專利名稱：用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法和裝置以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的、用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法和裝置以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
用各種各樣的方式、例如在1993年Markt-und Technik Verlag出版的由Klaus Dembowski撰寫的“PC gesteuerteMesstechnik...”中公開了模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
此外，在DE 195 13 081 A1中公開了一種用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法和裝置。在此對所設(shè)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測試電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該測試電壓由分壓器產(chǎn)生，像該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓一樣，該分壓器由相同的內(nèi)部電壓供電。在此，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器剛好具有所設(shè)定的參考電壓，其中為識別出有誤差的參考電壓，如下檢查轉(zhuǎn)換后的測試電壓值，即其是否對應(yīng)于允許的公差帶內(nèi)已知的理論值。
發(fā)明任務(wù)按照本發(fā)明，現(xiàn)在想用較高的分辨率為例如控制設(shè)備中、尤其是汽車中的不同信號而轉(zhuǎn)換信號的某個(gè)范圍或整個(gè)信號。為此，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器不應(yīng)只使用一個(gè)固定的參考電壓，而應(yīng)使用多于一個(gè)的參考電壓。因此，現(xiàn)在按照本發(fā)明這樣構(gòu)造或配置模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或基于軟件來驅(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使得可以為該模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少兩個(gè)參考電壓。因此，在控制設(shè)備中不僅像現(xiàn)有技術(shù)一樣可提供一個(gè)固定的參考電壓，而且可提供至少兩個(gè)不同的參考電壓。
同樣地，按照本發(fā)明，尤其可以通過軟件為任意一個(gè)模數(shù)通道上的任意一次模數(shù)轉(zhuǎn)換而選擇或接通所述參考電壓之一?，F(xiàn)在利用按照本發(fā)明的新功能還可以實(shí)現(xiàn)誤差圖像，其在以前的計(jì)算機(jī)代中不可能產(chǎn)生，然而為了安全起見必須掌握該誤差圖像，因?yàn)樵谀?shù)轉(zhuǎn)換器中有誤差的內(nèi)部參考電壓會導(dǎo)致錯誤的轉(zhuǎn)換結(jié)果，這在危及安全的信號、例如汽車中油門踏板模塊的信號情況下，將引起顯著的后果，例如在該具體的例子中將產(chǎn)生有誤差的加速度。
對此，在實(shí)施例的說明中還有其他的例子和另一個(gè)具體的說明。
需記住的是，利用以前的模數(shù)轉(zhuǎn)換器測試方法、即以前的功能檢驗(yàn)不能識別出導(dǎo)致不期望的轉(zhuǎn)換并因此導(dǎo)致錯誤的參考電壓的差錯。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，在借助多個(gè)參考電壓的情況下，除了實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換之外，同時(shí)可靠地識別出其中可能的差錯并且引入或執(zhí)行相應(yīng)的差錯響應(yīng)。
發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明從用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法和裝置以及相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器出發(fā)，其中該模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC在使用預(yù)定的第一參考電壓情況下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字信號的功能。
用有利的方法這樣設(shè)計(jì)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使得替代地在使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是預(yù)定的第二參考電壓情況下可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的功能，其中這樣中斷該模數(shù)轉(zhuǎn)換器以進(jìn)行功能檢驗(yàn)，使得阻止該模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少一個(gè)其他的的參考電壓、尤其是第二參考電壓，以及用合理的方法將預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以進(jìn)行功能檢驗(yàn)，其中對該數(shù)字信號進(jìn)行分析。
