中国专利CN214335065U 接入阻抗的检测电路及电子设备

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专利摘要:
本实用新型提供了一种接入阻抗的检测电路及电子设备，包括：检测运算放大器模块，所述检测运算放大器模块包括：第一缓冲器、开关单元与主运算放大器；所述第一缓冲器的第一输入端经第一前端线路连接至第一采集电极，所述主运算放大器的输出端连接后端线路，所述第一缓冲器的输出端连接所述第一缓冲器的第二输入端；所述开关单元的第一端直接或间接连接所述第一前端线路，所述开关单元的第二端连接所述后端线路；所述开关单元用于：控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成直通通道，或者：控制所述直通通道断开。
公开号:CN214335065U
申请号:CN202120344594.3U
申请日:2021-02-05
公开日:2021-10-01
发明作者:黄雷
申请人:Shanghai Yaohuo Microelectronics Co ltd；
IPC主号:G01R27-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及电子设备，尤其涉及一种接入阻抗的检测电路及电子设备。
[n0002] 随着穿戴智能手表/手环，无线蓝牙耳机，心电贴等产品的兴起，此类产品正在更多考虑增加人体生物电信号的检测或优化人体生物电信号的采集品质。而考虑到人体阻抗以及产品的采集电极与皮肤的接触阻抗等加在一起相对很大比如最高可能达到1亿欧姆(100M欧姆)，这时候往往需要把生物电信号输入到一个输入阻抗更大的输入缓冲器(比如用极低输入漏电流的运算放大器来实现)来做一个阻抗变换后再输入到后面的信号采集和处理电路。
[n0003] 支持生物电信号采集的设备(如智能手表)都特别注重系统的省电处理，所以在待测对象接入(如人体手指接触采集电极，IN+脚和IN-脚分别接两个不同的采集电极)之前，该类产品的信号采集电路及处理电路部分都处于低功耗待机模式，因而需要一个低功耗的用于待测对象接入的检测路径来帮助实时监控待测对象接入，以便随后触发生物电信号的采集。进而，需引入一种接入阻抗的检测电路。
[n0004] 现有相关技术中，接入阻抗的检测电路可采用检测运算放大器模块，然而，若检测运算放大器模块始终处于工作状态，则会导致功耗太高。
[n0005] 本实用新型提供一种接入阻抗的检测电路及电子设备，以解决功耗太高的问题。
[n0006] 根据本实用新型的第一方面，提供了一种接入阻抗的检测电路，包括：检测运算放大器模块，所述检测运算放大器模块包括：第一缓冲器、开关单元与主运算放大器；
[n0007] 所述第一缓冲器的第一输入端经第一前端线路连接至第一采集电极，所述主运算放大器的输出端连接后端线路，所述第一缓冲器的输出端连接所述第一缓冲器的第二输入端；
[n0008] 所述开关单元的第一端直接或间接连接所述第一前端线路，所述开关单元的第二端连接所述后端线路；
[n0009] 所述开关单元用于：控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成导通的直通通道，或者：控制所述直通通道断开，且在形成所述导通的直通通道时，所述主运算放大器停止工作。
[n0010] 可选的，所述检测运算放大器模块还包括：第一静电释放单元；所述第一缓冲器的第一输入端与第二输入端还经所述第一静电释放单元接地。
[n0011] 可选的，所述开关单元包括第一开关、第二开关与第三开关，所述第一开关的第一端连接所述第一缓冲器的输出端，所述第二开关的第一端连接所述第一前端线路与所述第一缓冲器的第一输入端，所述第二开关的第二端连接所述第三开关的第一端，所述第三开关的第二端连接所述后端线路，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关与所述第三开关的连接点。
