專利名稱：具有二極管和模/數(shù)轉換器的溫度檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有二極管和模/數(shù)轉換器的溫度檢測裝置，一種包括根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置的測量裝置，一種用于數(shù)字地求取溫度的方法以及一種用于抑制溫度對求取待測量的參量的影響的方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中公開了一些溫度檢測裝置，其中，充分利用二極管的特征曲線具有強的溫度相關性。將這樣的溫度檢測裝置集成到測量裝置中也是已知的，所述測量裝置包括用于檢測待測量的參量的傳感器，并且在所述測量裝置中傳感器的輸出信號與環(huán)境溫度相關。這樣的傳感器的示例是微機械的壓力傳感器、加速度傳感器或轉速傳感器。對于其在相應的應用中的使用，需要計算待測量的參量的與環(huán)境溫度無關的值。在許多微機械傳感器中，測量量——例如壓力、加速度或轉速通過壓電電阻或電容的變化來探測并且轉換成電壓。環(huán)境溫度是對傳感器元件的輸出電壓具有影響的干擾量。為了可以在集成電路內補償環(huán)境溫度的影響，同樣必須探測所述環(huán)境溫度。為了檢測溫度，使用電阻或二極管。為了產(chǎn)生與溫度相關的電壓，通常以恒定電流向二極管饋電。在使用數(shù)字集成電路的情況下實現(xiàn)以溫度補償、放大或線性化為目的的信號處理。為了將二極管和傳感器元件的模擬電壓轉換成可由計算機構處理的數(shù)字數(shù)值，使用模 /數(shù)轉換器。對于壓力信號，為了使由于供電電壓波動導致的轉換誤差最小化，用同一供電電壓來運行壓力傳感器和模/數(shù)轉換器。因此實現(xiàn)在供電電壓減小時壓力傳感器的靈敏度下降并且因此模/數(shù)轉換器的靈敏度成反比地增加，由此模/數(shù)轉換器的輸出端上的數(shù)字數(shù)值保持不變(ratiometrische Messeung 比率計量測量)。以恒定的、與供電電壓在很大程度上無關的電流來運行二極管，從而二極管的輸出電壓也在很大程度上與所述供電電壓無關。如果供電電壓下降，則二極管提供不變的輸出電壓，然而模/數(shù)轉換器的靈敏度升高并且因此模/數(shù)轉換器的輸出端上的數(shù)字數(shù)值變大。由此會出現(xiàn)二極管輸出電壓的錯誤解釋以及在信號路徑中的溫度補償之后測量值的錯誤求取。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種溫度檢測裝置，其具有二極管、尤其是半導體二極管以及模/數(shù)轉換器。二極管的輸出電壓信號可施加在模/數(shù)轉換器的輸入端上。溫度檢測裝置被設計用于如此耦合(koppeln)模/數(shù)轉換器的參考電壓與二極管的二極管電流，使得參考電壓或二極管電流的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。
參考電壓理解為模/數(shù)轉換器將施加在模/數(shù)轉換器的輸入端上的輸入電壓與其進行比較并且模/數(shù)轉換器以其為基礎來產(chǎn)生數(shù)字式輸出信號的每個電壓。模/數(shù)轉換器的參考電壓在本發(fā)明的上下文中可以是模/數(shù)轉換器的供電電壓。
在一個特別的實施方式中提出，溫度檢測裝置包括受電壓控制的電流源。所述受電壓控制的電流源可由模/數(shù)轉換器的參考電壓控制，并且所述受電壓控制的電流源如此調節(jié)二極管電流，使得參考信號的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。例如模/數(shù)轉換器上的供電電壓的變化會導致偏移和靈敏度的變化。偏移變化和靈敏度變化會導致模/數(shù)轉換之后的數(shù)字數(shù)值的變化。相同溫度和相同二極管電流情況下的數(shù)字數(shù)值的變化會被解釋為溫度值的變化。 但是，通過由受電壓控制的電流源來調節(jié)二極管電流實現(xiàn)使數(shù)字數(shù)值的變化或者減小或者消失，由此實現(xiàn)與供電電壓的波動無關的溫度求取。在另一個特別的實施方式中提出，溫度檢測裝置包括受電流控制的電壓源。所述受電流控制的電壓源由二極管電流控制，并且所述受電流控制的電壓源如此調節(jié)模/數(shù)轉換器的參考電壓，使得二極管電流的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或全部地抑制。二極管電流的波動在相同溫度下導致二極管上的輸出電壓變化。所述輸出電壓變化會被解釋為溫度的變化。通過由受電流控制的電壓源調節(jié)參考電壓來補償二極管電流的波動的影響。本發(fā)明的另一方面涉及一種具有用于檢測待測量的物理量的傳感器的測量裝置， 其中，所述傳感器的輸出信號與溫度相關。所述測量裝置包括根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置。 為了使溫度對測量結果的影響最小化，基于由溫度檢測裝置包括的二極管的輸出電壓的變化來求取溫度并且將所述溫度用于補償。通過使用根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置，可以通過溫度的精確確定來實現(xiàn)溫度影響的準確補償。在此，在測量裝置中設置計算單元，所述計算單元被設計用于基于傳感器的輸出信號和模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號來計算物理量的在很大程度上與溫度影響無關的測量值。這可以例如通過計算規(guī)則來進行，所述計算規(guī)則被應用于傳感器元件和溫度二極管的輸出電壓的在測量裝置中求取的數(shù)字值。