信號(hào)處理電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)，更具體地，涉及信號(hào)處理電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]信號(hào)處理電路自身的性能對傳感器的檢測能力有著重要的影響。傳感器或/和信號(hào)處理電路的零點(diǎn)漂移可能導(dǎo)致傳感器的檢測靈敏度和精度降低。零點(diǎn)漂移是指在傳感器的輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)偏離固定值而漂移。零點(diǎn)漂移可能由多種原因造成，例如傳感器或/和集成電路的制造工藝、電路結(jié)構(gòu)本身的屬性、電源電壓波動(dòng)、溫度變化等。
[0003]現(xiàn)有的信號(hào)處理電路抑制零點(diǎn)漂移的措施包括采用經(jīng)過老化的元器件、改善電源穩(wěn)定性、以及利用調(diào)零電路減輕或消除零點(diǎn)漂移。調(diào)零電路的工作原理包括燒斷電阻方法、開關(guān)電容方法、失調(diào)電壓帶電流方法、以及數(shù)字消除方法等。然而，現(xiàn)有的調(diào)零電路要么結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，要么精度達(dá)不到要求，而且只能消除惠斯通電橋上的零點(diǎn)漂移，不能消除放大器的零點(diǎn)漂移。
[0004]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)處理電路的示意性電路圖。該信號(hào)處理電路包括用于提供源信號(hào)的信號(hào)源110、用于對信號(hào)源進(jìn)行調(diào)零的調(diào)零電路120、用于對源信號(hào)進(jìn)行放大的放大器130、用于將放大的源信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器(ADC)140、以及根據(jù)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生控制邏輯信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器150。
[0005]該調(diào)零電路120連接至信號(hào)源110的輸出端，從而只能針對信號(hào)源110的輸出信號(hào)，也即源信號(hào)抑制零點(diǎn)漂移。放大器130自身的零點(diǎn)漂移仍然會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過放大的源信號(hào)產(chǎn)生誤差。
[0006]因此，期望進(jìn)一步改進(jìn)信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，使得調(diào)零電路可以抑制電路的多個(gè)不同電路模塊的零點(diǎn)漂移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可以抑制多個(gè)電路模塊的零點(diǎn)漂移的信號(hào)處理電路及方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種信號(hào)處理電路，包括:信號(hào)源，用于提供源信號(hào);放大器，與所述信號(hào)源連接，對所述源信號(hào)進(jìn)行放大;調(diào)零電路，與所述放大器連接，對放大后的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償;模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述調(diào)零電路連接，將補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于對所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，其中，所述調(diào)零電路包括連接在所述放大器的輸出端的電阻，通過所述電阻在所述放大器的輸出信號(hào)上疊加補(bǔ)償電壓，從而抑制所述信號(hào)源的零點(diǎn)漂移和所述放大器的零點(diǎn)漂移。
[0009 ]優(yōu)選地，所述信號(hào)源包括傳感器。
[0010]優(yōu)選地，所述信號(hào)源包括傳感器，所述源信號(hào)是傳感器信號(hào)。
[0011]優(yōu)選地，所述信號(hào)源包括惠斯通電橋，所述傳感器位于所述惠斯通電橋的至少一個(gè)橋臂上。
[0012]優(yōu)選地，所述傳感器包括對溫度、壓力、載荷、應(yīng)變、加速度、位移中的至少一種物理量敏感的傳感器元件。
[0013]優(yōu)選地，所述放大器具有輸出端，從而在所述輸出端提供放大器的輸出信號(hào)。
[0014]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路具有用于提供補(bǔ)償電壓的輸出端，所述調(diào)零電路的輸出端與所述放大器的輸出端連接。
[0015]優(yōu)選地，在正極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路向所述放大器的輸出端汲取電流，在負(fù)極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路從所述放大器的輸出端注入電流。
[0016]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路具有與所述放大器連接以接收輸入信號(hào)的第一輸入端和第二輸入端，以及與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接以提供輸出信號(hào)的第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端和所述第一輸出端之間形成第一信號(hào)路徑，所述第二輸入端和所述第二輸出端之間形成第二信號(hào)路徑，其中，所述輸入信號(hào)是所述第一輸入端和所述第二輸入端之間的差信號(hào)，所述輸出信號(hào)是所述第一輸出端和所述第二輸出端之間的差信號(hào)。