[n0012] 可选的，所述检测运算放大器模块还包括：逻辑处理单元；所述逻辑处理单元分别连接所述第一开关的受控端、所述第二开关的受控端与所述第三开关的受控端。
[n0013] 可选的，所述主运算放大器的使能端与所述开关单元均连接逻辑处理单元。
[n0014] 可选的，所述的接入阻抗的检测电路，还包括控制模块，所述逻辑处理单元连接所述控制模块。
[n0015] 可选的，所述的接入阻抗的检测电路，还包括控制模块，所述控制模块被配置为能够直接或间接控制所述主运算放大器的使能端，以及所述开关单元，所述控制模块具体用于：
[n0016] 在形成导通的直通通道，且所述主运算放大器停止工作时，若通过所述导通的直通通道检测到有待测对象接入采集电极，则控制所述直通通道断开，并控制所述主运算放大器使能。
[n0017] 可选的，所述检测运算放大器模块还包括第二缓冲器与第二静电释放单元；
[n0018] 所述第二缓冲器的第一输入端经第二前端线路连接至第二采集电极，所述第二缓冲器的输出端连接所述第二缓冲器的第二输入端；
[n0019] 所述第二缓冲器的第一输入端和第二输入端还经所述第二静电释放单元接地。
[n0020] 可选的，所述第一缓冲器与所述第二缓冲器均为单位增益缓冲器。
[n0021] 可选的，所述检测运算放大器模块设于同一芯片。
[n0022] 根据本实用新型的第二方面，提供了一种电子设备，包括第一方面及其可选方案涉及的接入阻抗的检测电路。
[n0023] 本实用新型提供的接入阻抗的检测电路及电子设备中，检测运算放大器模块中集成了开关单元，并且，开关单元可以控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成导通的直通通道，也可以控制所述直通通道断开，本实用新型实现了直通与主运算放大器功能的切换，在直通通道断开时，可便于在正常检测时对检测到的信号进行缓冲与反馈，通过导通的直通通道的形成，可有助于(例如在低功耗状态下)检测待测对象是否接入(即为该检测的实现提供直通通道)，进而，由于在形成导通的直通通道时，主运算放大器是停止工作的，相较于主运算放大器始终工作的方案，可有效降低功耗。此外，若开关单元未采用独立的模拟开关，则，还可有效提高响应速度，使得电路尽快投入到对待测对象的检测反馈过程中，此外，在兼顾实现该功能的情况下，还可有效节约方案成本和系统电路板面积。
[n0024] 进一步的可选方案中，检测运算放大器模块中采用了逻辑处理单元进行控制，其中，主运算放大器的使能、开关的通断等均可由检测运算放大器模块中的逻辑处理单元实现，进而，无需对外采用多个管脚，有效节约管脚资源的开销。
[n0025] 进一步的可选方案中，基于第一开关、第二开关与第三开关的方案，第二开关关断的时候，可以使其开关两端的电压差极其小(比如1mV)。其中，由于未采用独立开关芯片，可以特别设计集成大导通电阻(如100K欧姆)开关(第二开关)，进而可以确保第二开关关断时的关断阻抗达到更大的级别(例如10G欧姆的级别)，从而实现第二开关通道的关断漏电流的极小化。进而，可以确保检测运算放大器模块工作的时候，其整个输入漏电流极小化。
[n0026] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0027] 图1是本实用新型一实施例中接入阻抗的检测电路的构造示意图一；
[n0028] 图2是本实用新型一实施例中接入阻抗的检测电路的构造示意图二；
[n0029] 图3是本实用新型一实施例中接入阻抗的检测电路的构造示意图三；
[n0030] 图4是本实用新型一实施例中接入阻抗的检测电路的构造示意图四；
[n0031] 图5是本实用新型一实施例中接入阻抗的检测电路的构造示意图五；
[n0032] 图6是本实用新型一实施例中控制信号的示意图。
[n0033] 附图标记说明：
[n0034] 1-检测运算放大器模块；
[n0035] 10-芯片；
[n0036] 11-开关单元；
[n0037] S1-第一开关；
[n0038] S2-第二开关；
[n0039] S3-第三开关；
[n0040] 12-主运算放大器；
[n0041] 13-第一缓冲器；
