110A:溫度讀取電路 110B:壓力讀取電路 110C:濕度讀取電路 111A:溫度運算電路 111B:壓力運算電路 111C:濕度運算電路 112B:壓力感測器校正電路 112C:第一加熱驅動電路 114:加熱控制電路 115:記憶體 120:類比前端電路 121:三角積分調變類比數位轉換器 C PRE:壓力感測電容 D HUMD:相對濕度值 D’ HUMD:校正濕度值 D PRE:感測壓力值 D’ PRE:校正壓力值 D TEMP:感測溫度值 R HUMD: 濕度感測電阻值 R TEMP:溫度感測電阻值 S HUMD:數位濕度信號 S PRE:數位壓力信號 S TEMP:數位溫度信號 S111B:控制信號 S112B:校正信號 S114C:信號

Claims (23)

  1. 一種感測裝置，包括：一處理電路；以及一多感測器整合單晶片，電性連接該處理電路，並包括：一基板；一溫度感測器，設置於該基板，並用以感測溫度；一壓力感測器，設置於該基板，並用以感測壓力；以及一第一環境感測器，設置於該基板，並用以感測一第一環境狀態；其中，該第一環境感測器包括一第一感測元件及一第一加熱器；以及其中，該處理電路經配置以執行：在該第一環境感測器未運作的情況下，經由該溫度感測器取得一第一感測溫度值；在該第一環境感測器運作的情況下，經由該溫度感測器取得一第二感測溫度值；經由該壓力感測器取得一感測壓力值；以及根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之至少一溫度校正參數，並依據該至少一溫度校正參數校正該感測壓力值以產生一校正壓力值。
  2. 如請求項1之感測裝置，其中，該第一加熱器可產生熱能以使該第一感測元件及該基板之溫度上升，並且該溫度感測器可感測該基板之溫度。
  3. 如請求項1之感測裝置，其中，該第一環境感測器為一濕度感測器或一氣體感測器，並且該第一環境狀態為一相對濕度或一氣體濃度。
  4. 如請求項1之感測裝置，其中，該處理電路經配置還執行：經由該第一環境感測器取得一感測第一環境狀態值，且根據該校正壓力值及該第二感測溫度值執行運算，以校正該感測第一環境狀態值並產生一校正第一環境狀態值。
  5. 如請求項4之感測裝置，其中，該第一環境感測器為一濕度感測器，並且該第一環境狀態為一相對濕度，且該感測第一環境狀態值及該校正第一環境狀態值為相對濕度值。
  6. 如請求項1之感測裝置，其中，該至少一溫度校正參數包括一第一輸出偏移校正參數。
  7. 如請求項1之感測裝置，其中，該至少一溫度校正參數包括對一第一輸出增益校正參數。
  8. 如請求項1之感測裝置，其中，該多感測器整合單晶片更包括設置在該基板上的一第二環境感測器，並且該第二環境感測器用以感測一第二環境狀態，該處理電路經配置還執行： 經由該第一環境感測器取得一感測第一環境狀態值，且根據該校正壓力值及該第二感測溫度值執行運算，以校正該感測第一環境狀態值並產生一校正第一環境狀態值；以及經由該第二環境感測器取得一感測第二環境狀態值，並根據該校正第一環境狀態值執行運算，以校正該感測第二環境狀態值並產生一校正第二環境狀態值。
  9. 如請求項8之感測裝置，其中：該第一環境感測器為一濕度感測器，該第一環境狀態為相對濕度，且該感測第一環境狀態值及該校正第一環境狀態值為濕相對濕度值；該第二環境感測器為一氣體感測器，該第二環境狀態為一氣體濃度，且該感測第二環境狀態值及該校正第二環境狀態值為氣體濃度值；以及該處理電路經配置還執行：根據該第二感測溫度值以及該校正第一環境狀態值執行運算，以補償該第二環境感測器的一基線電阻值；以及根據補償後的該基線電阻值執行運算，以校正該感測第二環境狀態值，並產生該校正第二環境狀態值。
  10. 如請求項8之感測裝置，其中，該第二環境感測器包括一第二感測元件，該處理電路經配置還執行：驅動該第一加熱器輸出一第一功率；以及驅動該第一加熱器輸出一第二功率； 其中，該第一加熱器可使該基板之溫度、該第一感測元件之溫度及該第二感測元件之溫度上升；以及其中，當該第一加熱器輸出該第一功率時，該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值，且當該第一加熱器輸出該第二功率時，該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值。
  11. 如請求項8之感測裝置，其中：該第二環境感測器包括一第二感測元件及一第二加熱器，該第一加熱器及該第二加熱器可使該基板之溫度、該第一感測元件之溫度及該第二感測元件之溫度上升；當該處理電路驅動該第一加熱器時，該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值；以及當該處理電路同時驅動該第一加熱器與該第二加熱器時，該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值。
  12. 一種校正方法，用於一感測裝置，該感測裝置包括一多感測器整合單晶片以及一處理電路，該多感測器整合單晶片包括一溫度感測器、一壓力感測器、以及一第一環境感測器，該校正方法包括：由該處理電路驅動該溫度感測器以感測溫度，並產生一第一感測溫度值；由該處理電路驅動該第一環境感測器，其中，該第一環境感測器包括一第一感測元件及一第一加熱器； 當該處理電路驅動該第一加熱器時，由該處理器驅動該溫度感測器以感測溫度，並產生一第二感測溫度值；由該處理電路驅動該壓力感測器以感測壓力，並產生一感測壓力值；以及由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之至少一溫度校正參數，並依據該至少一溫度校正參數校正該感測壓力值以產生一校正壓力值。