在此，用有利的方法在使用第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換模擬信號，以及為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，分析在使用第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和在使用第一參考電壓的情況下所期望的預(yù)定的信號(標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn))。
在有利的擴(kuò)展方案中，盡管在使用第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換該模擬信號，但是為了進(jìn)行功能檢驗(yàn)，分析在使用第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和在使用第二參考電壓的情況下所期望的預(yù)定的信號(交叉檢驗(yàn))。
在此，這時(shí)可以一方面用有利的方法比較由模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號和相應(yīng)的所期望的信號，或者可以從該數(shù)字信號中計(jì)算出所使用的參考電壓，然后比較該參考電壓和所期望的預(yù)定的參考電壓。
于是，根據(jù)所計(jì)算的參考電壓和至少一個(gè)預(yù)定的參考電壓的比較，或根據(jù)由預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號和至少一個(gè)所期望的信號的比較，可以識別出差錯并引入預(yù)定的差錯響應(yīng)。
在此，如果在比較時(shí)在可預(yù)定的公差內(nèi)不能取得一致，或者如果在比較時(shí)在可預(yù)定的公差內(nèi)取得一致，則可以用有利的方法進(jìn)行一次差錯響應(yīng)。
在有利的擴(kuò)展方案中，至少一個(gè)第一模擬信號作為第一組第一信號被轉(zhuǎn)換，并且至少一個(gè)第二模擬信號作為第二組第二信號被轉(zhuǎn)換，其中只分別為第一信號分配了一個(gè)用于轉(zhuǎn)換的參考電壓。
于是，可以用合理的方法將這兩組分別明確地分配給兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作臺或第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，用有利的方法通過中斷只能對那個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)，在該模數(shù)轉(zhuǎn)換器中只能分別用一個(gè)參考電壓對至少一個(gè)模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
用合理的方法借助于預(yù)定的模擬測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)，其中在一個(gè)特別的擴(kuò)展方案中，只借助于預(yù)定的模擬測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
在合理的擴(kuò)展方案中，按照上述優(yōu)點(diǎn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在兩種模式下工作，其中第一模式允許使用不同的用于變換的參考電壓，以及第二模式只允許一個(gè)用于變換的參考電壓。
用有利的方法通過至少兩個(gè)不同的參考電壓值來實(shí)現(xiàn)特別的軟件方式的參考電壓分配，該參考電壓值保存在存儲器中的一個(gè)表格中，其中通過選擇一個(gè)值來預(yù)定在轉(zhuǎn)換時(shí)使用的參考電壓。
然后可以用合理的方法、尤其通過分離第一和第二組信號而只為第一組進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
因此，用有利的方法可以識別出有差錯的配置、尤其是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模式設(shè)置。這意味著被中斷的模數(shù)轉(zhuǎn)換器此外還具有使用替代的參考量的特性，使用這些參考量，也就是說中斷不起作用。
此外，用有利的方法通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器模式的保障而不必單個(gè)地檢驗(yàn)所有模數(shù)通道的錯誤的參考電壓。示范性地檢驗(yàn)一個(gè)通道上的、尤其是測試電壓通道上的模式特性就夠了，尤其該模式由硬件決定了在模數(shù)轉(zhuǎn)換器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作臺的所有模數(shù)通道上起同樣的作用。
由于在新方法中按照本發(fā)明識別出錯誤的模式設(shè)置，該模式設(shè)置允許在有關(guān)安全的模數(shù)通道上轉(zhuǎn)換參考量，所以從安全技術(shù)的角度考慮而允許使用附加的參考電壓。利用附加的參考電壓或參考量，明顯降低了物質(zhì)成本，因?yàn)槔缙裨谟布蟹至⒌亟⒌碾娐凡糠?、例?倍的放大器、實(shí)值電位計(jì)可以由軟件或由具有1/4參考量的轉(zhuǎn)換來代替。
尤其與如現(xiàn)有技術(shù)所述的以前的測試電壓方法相比，原則上可以在沒有附加的硬件費(fèi)用的情況下實(shí)現(xiàn)本方法。
還可以利用有利的方法以很低的軟件費(fèi)用實(shí)現(xiàn)本方法。
