專利名稱：用于識別轉換器錯誤的電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于識別轉換器錯誤的電路裝置和方法。
背景技術：
如果作為輸入信號比如在存儲元件中所存儲的數字數值必須被轉換為作為輸出信號的(準)模擬電壓，那么總是采用數-模轉換器(DA轉換器)。該輸出信號并從而輸出電壓Ua在此與數字輸入信號d與參考電壓Uref的乘積成比例。相應地可以利用構造為模-數轉換器(AD轉換器)的轉換器來把作為輸入信號的模擬輸入電壓轉換為數字輸出信號。當然在DA轉換器以及AD轉換器中在運行期間可能出現錯誤，這些錯誤應當被識別，以改善這種轉換器的運行可靠性。在文獻US 5 583 502 A中描述了一種用于在多個AD轉換器或DA轉換器中進行錯誤識別的方法。該方法可以利用電路來實施，該電路具有重合電路，該重合電路構造用于處理該轉換器的輸出信號，以提供一致指示信號。此外該電路還具有由該重合電路來控制的輸出單元，該輸出單元構造用于提供針對該轉換器而實施的檢驗的結果。然而，在此對于一次測試需要多個轉換器，這導致相對高的硬件耗費。在出 片反物"Test Generation and Concurrent Error Detection in Current-Mode A/D Converters，，IEEE，1995 中由 WeyΛ Chin-Long、Shoba Krishnan 禾口 Sondes Sahli推薦了用于保護AD轉換器的一種變換邏輯的應用。在此首先把要測量的電流Itl=Iin數字化，該結果被存儲在寄存器中，并在下一步驟中該電流It2=Iref-Iin被轉換。如此所獲得的這兩個數字值接著被相互比較。在無錯誤的情況下，該第二值與該第一值互補。該方法基于的是時間冗余，也即該AD轉換器的時鐘時長必須大于或等于變換時間的兩倍，從而能夠在一個時鐘周期期間實施兩次變換。但并不是在每個應用中都能滿足該前提。在出版物 “A Proposal for Error Tolerating Codes” IEEE, 1993 中由 Matsubara、Takashi和^shiaki Koga推薦了 AD轉換器的錯誤冗余編碼的應用。在此采用了窗口比較器，如果模擬輸入電壓處于確定的范圍中，那么該窗口比較器就提供邏輯一。 在此針對由該AD轉換器所生成的每個比特都采用一個窗口比較器，其中各個比較器具有不同的電壓范圍。從而該窗口比較器的輸出可以實現錯誤冗余的編碼。但該方法沒有提供 100%的錯誤覆蓋
發(fā)明內容
在此背景下，提出了一種具有獨立權利要求所述特征的電路裝置和方法。本發(fā)明的其他擴展方案由從屬權利要求和說明得到。利用本發(fā)明尤其提供了一種用于通過模擬和數字有用信號的積分以及被積分有用信號的特性比較在AD和/或DA轉換器中進行錯誤識別的電路裝置和方法。在本發(fā)明的范疇內所規(guī)定的轉換器、也即AD轉換器和/或DA轉換器的錯誤識別基于的是對模擬和數字有用信號的積分。在無錯誤的情況下，這兩個被積分的有用信號相互同時地(Zeitnah)達到確定的閾值。通?？梢詾楸环e分的模擬有用信號確定自己的閾值， 并為被積分的數字有用信號確定自己閾值。通過檢驗在其中被積分的有用信號應該達到所確定的閾值的時間窗口，來識別在從模擬到數字以及從數字到模擬的變換中的永久錯誤和漂移錯誤。對可能存在的錯誤的所述識別在線地、也即在要控制的轉換器運行時進行，使得有用信號的變換不被中斷。通常被積分的模擬有用信號在時間點tA達到針對被積分的模擬有用信號而設置的、典型模擬的閾值。被積分的數字有用信號在時間點tD達到針對被積分的數字有用信號而設置的、典型數字的閾值。如果兩個時間點tA、tD都位于該時間窗口內，也即在這兩個時間點tA、tD之間的時間段小于等于由該時間窗口所確定的間隔的長度，那么要檢驗的轉換器就是無錯誤的，否則就存在錯誤。在AD轉換器中，模擬輸入信號作為模擬有用信號被變換為數字輸出信號或有用信號，相反，在DA轉換器中，數字有用信號作為輸入信號被變換為作為輸出信號的模擬有用信號。