一种片上系统、信号处理设备的制作方法

1.本技术属于电子技术领域，尤其涉及一种片上系统、信号处理设备。


背景技术：

2.集成电路型压电式传感器(integrated electronics piezo-electric，iepe)是集成电子电路压电加速度计，指将压电传感器与电子电路集成在一个屏蔽壳内的动态振动传感器。
3.由于iepe的电子电路是先设计得到包括分立器件的信号调理电路，再将信号调理电路贴装在印制电路板上，导致产品的设计过程的难度高，最后得到的成品体积大，而且不利于后续对iepe的维护和升级。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种片上系统、信号处理设备，能够减小成品体积，便于对后续对iepe的维护和升级。
5.第一方面，本技术实施例提供一种片上系统，系统包括：信号调理电路和信号输出模块，片上系统通过信号调理电路与压电传感器连接；
6.信号调理电路，用于接收压电传感器输入的电荷信号；
7.信号调理电路，还用于将电荷信号转换为目标控制信号；
8.信号输出模块，用于将目标控制信号转换为目标电压信号，并输出目标电压信号。
9.在第一方面的一些可实现方式中，信号调理电路包括电荷放大器和带通滤波器，电荷放大器与带通滤波器连接；
10.电荷放大器，用于接收压电传感器的电荷信号，对电荷信号进行放大处理，得到第一电压信号；
11.带通滤波器，用于对第一电压信号进行滤波处理，得到目标控制信号。
12.在第一方面的一些可实现方式中，片上系统还包括基准源，基准源与信号调理电路连接；
13.基准源，用于为信号调理电路提供基准电压。
14.在第一方面的一些可实现方式中，信号输出模块还包括电压传输模块，电压传输模块与信号分析模块连接；
15.电压传输模块，用于将目标电压信号输出至信号分析模块。
16.在第一方面的一些可实现方式中，电压传输模块与恒流源连接；
17.电压传输模块，还用于接收恒流源的激励信号。
18.在第一方面的一些可实现方式中，电压传输模块为二线制传输线。
19.在第一方面的一些可实现方式中，片上系统由cmos工艺制作。
20.第二方面，本技术实施例提供一种信号处理设备，该设备包括第一方面或者第一方面任一些可实现方式中的片上系统。
21.本技术实施例提供一种片上系统、设备，通过将调理电路和信号输出模块集成为片上系统，使得电路集成度高、体积小，而且，通过信号调理电路将电荷信号转换为目标控制信号，由信号输出模块将接收到的目标控制信号转换至目标电压信号，以电流的形式进行输出，能够简化电路，进一步减小成品体积，便于对后续对iepe的维护和升级。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本技术实施例提供的一种片上系统的结构示意图；
24.图2是本技术实施例提供的一种信号调理电路的结构示意图；
25.图3是本技术实施例提供的另一种片上系统的结构示意图；
26.图4是本技术实施例提供的再一种片上系统的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.集成电路型压电式传感器(integrated electronics piezo-electric，iepe)是集成电子电路压电加速度计，指将压电传感器与电子电路集成在一个屏蔽壳内的动态振动传感器。
30.由于iepe的电子电路是先设计得到包括分立器件的信号调理电路，再将信号调理电路贴装在印制电路板上，导致产品的设计过程的难度高，最后得到的成品体积大，而且不利于后续对iepe的维护和升级。
31.针对于此，本技术实施例提供了一种片上系统、设备，通过将调理电路和信号输出模块集成为片上系统，使得电路集成度高、体积小，而且，通过信号调理电路将电荷信号转换为目标控制信号，由信号输出模块将接收到的目标控制信号转换为目标电压信号，以电流的形式进行输出，能够简化电路，进一步减小成品体积，便于对后续对iepe的维护和升级。
32.下面首先对本技术实施例所提供的片上系统进行介绍。图1是本技术实施例提供
的一种片上系统的结构示意图，如图1所示，片上系统100可以包括信号调理电路110和信号输出模块120，片上系统通过信号调理电路与压电加速度传感器连接。
33.具体地，信号调理电路110用于接收压电加速度传感器输入的电荷信号；信号调理电路110还用于将电荷信号转换为目标控制信号.
34.信号输出模块120用于将目标控制信号转换至目标电压信号，并输出目标电压信号。
35.在一些实施例中，压电传感器可以是压电加速度传感器或者压电压力传感器等。