此外，產(chǎn)生明確的診斷、即獨(dú)立于部件而將差錯歸于模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
也就是說根據(jù)實(shí)際的模數(shù)轉(zhuǎn)換、尤其是測試電壓來識別錯誤的參考量或錯誤的模數(shù)轉(zhuǎn)換器模式。從監(jiān)控技術(shù)來說，這較可靠，也就是說不必使用模式或配置寄存器中的附加信息以進(jìn)行分析，因?yàn)楸M管能正確地讀出這些信息，但不能識別出有故障的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是否在內(nèi)部錯誤地繼續(xù)處理這些信息。
此外，用有利的方法來滿足以前的差錯識別機(jī)制，因此本方法是測試電壓方法的擴(kuò)展，因?yàn)槔缤ㄟ^理論值、尤其是測試電壓的偏移可以識別出模數(shù)轉(zhuǎn)換器的斜率或偏置誤差或模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)果中懸空的二進(jìn)制位。
其他的優(yōu)點(diǎn)和有利的擴(kuò)展方案由說明書以及權(quán)利要求的特征給出。


下面按照在附圖中所示的圖來詳細(xì)講述本發(fā)明。其中圖1示出了控制設(shè)備中的一段，其示出了發(fā)明的重要部分，圖2借助于用框圖描述的裝置清楚地示出了本發(fā)明方法，圖3借助于流程圖再一次簡要地講述了本發(fā)明方法。
實(shí)施例說明如計(jì)算單元100的按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)代不僅具有固定的參考電壓UREF、例如5V，而且具有兩個(gè)或者也許具有多個(gè)不同的參考電壓UREF1和UREF2等等，以便在模數(shù)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)使用。在此，按照本發(fā)明，還給出了一種可能性，即通過軟件為任意一個(gè)模數(shù)通道上的任意一次模數(shù)轉(zhuǎn)換而選擇或接通一個(gè)參考電壓。
在此，這時(shí)產(chǎn)生新型的誤差圖像，其在以前的計(jì)算機(jī)代中不可能產(chǎn)生，然而為安全起見必須掌握該誤差圖像，因?yàn)樵贏/D轉(zhuǎn)換器中有誤差的內(nèi)部參考電壓會導(dǎo)致錯誤的轉(zhuǎn)換器結(jié)果。
也就是說，出發(fā)點(diǎn)是，用較高的分辨率來轉(zhuǎn)換信號的某些范圍對于控制設(shè)備中不同的信號來說是有利的。對此的一個(gè)例子是汽車怠速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的節(jié)氣閥信號，目前用電的方式將該信號放大幾倍后再讀入一次，或者發(fā)動機(jī)溫度檢測器，例如在100度時(shí)實(shí)現(xiàn)更大的分辨率。在此，由監(jiān)控的角度看，產(chǎn)生所述危急的誤差圖像，即在其他信號、例如來自油門踏板模塊的信息的情況下，利用不同參考電壓的轉(zhuǎn)換的存在可能導(dǎo)致例如油門踏板模塊的兩個(gè)通道將被放大地讀入，由此例如該汽車自身被加速。
如果差錯導(dǎo)致在多個(gè)通道、例如圖1中的SP1S和SP2S上利用錯誤參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么每個(gè)通道上的轉(zhuǎn)換結(jié)果被錯誤地放大了相同的放大因子。以前用于保障這些信號的監(jiān)控功能是基于兩個(gè)信號的似然性。其不能檢測出這種所述的差錯，因?yàn)橄嗷サ谋壤P(guān)系保持不變，然而值是錯誤的。
這種有誤差的參考電壓或較小的參考量可能由于以下原因產(chǎn)生控制設(shè)備中印刷電路板上的短路，例如由于冷焊點(diǎn)或粘結(jié)劑而產(chǎn)生的IC、也就是集成電路的PIN上的高阻性，導(dǎo)致錯誤的模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置的存儲器差錯，或者計(jì)算機(jī)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器硅片上集成電路中的內(nèi)部故障。同樣地，可能是簡單地使用了可使用的參考值中一個(gè)錯誤的參考值或簡單地使用了一個(gè)錯誤的參考電壓。
因?yàn)樵谄嚳刂圃O(shè)備中、尤其是在汽車中的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備中，有關(guān)安全的信號、例如駕駛員的愿望通過油門踏板由模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且該值使控制設(shè)備直接調(diào)節(jié)汽車發(fā)動機(jī)中相應(yīng)的發(fā)動機(jī)力矩，所以必須能夠可靠地識別出這樣的差錯。這特別適用于高值，因?yàn)槠淇赡軐?dǎo)致自加速、不能掌控的駕駛狀態(tài)或者對人員的危害。這對于其他應(yīng)用中、例如在自動化應(yīng)用中或在機(jī)床范圍內(nèi)等等危及安全的情況同樣適用。
利用以前的模數(shù)轉(zhuǎn)換器測試方法不能識別出導(dǎo)致不期望的轉(zhuǎn)接并因此導(dǎo)致錯誤的參考量的差錯。因此，本發(fā)明完成了上述任務(wù)，即可靠地識別出這種差錯并因此執(zhí)行相應(yīng)的差錯響應(yīng)。例如在發(fā)動機(jī)控制的情況下，這樣的差錯響應(yīng)有目的地降低功率。
