專利名稱：識別ad-變換器差錯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種識別AD-變換器差錯的方法和一種線路裝置。
背景技術(shù)：
在電子技術(shù)中，為了進(jìn)行信號的變換使用所謂的變換器。模擬-數(shù)字-或者說 AD-變換器設(shè)計用于將模擬信號變換成數(shù)字信號。從數(shù)字信號變換成模擬信號可以用數(shù)字-模擬-或者說DA-變換器來實(shí)施。因?yàn)樵谛盘栕儞Q時可能出現(xiàn)差錯，因此必須可以識別這樣的差錯。為了保護(hù)好AD-變換器，在公開出版物“Test Generation and Concurrent Error Detection in Current-Mode A/D Converters (電流型A/D變換器的測試生成和同時發(fā)生的誤差的檢測)”IEEE, 1995，Wey, Chin-long, Shoba Krishnan 和 Sondes Sahli 里建議應(yīng)用一種交替的邏輯裝置。這里用一種AD-變換器首先使第一要測量的電流Itl=Iin數(shù)字化， 將結(jié)果儲存在一個寄存器里，而在下一步里使第二電流It2=Iref-Iin變換。將兩個這樣得到的電流數(shù)字值接著相互進(jìn)行對比。在無差錯的情況下，第二電流It2的值相當(dāng)于第一電流Itl的互補(bǔ)值。這種方法基于時間冗余，也就是說AD-變換器的循環(huán)時間必須大于或等于兩倍的變換時間，以便兩個變換可以在一個循環(huán)周期里進(jìn)行。然而這種先決條件并不在每種應(yīng)用時都滿足。在公開出版物“Proposal for Erro Tolerating Code (差錯許可碼的建 il)"IEEE, 1993, Matsubara, Takashi 和 Yoshiaki Koga,里建議在 AD-變換時替代溫度計碼，應(yīng)用一種容錯碼，例如像格萊碼。對于每個代碼字-位應(yīng)用一個窗口比較器，其中各個窗口比較器具有不同的很多重疊的電壓范圍。按此方式窗口比較器的輸出可以實(shí)現(xiàn)一種容錯碼。當(dāng)然在這方法中每個代碼字-位需要有一個分開的窗口比較器。因?yàn)榇a字的長度在這種情況下大于數(shù)字有效信號的位寬，因此需要相對高的硬件費(fèi)用來實(shí)現(xiàn)這種方法。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下提出了一種方法和一種線路裝置，它們具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征。 本發(fā)明的其它設(shè)計方案可以見從屬權(quán)利要求和說明書。采用本發(fā)明在設(shè)計方案中介紹了一種線路裝置，用于借助于至少一個窗口比較器在一種AD-變換器中識別差錯。同時還說明了一種差錯識別線路，這種線路只需要一個窗口比較器用于數(shù)字輸出信號的所有位，其中這輸出信號包括有η個輸出值，它們相應(yīng)于η個位，其中每個輸出值代表一個位。此外通過輸出值，或者說位的一種組合，表示了一個二進(jìn)制數(shù)ζ，這個數(shù)又相應(yīng)于一個十進(jìn)制數(shù)。所述的線路裝置可以在線地，也就是在AD-變換運(yùn)行時間期間，識別有可能出現(xiàn)的差錯。差錯識別通常聚焦于可能特別強(qiáng)烈地歪曲輸出信號和一個由此要推導(dǎo)出的數(shù)ζ的差錯。通過一種在本發(fā)明的設(shè)計方案中所進(jìn)行的，對于特別強(qiáng)烈地歪曲輸出信號和一個由此要推導(dǎo)出的數(shù)ζ的差錯的關(guān)注，可以在低費(fèi)用的情況下實(shí)現(xiàn)用于差錯識別的線路裝置。
一種在本發(fā)明范圍里所介紹的線路裝置可以識別出在一個變換器中不同的差錯， 在這變換器中可能出現(xiàn)以下差錯
一變換器的一個串接電阻有差錯，這可能由于短路，中斷或者一個錯誤值而引起； —一個比較器有差錯；
—一個寄存器，通常是一個存儲元件，有差錯，或者 —一個譯碼器邏輯有差錯。取決于差錯的原因，在一種輸出信號中一個或多個輸出信號和位可能是錯的。因此合理的是采用一種識別差錯的方法，這種方法也識別多位的差錯。通常規(guī)定了輸入值Uin與數(shù)ζ的配屬關(guān)系。在一種無差錯的AD-變換時，由某一個輸入值Uin得出某一個配屬的數(shù)ζ?？紤]到這種配屬關(guān)系，將所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配在P個分區(qū)域i里。相應(yīng)地將輸入值Uin的值區(qū)域分配在與之對應(yīng)一致的ρ個分區(qū)域i里。