[n0042] 14-第一静电释放单元；
[n0043] Tr1-第一静电触发开关；
[n0044] ESD1-第一静电阻抗器；
[n0045] 15-第一缓冲器；
[n0046] 16-第二静电释放单元；
[n0047] Tr2-第二静电释放单元；
[n0048] ESD2-第二静电阻抗器；
[n0049] 17-逻辑处理单元；
[n0050] 2-控制模块。
[n0051] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0052] 本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[n0053] 下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[n0054] 请参考图1，接入阻抗的检测电路，包括：检测运算放大器模块1，所述检测运算放大器模块1包括：第一缓冲器13、开关单元11与主运算放大器12。
[n0055] 其中的接入阻抗，可以是任意可被电路视作阻抗的对象，进一步的，该接入阻抗可理解为一种高阻抗，例如因生物电信号检测接入而形成的阻抗、气体传感器信号检测而形成的阻抗等。进而，本实用新型实施例所涉及的电路可实现高阻抗的接入检测以及阻抗转换。
[n0056] 其中的采集电极，可以智能手表为例的电子设备裸露的金属触点，用于生物电信号等的测量，该类触点通常跟信号检测运算放大器模块1的同相输入端(即IN+脚)或反相输入端(即IN-脚)相连。
[n0057] 所述第一缓冲器13的第一输入端经第一前端线路连接至第一采集电极，所述主运算放大器12的输出端连接后端线路，所述第一缓冲器13的输出端连接所述第一缓冲器13的第二输入端；
[n0058] 其中，第一缓冲器13的第一输入端可以为同相输入端，第二输入端可以为反相输入端。
[n0059] 第一前端线路可理解为连接于第一缓冲器13与第一采集电极的任意线路，其中可设有任意的器件或器件组合，同时，若检测运算放大器模块1设于同一芯片，该第一前端线路中可设有该芯片的相应管脚(例如N+脚)。具体的，第一采集电极可以为正极采集电极。
[n0060] 所述开关单元11的第一端直接或间接连接所述第一前端线路，所述开关单元11的第二端连接所述后端线路；进而，所述开关单元用于：控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成直通通道，或者：控制所述直通通道断开。进而，开关单元11可以受控有选择地形成或断开该直通通道。
[n0061] 在控制开关单元11的同时，还可控制主运算放大器12的使能，例如：在直通通道断开时，控制主运算放大器12使能，以执行信号放大、传输的功能，直通通道连通(未断开)时，禁止主运算放大器12的功能，以执行信号缓冲、传输的功能。即：在形成所述导通的直通通道时，所述主运算放大器停止工作。
[n0062] 其中的开关单元11，可以为任意能够实现以上功能的器件或器件的组合，其中，可包含串联于第一前端线路与后端线路之间的开关器件，在此基础上，随着开关单元11功能的多样化，开关单元11中的器件也可不限于此，不论如何变化，均不脱离本实用新型实施例的范围。
[n0063] 其中的主运算放大器，也可表征为Main Amplifier，其可以任意能够实现信号缓冲(阻抗变换)和/或放大的器件或器件的集合。
[n0064] 其中的直通通道的功能可例如：将电压源或电流源对接到采集电极(即对接到待测对象的接入高阻抗)，也可例如：采集接入高阻抗的信号，并将其传输至后端线路。
[n0065] 具体的一种举例中，检测电路还可包括检测模块，该检测模块可分别连接该后端线路、控制模块，以及电压源或电流源，在形成导通的直通通道时，检测模块可在控制模块的控制下将电压源或电流源供应至该后端线路，进而经直通通道供应至采集电极，同时，检测模块可检测后端线路此时传输的电信号的信息(例如电压或电流等)，将其直接或间接反馈至控制模块，控制模块可基于此判断是否有阻抗接入，若有阻抗接入，则可控制直通通道断开，主运算放大器使能，进而利用主运算放大器实现信号的缓冲和/或放大，检测模块可检测后端线路此时传输的电信号的信息(例如电压或电流等)，然后基于此进行进一步的分析判断(或其他处理)。