為此，圖1示出了控制設(shè)備SG中發(fā)明的重要部分。其中用100示出了計(jì)算單元或控制單元、尤其是處理器或微處理器。其包含集成電路101或102，該集成電路包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1或ADC2。此外示出了用于在兩個(gè)參考電壓UREF1和UREF2之間進(jìn)行轉(zhuǎn)接的轉(zhuǎn)接裝置SADC2以及SADC1。通過所示的開關(guān)可以為模擬信號SA1或SA2轉(zhuǎn)接不同的模擬輸入端(通道)組AE2或AE1。
參考電壓UREF1或UREF2從參考電壓發(fā)生器獲得，該參考電壓發(fā)生器用103示出。其中示出了基礎(chǔ)電源電壓UVDD1，其在本實(shí)施例中相當(dāng)于UREF1。然后，通過具有電阻R1或R2的分壓器以及所連接的電容C1，同樣可以從方框103獲得電壓U1或UREF2。按照本發(fā)明，除了在方框103中所示的借助于分壓的例子之外，還可以考慮其他產(chǎn)生參考電壓的可能性、例如不同的電壓源或?qū)嶋H的參考電壓發(fā)生器等等，以產(chǎn)生至少兩個(gè)參考電壓。
對于方框104中測試電壓UTEST的產(chǎn)生同樣適用。其中示出了電源電壓UVDD2，其可以等于或不等于UVDD1。這里也是借助分壓來獲得對應(yīng)于測試電壓UTEST的電壓U2。電容用C2示出。這里也可以用任意的方式產(chǎn)生測試電壓UTEST，例如通過分壓，但是也如上所述存在其他的可能性。
在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC中，盡管物理上在模數(shù)通道上存在不可改變的電壓，但有誤差的內(nèi)部參考電壓會導(dǎo)致錯誤的轉(zhuǎn)換結(jié)果。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC總是相對于其參考電壓而轉(zhuǎn)換模擬電壓(比率制)。如果正如在所期望的應(yīng)用中在前面提到的控制設(shè)備SG中參考電壓例如縮小了4倍，那么轉(zhuǎn)換結(jié)果就將放大4倍。
這里所述的控制設(shè)備SG例如可以認(rèn)為是汽車中的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，或者也可以認(rèn)為是汽車中或機(jī)床范圍內(nèi)或自動化設(shè)備中另外的控制設(shè)備。其中使用在本實(shí)施例中具有兩個(gè)參考電壓輸入端(UREF1和UREF2)的微控制器100。在標(biāo)準(zhǔn)參考電壓輸入端、這里為UREF1上有例如5V的電壓，。在替代的第二參考電壓輸入端UREF2上有例如1.2V的替代的參考電壓，其通過分壓器產(chǎn)生。對于其他的應(yīng)用也可以考慮其它的電壓值。由此得出方框103中分壓器中的元件的示例性的大小R1為31.6kΩ，R2為10kΩ以及C1為100nF(對于UREF1為5V并且UREF2為1.2V的情況)。
微控制器100有兩個(gè)例如在計(jì)算機(jī)芯片上分別具有16個(gè)模數(shù)通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作臺或模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1或ADC2。對于ADC2來說，模擬輸入端或模擬通道被稱為AE2，例如其中一個(gè)被稱為IPIF。這些模擬輸入端或模擬通道可以通過開關(guān)SA2來轉(zhuǎn)接。模擬輸入端AE1或模擬通道AE1包括通道UTEST、IP2S、SP1S、SP2S、HFM、DSS等等。這例如是熱薄膜空氣質(zhì)量測量儀HFM的傳感器信號或例如DSS以及其他傳感器或控制設(shè)備網(wǎng)范圍內(nèi)的其他控制設(shè)備或用戶的轉(zhuǎn)速信號。可以利用這些信號中的至少一個(gè)信號、尤其是測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
在方框104中，例如這里也是通過具有R3、R4的分壓器由電壓UVDD2產(chǎn)生測試信號，如此后還要描述的，例如可以利用該測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)。這里也示例性地選擇了大小，即R3＝3.83kΩ且R4＝10kΩ以及C2＝22nF，這導(dǎo)致測試電壓為3.6V。
現(xiàn)在在圖2中描繪了原來的測試方法或功能檢驗(yàn)和模式設(shè)置。在此，在方框107中有兩種模式、即兩種模式設(shè)置MODE1和MODE2可供使用，其分別為整個(gè)工作臺、即例如為16個(gè)模數(shù)通道規(guī)定了模數(shù)轉(zhuǎn)換器在參考電壓方面的特性。在此，MODE1表示為利用UREF2的模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷工作臺的所有模數(shù)通道。MODE2表示工作臺的所有模數(shù)通道可以利用UREF1或利用UREF2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這里要指出的是，在模式MODE2下工作時(shí)，可以通過軟件為每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換在兩個(gè)參考量UREF1和UREF2之間進(jìn)行選擇。為此，在表格T、尤其是存儲器中的表格、即存儲器表格T中定義所有應(yīng)執(zhí)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換。其中該存儲器同樣位于控制設(shè)備中，尤其是位于微控制器100上。