  13. 如請求項12之校正方法，其中，該第一環境感測器為一濕度感測器或一氣體感測器，並且該感測第一環境狀態值為一相對濕度值或一氣體濃度值。
  14. 如請求項12之校正方法，更包括：由該處理電路驅動該第一環境感測器感測一第一環境狀態，以產生一感測第一環境狀態值；以及由該處理電路根據該校正壓力值及該第二感測溫度值執行運算，以校正該感測第一環境狀態值並產生一校正第一環境狀態值。
  15. 如請求項14之校正方法，其中，該第一環境感測器為一濕度感測器，並且該第一環境狀態為一相對濕度，且該感測第一環境狀態值及該校正第一環境狀態值為相對濕度值。
  16. 如請求項12之校正方法，其中，由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之該至少一溫度校正參數的步驟包括： 由該處理電路獲得該至少一溫度校正參數中的一第一輸出偏移校正參數；其中，該第一輸出偏移校正參數對應該第一感測溫度值以及該第二感測溫度值。
  17. 如請求項12之校正方法，其中，由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之該至少一溫度校正參數的步驟包括：由該處理電路獲得該至少一溫度校正參數中的一第一輸出增益校正參數；其中，該第一輸出增益校正參數對應該第一感測溫度值以及該第二感測溫度值。
  18. 如請求項12之校正方法，其中，該多感測器整合單晶片更包括用以感測一第二環境狀態之一第二環境感測器，且該校正方法更包括：由該處理電路驅動該第一環境感測器取得一感測第一環境狀態值；由該處理電路根據該校正壓力值及該第二感測溫度值執行運算，以校正該感測第一環境狀態值並產生一校正第一環境狀態值；由該處理電路驅動該第二環境感測器取得一感測第二環境狀態值；以及由該處理電路根據該校正第一環境狀態值執行運算，以校正該感測第二環境狀態值並產生一校正第二環境狀態值。
  19. 如請求項18之校正方法，其中：該第一環境感測器為一濕度感測器，該第一環境狀態為一相對濕度，且該感測第一環境狀態值及該校正第一環境狀態值為濕相對濕度值；該第二環境感測器為一氣體感測器，該第二環境狀態為一氣體濃度，且該感測第二環境狀態值及該校正第二環境狀態值為氣體濃度值；以及根據該校正第一環境狀態值執行運算以校正該感測第二環境狀態值並產生該校正第二環境狀態值的步驟包括：由該處理電路根據該第二感測溫度值以及該校正第一環境狀態值執行運算，以補償該第二環境感測器的一基線電阻值；以及由該處理電路根據補償後的該基線電阻值執行運算，以校正該感測第二環境狀態值，並產生該校正第二環境狀態值。
  20. 如請求項18之校正方法，其中，該第二環境感測器包括一第二感測元件，該第一加熱器可使該基板之溫度、該第一感測元件之溫度及該第二感測元件之溫度上升，且該校正方法更包括：由該處理電路驅動該第一加熱器輸出一第一功率；以及由該處理電路驅動該第一加熱器輸出一第二功率；其中，當該第一加熱器輸出該第一功率時，該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值，當該第一加熱器輸出該第二功率時，該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值。
  21. 如請求項18之校正方法，其中，該第二環境感測器包括一第二感測元件及一第二加熱器，該第一加熱器及該第二加熱器可使該基板之溫度、該第一感測元件之溫度及該第二感測元件之溫度上升，且該校正方法還包括：由該處理電路驅動該第一加熱器運作；以及由該處理電路驅動該第一加熱器及該第二加熱器同時運作；其中，當該第一加熱器被驅動時，該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值，當該第一加熱器及該第二加熱器同時被驅動時，該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值。
  22. 如請求項18之校正方法，其中，由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之該至少一溫度校正參數的步驟包括：對該感測裝置施加一第一大氣壓力；當該感測裝置被施加該第一大氣壓力且該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值時，由該處理電路驅動該壓力偵測器偵測以產生一第一壓力輸出值；當該感測裝置被施加該第一大氣壓力且該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值時，由該處理電路驅動該壓力偵測器偵測以產生一第二壓力輸出值；以及由該處理電路根據該第一感測溫度值、該第二感測溫度值、該第一壓力輸出值、以及該第二壓力輸出值執行運算，獲得該至少一溫度校正參數中的一第一輸出偏移校正參數。
  23. 如請求項22之校正方法，其中，由該處理電路根據該第一感測溫度值及該第二感測溫度值取得該壓力感測器之該至少一溫度校正參數的步驟包括：對該感測裝置施加一第二大氣壓力；在該感測裝置被施加該第二大氣壓力且該溫度感測器感測取得該第一感測溫度值時，由該處理電路驅動該壓力偵測器偵測以產生一第三壓力輸出值；在該感測裝置被施加該第二大氣壓力且該溫度感測器感測取得該第二感測溫度值時，由該處理電路驅動該壓力偵測器偵測以產生一第四壓力輸出值；以及由該處理電路根據該第一感測溫度值、該第二感測溫度值、該第一壓力輸出值、該第二壓力輸出值、該第三壓力輸出值以及該第四壓力輸出值執行運算，獲得該至少一溫度校正參數中的一第一輸出增益校正參數。
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