[发明专利]具有四个阻性感测元件的全桥配置的传感器系统

说明书

描述了一种传感器系统(100，200，300)，包括：(a)第一传感器路径(110)，包括：串联在第一供电端子(st1)和第二供电端子(st2)之间的第一感测元件(111)和第二感测元件(112)，以及设置在第一供电端子(st1)和第二供电端子(st2)之间的中间节点(in，in1)，(b)第二传感器路径(120)，包括：(b1)串联在第一供电端子(st1)和第二供电端子(st2)之间的第三感测元件(123)和第四感测元件(124)，其中第三感测元件(123)被细分为第一第三子组件(R3a)和第二第三子组件(R3b)以及第四感测元件(124)被细分为第一第四子组件(R4a)和第二第四子组件(R4b)，(b2)在第一供电端子(st1)和第二供电端子(st2)之间提供第一参考节点(rn1)，以及(b3)在第一供电端子(st1)和第二供电端子(st2)之间提供与第一参考节点(rn1)不同的第二参考节点(rn2)，以及(c)处理单元(150，250，350)：从中间节点(in，in1)接收输入信号(vinp)，从第一参考节点(rn1)接收第一参考信号(vrefp)，以及从第二参考节点(rn2)接收第二参考信号(vrefn)，以及被配置为：基于输入信号(vinp)、第一参考信号(vrefp)和第二参考信号(vrefn)来提供传感器输出信号(dout)。

技术领域

本发明涉及在全桥配置中布置的具有阻性感测元件的传感器系统。

背景技术

在许多传感器应用中，感测元件是受到要测量的物理量影响的电阻器。为了产生可靠和灵敏的传感器输出，感测元件可以用全桥配置或所谓的惠斯通桥配置来连接。这种配置在两个中间节点之间产生平衡的差分输出电压。该差分输出电压正比于应用于整个全桥配置的布置的电源电压或偏压。

为了执行数字信号处理，在两个中间节点处存在的模拟桥信号可以与差分高精确度模数转换器(ADC)的输入连接，模数转换器(ADC)将由两个模拟桥信号之间的差异给出的差分输出电压转换到数字域。ADC的性能在很大程度上由两个参考电压电平的精确度确定。可以由参考电压源来提供每个参考电压电平。

已知通过合适的电路(其可以包括(例如)分压器)来间接地从电源电压导出ADC的两个参考电压电平。然而，用于实现提供两个参考电压电平的参考电压源的该解决方案具有以下缺点：生成低噪声且精确的参考电压电平非常困难。此外，由ADC消耗的功率的相当一部分将用于参考电压电平的生成。此外，尤其在电源电压处存在高频噪声的情况下，参考电压电平的频宽将与桥信号的频宽不同。这意味着，电源电压处存在的高频噪声将由于信号和参考之间的相位和/或幅度的差异而不被抑制，而是将被转换到数字域中。这甚至将导致不想要的混叠(aliasing)。高频噪声还可以折回ADC的关注频段(BOI)。此外，具体地，在电源电压上呈现较为强烈的噪声的情况下，必须由ADC处理差分输出电压的大的全信号摆幅，导致了对ADC的高线性度需要。

作为上述缺点的结果，包括全桥配置中布置的感测元件和用于提供数字输出的ADC的已知传感器系统的性能恶化。

发明内容

可以存在提供包括(a)在全桥配置中布置的感测元件和(b)模数转换器的高性能传感器系统的需要。