36.根据本技术提供的片上系统，通过将调理电路和信号输出模块集成为片上系统，使得电路集成度高、体积小，而且，通过信号调理电路将电荷信号转换为目标控制信号，由信号输出模块将接收到的目标控制信号转换至目标电压信号，以电压的形式进行输出，能够简化电路，进一步减小成品体积，便于对后续对iepe的维护和升级。此外，由于本技术实施例提供的片上系统集成度高，降低了因为电路板质量偏大而引入的加速度测量误差，提高了数据处理的精度。
37.图2是本技术实施例提供的信号调理电路的结构示意图，其中，信号调理电路110可以包括电荷放大器111和带通滤波器112，电荷放大器111与带通滤波器112连接。
38.电荷放大器111，用于接收压电加速度传感器的电荷信号，对电荷信号进行放大处理，得到第一电压信号。
39.带通滤波器112，用于对第一电压信号进行滤波处理，得到目标控制信号。
40.根据本技术实施例提供的信号调理电路，由于包括电荷放大器111和带通滤波器112两级调理过程，因此，可以实现灵敏度和频率响应分开调节，如此，能够方便的调节片上系统的灵敏度和频率响应，并能有效的提高片上系统的信噪比。
41.作为一个具体地示例，目标控制信号例如可以是偏置电压，通过本技术的第二级调理电路，即带通滤波器112，由于偏置电压有第二级调理电路确定，因此，能够有效隔离第一级调理电路，即避免带通滤波器112中的大反馈电阻的影响，避免偏置电压输出失调。
42.图3是本技术实施例提供的另一种片上系统的结构示意图，与图1相比，图3所示的片上系统100还可以包括基准源130。其中，基准源130与信号调理电路连接。通过基准源用于为信号调理电路提供基准电压。
43.具体地，基准源可以作为稳压供电电源，分别为电荷放大器111与带通滤波器112提供基准电压。
44.在一些实施例中，可以采用低噪声基准源，从而减少外接稳压二极管输出噪声对片上系统的影响，提升片上系统的信噪比。
45.图4是本技术实施例提供的再一片上系统的结构示意图，其中，信号输出模块120包括电压传输模块121，电压传输模块121可以与信号分析模块连接。电压传输模块，用于将目标电压信号输出至信号分析模块。
46.其中，信号分析模块可以对片上系统输出的电流信号进行相应的数据分析。
47.继续参考图4所示，电压传输模块121还可以与恒流源连接。通过电压传输模块，还可以用于接收恒流源的激励信号。
48.在本技术实施例中，通过信号输出模块能够将目标控制信号转换为目标电压信号，其中，目标电压信号能够使用恒流源的传输线进行传输，从而实现了供电和信号传输使
用同一根传输线，进一步减小片上系统的产品体积。
49.具体地，电压传输模块可以为二线制传输线。
50.在一些实施例中，片上系统可以由cmos工艺制作得到。示例性的，例如，可以采用55纳米超低功耗工艺制作该片上系统。如此能够减少模块之间的连接距离，进而可以减少信号噪声，提高信号质量，同时便于批量生产，方便用户使用。
51.根据本技术实施例提供的片上系统，可以例如作为压电加速度传感器专用芯片，振动监测应用专用芯片，还可以应用至iepe加速度计、远程电荷变换器等器件，在此不作具体限定。根据本技术实施里提供的片上系统，还可以应用到桥梁、建筑、交通、风力发电、智能制造等涉及到压电传感器的应用场景，在此不一一介绍。
52.基于本技术实施例的提供的片上系统，本技术实施例还提供一种信号处理设备，该信号处理设备包括图1-4任意一个实施例所示的片上系统100。
53.需要说明的是，上述实施例中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。本技术可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本技术的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本技术的范围之中。
54.在权利要求书和说明书中，术语“包括”并不排除其他装置。权利要求和说明书中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求和说明书中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中及实施例中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
55.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。