這里可以通過設(shè)置例如寄存器CCW中特定的二進(jìn)制位來選擇所期望的參考電壓，該參考電壓稍后在轉(zhuǎn)換時(shí)被使用。在本實(shí)施例中所使用的二進(jìn)制位是UREF-BIT，在本實(shí)施例中該UREF-BIT夠用了，因?yàn)橹皇褂脙蓚€(gè)參考電壓。在使用多個(gè)參考電壓時(shí)，應(yīng)相應(yīng)地選擇多個(gè)二進(jìn)制位。模式轉(zhuǎn)換例如由寄存器108來實(shí)現(xiàn)，在該寄存器中設(shè)置或不設(shè)置特定的二進(jìn)制位、這里為ADC-Mode-Bit，并因此選擇MODE1或MODE2。這里在選擇超過兩個(gè)的多個(gè)模式時(shí)，也必須選擇多于一個(gè)的二進(jìn)制位以進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。因此，可以為特定的模式分配可被用于轉(zhuǎn)換的不同的參考電壓。
在圖1中已知的參考電壓發(fā)生器又用方框103示出。同樣情況的還有方框104中的測試電壓發(fā)生器。
象征性地通過開關(guān)S1來表示模式選擇，然后通過該開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對用于選擇相應(yīng)的參考量的開關(guān)SADC1的作用。這里再次用AE1來表示模數(shù)工作臺或模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1的模數(shù)通道的模擬輸入端。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字信號DS，其稍后可以在方框106中被分析，然后從中得出差錯響應(yīng)FR。這在方框105中被概括地示出。方框107、103、104和105是控制設(shè)備SG的一部分，尤其方框107和105在有利的擴(kuò)展方案中是微控制器100的一部分。
圖3根據(jù)圖1和圖2示出了按照本發(fā)明的可行的方法過程。
該方法由應(yīng)滿足的有關(guān)硬件的設(shè)計(jì)規(guī)定和與其一致的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的配置和相應(yīng)的軟件過程組成。
硬件設(shè)計(jì)規(guī)定首先包括通道確定。這里所有有關(guān)安全的、應(yīng)避免錯誤的參考電壓的信號被施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作臺(ADC-工作臺)上，例如SP1S、SP2S、IP2S、HFM和DSS被施加到ADC-工作臺ADC1上。然后測試電壓UTEST也必須施加到該ADC-工作臺上，利用該測試電壓可以檢驗(yàn)該工作臺正確的模式設(shè)置。然后，在功能上應(yīng)使用替代的參考量的所有信號被施加到至少一個(gè)其他的ADC-工作臺上。在本應(yīng)用情況下，這相當(dāng)于具有16個(gè)模數(shù)通道的ADC-工作臺。在其他的計(jì)算機(jī)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，這也可以是特定的ADC通道組，然而在該ADC通道組上可以固定地預(yù)先規(guī)定不能用替代的參考量進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換。也就是說除了分配工作臺之外，還可以進(jìn)行第一信號組和第二信號組的完全分配。
在方框301中按照圖2產(chǎn)生配置和軟件過程。其中一方面確定ADC-工作臺或信號組的模數(shù)轉(zhuǎn)換器特性。這典型地在系統(tǒng)啟動時(shí)、即在初始化時(shí)一次實(shí)現(xiàn)，然后適用于整個(gè)周期、尤其是駕駛周期。例如這里在模式MODE1下，即利用替代的參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，中斷配置ADC轉(zhuǎn)換器1，并且允許ADC轉(zhuǎn)換器ADC2在模式MODE2下工作、即利用替代的參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
之后，在方框302中，利用預(yù)先規(guī)定的替代的參考電壓，例如對作為AE1組的代表的測試電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。也就是說在具體的模式設(shè)置情況下，利用替代的參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換是無效的，而是利用標(biāo)準(zhǔn)參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然而，該預(yù)先規(guī)定被用作為控制機(jī)制，以便識別出有差錯的有效模式。
之后，在方框303中，檢驗(yàn)測試電壓、即由模擬測試電壓轉(zhuǎn)換而來的、尤其是在加上公差帶UMIN＜UTEST＜UMAX情況下的數(shù)字值?，F(xiàn)在，可以如下進(jìn)行該測試，即如已經(jīng)在優(yōu)點(diǎn)中所描述的，在使用第一參考電壓UREF1的情況下轉(zhuǎn)換模擬信號、尤其是測試電壓UTEST，以及為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)或標(biāo)準(zhǔn)比較而分析在使用第一參考電壓UREF1的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號DS和在使用第一參考電壓UREF1的情況下所期望的預(yù)定的信號DSREF1。
另一方面，現(xiàn)在也可以在使用第一參考電壓UREF1的情況下轉(zhuǎn)換模擬信號、尤其是測試電壓UTEST，其中為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，分析在使用第一參考電壓UREF1的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號DS和在使用第二參考電壓UREF2的情況下所期望的預(yù)定的信號DSREF2，即交叉檢驗(yàn)或交叉比較。