[n0066] 再进一步的，检测模块可例如包括连接于电压源或电流源与后端线路之间的开关，该开关可受控于控制模块，进而控制是否将电压源或电流源供应至采集电极，检测模块还可包括电流检测单元或电压检测单元，其可连接于控制模块与后端线路之间，其可检测后端线路此时的电压或电流，将其反馈至控制模块。
[n0067] 检测模块的实现方式并不限于以上举例，同时，检测模块的部分或全部功能也可集成于控制模块实现。本领域任意已有或改进的检测模块、控制模块功能，均不脱离本实用新型实施例的范围。
[n0068] 可见，检测运算放大器模块中集成了开关单元，并且，开关单元可以控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成直通通道，也可以控制所述直通通道断开，本实用新型实现了直通与运算放大器功能的切换，在直通通道断开时，可便于在正常检测时对检测到的信号进行输入缓冲与反馈，通过导通的直通通道的形成，可有助于(例如在低功耗状态下)检测待测对象是否接入(即为该检测的实现提供直通通道)，进而，由于在形成导通的直通通道时，主运算放大器是停止工作的，相较于主运算放大器始终工作的方案，可有效降低功耗。此外，若开关单元未采用独立的模拟开关，则，还可有效提高响应速度，使得电路尽快投入到对待测对象的检测反馈过程中，此外，在兼顾实现该功能的情况下，还可有效节约方案成本和系统电路板面积。
[n0069] 具体方案中，请结合图5，若电路主要针对高阻抗的接入检测以及信号阻抗转换(例如生物电信号检测、气体传感器信号检测等)，则：对实现待测信号的输出阻抗转换的主运算放大器的输入阻抗要求很高，例如，对人体心电图信号测试时，人体手指接触到测试设备(如智能手表)的电极，这个待测对象(人体)以及接触阻抗合计最高可能达100M(1亿)欧姆，这样的生物电信号会极度敏感，需要在最靠近采集电极的位置增加信号输入的缓冲器，以实现阻抗转换。
[n0070] 在实际选型时，为了减小待测信号的衰减，这个主运算放大器的输入阻抗的典型值通常需要1G(10亿)欧姆以上，这就要求前端线路管脚(例如IN+脚与IN-脚)的输入漏电流尽量低，以免降低主运算放大器(即运算放大器)的输入阻抗。
[n0071] 为了减小此类产品(如支持生物电信号检测的智能手表)的系统功耗，通常在没有生物电信号测量(没有人为的手指按压采集电极时)，检测运算放大器模块(包括缓冲器及主运算放大器)以及后端对生物电信号进行处理的软硬件部分(例如包括控制模块)都会进入低功耗模式，但是，为了在人为的手指按压采集电极期望进行新的测量时，系统能够迅速响应，这就需要在检测运算放大器模块的前端线路和后端线路之间建立直通通道，以便系统电路通过直通通道把监控待测对象(如手指)接触采集电极(如IN+脚)接入的电压源或电流源对接到待测对象的接入高阻抗，然后再根据反馈到内部的信号变化(例如电压变化)来确定是否有待测对象接入，若有，则需要利用主运算放大器进行信号的采集与放大。
[n0072] 其中一种实施方式中，请参考图2至图5，所述检测运算放大器模块还包括：第一静电释放单元14；所述第一缓冲器13的第一输入端与输出端还经所述第一静电释放单元14接地。
[n0073] 其中一种实施方式中，采集电极包括了第一采集电极(可理解为正极的采集电极)，以及第二采集电极(可理解为负极的采集电极)，进而，所述检测运算放大器模块1还包括第二缓冲器15与第二静电释放单元16；
[n0074] 所述第二缓冲器15的第一输入端经第二前端线路连接至第二采集电极，所述第二缓冲器15的输出端连接所述第二缓冲器15的第二输入端；
[n0075] 其中，第二缓冲器13的第一输入端可以为同相输入端，第二输入端可以为反相输入端。
