上海交通大学李永福获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利一种基于开关电容的可重构传感器接口电路获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115580287B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211164024.1,技术领域涉及:H03K19/0175;该发明授权一种基于开关电容的可重构传感器接口电路是由李永福;王朝设计研发完成,并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于开关电容的可重构传感器接口电路在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于开关电容的可重构传感器接口电路,包括采样电路、转换电路及数字控制电路,所述数字控制电路的输出端与数字处理器的输入端相连,所述采样电路与传感器连接接口相连,用于对输出类型为电容电阻电流电压传感器的输出信号进行采样并转换为电荷存储到参考电容阵列CR上,所述转换电路用于采用时间域和电压域相结合的控制方式,通过多次循环充放电、电压比较和电荷放大,对采样电路获取的电荷进行多位量化结果输出,直到达到所需的测量分辨率;所述数字控制电路用于在数字处理器的控制下,通过控制开关切换实现采样电路及转换电路的重构,从而实现对输出类型为电容电阻电流电压传感器的输出信号的采样以及量化处理。其用于根据传感器的输出类型,统一转换为电荷并最终转换为数字输出。其包括采样电路,转换电路和数字控制电路,所述可重构测量电路的输入端与传感器连接接口相连,输出端与数字处理器的端口相连。
本发明授权一种基于开关电容的可重构传感器接口电路在权利要求书中公布了:1.一种基于开关电容的可重构传感器接口电路,其特征在于:包括采样电路、转换电路及数字控制电路,所述数字控制电路的输出端与数字处理器的输入端相连,所述采样电路与传感器连接接口相连,用于对输出类型为电容电阻电流电压传感器的输出信号进行采样并转换为电荷存储到参考电容阵列CR上,所述转换电路用于采用时间域和电压域相结合的控制方式,通过多次循环充放电、电压比较和电荷放大,对采样电路获取的电荷进行多位量化结果输出,直到达到所需的测量分辨率; 所述数字控制电路用于在数字处理器的控制下,通过控制开关切换实现采样电路及转换电路的重构,从而实现对输出类型为电容电阻电流电压传感器的输出信号的采样以及量化处理; 所述转换电路被配置成三种电路结构,第一种电路结构配置成电压比较器,用于产生计数器的使能信号或者一位量化结果;第二种电路结构配置成单位增益缓冲器,将采样电路中参考电容阵列CR上的电荷保存到电容C1上;第三种电路结构配置成电荷放大器形式,以电容C1作为输入电容,电容C2作为反馈电容,实现对电容C1上的电压放大; 对于输出类型为电容的传感器: 通过所述三种电路结构的配合工作,先断开与传感器的连接,获取参考电容阵列CR对应的放电时间T1,再恢复与传感器的连接,对采样电路采集的电荷进行放电,将放电至T1时间的待测电容Cx上的电压存储到电容C1上,记录此时的电压VS0,然后继续放电时间,记录此时的电压VS1,再将电压Vs1和参考电压VR做比较,输出数字转换结果中的一位最高有效位MSB,同时根据比较结果,通过电荷放大更新待测电容Cx的电压,记录此时的电压为V′S1,重复上述时长放电、电压比较、电荷放大过程,直到转换结果达到所需的分辨率; 对于输出类型为电流电阻电压的传感器: 通过所述三种电路结构的配合工作,先断开与传感器的连接,获取参考电容阵列CR对应的放电时间T1,再恢复与传感器的连接,将采样电路采集的电荷在CR上产生的电压存储到电容C1上,记录此时的电压VS0,再进行时间的放电,记录此时的电压VS1,然后将电压Vs1和参考电压VR做比较,输出数字转换结果中的一位最高有效位MSB,同时根据比较结果,通过电荷放大更新参考电容阵列CR的电压,记录此时的电压为V′S1,重复上述时长放电、电压比较、电荷放大过程,直到转换结果达到所需的分辨率。
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