[发明专利]传感器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子电路技术，特别地，涉及一种具有自我偏压高输入阻抗的传感器电路。

背景技术

随着传感技术的发展，电容式传感器由于其可以实现自动检测并生成相应的检测信号，被广泛地应用在消费类电子产品中用来实现加速计、陀螺仪、麦克风等等。一般放大器(Amplifier)或者缓冲器(Buffer)的输入端需要偏压在正常的工作电压下.而电容式传感器的通常电容较小,約几個pF.因此,可以在放大器或者缓冲器的输入端简单接入一个高阻值的电阻器,約giga-ohm范围的电阻，不过由于高阻值的电阻器通常需要占用较大的器件面积，因此上述高输入阻抗实现方式在实际电路设计很少被采用。

一种与本发明相关的技术是在放大器的输入端接入采用一对晶体管连接而成电流镜作为阻抗偏置电路；不过，上述采用一对晶体管连接而成的电流镜的有效阻抗受输入电压信号的影响具有明显的非线性特性。比如，当传感器输出的感测电压信号较大时，所述阻抗偏置电路在正向大信号较大时，有效阻抗较大，而在反向大信号较大时，有效阻抗较小；并且，采用电流镜的阻抗偏置电路还可能由于奇偶失真而引起整流效应；上述阻抗偏置电路的阻抗非线性特性和整流效应可能会导致放大器或缓冲器的直流工作点出现漂移。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可以保证阻抗线性特性、抑制整流效应和快速稳定的传感器电路。

本发明提供的传感器电路，包括传感器、预处理电路和阻抗偏置电路，其中所述传感器通过输入连接线连接到所述预处理电路，所述阻抗偏置电路连接在所述输入连接线和偏置点之间，且其包括第一阻抗转换电路和第二阻抗转换电路；所述第一阻抗转换电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管相互连接形成第一电流镜；所述第二阻抗转换电路包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管相互连接形成第二电流镜；其中，所述第二电流镜以反向匹配电流镜的方式连接到所述第一电流镜，并接收所述偏置点提供的偏置电压，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管在所述偏置电压的作用下工作在亚阈值区。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述预处理电路为放大电路或者缓冲电路。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述第一晶体管的栅极连接到所述第二晶体管的栅极，并与所述第一晶体管的漏极相连接，所述第一晶体管的漏极用于接收参考电流，所述第一晶体管的源极用于接收外部参考电压；所述第二晶体管的源极作为所述阻抗偏置电路的输入端，用于提供低寄生电容、高等效阻抗的接点，所述第二晶体管的漏极连接到所述第二阻抗转换电路。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述第三晶体管的栅极连接到所述第四晶体管的栅极，并与所述第三晶体管的漏极相连接，所述第三晶体管的漏极用于接收所述参考电流；所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极连接到所述偏置点并接收所述偏置电压，所述第四晶体管的漏极连接到所述第二晶体管的漏极。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述预处理电路包括缓冲器，且所述第一晶体管的源极连接到所述缓冲器的输出端，其中所述缓冲器的输出电压作为所述参考电压。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述阻抗偏置电路还包括快速稳定电路，所述快速稳定电路连接在所述缓冲器的输入端和所述偏置点之间，所述快速稳定电路用于減少所输入端所需的稳定时间，加快因高等效阻抗所造成的传感器与缓冲器缓慢稳定的工作时间。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述快速稳定电路包括第五晶体管，所述第五晶体管的栅极连接到漏极并进一步连接到所述缓冲器的输入端，所述第五晶体管的源极连接到所述偏置点并接收所述偏置电压。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述阻抗偏置电路还包括非线性消除电路，所述非线性消除电路连接到所述第一晶体管的源极，用于为所述阻抗偏置电路提供所述参考电压。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述预处理电路包括缓冲器，所述非线性消除电路包括连接到所述缓冲器输出端的分压支路，所述分压支路包括相互串联的第一电阻器和第二电阻器，其中所述第一晶体管的源极连接到所述第一电阻器和所述第二电阻器之间的电路节点。

在本发明提供的传感器电路的一种较佳实施例中，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管或者均为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。