現(xiàn)在，在標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)以及交叉檢驗(yàn)這兩種情況下，可以如下引出差錯響應(yīng)，即在公差帶范圍內(nèi)比較時(shí)一致性觸發(fā)差錯響應(yīng)，或比較范圍內(nèi)的不一致性觸發(fā)差錯響應(yīng)。
因此，例如當(dāng)在如下情況時(shí)，則可以按照應(yīng)用觸發(fā)差錯響應(yīng)，即-DSREF1與利用UREF1的DS不一致，-DSREF2與利用UREF1的DS一致，等等，其中DS尤其可以位于所說的公差帶之內(nèi)，在數(shù)字信號的情況下當(dāng)DSMIN＜DS且UREF1＜DSMAX時(shí)，并且基本上由模擬信號UTEST中的公差得出該公差帶。
于是在不一致的情況下，尤其在值位于該公差帶之外時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的差錯響應(yīng)。因此，在使用一致性標(biāo)準(zhǔn)的情況下，尤其在值位于該公差帶之內(nèi)時(shí)，進(jìn)行差錯響應(yīng)。通過預(yù)定公差可以實(shí)現(xiàn)所期望的精度，在極端情況下還可以規(guī)定公差為0。
在此，作為方框304中的差錯響應(yīng)，尤其可以考慮在發(fā)動機(jī)控制范圍內(nèi)降低功率，啟動尤其具有被固定設(shè)置的條件的特定的故障保護(hù)程序，或者關(guān)閉特定的功能等等。在此，可以根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號或由其逆算出的參考電壓、例如根據(jù)偏離期望值的大小有區(qū)別地進(jìn)行差錯響應(yīng)，在偏移小時(shí)采取弱的措施，在偏移較大時(shí)關(guān)閉功能和進(jìn)行故障保護(hù)。為此，除了公差帶之外，還可以為不同的差錯響應(yīng)確定其它的閾值范圍。
在此，可以借助于由模擬值轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號和目標(biāo)值或理論值的比較或通過在由轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號DS逆算參考電壓的情況下參考電壓值的比較來進(jìn)行檢驗(yàn)。
在圖2中用開關(guān)S1示出了模式的配置。也就是說利用該開關(guān)可以在兩個(gè)模式Mode1和Mode2之間進(jìn)行選擇。在模式Mode1下，只能用標(biāo)準(zhǔn)參考量、例如5V的UREF1進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在模式Mode2下，任意一個(gè)AD轉(zhuǎn)換可以根據(jù)表格T中的定義來選擇參考電壓，這里可選地通過寄存器CCW中的UREFBIT來選擇。這用開關(guān)SADC1示出。
因?yàn)榭梢詫⒖剂糠峙浣o任意的模數(shù)轉(zhuǎn)換，所以測試電壓通道上參考量的檢驗(yàn)通常不能說明另一通道的狀態(tài)或參考量。使所有信號近似于正確的參考量需要高額的費(fèi)用或者不可實(shí)現(xiàn)。因此在所述的方法中，按照本發(fā)明，利用以下可能性，即通過特定的模式設(shè)置中斷特定的通道組利用替代的參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的能力。在此，可以通過適當(dāng)?shù)倪x擇、尤其通過計(jì)算硬件來使整個(gè)通道組全部被約束在所設(shè)置的模式上。如果這時(shí)檢驗(yàn)例如一個(gè)通道、尤其是測試通道UTEST上的模式狀態(tài)，那么由此識別出整個(gè)通道組AE1的通道特性。在此，可能設(shè)有多個(gè)通道組，其分別只能利用一個(gè)參考量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。于是每個(gè)通道組應(yīng)設(shè)有具有相應(yīng)的參考量的測試通道。在此，可以考慮測試通道和所屬的參考量之間的內(nèi)部轉(zhuǎn)接、尤其是軟件方式的轉(zhuǎn)接。
在此，不是通過讀出ADC模式(寄存器108)來對模式狀態(tài)進(jìn)行自檢，而是為此利用尤其借助測試電壓的實(shí)際的模數(shù)轉(zhuǎn)換。于是在轉(zhuǎn)換結(jié)果中已經(jīng)包含關(guān)于模式狀態(tài)的說明，因?yàn)槔脤τ锰娲鷧⒖剂康霓D(zhuǎn)換的設(shè)置、即UREFBIT＝1來進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在正確的模式設(shè)置MODE1的情況下，盡管UREFBIT＝1，但利用替代參考量UREF2不能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而只能利用例如5V的標(biāo)準(zhǔn)參考量UREF1來進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。于是結(jié)果是正確的，并符合所期望的測試電壓值。如果模式設(shè)置有差錯或者ADC利用錯誤的參考量、尤其是UREF2來進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，則結(jié)果是錯誤的并且可以立刻從轉(zhuǎn)換后的測試電壓值識別出。對于如文章開頭提到的被錯誤改變的參考量同樣適用，該參考量不符合替代參考量。
