本發(fā)明涉及傳感器芯片，更具體的涉及一種通過新的基于集成電路的傳感器校正架構來完成量產(chǎn)芯片或客戶使用芯片中的校正，具體為一種傳感器校準方法和用戶可校準傳感器結構。

背景技術：

傳感器是那些可以自然信號（溫度、磁場及壓力等）變化轉換為電信號變化的器件，這些器件由于其工作機理的不同，可以劃分為溫度傳感器、磁傳感器及壓力傳感器等。由于半導體技術的飛速發(fā)展，目前大多數(shù)傳感器已經(jīng)集成到了半導體硅片上，從而成為半導體集成傳感器。

由于半導體器件本身的特性，半導體集成傳感器的測量精度容易受到外界環(huán)境的干擾（如環(huán)境溫度、封裝應力），其中影響最大的是封裝應力。目前廣泛使用的塑封體封裝方式：將切割好的半導體晶圓用塑封體包裹。這種包裹固然會對脆弱的晶圓提供保護，但也對晶圓帶來了應力的影響，由應力帶來的晶圓形變將改變晶圓上器件的特性，從而引發(fā)傳感器的測量誤差。

故此，大部分半導體集成傳感器均需要在封裝完成后進行校準，甚至由于應用環(huán)境的要求，在半導體集成傳感器焊接到pcb板后由客戶進行校準。另一方面，由于當前電子設備小型化要求，其pcb板的面積持續(xù)縮小，客戶希望能縮小包括半導體集成傳感器在內(nèi)的芯片面積。基于以上要求，在保持芯片管腳數(shù)量最少的條件下進行校準就成為了半導體集成傳感器芯片的重要特性。

圖1顯示了一種典型的磁傳感器芯片外觀：其中100是傳感器芯片；103是芯片的接地管腳，102是芯片的電源管腳；101是芯片的檢測信號輸出管腳，其輸出管腳電壓隨著芯片上集成的磁傳感器感應到的周邊磁場大小和極性而變化。

以上所述的磁傳感器，經(jīng)常會面臨的問題是：

由于封裝應力的影響，該磁傳感器芯片的檢測信號輸出部分可能與標準的輸出電壓產(chǎn)生誤差，如：在s磁場強度下，應該會有a的電壓輸出，但實際輸出為a+δa，其中δa為封裝應力所引起的誤差；

在特定使用環(huán)境下存在恒定的背景磁場δt，客戶希望該磁傳感器敏感的磁場為t，在這樣的使用環(huán)境下，磁傳感器輸出電壓為b+δb，其中b與δb分別對應t與δt。但客戶要求磁傳感器的輸出剔除背景磁場的影響，仍然保持輸出為b；

以上問題都需要對傳感器芯片進行校正，從而消除誤差或進行客戶所需要的調(diào)整。目前需要進行校正的話需要在芯片上增加額外管腳，導致占用較多的pcb板的面積。

但是，由于傳感器芯片的管腳資源有限，如何在不需要額外管腳的條件下進行校正就成為了本發(fā)明需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種傳感器校準方法和用戶可校準傳感器結構，其能夠在不需要額外管腳的條件下進行校正。

其技術方案是這樣的：一種傳感器校準方法，其包括傳感器芯片，其特征在于，傳感器芯片包括測試模式、編程模式和工作模式三種模式，校準步驟包括：

（1）傳感器芯片工作于測試模式，傳感器芯片的輸出管腳輸出測量值，外部設備\根據(jù)上述測量值計算得到校準值；

（2）傳感器芯片工作于編程模式，從輸出管腳輸入步驟（1）中得到的校準值，并進行存儲；

（3）傳感器芯片工作于工作模式，輸出經(jīng)過芯片內(nèi)部存儲的校準值校準后的測量值。

其進一步特征在于，當傳感器芯片的電源管腳的電壓低于閾值，且芯片內(nèi)部工作模式標志位為初始值時，傳感器芯片處于測試模式；當傳感器芯片的電源管腳的電壓高于閾值，且芯片內(nèi)部工作模式標志位為初始值時，傳感器芯片處于編程模式；當芯片內(nèi)部工作模式標志位變更為設定值后，傳感器芯片處于工作模式。