在此，數字有用信號可包含有多個數字數值，其也被稱為數字子有用信號。在根據本發(fā)明的方法中，在擴展方案中對兩個有用信號進行監(jiān)控。另外還檢驗這些有用信號在處理之后是否滿足確定的條件。為了實施該方法，現在該數字有用信號是否是要變換的輸入信號、以及該模擬有用信號是否是通過變換而生成的輸出信號，或者是否由作為輸入信號的模擬有用信號來變換作為輸出信號的數字有用信號，這是無關緊要的。與變換的種類無關，該模擬有用信號和數字有用信號為了識別錯誤而被相同的變化和比較。僅僅需要把該數字和模擬有用信號輸送給本發(fā)明的電路裝置的實施方式的為此而設置的輸入端。在擴展方案中，甚至可以提供一個電路裝置，該電路裝置適于對AD轉換器以及DA轉換器來檢查錯誤。對轉換器可能存在錯誤的這種檢查并行于相應要實施的變換來進行。與變換的種類無關，在該電路裝置中針對模擬有用信號和數字有用信號通常采用相同的電工模塊。因為在所述方法的范疇內檢查這兩個被積分的有用信號何時達到相應規(guī)定的閾值，所以僅僅應該注意的是，該輸入信號在要實施的檢查期間至少被延遲一次，這時該輸出信號才由已存在的輸入信號被生成。數字有用信號可以包含有多個數字子有用信號，其中數字子有用信號充當由該數字有用信號所代表的數的位和/或冪。根據本發(fā)明的電路裝置構造用于實施所介紹方法的所有步驟。在此該方法的各個步驟也可以由該電路裝置的各個部件來實施。另外該電路裝置的功能或該電路裝置的各個部件的功能可以轉換為該方法的步驟。另外，也可以作為該電路裝置的至少一個部件的、或者整個電路裝置的功能來實現該方法的步驟。本發(fā)明的其他優(yōu)點和擴展方案參見說明和附圖。應認為，前述的以及下文中還要解釋的特征不僅可以以相應所示的組合、而且還可以以其他的組合或者單獨地來應用，而不脫離本發(fā)明的范疇。


圖1以示意圖示出了用于實施DA變換原理的DA轉換器的例子。圖2以示意圖示出了 AD轉換器的例子。圖3以示意圖示出了用于DA轉換器的根據本發(fā)明的電路裝置的第一實施方式。圖4以示意圖示出了用于AD轉換器的根據本發(fā)明的電路裝置的第二實施方式。圖5以示意圖示出了作為本發(fā)明電路裝置的一個實施方式的一個部件的數字積分塊的例子。圖6以示意圖示出了作為本發(fā)明電路裝置的一個實施方式的一個部件的模擬比較塊(比較器)的例子。圖7以示意圖示出了作為本發(fā)明電路裝置的一個實施方式的一個部件的模擬積分塊的第一例子。圖8以示意圖示出了作為本發(fā)明電路裝置的一個實施方式的一個部件的模擬積分塊的第二例子。
具體實施例方式本發(fā)明借助實施方式在附圖中示意地示出，并在下文中參照附圖來詳細闡述。這些附圖關聯(lián)并概括地被闡述，相同的符號表示相同的部件。圖1以示意圖示出了作為DA轉換器5構造的轉換器的一個例子，其中該轉換器構造用于實施從作為數字有用信號的數字輸入信號到作為模擬有用信號的模擬輸出信號的變換。該DA轉換器5在此包含有作為直流電壓源而構造的電壓源7，利用該電壓源來提供參考電壓9 Uref0此外該DA轉換器5還包含有比較器11，在其負輸入和輸出上連接了電阻值為R的比較電阻13。另外該轉換器5還包含有與一個第零開關17相串聯(lián)的電阻值為16R的一個第零電阻15、具有電阻值8R和與之串聯(lián)連接的第一開關21的第一電阻19、具有第二電阻值4R 和與之串聯(lián)連接的第二開關25的第二電阻23、以及具有電阻值2R和與之串聯(lián)連接的第三開關四的第三電阻27。規(guī)定利用在此所示的用于數模變換的DA轉換器5，通過第零電阻15和第零開關 17來提供作為第零數字子有用信號d0的數2的零次冪(2°)，利用第一電阻19和第一開關 21來提供用于數2的一次冪(21)的第一數字子有用信號dl，利用第二電阻23和第二開關 25來提供用于數2的二次冪(22)值的第二數字子有用信號d2，并利用第三電阻27和第三開關四來提供用于數2的三次冪(23)的第三數字子有用信號d3。