傳感器可以例如是壓力傳感器、加速度傳感器或轉速傳感器。所述傳感器可被構造為探測壓電電阻或電容的變化的傳感器。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于數(shù)字地求取溫度的方法。在模/數(shù)轉換器的輸入端上施加二極管、尤其是半導體二極管的輸出電壓信號。在此模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號相當于溫度值。如此耦合模/數(shù)轉換器的參考電壓和二極管的二極管電流，使得參考電壓或二極管電流的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個特別的實施方式中提出，由模/數(shù)轉換器的參考電壓控制受電壓控制的電流源，并且所述受電壓控制的電流源如此調節(jié)二極管電流，使得參考電壓的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。通過使用用于二極管電流的受電壓控制的電流源如此補償二極管的輸出電壓，使得例如模/數(shù)轉換器的供電電壓的變化不會導致模/數(shù)轉換器的輸出端上的數(shù)字數(shù)值的變化。在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個特別的實施方式中提出，由二極管電流控制受電流控制的電壓源，并且所述受電流控制的電壓源如此調節(jié)模/數(shù)轉換器的參考電壓，使得二極管電流的波動對模/數(shù)轉換器的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。通過使用用于模/數(shù)轉換器的受電流控制的電壓源，例如根據(jù)二極管電流如此調節(jié)模/數(shù)轉換器的供電電壓，使得二極管輸出電壓的取決于電流的變化不會導致模/數(shù)轉換器的輸出端上的數(shù)字數(shù)值的變化。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于抑制溫度對待測量的參量、尤其是壓力、加速度或轉速的求取的影響的方法。在此，通過使用根據(jù)本發(fā)明的用于數(shù)字地求取溫度的方法來求取溫度。在此優(yōu)選地，對待測量的參量的測量信號進行數(shù)字化并且將所述測量信號連同數(shù)字地求取的溫度一起輸送給計算單元。


根據(jù)附圖和以下描述來進一步說明本發(fā)明的實施例。附圖示出圖1 根據(jù)現(xiàn)有技術的壓力測量裝置，圖2 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的具有溫度檢測裝置的壓力測量裝置，以及圖3 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的具有溫度檢測裝置的壓力測量裝置。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的總體上以100表示的壓力測量裝置，其具有壓力傳感器元件10，所述壓力傳感器元件10通過壓電電阻的變化來探測壓力并且將所述壓力轉換成測量電壓。所述測量電壓被輸送給第一模/數(shù)轉換器12，所述第一模/數(shù)轉換器12產(chǎn)生數(shù)字信號14。在此，比率計量地轉換壓力傳感器元件10的信號，也就是說，以相同的電壓向壓力傳感器元件10和模/數(shù)轉換器12供電。由此補償壓力傳感器元件10和第一模/數(shù)轉換器12上的電壓波動的影響。數(shù)字信號14是與溫度相關的并且被輸送給計算單元30，所述計算單元30在使用由總體上以200表示的溫度檢測裝置求取的溫度值的情況下計算在很大程度上與溫度影響無關的壓力測量值。溫度檢測裝置200包括半導體二極管20，所述半導體二極管20由恒定的二極管電流供電。在半導體二極管20上獲取輸出電壓信號并且將所述輸出電壓信號輸送給第二模 /數(shù)轉換器22，所述第二模/數(shù)轉換器22求取數(shù)字式溫度值M并且同樣將所述溫度值M 輸送給計算單元30。在圖2中示出的溫度檢測裝置200包括受電壓控制的電流源26。供電電壓Vb充當所述受電壓控制的電流源26的控制電壓。所述受電壓控制的電流源沈的輸出端以二極管電流向半導體二極管20供電。在供電電壓Vb升高時，第二模/數(shù)轉換器22的靈敏度會在恒定的二極管電流通過半導體二極管20的情況下下降。為了補償?shù)诙?數(shù)轉換器22的變小的靈敏度的影響， 通過受電壓控制的電流源26提高二極管電流，從而同樣提高半導體二極管的輸出電壓。受電壓控制的電流源沈被如此設計，使得這兩個影響被準確地補償并且數(shù)字式溫度值M與供電電壓Vb的變化無關。
相反，當供電電壓Vb降低時，第二模/數(shù)轉換器22的靈敏度提高。通過如下方式減小半導體二極管20的輸出電壓受電壓控制的電流源沈減小流經(jīng)半導體二極管20的二極管電流。另一方面，受電壓控制的電流源26被如此設計，使得產(chǎn)生這兩個影響的補償，從而數(shù)字地求取的溫度值M保持不變。在圖3中示出的溫度檢測裝置包括受電流控制的電壓源觀。流經(jīng)半導體二極管 20的二極管電流充當受電流控制的電壓源28的控制電流。所述受電流控制的電壓源28提供用于第二模/數(shù)轉換器22的供電電壓。如果二極管電流減小，則半導體二極管20的輸出電壓下降。為了補償半導體二極管20的輸出電壓的減小并且在第二模/數(shù)轉換器22的輸出端上獲得與二極管電流無關的數(shù)字式溫度值對，通過降低由所述受電流控制的電壓源觀提供的供電電壓來提高第二模/ 數(shù)轉換器22的靈敏度。受電流控制的電壓源觀被如此設計，使得數(shù)字式溫度值M在二極管電流發(fā)生變化的情況下在很大程度上保持不變。相反，當二極管電流增大時，在半導體二極管20上獲取的輸出電壓升高，從而所述受電流控制的電壓源觀相應地提高第二模/數(shù)轉換器22的供電電壓。模/數(shù)轉換器22 的靈敏度被降低，并且二極管電流的增大的影響被準確地補償。