[n0076] 第二前端线路可理解为连接于第二缓冲器15与第二采集电极的任意线路，其中可设有任意的器件或器件组合，同时，若检测运算放大器模块1设于同一芯片，该第二前端线路中可设有该芯片的相应管脚(例如N-脚)。具体的，第二采集电极可以为负极采集电极。
[n0077] 进一步的，请参考图4，所述第二缓冲器15的第一输入端与第二输入端还经所述第二静电释放单元16接地。
[n0078] 其中的第一缓冲器与第二缓冲器均可以为单位增益缓冲器。
[n0079] 单位增益缓冲器具体可理解为：Unit Gain Buffer，具体的，单位增益缓冲器中，可以用运算放大器实现的信号增益为1，即输出和输入电压跟随的电压缓冲器。
[n0080] 其中的静电释放单元，可理解为能够实现静电释放的任意器件或器件的组合，部分方案中，可通过二极管与静电阻抗器的组合来实现，也可通过开关与静电阻抗器的组合来实现。
[n0081] 请参考图5，第一静电释放单元14，可以包括第一静电触发开关Tr1与第一静电阻抗器ESD1，第一静电触发开关Tr1的第一端连接第一缓冲器13的第一输入端与第一缓冲器13的第二输入端，第一静电触发开关Tr1的第二端接地；
[n0082] 第二静电释放单元16，可以包括第二静电触发开关Tr2与第二静电阻抗器ESD2，第二静电触发开关Tr2的第一端连接第二缓冲器15的第一输入端与第二缓冲器15的第二输入端，第二静电触发开关Tr2的第二端接地。
[n0083] 其中的静电触发开关，可理解为一种平时保持断开状态但受到静电冲击时会迅速导通的电路开关，其也可表征为：Trigger SW。
[n0084] 其中的静电阻抗器，可表征为ESD，具体为：Electro-Static discharge。
[n0085] 其中一种实施方式中，请参考图5，所述检测运算放大器模块1还包括：逻辑处理单元17，该逻辑处理单元17可分别连接开关模块11(例如第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3的受控端)、主运算放大器12的使能端、第一缓冲器13的使能端与第二缓冲器15的使能端。
[n0086] 进一步的，请参考图5，所述的电路还可包括控制模块2，逻辑处理单元17可连接控制模块2，以响应于所述控制模块发出的控制信号，进入对应的模式，进而，在控制模块2的控制下输出信号至开关模块11、主运算放大器12的使能端、第一缓冲器13的使能端、第二缓冲器15使能端。
[n0087] 例如：逻辑处理单元17可通过第一开关信号控制第一开关S1，逻辑处理单元17可通过第二开关信号控制第二开关S2，逻辑处理单元17还可通过第三开关信号控制第三开关S3，逻辑处理单元17还可通过主运算放大器使能信号控制主运算放大器12，逻辑处理单元17还可通过第一缓冲器使能信号控制第一缓冲器13，逻辑处理单元17还可通过第二缓冲器使能信号控制第二缓冲器15。
[n0088] 一种举例中，检测运算放大器模块1可设于芯片10，控制模块2可设于其他芯片，此时，逻辑处理单元17可以通过控制脚(即Ctrl脚)连接至控制模块2。
[n0089] 其中的逻辑处理单元17，可理解为电路中接受输入逻辑高电平信号或逻辑低电平信号，然后实现相应的电路控制输出的电路单元，例如可以根据逻辑控制的需求，采用相应的逻辑门或逻辑门的组合实现。同时，可基于主运算放大器、开关、缓冲器(单位增益缓冲器)的控制方式，任意变化所需输出的信号电平。
[n0090] 以上方案中，检测运算放大器模块中采用了逻辑处理单元进行控制，其中，主运算放大器的使能、开关的通断等均可由检测运算放大器模块中的逻辑处理单元实现，进而，无需对外采用多个管脚，有效节约管脚资源的开销。
[n0091] 其中一种实施方式中，请参考图3与图5，所述开关单元1包括第一开关S1、第二开关S2与第三开关S3，所述第一开关S1的第一端连接所述第一缓冲器13的输出端，所述第二开关S2的第一端连接所述第一前端线路与第一缓冲器13的第一输入端，所述第二开关S2的第二端连接所述第三开关S3的第一端，所述第三开关S3的第二端连接所述后端线路，所述第一开关S1的第二端连接于所述第二开关S2与所述第三开关S3的连接点。