作為輸出信號的要變換的數字有用信號包含有所述的四個數字子有用信號d0、dl、d2和d3，其被輸入給該比較器 11的負輸出以及比較電阻13。利用該轉換器5，總計由包含有數字子有用信號d0、dl、d2 和d3的數字有用信號來提供作為模擬輸出信號的模擬有用信號，在此為輸出電壓31Ua。因此在圖1中示出了數字有用信號寬度N=4的一種可能的DA變換原理，其基于的是加權電流的相加。圖2以示意圖示出了作為AD轉換器41而構造的、具有分壓器43的轉換器的實施方式，其包含有六個串聯(lián)連接的、作為串聯(lián)電阻而構造的、具有電阻值R的第一電阻45以及兩個作為輸入電阻而構造的、分別具有電阻值R/2的電阻47。另外該轉換器41還包含有七個比較器 491、492、493、494、495、496、497、七個存儲單元 511、512、513、514、515、516、517 和一個解碼器53。利用在圖2中示意性示出的AD轉換器41，可以把模擬有用信號作為輸入信號(在此為輸入電壓55Uin)來數字化，其被施加到比較器491、492、493、494、495、496、497的輸入端上。在此，在該分壓器43上施加了參考電壓57 Uref0通過電阻45、47而分壓的參考電壓 57被施加到比較器491、492、493、494、495、496、497的負輸入端上。另外，在第一比較器491的輸出端上提供一個第一比較器狀態(tài)591 kl，在第二比較器492的輸出端上提供一個第二比較器狀態(tài)592 k2，在第三比較器493的輸出端上提供一個第三比較器狀態(tài)593 k3，在第四比較器494的輸出端上提供一個第四比較器狀態(tài)594 k4，在第五比較器495的輸出端上提供一個第五比較器狀態(tài)595 k5，在第六比較器496的輸出端上提供一個第六比較器狀態(tài)596 k6，在第七比較器497的輸出端上提供一個第七比較器狀態(tài)597 k7。所提供的比較器狀態(tài)591、592、593、594、595、596、597被輸送給存儲單元511、 512、513、514、515、516、517 的第一輸入端 61( 1D)。給存儲單元 511、512、513、514、515、516、 517的第二輸入端63 (Cl)分別輸送了時鐘信號65 CLK。另外，由第一存儲單元511的輸出端Q輸送第一 T輸出信號671 xl，由第二存儲單元512的輸出端Q輸送第二 T輸出信號672 x2,由第三存儲單元513的輸出端Q輸送第三 T輸出信號673 x3，由第四存儲單元514的輸出端Q輸送第四T輸出信號674 x4，由第五存儲單元515的輸出端Q輸送第五T輸出信號675 x5,由第六存儲單元516的輸出端Q輸送第六T輸出信號676 x6，由第七存儲單元517的輸出端Q輸送第七輸出信號677 x7至該解碼器 53。所述的 T 輸出信號 671、672、673、674、675、676、677 xl、x2、x3、x4、x5、x6、x7 在該AD轉換器41中形成了一個所謂的溫度計碼。最后由該解碼器53作為輸出值來提供三個數字子有用信號69、71、73 dl、d2、d3。 在此，第零數字子有用信號69 d0代表數2的零次冪的值，第一數字子有用信號71 dl的值代表數2的一次冪的值，第二數字子有用信號73 d2代表數2的二次冪的值。如果把模擬有用信號作為輸入信號變換為作為數字有用信號的數字數值并從而變換為輸出信號，那么就采用模-數轉換器或AD轉換器41。該數字數值接著可以被存儲并被進一步處理。寬度為N的數字有用信號或輸出信號d在關注采樣和量化效應的情況下與模擬輸入電壓Uin成比例
權利要求
1.一種用于識別轉換器錯誤的電路裝置，該電路裝置構造用于分別對該轉換器的模擬有用信號(107，125)和數字有用信號(105，127)進行積分，并檢驗被積分的模擬有用信號 (107，125)何時達到確定的閾值(117)，以及被積分的數字有用信號(105，127)何時達到確定的閾值，其中如果沒有在定義的時間窗口內達到這些閾值(117)，那么該電路裝置(81， 85)為該轉換器識別出錯誤。