一種用戶可校準傳感器結構，其包括傳感器芯片，其特征在于，所述傳感器芯片包括測試模式、編程模式和工作模式三種模式，測試模式下，所述傳感器芯片的輸出管腳輸出測量值，編程模式下，所述傳感器芯片的輸出管腳輸入校準值，工作模式下，所述傳感器芯片的輸出管腳輸出經(jīng)校準后的測量值。

其進一步特征在于，所述傳感器芯片內(nèi)設置有標準電壓產(chǎn)生器、比較器、傳感器、存儲控制模塊和雙向選擇開關，所述標準電壓產(chǎn)生器輸入端連接所述傳感器芯片的電源管腳，、第一電阻一端，所述第一電阻另一端連接第二電阻一端、所述比較器的一個輸入端，所述第二電阻另一端連接所述傳感器芯片的接地管腳、第二開關的一端，所述第二開關另一端連接第一開關一端、所述比較器的另一個輸入端，所述第一開關另一端連接所述標準電壓產(chǎn)生器的輸出端，所述比較器的輸出端連接所述雙向選擇開關的選通信號端、所述存儲控制模塊一端，所述存儲控制模塊的輸出端連接所述傳感器的輸入端，所述存儲控制模塊的輸入端、傳感器的輸出端分別連接所述雙向選擇開關的一個支路，所述雙向選擇開關的輸出端連接所述傳感器芯片的輸出管腳；

所述存儲控制模塊包括數(shù)字控制模塊和數(shù)字存儲模塊，所述數(shù)字控制模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出，所述數(shù)字存儲模塊存儲工作模式標志數(shù)據(jù)和所述校正值數(shù)據(jù)。

采用本發(fā)明后，通過傳感器芯片內(nèi)部測試模式、編程模式和工作模式三種模式的切換，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)校正，無需額外增加傳感器芯片外部管腳。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術結構示意圖；

圖2為本發(fā)明結構示意圖；

圖3為本發(fā)明三種模式轉換的狀態(tài)圖；

圖4為本發(fā)明測試模式下原理圖；

圖5為本發(fā)明編程模式下原理圖；

圖6為本發(fā)明工作模式下原理圖；

圖7為本發(fā)明擴展原理圖。

具體實施方式

見圖2，圖3所示，一種用戶可校準傳感器結構，其包括傳感器芯片200,202為電源管腳，203為接地管腳，傳感器芯片包括測試模式、編程模式和工作模式三種模式，測試模式下，傳感器芯片200的輸出管腳201輸出測量值，編程模式下，傳感器芯片200的輸出管腳201輸入校準值，工作模式下，傳感器芯片200的輸出管腳201輸出經(jīng)過校準后的測量值。傳感器芯片200內(nèi)設置有bandgap標準電壓產(chǎn)生器204、比較器205、傳感器206、存儲控制模塊207和雙向選擇開關208，bandgap標準電壓產(chǎn)生器204輸入端連接傳感器芯片200的電源管腳202，、第一電阻212一端，第一電阻212另一端連接第二電阻213一端、比較器205的一個輸入端，第二電阻213另一端連接傳感器芯片200的接地管腳203、第二開關211的一端，第二開關211另一端連接第一開關210一端、比較器205的另一個輸入端，第一開關210另一端連接bandgap標準電壓產(chǎn)生器204的輸出端，比較器205的輸出端連接雙向選擇開關208的選通信號端、存儲控制模塊207一端，存儲控制模塊207的輸出端連接傳感器206的輸入端，存儲控制模塊207的輸入端、傳感器206的輸出端分別連接雙向選擇開關208的一個支路，雙向選擇開關208的輸出端連接傳感器芯片200的輸出管腳201；存儲控制模塊207包括數(shù)字控制模塊和數(shù)字存儲模塊，數(shù)字控制模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出，數(shù)字存儲模塊存儲模式標志數(shù)據(jù)和校正值數(shù)據(jù)。