權利要求
1.溫度檢測裝置000)，其具有二極管(20)、尤其是半導體二極管以及模/數(shù)轉換器 (22)，其中，所述二極管00)的輸出電壓信號可施加在所述模/數(shù)轉換器0 的輸入端上，其特征在于，所述溫度檢測裝置(200)被設計用于如此耦合所述模/數(shù)轉換器02)的參考電壓與所述二極管OO)的二極管電流，使得所述參考電壓或所述二極管電流的波動對所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號04)的影響被部分地或完全地抑制。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫度檢測裝置000)，其中，所述溫度檢測裝置(200)包括受電壓控制的電流源( )，所述電流源可由所述模/數(shù)轉換器0 的參考電壓控制并且被設計用于如此調節(jié)所述二極管電流，使得所述參考電壓的波動對所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號04)的影響被部分地或完全地抑制。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的溫度檢測裝置000)，其中，所述溫度檢測裝置(200)包括受電流控制的電壓源( )，所述電壓源可由所述二極管電流控制并且被設計用于如此調節(jié)所述模/數(shù)轉換器0 的參考電壓，使得所述二極管電流的波動對所述模/數(shù)轉換器 (22)的數(shù)字式輸出信號04)的影響被部分地或完全地抑制。
4.測量裝置(100)，其具有傳感器(10)，所述傳感器(10)用于檢測待測量的物理量，其中，所述傳感器的輸出信號具有溫度相關性，其中，所述測量裝置包括根據(jù)以上權利要求中任一項所述的溫度檢測裝置(200)。
5.根據(jù)權利要求4所述的測量裝置(100)，其中，設有計算單元(30)，所述計算單元 (30)被設計用于基于所述傳感器(10)的輸出信號和所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號來計算所述物理量的在很大程度上與溫度影響無關的測量值。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的測量裝置(100)，其中，所述傳感器(10)是壓力傳感器、 加速度傳感器或轉速傳感器。
7.用于數(shù)字地求取溫度的方法，其中，在一模/數(shù)轉換器0 的輸入端上施加一二極管(20)、尤其是半導體二極管的輸出電壓信號并且所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號相當于溫度值，其特征在于，將所述模/數(shù)轉換器0 的參考電壓與所述二極管OO) 的二極管電流如此耦合，使得所述參考電壓或所述二極管電流的波動對所述模/數(shù)轉換器 (22)的數(shù)字式輸出信號的影響被部分地或完全地抑制。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，由所述模/數(shù)轉換器0 的所述參考電壓來控制一受電壓控制的電流源(26)，并且所述電流源06)如此調節(jié)所述二極管電流，使得所述參考電壓的波動對所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號04)的影響被部分地或完全地抑制。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的方法，其中，由所述二極管電流來控制一受電流控制的電壓源( )，并且所述電壓源08)如此調節(jié)所述模/數(shù)轉換器0 的參考電壓，使得所述二極管電流的波動對所述模/數(shù)轉換器0 的數(shù)字式輸出信號04)的影響被部分地或完全地抑制。
10.用于抑制溫度對待測量的參量、尤其是壓力、加速度或轉速的影響的方法，其中，通過使用根據(jù)權利要求7至9中任一項所述的方法來數(shù)字地求取溫度。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，對所述待測量的參量的測量信號進行數(shù)字化并且將所述測量信號連同數(shù)字地求取的溫度一起輸送給計算單元(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有二極管(20)和模/數(shù)轉換器(22)的溫度檢測裝置(200)。二極管(20)的輸出電壓信號可施加在模/數(shù)轉換器(22)的輸入端上。溫度檢測裝置(200)被設計用于如此耦合模/數(shù)轉換器(22)的參考電壓與二極管(20)的二極管電流，使得參考電壓或二極管電流的波動對模/數(shù)轉換器(22)的數(shù)字輸出信號(24)的影響被部分地或完全地抑制。此外本發(fā)明還涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置(200)的測量裝置(100)、一種用于數(shù)字地求取溫度的方法以及一種用于抑制溫度對確定待測量的參量的影響的方法。
文檔編號G01K1/20GK102313609SQ20111018602
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權日2010年7月2日
發(fā)明者P·萊皮迪斯, U·席勒 申請人:羅伯特·博世有限公司