[发明专利]用于传感器信号尤其是转速传感器的信号的方法和Δ-∑转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于传感器信号尤其是转速传感器的信号的Δ-∑转换器、相应的方法以及相应的计算机程序产品。

背景技术

当代的用于转速传感器的评估电路基于具有力补偿的Δ-∑转换器的原理。尤其由于一位量化器的可用简单的电路技术实现的特性而优选使用它。

文献DE10 2005 003 630A1公开了一种Δ-∑调制器。该文献假设了一种Δ-∑调制器，其具有一个具有固有频率的可振动的系统，具有电子装置并且具有一个调节回路，该调节回路由可振动的系统向电子装置作用和由电子装置重新向可振动的系统作用。

加利福尼亚伯克利大学的Chinwuba David Ezekwe的博士论文“Readout Techniques for High-Q Micromachined Vibratory Rate Gyroscopes”说明了选择Δ-∑调制器的技术。

发明内容

在该背景下，本发明根据主权利要求介绍具有回路放大调整功能的Δ-∑转换器，另外介绍使用该Δ-∑转换器的方法，以及最后介绍相应的计算机程序产品。有利的设置方案从各从属权利要求和下面的说明中得出。

根据本发明的解决方案能够通过具有力补偿的Δ-∑转换器提供。用于根据现有技术的∑-Δ转换器的评估电路的一个大的缺点是不确定的回路放大，不仅通过电的滤波器和传感器元件，而且也通过量化器放大中的变化。这导致信号传递函数和噪声传递函数不与系统设置的最优的传递函数相对应。因此必须由谱密度确定传递函数并且通过供给噪声修正为期望的传递函数。但是在这种情况下在现有技术中涉及一种可视的方法，其非常耗时并且仅能够用大的计算花费、图像识别方法来自动化。

本发明的一个方面在于以硬件方式高效地确定由传感器放大、滤波器放大、转换器放大和量化器放大组成的回路放大，并且因此能够在带端和在运行中实现简单的补偿。

本发明基于这样的认识，量化器的活动性直接与存在的回路放大相关。在这种情况下量化器的活动性能够根据关系A＝n_t/n_p确定，式中变量n_t表示在观察的时间间隔内的实际的信号电平变化即状态变化的数目，变量n_p是原理上可能的信号电平变化或者状态变化的数目。量化器的该活动性能够非常简单地用计数状态变化的数目的计数器确定，从而该解决方案也能够面积高效地在ASIC中实现。

那么这里说明的解决方案的优点是，需要的回路放大的补偿通过简单的活动性的测量确定并且因此能够手动或者通过集成的调节器调整到规定的值。由此能够改善数字输出信号，尤其是数字输出信号的信噪比。

本发明实现了一种用于传感器信号尤其是转速传感器的信号的∑-Δ转换器，

其中，该Δ-∑转换器设置用于使用传感器信号输出数字输出信号，

其中，该Δ-∑转换器具有调节单元，其设置用于基于数字输出信号的信号电平变化的频度产生调节信号，

并且其中，Δ-∑转换器具有数字补偿单元，其设置用于使用数字输出信号和调节信号输出补偿信号，

其中Δ-∑转换器还设置用于另外使用补偿信号输出数字输出信号。

该Δ-∑转换器在本发明中能够理解为一种电的设备，其处理传感器信号并且依赖于该传感器信号输出控制信号和/或数据信号。该Δ-∑转换器能够具有接口，其能够以硬件方式和/或软件方式构造。在用硬件方式构造的情况下该接口例如能够是所谓的系统ASIC的一部分，其包括该设备的不同的功能。然而这也是可能的，该接口是自身的集成的电路，或者至少部分地由分立的结构元件组成。在用软件方式构造的情况下该接口能够是软件模块，它们例如在微控制器上和其他的软件模块一起存在。

转速传感器能够理解为这样的传感器，其测量物体的转速。通过积分能够从转速导出该物体在一段时间内转动了多少角度。测量原理能够基于在机械式运动的系统上作用的科里奥利力的分析。Δ-∑转换器能够理解为一种模拟数字转换器，其从Δ调制的原理导出。该原理能够基于借助量化器对信号的粗略的测量。这里产生的测量错误能够积分并且通过负反馈一步一步地补偿。该量化器能够涉及一位量化器。数字输出信号的信号电平变换的频度能够称为活动性。补偿单元能够理解为这样的单元，其例如准备校准信号和/或数字输出信号和/或在其方差中可适应的抖动信号并且输出补偿信号。信号的信噪比，这里是数字输出信号的信噪比借助该补偿信号优化。