[發(fā)明專利]用于傳感器信號(hào)尤其是轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)的方法和Δ-∑轉(zhuǎn)換器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280054812.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-05
• 公開（公告）號(hào): CN103931104A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·布曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): H03M3/02
• 分類號(hào): H03M3/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于傳感器信號(hào)尤其是轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)的Δ-∑轉(zhuǎn)換器、相應(yīng)的方法以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

當(dāng)代的用于轉(zhuǎn)速傳感器的評(píng)估電路基于具有力補(bǔ)償?shù)摩?∑轉(zhuǎn)換器的原理。尤其由于一位量化器的可用簡(jiǎn)單的電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的特性而優(yōu)選使用它。

文獻(xiàn)DE10?2005?003?630A1公開了一種Δ-∑調(diào)制器。該文獻(xiàn)假設(shè)了一種Δ-∑調(diào)制器，其具有一個(gè)具有固有頻率的可振動(dòng)的系統(tǒng)，具有電子裝置并且具有一個(gè)調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路由可振動(dòng)的系統(tǒng)向電子裝置作用和由電子裝置重新向可振動(dòng)的系統(tǒng)作用。

加利福尼亞伯克利大學(xué)的Chinwuba?David?Ezekwe的博士論文“Readout?Techniques?for?High-Q?Micromachined?Vibratory?Rate?Gyroscopes”說明了選擇Δ-∑調(diào)制器的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

在該背景下，本發(fā)明根據(jù)主權(quán)利要求介紹具有回路放大調(diào)整功能的Δ-∑轉(zhuǎn)換器，另外介紹使用該Δ-∑轉(zhuǎn)換器的方法，以及最后介紹相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。有利的設(shè)置方案從各從屬權(quán)利要求和下面的說明中得出。

根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠通過具有力補(bǔ)償?shù)摩?∑轉(zhuǎn)換器提供。用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的∑-Δ轉(zhuǎn)換器的評(píng)估電路的一個(gè)大的缺點(diǎn)是不確定的回路放大，不僅通過電的濾波器和傳感器元件，而且也通過量化器放大中的變化。這導(dǎo)致信號(hào)傳遞函數(shù)和噪聲傳遞函數(shù)不與系統(tǒng)設(shè)置的最優(yōu)的傳遞函數(shù)相對(duì)應(yīng)。因此必須由譜密度確定傳遞函數(shù)并且通過供給噪聲修正為期望的傳遞函數(shù)。但是在這種情況下在現(xiàn)有技術(shù)中涉及一種可視的方法，其非常耗時(shí)并且僅能夠用大的計(jì)算花費(fèi)、圖像識(shí)別方法來自動(dòng)化。

本發(fā)明的一個(gè)方面在于以硬件方式高效地確定由傳感器放大、濾波器放大、轉(zhuǎn)換器放大和量化器放大組成的回路放大，并且因此能夠在帶端和在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的補(bǔ)償。

本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，量化器的活動(dòng)性直接與存在的回路放大相關(guān)。在這種情況下量化器的活動(dòng)性能夠根據(jù)關(guān)系A(chǔ)＝n_t/n_p確定，式中變量n_t表示在觀察的時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)際的信號(hào)電平變化即狀態(tài)變化的數(shù)目，變量n_p是原理上可能的信號(hào)電平變化或者狀態(tài)變化的數(shù)目。量化器的該活動(dòng)性能夠非常簡(jiǎn)單地用計(jì)數(shù)狀態(tài)變化的數(shù)目的計(jì)數(shù)器確定，從而該解決方案也能夠面積高效地在ASIC中實(shí)現(xiàn)。

那么這里說明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，需要的回路放大的補(bǔ)償通過簡(jiǎn)單的活動(dòng)性的測(cè)量確定并且因此能夠手動(dòng)或者通過集成的調(diào)節(jié)器調(diào)整到規(guī)定的值。由此能夠改善數(shù)字輸出信號(hào)，尤其是數(shù)字輸出信號(hào)的信噪比。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種用于傳感器信號(hào)尤其是轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)的∑-Δ轉(zhuǎn)換器，

其中，該Δ-∑轉(zhuǎn)換器設(shè)置用于使用傳感器信號(hào)輸出數(shù)字輸出信號(hào)，

其中，該Δ-∑轉(zhuǎn)換器具有調(diào)節(jié)單元，其設(shè)置用于基于數(shù)字輸出信號(hào)的信號(hào)電平變化的頻度產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號(hào)，

并且其中，Δ-∑轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字補(bǔ)償單元，其設(shè)置用于使用數(shù)字輸出信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)輸出補(bǔ)償信號(hào)，

其中Δ-∑轉(zhuǎn)換器還設(shè)置用于另外使用補(bǔ)償信號(hào)輸出數(shù)字輸出信號(hào)。

該Δ-∑轉(zhuǎn)換器在本發(fā)明中能夠理解為一種電的設(shè)備，其處理傳感器信號(hào)并且依賴于該傳感器信號(hào)輸出控制信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)。該Δ-∑轉(zhuǎn)換器能夠具有接口，其能夠以硬件方式和/或軟件方式構(gòu)造。在用硬件方式構(gòu)造的情況下該接口例如能夠是所謂的系統(tǒng)ASIC的一部分，其包括該設(shè)備的不同的功能。然而這也是可能的，該接口是自身的集成的電路，或者至少部分地由分立的結(jié)構(gòu)元件組成。在用軟件方式構(gòu)造的情況下該接口能夠是軟件模塊，它們例如在微控制器上和其他的軟件模塊一起存在。

轉(zhuǎn)速傳感器能夠理解為這樣的傳感器，其測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速。通過積分能夠從轉(zhuǎn)速導(dǎo)出該物體在一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)了多少角度。測(cè)量原理能夠基于在機(jī)械式運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)上作用的科里奧利力的分析。Δ-∑轉(zhuǎn)換器能夠理解為一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其從Δ調(diào)制的原理導(dǎo)出。該原理能夠基于借助量化器對(duì)信號(hào)的粗略的測(cè)量。這里產(chǎn)生的測(cè)量錯(cuò)誤能夠積分并且通過負(fù)反饋一步一步地補(bǔ)償。該量化器能夠涉及一位量化器。數(shù)字輸出信號(hào)的信號(hào)電平變換的頻度能夠稱為活動(dòng)性。補(bǔ)償單元能夠理解為這樣的單元，其例如準(zhǔn)備校準(zhǔn)信號(hào)和/或數(shù)字輸出信號(hào)和/或在其方差中可適應(yīng)的抖動(dòng)信號(hào)并且輸出補(bǔ)償信號(hào)。信號(hào)的信噪比，這里是數(shù)字輸出信號(hào)的信噪比借助該補(bǔ)償信號(hào)優(yōu)化。