[实用新型]用于超声波流量和热量测量的集成芯片电路装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业和民用使用的超声波流量表，具体涉及用于超声波流量和热量测量的集成芯片电路装置。

背景技术

国外的公司和研究机构做了很多的尝试，目前以ACAM公司为代表，已经推出了相应的市场化芯片。该芯片优缺点并存：具备体积小，功耗损失小的特点；存在测量精度不是很准确，误差很大；芯片的一致性不是很好，给大规模生产制造带来很大的麻烦；调校方法单一，不利于实现精确测量；价格昂贵，大规模推广难度很大等缺陷。

目前国内此类测量芯片还处于研究阶段，不具备设计和批量生产该类型芯片的能力。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，调试和使用方便，将芯片的MCU、测温单元诸多功能集成在一起，以便于调试和提高性能的用于超声波流量和热量测量的集成芯片电路装置。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：该集成芯片电路装置依次分别至少串联连接三个反相器，所述反相器与动态值存储器连接，反相器输出端分别与动态值存储器和计数器连接，动态值存储器与数据处理单元连接，所述数据处理单元与模拟电路连接，所述第一模拟电路分别设置有芯片接口子模块、时钟产生器子模块、锁相环子模块、内嵌电源子模块、重启动子模块，所述模拟电路通过数字接口和通讯总线分别与微处理器、内嵌程序模块、双口模块、单口模块、串口通讯模块、多路并口通讯模块连接，特殊处理单元、时钟控制及工作模式控制单元与通讯总线连接，第二模拟电路分别设置有脉冲发生器与第一寄存器数字接口连接，第一寄存器数字接口与通讯总线连接，核心时间测量单元与第二寄存器数字接口连接，第一寄存器数字接口与通讯总线连接，温度测量及补偿单元与第三寄存器数字接口连接，第三寄存器数字接口与通讯总线连接。

所述寄存器数字接口为调试接口或标校接口。

所述时钟控制单元设有两种时钟，其中一种为32768Hz的标准时钟，此时钟为校标时钟；另一种为高频时钟，由32768Hz的时钟通过PLL倍频或者由内部的OSC产生再经过PLL倍频，此时钟为内部集成的CPU的工作时钟。

所述核心时间测试单元为复合测试单元，其中对于超过一个参考时钟的时间段，用计数器实现，另一种小于一个参考时钟周期的时间段，用反相器串实现。

所述微处理器由工作模式，正常模式，半速模式，CPU静默模式，整体睡眠模式构成。

所述温度测量单元的温度算法由模拟固化电路和内置温度测量电路构成。

本实用新型与现有技术相比，采用SFR/ESFR构建系统架构的特点，可以使系统的结构变得简单，调试和使用方便，并具有以下优点：

本芯片的核心为TDC单元，本芯片采用最新的算法，在不损失准确度的前提下，可以最大限度的减少面积需求，从而提高芯片的市场竞争力。

对于时间测量结果的处理，采用了定制的加速单元来处理，在很少增加芯片面积的前提下，可以最大限度的降低系统的工作频率，减少芯片的功耗。

通过多种工作模式的设定(4种分别为正常，半速，CPU静止，掉电模式)，可以最大限度的减少系统的使用功耗。

本芯片为平台式结构，即芯片提供相应得测试硬件，所有的测量和调度工作均由CPU完成。这样的开放式平台可以为其它的系统厂商提供开发和使用上的便利。同时也为系统的二次开发和升级提供验证平台和开发平台。

充分利用模拟电路领域内的优势，可以做到对芯片正常工作良好的温度补偿，从而极大地提高测量的准确度。

具有结构简单，精度高，低成本和高可靠性，调试和使用方便，将芯片的MCU、测温单元诸多功能集成在一起，以便于调试和提高性能，更小的封装以及更低的功耗，该芯片具有高速脉冲发生器、停止信号，能进行温度测量和补偿、时钟控制和节电模式控制等多项功能，广泛用于工业及民用流量测量和热量测量。

测量指标及测量范围

测量范围1：

●双通道工作模式，典型分辨率可以达到50ps RMS

●测量范围可以达到0-1.8us

●间隔脉冲对分辨能力为15ns，每个通道可以进行4次采样

●可以测量4次采样中任意2个采样之间的时间间隔

●输入信号触发状态可选

●停止信号使能窗口可提供准确的stop功能测量范围2：

●单通道工作模式，典型分辨率可以达到50ps RMS

●测量范围可以达到500年ns-4ms

●间隔脉冲对分辨能力为两个标校时钟周期，每个通道可以进行3次采样

●具有去噪声窗口过滤功能