校準步驟包括：

（1）傳感器芯片工作于測試模式，傳感器芯片的輸出管腳輸出測量值，外部設備可以根據(jù)這些測量值計算得到校準值；

（2）傳感器芯片工作于編程模式，從輸出管腳輸入根據(jù)步驟（1）中的測量值計算得到的校準值，并進行存儲；

（3）傳感器芯片工作于工作模式，輸出經(jīng)過芯片內(nèi)部存儲的校準值校準后的測量值。

當傳感器芯片的電源管腳的電壓低于閾值，且芯片內(nèi)部工作模式標志位為初始值（值為0）時，傳感器芯片處于測試模式；當傳感器芯片的電源管腳的電壓高于閾值，且芯片內(nèi)部工作模式標志位為初始值（值為0）時，傳感器芯片處于編程模式；當芯片內(nèi)部工作模式標志位被設定后（值為1）后，在任何電源管腳電壓下芯片皆處于工作模式。測試模式如圖4所示，其出現(xiàn)條件為：

207模塊中數(shù)字存儲模塊的工作模式標志為0；

芯片電源管腳（202）的電壓不超過設定的閾值（該閾值通過調(diào)整212與213的阻值大小比例設定），例如：4v；

當202管腳電壓為3.3v時，bandgap模塊（204）輸出標準電壓1.2v，這個電壓與202管腳電壓與212和213的分壓值進行比較，比較器模塊（205）的輸出控制207與208模塊：

207模塊控制210閉合，211關斷；

208模塊中208a閉合，208b關斷；

磁傳感器206的測量結果通過208a向201管腳輸出。用戶或測試系統(tǒng)可以在這個時刻對該結果進行測量，通過將磁場激勵強度設置為已知量，外部設備可以對照標準進行計算，并得到校準值。

編程模式如圖5所示，其出現(xiàn)條件為：

207模塊中數(shù)字存儲模塊的工作模式標志為0；

芯片電源管腳（202）的電壓超過設定的閾值（該閾值通過調(diào)整212與213的組織大小比例設定），例如：4v；

當202管腳電壓為5v時，bandgap模塊（204）輸出標準電壓1.2v，這個電壓與202管腳電壓與212和213的分壓值進行比較，比較器模塊（205）的輸出控制207與208模塊：

208模塊中208a關斷，208b閉合；

207模塊進入到寫入數(shù)字存儲模塊模式：

207模塊接受通過201管腳經(jīng)208b發(fā)送過來的地址與數(shù)據(jù)信號；

207模塊完成與上述地址與數(shù)據(jù)相吻合的數(shù)字存儲模塊的數(shù)據(jù)寫入；

207模塊中的數(shù)字存儲模塊如圖5所示，包含數(shù)字校正字節(jié)與系統(tǒng)工作模式標志位；

磁傳感器接受外部設備（用戶設備或芯片測試設備）通過201管腳經(jīng)208b輸入的地址與數(shù)據(jù)信號，這些信號可以使用各種標準串行總線協(xié)議，也可以是自定義的簡化串行總線協(xié)議。寫入的數(shù)據(jù)信號是用戶或測試系統(tǒng)根據(jù)上一個測試模式所獲取的測試結果計算得出的校準信號；

需要特別指出的是，用戶在本次編程模式中可以選擇寫入系統(tǒng)工作模式標志位，一旦系統(tǒng)工作模式標志位被寫入（值從0變化到1），傳感器芯片將永遠保持在工作模式，無論202管腳的工作電平是任何值。

工作模式如圖6所示，其出現(xiàn)條件為：

207模塊中數(shù)字存儲模塊的工作模式標志為1；

207模塊根據(jù)工作模式標志為1的狀態(tài)，控制210關斷，211閉合，將比較器的一端電位拉到地電位。比較器205的輸出將保持208a閉合，208b關斷，傳感器芯片將保持在201持續(xù)輸出傳感器206感應電壓狀態(tài)；

通常，客戶或量產(chǎn)測試中也希望測量并校準芯片上其它的參數(shù)，如：基準電流源大小、振蕩器的工作頻率等。本方案在方案1的基礎上進行擴展，如圖7所示。其基本結構與方案1類似，所不同的是：

在測試模式下，通過控制數(shù)字控制模塊307，依次將所需要的多個信號（參考圖中306虛線標注）依次通過308a輸出至管腳301，而不是僅僅輸出單個信號；于此同時，外部設備不斷采集輸出的多個信號，并根據(jù)參數(shù)計算出各自相應的校正值；

在編程模式下，寫入的校正值和地址位也更多，從而滿足對多個信號的校正任務；

通過以上變化，可以保證在一根管腳的基礎上對芯片的多個信號/參數(shù)進行校正，從而充分利用了芯片的管腳資源，方便了用戶的使用和測試工作。