這里所述的實(shí)施例不應(yīng)限制本發(fā)明的能力，而是一些說明，本發(fā)明方法和裝置以及模式轉(zhuǎn)換器包括這里考慮的所有可能性、尤其在交叉檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)時(shí)一致性和不一致性測試方面的可能性或者具有允許的一個(gè)或多個(gè)參考量的不同通道和通道組的使用。
權(quán)利要求
1.用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在使用預(yù)定的第一參考電壓的情況下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字信號的功能，其特征在于，替代地在使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是預(yù)定的第二參考電壓的情況下，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器也能實(shí)現(xiàn)所述功能，其中這樣中斷所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以致阻止所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是第二參考電壓；其中為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，預(yù)定的模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并對所述數(shù)字信號進(jìn)行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在使用所述第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換模擬信號，并且為了進(jìn)行功能檢驗(yàn)，分析在使用所述第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和在使用所述第一參考電壓的情況下所期望的、預(yù)定的信號。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在使用所述第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換模擬信號，并且為了進(jìn)行功能檢驗(yàn)，分析在使用所述第一參考電壓的情況下轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和在使用所述第二參考電壓的情況下所期望的、預(yù)定的信號。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，為了進(jìn)行功能檢驗(yàn)，從由預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號中計(jì)算出用于轉(zhuǎn)換的參考電壓，并且將所計(jì)算的用于轉(zhuǎn)換的參考電壓和至少一個(gè)預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，為了進(jìn)行功能檢驗(yàn)，將由預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號和至少一個(gè)所期望的數(shù)字信號進(jìn)行比較。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所計(jì)算的參考電壓和至少一個(gè)預(yù)定的參考電壓的比較，識別出差錯并進(jìn)行預(yù)定的差錯響應(yīng)，其中所述差錯響應(yīng)尤其依賴于所計(jì)算的參考電壓。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述由預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號和至少一個(gè)所期望的數(shù)字信號的比較，識別出差錯并進(jìn)行預(yù)定的差錯響應(yīng)，其中所述差錯響應(yīng)尤其依賴于所述由預(yù)定的模擬信號轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，如果在比較時(shí)在可預(yù)定的公差內(nèi)不能取得一致，則進(jìn)行差錯響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，如果在比較時(shí)在可預(yù)定的公差內(nèi)取得一致，則進(jìn)行差錯響應(yīng)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可以將至少兩個(gè)用于轉(zhuǎn)換的模擬信號輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且為所述至少兩個(gè)模擬信號中的至少一個(gè)只分配一個(gè)用于轉(zhuǎn)換的參考電壓。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)第一模擬信號作為第一組第一信號被轉(zhuǎn)換，為所述第一信號只分配一個(gè)用于轉(zhuǎn)換的參考電壓，并且至少一個(gè)第二模擬信號作為第二組第二信號被轉(zhuǎn)換，可以為所述第二信號分配至少兩個(gè)用于轉(zhuǎn)換的參考電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC1)分配所述第一組第一模擬信號，并且為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC2)分配所述第二組第二模擬信號。