2.根據權利要求1所述的電路裝置，該電路裝置具有模擬側(86)，可以給該模擬側輸送該模擬有用信號(107，125)，其中該模擬側(86)具有用于對該模擬有用信號(107，125) 實施積分的積分模塊(89)和用于把積分結果(115)與該確定的閾值(117)相比較的比較模塊(90)，其中該比較模塊(90)構造用于提供輸出值(119)，該輸出值用信號表明是否達到該閾值(117)。
3.根據權利要求2所述的電路裝置，該電路裝置具有放大器(91)，該放大器連接于該積分模塊(89)前，并構造用于對所輸送的模擬有用信號(107，125)進行緩沖。
4.根據前述權利要求之一所述的電路裝置，該電路裝置具有數字側(93)，可以給該數字側輸送該數字有用信號(105，127)，其中該數字側(93)具有用于對該數字有用信號 (107，125)實施積分的積分模塊(95)以及用于把積分結果(115)與該確定的閾值相比較的閾值判定器模塊(97)，其中該閾值判定器模塊(97)構造用于提供輸出值(111)，該輸出值用信號表明是否達到該確定的閾值。
5.根據權利要求3或4所述的電路裝置，該電路裝置具有分析模塊(101)，該分析模塊連接于所述兩側(86，93)之后，并接收所提供的輸出值(111，119)，其中該分析模塊(101) 檢驗在定義的時間窗口內所述輸出值(111，119)以及從而由其導出輸出值(111，119)的該有用信號(105，107，125，127 )是否已經達到了所述確定的閾值(117 )。
6.根據權利要求2至5之一所述的電路裝置，該電路裝置具有至少一個延遲模塊 (99)，其中所述至少一個延遲模塊設置在該電路裝置(81，85)的一側(86，93)和/或被激活，其中可以給該側輸送作為轉換器的輸入信號而構造的有用信號(105，125)。
7.一種用于識別轉換器錯誤的方法，其中該轉換器的模擬有用信號(107，125)和數字有用信號(105，127)分別被積分，并且其中檢驗被積分的模擬有用信號(107，125)何時達到確定的閾值(117)，以及被積分的數字有用信號(105，127)何時達到確定的閾值，其中如果沒有在定義的時間窗口內達到該閾值(117)，那么就針對該轉換器識別出錯誤。
8.根據權利要求7所述的方法，該方法針對作為模-數轉換器(41，87)而構造的轉換器來實施，其中利用該轉換器把輸入的模擬有用信號(107)變換為輸出的數字有用信號 (127)。
9.根據權利要求7或8所述的方法，該方法針對作為數-模轉換器(5，81)而構造的轉換器來實施，其中利用該轉換器把輸入的數字有用信號(105)變換為輸出的模擬有用信號 (125)。
10.根據權利要求7至9之一所述的方法，其中一旦達到該確定的閾值(117)，那么針對每個有用信號(105，107，125，127)在實施積分以及與該確定的閾值(117)的比較之后提供輸出值(111，119)，其中檢驗在其之中提供兩個輸出值(111，119)的時間段是否短于或長于定義的時間窗口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于識別轉換器錯誤的電路裝置(81)，該電路裝置構造用于分別對該轉換器的模擬有用信號(107)和數字有用信號(105)進行積分，并檢驗被積分的模擬有用信號(107)何時達到確定的閾值(117)，以及被積分的數字有用信號(105)何時達到確定的閾值，其中如果沒有在定義的時間窗口內達到該閾值(117)，那么該電路裝置(81)為該轉換器識別出錯誤。
文檔編號H03M1/10GK102291142SQ201110148930
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2010年6月4日
發(fā)明者F.弗雷恩德, N.克爾 申請人:羅伯特·博世有限公司