信號處理電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)，更具體地，涉及信號處理電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]信號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。傳感器和/或信號處理電路的零點漂移可能導(dǎo)致傳感器的檢測靈敏度和精度降低。零點漂移是指在傳感器的輸入信號為零時，輸出信號偏離固定值而漂移。零點漂移可能由多種原因造成，例如傳感器和/或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、溫度變化等。
[0003]現(xiàn)有的信號處理電路抑制零點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，要么精度達不到要求，而且只能消除惠斯通電橋上的零點漂移，不能消除放大器的零點漂移。
[0004]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的信號處理電路的示意性電路圖。該信號處理電路包括用于提供源信號的信號源110、用于對信號源進行調(diào)零的調(diào)零電路120、用于對源信號進行放大的放大器130、用于將補償后的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)140、以及根據(jù)數(shù)字信號產(chǎn)生控制邏輯信號的數(shù)字信號處理器150。
[0005]該調(diào)零電路120連接至信號源110的輸出端，從而只能針對信號源110的輸出信號，也即源信號抑制零點漂移。放大器130自身的零點漂移仍然會導(dǎo)致經(jīng)過放大的源信號產(chǎn)生誤差。
[0006]因此，期望進一步改進信號處理電路的設(shè)計，使得調(diào)零電路可以抑制電路的多個不同電路模塊的零點漂移。

【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電路模塊的零點漂移的信號處理電路及方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種信號處理電路，包括:信號源，用于提供源信號;放大器，與所述信號源連接，對所述源信號進行放大;調(diào)零電路，與所述放大器連接，對放大后的信號進行補償;模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述放大器和所述調(diào)零電路連接，將所述補償后的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；以及數(shù)字信號處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于對所述數(shù)字信號進行運算處理，其中，所述調(diào)零電路連接在所述放大器的輸出端并且在放大器的輸出端提供補償電流，從而抑制所述信號源的零點漂移和所述放大器的零點漂移。
[0009]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路將所述補償電流施加至所述放大器輸出端的輸出阻抗，以抬高或拉低輸出端的電位。
[0010]優(yōu)選地，所述信號源包括傳感器，所述源信號是傳感器信號。
[0011]優(yōu)選地，所述信號源包括惠斯通電橋，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。
[0014]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路具有用于提供補償電流的輸出端，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)零電路從所述放大器的輸出端汲取電流，在負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。
[0016]優(yōu)選地，所述放大器具有第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端為高電位端，所述第二輸出端為低電位端，從而在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間提供放大器的輸出信號。
[0017]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路具有分別用于提供第一補償電流的第一輸出端以及提供第二補償電流的第二輸出端，所述調(diào)零電路的第一輸出端與所述放大器的第一輸出端連接，所述調(diào)零電路的第二輸出端與所述放大器的第二輸出端連接。
[0018]優(yōu)選地，在正極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路從所述放大器的第一輸出端汲取電流，或者向所述放大器的第二輸出端注入電流，在負極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路向所述放大器的第一輸出端注入電流，或者從所述放大器的第二輸出端汲取電流。
[0019]優(yōu)選地，所述調(diào)零電壓包括:至少一個電流源；以及至少一個開關(guān)，分別與所述至少一個電流源中的一個電流源串聯(lián)連接，所述至少一個電流源經(jīng)由所述至少一個開關(guān)提供所述補償電流。
[0020]優(yōu)選地，所述源信號信號處理電路還包括: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電流源的電流大小和所述至少一個開關(guān)的動作。
[0021]優(yōu)選地，所述至少一個電流源包括第一至第四電流源，所述至少一個開關(guān)包括第一至第四開關(guān)，所述第一至第四開關(guān)分別與所述第一至第四電流源串聯(lián)連接，其中，所述第一電流源經(jīng)由所述第一開關(guān)連接至所述放大器的第一輸出端，用于在所述第一開關(guān)閉合時提供第一方向的電流，所述第二電流源經(jīng)由所述第二開關(guān)連接至所述放大器的第二輸出端，用于在所述第二開關(guān)閉合時提供第一方向的電流，所述第三電流源經(jīng)由所述第三開關(guān)連接至所述放大器的第一輸出端，用于在所述第三開關(guān)閉合時提供第二方向的電流，所述第四電流源經(jīng)由所述第四開關(guān)連接至所述放大器的第二輸出端，用于在所述第四開關(guān)閉合時提供第二方向的電流，所述第一方向的電流用于向所述調(diào)零電路的外部注入電流，所述第二方向的電流用于從所述調(diào)零電路的外部汲取電流。
[0022]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路通過選擇不同的開關(guān)來獲得不同方向的補償電流。
[0023]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路通過調(diào)節(jié)電流源的電流大小來獲得不同大小的補償電壓。
[0024]優(yōu)選地，所述至少一個電流源分別包括:參考電流源；以及所述參考電流源的第一鏡像電流源和第二鏡向電流源，其中，所述第一鏡像電流源包括多個并聯(lián)的第一支路，每個第一支路包括彼此串聯(lián)連接第一子電流源和子第一開關(guān)，所述第二鏡像電流源包括多個并聯(lián)的第二支路，每個第二支路包括彼此串聯(lián)連接第二子電流源和第二子開關(guān)。
[0025]優(yōu)選地，所述至少一個電流源通過選擇不同的子開關(guān)來獲得不同方向和/或大小的補償電流。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種源信號處理方法，包括:從信號源獲得源信號；采用放大器放大所述源信號；在所述放大器的輸出端提供補償電流，從而抑制所述信號源的零點漂移和所述放大器的零點漂移；以及將所述補償后的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。
[0027]優(yōu)選地，所述放大器在輸出端提供輸出信號，所述補償電流施加至所述放大器的輸出阻抗，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。
[0028]優(yōu)選地，在正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，在負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。
[0029]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，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，所述補償電流施加至所述放大器的輸出阻抗，以抬高或拉低第一輸出端和第二輸出端至少之一的電位，從而至少部分抵消漂移電壓。
[0030]優(yōu)選地，在正極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路從所述放大器的第一輸出端汲取電流，或者向所述放大器的第二輸出端注入電流，在負極性漂移電壓的情形下，所述調(diào)零電路向所述放大器的第一輸出端注入電流，或者從所述放大器的第二輸出端汲取