[发明专利]压敏放大器级

说明书

相关交叉引用 

本申请要求2011年2月7日提交的欧洲专利申请No.11153549.8的优先权，其全部内容通过引用合并于此。 

技术领域

本发明涉及一种包括改进的惠斯通电桥的压敏放大器级。 

背景技术

众所周知以MOS晶体管连接成的惠斯通电桥的方式来连接微机械式的压力传感器。这种电桥电路在例如EP-A-0006740、EP-B-1152232(DE-T-69917943)、US-A-4275406、US-A-4459856、US-A-4522072、DE-C-4311298、DE-A-4444808和DE-U-7828255中有所描述。 

当使用MOS晶体管用作微机械式传感器中的压力传感器时，例如，通常需要将以惠斯通电桥方式连接的多个这样的压力传感器的输出信号组合，以便减少或抑制与不同情形相关的机械张力对测量量的影响。为此目的，以惠斯通电桥方式连接的各个压力传感器通常以串联电路和并联电路的组合的方式连接。多个惠斯通电桥的输出信号的这种组合的效果在于，根据期望的极性，电桥将会被切换成并联或反并联的配置。这种布置方式具有的不足在于，多个所述惠斯通电桥的组合的总有用信号没有单个的压力传感器或单个的惠斯通电桥的有用信号强。因此，换言之，出现的是信号强度的平均而非叠加，尽管后者是所期望的。 

本发明的目的是提供一种可级联的压敏放大器级。 

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种可级联的压敏放大器级，所述压敏放大器级包括： 

四个单极型压力传感器晶体管，所述四个单极型压力传感器晶体管每个包括控制端子和设置在另外的第一端子与另外的第二端子之间的电流路径，所述电流路径对机械张力(也称为机械应力)敏感， 

所述四个压力传感器晶体管被连接成具有两个电桥臂的压力测量电桥，所述电桥臂 中的每个包括关于电流路径串联连接的第一压力传感器晶体管和第二压力传感器晶体管， 

两个单极型控制晶体管，所述两个单极型控制晶体管每个具有控制端子和设置在另外的第一端子与另外的第二端子之间的电流路径， 

所述两个控制晶体管的相应的第一端子以及第二端子成对连接，并且所述控制晶体管的控制端子每个与所述两个电桥臂的压力传感器晶体管之间的节点连接，并且 

所述两个并联连接的控制晶体管的互连的第二端子与所述两个电桥臂的第二压力传感器晶体管的控制端子连接， 

第一电源，所述第一电源一方面连接在第一电源电压(VDD)与所述两个电桥臂的第一压力传感器晶体管的第一端子之间，另一方面连接在第一电源电压(VDD)与所述控制晶体管的互连的第一端子之间，所述第一电源被提供用于产生第一电流，以及 

第二电源，所述第二电源一方面连接在第二电源电压(VSS)与所述控制晶体管的互连的第二端子之间，另一方面连接在第二电源电压(VSS)与所述两个电桥臂的第二压力传感器晶体管的控制端子之间，所述第二电源被提供用于产生第二电流， 

所述两个电桥臂的第一压力传感器晶体管的控制端子用于与相应的操作输入电压连接，并且在所述两个电桥臂的相应的压力传感器晶体管之间能够检测测量输出电压，并且 

所述压力测量电桥的所述测量输出电压能够连接到用于级联所述压力测量电桥的另一压力测量电桥的两个电桥臂的第一压力传感器晶体管的控制端子。 

如在每个常规的惠斯通电桥中的情形一样，根据本发明的压敏放大器级也包括以单极型压力传感器晶体管形式实现的四个压力传感器。因此，这些晶体管是被设计成PMOS晶体管、NMOS晶体管或JFET晶体管的场效应晶体管。 

根据本发明的压力传感器晶体管对机械张力(变形)敏感(下文也被称为压敏)，并且被设计用于例如压阻式或电容式操作。所述晶体管中的每个包括控制端子以及另外的第一端子和另外的第二端子，压敏电流路径在所述另外的第一端子与所述另外的第二端子之间延伸，通过将操作电压施加到所述控制端子而激活所述压敏电流路径。四个压力传感器被连接成具有两个电桥臂的压力测量电桥。 

在所述两个电桥臂之间，连接两个单极型控制晶体管，它们中的每个包括控制端子 和延伸在另外的第一端子与另外的第二端子之间的电流路径。所述两个控制晶体管的所述另外的第一端子相互连接。同样地，所述两个控制晶体管的所述另外的第二端子相互连接。所述两个控制晶体管的控制端子每个与所述电桥臂的压力传感器晶体管之间的两个节点中的一个相互连接。因此，由两个电桥臂的节点处的电位控制所述两个控制晶体管。