[0017]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路的所述第一輸入端為高電位端，所述第二輸入端為低電位端，所述調(diào)零電路在所述第一信號(hào)路徑疊加與漂移電壓相反極性的補(bǔ)償電壓，和/或在所述第二信號(hào)路徑疊加與所述漂移電壓相同極性的補(bǔ)償電壓。
[0018]優(yōu)選地，所述調(diào)零電壓包括:至少一個(gè)電流源;至少一個(gè)電阻；以及至少一個(gè)開關(guān)，所述至少一個(gè)電流源經(jīng)由所述至少一個(gè)開關(guān)和所述至少一個(gè)電阻，從而提供所述補(bǔ)償電壓。
[0019]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理電路還包括:控制器，所述控制器與所述調(diào)零電路連接，用于控制所述至少一個(gè)電流源的電流大小和所述至少一個(gè)開關(guān)的動(dòng)作。
[0020]優(yōu)選地，所述調(diào)零電壓包括:電流源;第一電阻串，所述第一電阻串包括所述第一信號(hào)路徑上的彼此串聯(lián)連接的多個(gè)第一電阻；第二電阻串，所述第二電阻串包括所述第二信號(hào)路徑上的彼此串聯(lián)連接的多個(gè)第二電阻；第一開關(guān)組，所述第一開關(guān)組包括連接在所述電流源和所述第一電阻串之間的多個(gè)第一開關(guān)；以及第二開關(guān)組，所述第二開關(guān)組包括連接在所述電流源和所述第二電阻串之間的多個(gè)第二開關(guān)，所述電流源經(jīng)由所述多個(gè)第一開關(guān)中的選定開關(guān)，以及所述多個(gè)第一電阻中的相應(yīng)第一電阻，在所述第一輸入端提供電流，和/或經(jīng)由所述多個(gè)第二開關(guān)中的選定開關(guān)，以及所述多個(gè)第二電阻中的相應(yīng)第二電阻，在所述第二輸入端提供電流，從而產(chǎn)生所述補(bǔ)償電壓。
[0021]優(yōu)選地，針對正極性零漂電壓，所述電流源向所述第一輸入端汲取電流，和/或從所述第二輸入端注入電流，針對負(fù)極性零漂電壓，所述電流源從所述第一輸入端注入電流，和/或向所述第二輸入端汲取電流。
[0022]優(yōu)選地，所述多個(gè)第一開關(guān)分別連接至所述第一電阻串中的相鄰第一電阻的中間節(jié)點(diǎn)和所述第一輸出端，從而在所述多個(gè)第一開關(guān)中的選定開關(guān)閉合時(shí)，使得電流流經(jīng)從所述選定開關(guān)至所述第一輸入端之間的至少一個(gè)第一電阻，以及所述多個(gè)第二開關(guān)分別連接至所述第二電阻串中的相鄰第二電阻的中間節(jié)點(diǎn)和所述第二輸出端，從而在所述多個(gè)第二開關(guān)中的選定開關(guān)閉合時(shí)，使得電流流經(jīng)從所述選定開關(guān)至所述第二輸入端之間的至少一個(gè)第一電阻。
[0023]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路通過選擇不同的開關(guān)來獲得不同極性的補(bǔ)償電壓。
[0024]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路通過調(diào)節(jié)電流源的電流大小和選擇不同的開關(guān)來獲得不同大小的補(bǔ)償電壓。
[0025]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路包括多個(gè)電流源和多個(gè)主開關(guān)，所述多個(gè)電流源與所述多個(gè)主開關(guān)分別連接，并且分別產(chǎn)生第一方向或第二方向的電流，所述第一方向的電流經(jīng)由一個(gè)主開關(guān)流出相應(yīng)的一個(gè)電流源，所述第二方向的電流經(jīng)由一個(gè)主開關(guān)流入相應(yīng)的一個(gè)電流源。
[0026]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路通過選擇不同的開關(guān)來獲得不同極性的補(bǔ)償電壓。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種源信號(hào)處理方法，包括:從信號(hào)源獲得源信號(hào)；采用放大器放大所述源信號(hào);通過在所述放大器的輸出端連接的電阻疊加補(bǔ)償電壓，補(bǔ)償所述源信號(hào)，以抑制所述信號(hào)源的零點(diǎn)漂移和所述放大器的零點(diǎn)漂移；以及將所述補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。
[0028]優(yōu)選地，所述放大器在輸出端提供輸出信號(hào)，所述補(bǔ)償電壓施加至所述放大器的輸出端，以抬高或拉低放大器的輸出端的電位，從而至少部分抵消漂移電壓。
[0029]優(yōu)選地，在正極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路向所述放大器的輸出端注入電流，在負(fù)極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路從所述放大器的輸出端汲取電流。
[0030]優(yōu)選地，所述放大器在第一輸出端和第二輸出端之間提供差信號(hào)，其中所述第一輸出端是高電位端，所述第二輸出端是低電位端，所述補(bǔ)償包括在所述第一輸出端疊加與漂移電壓相反極性的補(bǔ)償電壓，和/或在所述第二輸出端疊加與所述漂移電壓相同極性的補(bǔ)償電壓。
[0031]優(yōu)選地，通過在所述第一輸出端連接第一電阻串，以及在所述第二輸出端連接第二電阻串，并且通過電流源提供電流流過所述第一電阻串和所述第二電阻串中的至少一個(gè)電阻，以產(chǎn)生所述補(bǔ)償電壓。
[0032]優(yōu)選地