[n0092] 其中的第一开关S1、第二开关S2与第三开关S3可以为任意可实现通断控制的器件、芯片或器件组合，例如可以采用场效应管等晶体管实现，也可不限于此。在其他举例中，也可通过切换开关来实现第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3的功能。
[n0093] 以上方案中，基于第一开关、第二开关与第三开关的方案，第二开关关断的时候，可以使第二开关两端的电压差极其小(比如1mV)。其中，由于未采用独立开关芯片(即开关单元未与检测运算放大器模块分立为不同芯片)，则可以集成大导通电阻(如100K欧姆)开关，进而可以确保第二开关关断时的关断阻抗达到更大的级别(例如10G欧姆的级别)，从而实现第二开关通道的关断漏电流的极小化。进而，可以确保检测运算放大器模块工作的时候，其整个输入漏电流极小化。
[n0094] 具体举例中，请参考图5，在需要利用主运算放大器进行信号的采集与缓冲时，逻辑处理单元17可以启动主运算放大器12(也可理解为使能主运算放大器12)，并关断第二开关S2和第三开关S3，进而可进行相应的信号采集(如生物电信号采集)，在进行高阻抗信号输入缓冲(即阻抗转换)时，需要关断第二开关S2和第三开关S3以便断开直通通道(即IN+脚和OUT脚之间的直通通道)，使主运算放大器12执行正常的待测信号的输入缓冲功能。
[n0095] 此时，为了最小化第二开关S2和第三开关S3构成的直连开关路径在关断情况下对IN+脚的漏电流的影响，以上方案增加了第一开关S1，第一开关S1结合并复用了IN+脚处用于减少第一静电阻抗器ESD1通道漏电流的第一缓冲器13来极大的降低第二开关S2通道的漏电流；也可理解为：第一缓冲器13的第一输入端(即B1IN+脚)和第二输入端(即B1IN-脚)除了用来作用于第一静电触发开关Tr1两端来降低第一静电触发开关Tr1的压差从而减小第一静电阻抗器ESD1通道的对地漏电流以外，也会通过第一开关S1(第二开关S2和第三开关S3关断时第一开关S1导通)把B1IN-脚连接到第二开关S2的一端(即第二开关S2和第三开关S3的连结点)，第二开关S2的另一端连接IN+脚，基于单位增益缓冲器这种运算放大器的应用原理，此时，第一缓冲器13的B1IN+脚和B1IN-脚之间压差极小。
[n0096] 具体方案中，结合芯片级的可选方案，可以控制B1IN+脚和B1IN-脚的电压差低至1mV或更低，另外，还可设计第二开关S2的导通电阻很大(比如典型100K欧姆)，这样就可以做到：使第二开关S2关断的阻抗典型值高至10G(100亿)欧姆(Ω)，进而，可以控制IN+脚通过第二开关S2和第三开关S3组成的通道在关断时的漏电流典型约1mV/10GΩ＝0.1pA。
[n0097] 与之相比，模拟开关与检测运算放大器模块的分立方案中，由于没法复用单位增益缓冲器来实现开关两端压差的极小化，而现成的模拟开关芯片一般导通电阻都远小于1K欧姆，因而典型的等效断开阻抗也大约在100M欧姆左右，所以漏电流会到nA的级别，从而极大的影响了主运算放大器进行信号输入缓冲转换时的性能。相比该分立方案，本实用新型以上具体方案可以使得精简且高性能的高阻抗信号输入缓冲和高阻抗接入检测的兼容方案变得现实可行。
[n0098] 此外，针对于以上逻辑处理单元17，如前文所提到的，若只使用一个控制脚对外与控制模块交互，则，逻辑处理单元可基于控制脚传输的控制信号同时控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一缓冲器13、第二缓冲器15、主运算放大器12的工作状态。
[n0099] 进一步的举例中，逻辑处理单元17可实现以下三种工作模式，进而在三种工作模式之间切换：
[n0100] 第一种模式中：可以禁止检测通道开关功能(即控制第二开关S2与第三开关S3都关断)，同时禁止主运算放大器12功能，此时可理解为芯片10(即检测运算放大器模块1)进入shutdown模式(即关机模式)；即：所述逻辑处理单元用于：若受控处于第一种模式，则控制所述直通通道关断，同时禁止所述主运算放大器的功能；