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于預(yù)定的模擬測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，只借助于預(yù)定的模擬測試信號來進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在兩種模式下工作，其中第一模式允許使用不同的用于轉(zhuǎn)換的參考電壓，以及第二模式只允許一個(gè)用于轉(zhuǎn)換的參考電壓。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在存儲器中的表格中存儲至少兩個(gè)不同的參考電壓值，并且通過選擇一個(gè)值來預(yù)定在轉(zhuǎn)換時(shí)使用的參考電壓。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，只為所述第一組第一模擬信號而進(jìn)行所述功能檢驗(yàn)。
18.具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的、用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的裝置，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在使用預(yù)定的第一參考電壓的情況下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字信號的功能，其特征在于，替代地在使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是預(yù)定的第二參考電壓的情況下所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器也能實(shí)現(xiàn)所述功能，其中包含第一工具，其這樣中斷所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以致阻止所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是第二參考電壓；其中為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，預(yù)定的模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以及包含第二工具，其對由所述轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行分析。
19.模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其具有用于對其進(jìn)行功能檢驗(yàn)的工具，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在使用預(yù)定的第一參考電壓的情況下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字信號的功能，其特征在于，替代地在使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是預(yù)定的第二參考電壓的情況下，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器也能實(shí)現(xiàn)所述功能，其中包含第一工具，其這樣中斷所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以致阻止所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是第二參考電壓；其中為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，預(yù)定的模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以及包含第二工具，其對由所述轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行分析。
全文摘要
用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功能檢驗(yàn)的方法和裝置，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在使用預(yù)定的第一參考電壓的情況下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字信號的功能，其特征在于，替代地在使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是預(yù)定的第二參考電壓的情況下，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器也能實(shí)現(xiàn)所述功能，其中這樣中斷所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以致阻止所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用至少一個(gè)其他的參考電壓、尤其是第二參考電壓；其中為進(jìn)行功能檢驗(yàn)，預(yù)定的模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并對所述數(shù)字信號進(jìn)行分析。
文檔編號H03M1/18GK1628417SQ03803444
公開日2005年6月15日 申請日期2003年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者W·哈格, C·施泰因勒, S·克勒 申請人:羅伯特-博希股份公司