[n0101] 第二种模式中：可以使能主运算放大器12的功能并禁止检测通道开关功能(即控制第二开关S2与第三开关S3关断)；即：所述逻辑处理单元用于：若受控处于第二种模式，则使能所述主运算放大器的功能，并控制所述直通通道关断
[n0102] 第三种模式中：可以使能检测通道开关功能(即控制第二开关S2与第三开关S3导通)并禁止主运算放大器12的功能；即：所述逻辑处理单元用于：若受控处于第三种模式，则控制所述直通通道导通，并禁止所述主运算放大器的功能。
[n0103] 以上所涉及的使能和禁止检测通道开关功能可参照前文中直通通道的导通与关断理解。
[n0104] 可见，所述控制模块被配置为能够直接或间接控制所述主运算放大器的使能端，以及所述开关单元(例如通过逻辑处理单元实现控制)，所述控制模块具体用于：
[n0105] 在形成导通的直通通道，且所述主运算放大器停止工作时，若通过所述导通的直通通道检测到有待测对象接入采集电极，则控制所述直通通道断开，并控制所述主运算放大器使能。
[n0106] 具体方案中，控制模块与逻辑处理单元之间可以通过控制信号的不同脉冲宽度来指示逻辑处理单元进入哪种模式。
[n0107] 以图6所示为例，其示意了三种脉冲宽度的控制信号，第一种脉冲的控制信号可以为指示逻辑处理单元进入第一种模式的控制信号，第二种脉冲的控制信号可以为指示逻辑处理单元进入第二种模式的控制信号，第三种脉冲的控制信号可以为指示逻辑处理单元进入第三种模式的控制信号。
[n0108] 其中T为某一个单位时间，比如T可以为T＝1us。
[n0109] 当Ctrl脚上出现一个时长小于0.5T的高电平脉冲时(包括时长为零的脉冲即Ctrl脚为逻辑常低状态)，可理解为逻辑处理单元17检测到第一种脉冲的控制信号，此时，检测运算放大器模块1可进入第一种模式；
[n0110] 当Ctrl脚上出现一个时长大于2T的高电平脉冲时(包括时长很大即Ctrl脚为逻辑常高状态)，可理解为逻辑处理单元17检测到第二种脉冲的控制信号，此时，检测运算放大器模块1可进入第二种模式；
[n0111] 当Ctrl脚上出现一个时长为大于0.5T并小于2T的高电平脉冲时，可理解为逻辑处理单元17检测到第三种脉冲的控制信号，此时，检测运算放大器模块1可进入第三种模式。
[n0112] 在其他方案中，三种模式与不同脉冲宽度的对应关系也可不限于以上的举例。同时，进一步结合缓冲器的使能控制的话，模式的种类也可不限于此。
[n0113] 总结以上描述可见，结合图5，以上可选方案具有以下比较特殊的改进：
[n0114] 1、利用第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3构成的开关组合来架设检测运算放大器模块1的IN+脚和OUT脚之间的直通通道。当第一开关S1断开，第二开关S2和第三开关S3导通时，实现了IN+脚到OUT脚之间的直连，但开关的工作参数又不会被第一缓冲器13影响(此时第一开关S1关断),当然此时主运算放大器12也是禁能的。检测运算放大器模块1的芯片可以没有同时使能检测通道开关功能和主运算放大器的工作模式。
[n0115] 2.当主运算放大器12使能的时候，第二开关S2和第三开关S3会关断，此时第一开关S1会导通，借用第一缓冲器(尤其是单位增益缓冲器)的运算放大器特性，使得第二开关S2开关两端分别连接第一缓冲器13的B1IN+脚和B1IN-脚(通过导通第一开关S1实现)，从而使得第二开关S2在关断的时候其开关两端的电压差极其小(比如1mV)。同时，其中采用独立开关芯片不使用的大导通电阻(如100K欧姆)开关的集成，进而可以确保第二开关S2关断时的关断阻抗达到更大的典型10G欧姆的级别，从而实现第二开关S2的通道的关断漏电流的极小化。最终可以确保主运算放大器12工作的时候，它的整个输入漏电流极小化。
[n0116] 3.通过对脉冲宽度的判断来实现由一个控制管脚接受三种不同的工作模式的输入命令。
[n0117] 本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括以上可选方案涉及的接入阻抗的检测电路。
[n0118] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种接入阻抗的检测电路，其特征在于，包括：检测运算放大器模块，所述检测运算放大器模块包括：第一缓冲器、开关单元与主运算放大器；
所述第一缓冲器的第一输入端经第一前端线路连接至第一采集电极，所述主运算放大器的输出端连接后端线路，所述第一缓冲器的输出端连接所述第一缓冲器的第二输入端；
所述开关单元的第一端直接或间接连接所述第一前端线路，所述开关单元的第二端连接所述后端线路；
所述开关单元用于：控制所述第一前端线路直通所述后端线路，以形成导通的直通通道，或者：控制所述直通通道断开。
[0002] 2.根据权利要求1所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述检测运算放大器模块还包括：第一静电释放单元；所述第一缓冲器的第一输入端与第二输入端还经所述第一静电释放单元接地。
[0003] 3.根据权利要求2所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关、第二开关与第三开关，所述第一开关的第一端连接所述第一缓冲器的输出端，所述第二开关的第一端连接所述第一前端线路与所述第一缓冲器的第一输入端，所述第二开关的第二端连接所述第三开关的第一端，所述第三开关的第二端连接所述后端线路，所述第一开关的第二端连接于所述第二开关与所述第三开关的连接点。
[0004] 4.根据权利要求3所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述检测运算放大器模块还包括：逻辑处理单元；所述逻辑处理单元分别连接所述第一开关的受控端、所述第二开关的受控端与所述第三开关的受控端。
[0005] 5.根据权利要求1所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述主运算放大器的使能端与所述开关单元均连接逻辑处理单元。
[0006] 6.根据权利要求4或5所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，还包括控制模块，所述逻辑处理单元连接所述控制模块。
[0007] 7.根据权利要求1至5任一项所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述检测运算放大器模块还包括第二缓冲器与第二静电释放单元；
所述第二缓冲器的第一输入端经第二前端线路连接至第二采集电极，所述第二缓冲器的输出端连接所述第二缓冲器的第二输入端；
所述第二缓冲器的第一输入端和第二输入端还经所述第二静电释放单元接地。
[0008] 8.根据权利要求7所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述第一缓冲器与所述第二缓冲器均为单位增益缓冲器。
[0009] 9.根据权利要求1至5任一项所述的接入阻抗的检测电路，其特征在于，所述检测运算放大器模块设于同一芯片。
[0010] 10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的接入阻抗的检测电路。

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同族专利:

公开号 | 公开日

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

CN202120344594.3U|CN214335065U|2021-02-05|2021-02-05|接入阻抗的检测电路及电子设备|CN202120344594.3U| CN214335065U|2021-02-05|2021-02-05|接入阻抗的检测电路及电子设备|

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