分區(qū)域的數(shù)量ρ小于通常整個數(shù)字ζ的數(shù)量，后者可以作為十進(jìn)制或者二進(jìn)制數(shù)ζ 來表示和/或進(jìn)行處理。按照此，某個輸入值Uin和配屬的某個數(shù)ζ配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域。因此在按照本發(fā)明的方法的一個設(shè)計方案中要校驗(yàn)?zāi)囊粋€分區(qū)域i配合有一個要變換的輸入信號Uin，以及哪一個分區(qū)域i配合有一個通過AD-變換所引起的數(shù)z，其中匹配的當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域i時，則識別出有差錯。在另一個設(shè)計方案中，一個用于低值數(shù)ζ的第m+1個分區(qū)域包括有完全一樣量的，一般比用于高值(hSherukrtig)的數(shù)ζ的第m個分區(qū)域有較小的或者較大量的數(shù)。一個用于配合于低值(niedrigwertig)數(shù)ζ的輸入值Uin的第m+1個分區(qū)域i相應(yīng)地與用于配合于高值數(shù)的輸入值Uin的第m個分區(qū)域一樣大，或更小或更大。數(shù)字輸出信號通常包括有η個位，并因此也有η個輸出值，用它們表示2η 二進(jìn)制數(shù)ζ，這些數(shù)相應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)ζ。分區(qū)域i的數(shù)量小于2η。按照本發(fā)明的線路裝置設(shè)計用于，實(shí)施所介紹方法的所有步驟。同時也可以由線路裝置的單個部分來實(shí)施這方法的單個步驟。此外可以將線路裝置的功能或者線路裝置的單個部分的功能變換為方法的步驟。此外可以將方法的這些步驟作為線路裝置的至少一個部分或者整個線路裝置的功能實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計方案可以見說明和附圖。當(dāng)然，前面所列的和以后還要敘述的特征不僅可以按各自規(guī)定的組合，而且也可以按另外的組合或者單獨(dú)地應(yīng)用，而并不脫離本本發(fā)明的范圍。


圖1表示了一種設(shè)計成快速AD-變換器的模擬-數(shù)字-變換器的簡圖，對此可以實(shí)施按照本發(fā)明的方法的一種實(shí)施形式。圖2表示了一種窗口比較器的實(shí)例簡圖，這窗口比較器可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的線路裝置的一種設(shè)計方案中。圖3表示了一個用于將圖1所示的AD-變換器的有效信號的數(shù)值范圍分成分區(qū)域的圖。圖4表示了第一按照本發(fā)明的用于區(qū)域校驗(yàn)的線路裝置的一種設(shè)計方案簡圖，它有三個窗口比較器。圖5表示了一個按照本發(fā)明的用于區(qū)域校驗(yàn)的線路裝置的第二設(shè)計方案簡圖，它只有一個窗口比較器。圖6表示了一個按照本發(fā)明的線路裝置的第三設(shè)計方案簡圖，它包括了具有三個窗口比較器和一個附加自檢驗(yàn)的檢驗(yàn)?zāi)K的圖4所示的按照本發(fā)明的線路裝置的第一種實(shí)施形式。圖7表示了一個按照本發(fā)明的線路裝置的第四設(shè)計方案簡圖，它包括了圖5所示的按照本發(fā)明的線路裝置的第二實(shí)施形式和一個附加自檢驗(yàn)的窗口比較器。具體實(shí)施形式
按照附圖中的實(shí)施形式簡略表示了本發(fā)明，并在以下參照附圖對其進(jìn)行詳細(xì)說明。相互關(guān)聯(lián)和交叉地對附圖進(jìn)行說明，相同的附圖標(biāo)記表示了相同的部件。圖1表示了一種設(shè)計成AD-變換器41的變換器的一種實(shí)施形式的簡圖，這變換器具有一個分壓器43，這分壓器包括有六個串聯(lián)的，設(shè)計成串聯(lián)電阻的第一電阻45，其電阻值為R，以及兩個設(shè)計成輸入電阻的電阻47，其電阻值分別為R/2。此外變換器41包括有七個比較器 491，492，493，494，495，496，497，七個存儲元件 511，512，513，514，515，516，517， 和一個譯碼器53。用圖2簡略表示的AD-變換器41可以使一個模擬輸入信號，這里是具有一個輸入值Uin的輸入電壓55數(shù)字化，這輸入電壓加在比較器491，492，493，494，495，496，497正的輸入上。在分壓器43上加上一個參照電壓57toef。分配在電阻45，47上的參照電壓57被加在比較器491，492，493，494，495，496，497負(fù)的輸入上。此外在第一比較器491的一個輸出上提供第一比較器狀態(tài)591K1 ；在第二比較器 492的一個輸出上提供第二比較器狀態(tài)592K2 ；在第三比較器493上提供第三比較器狀態(tài) 593K3 ；在第四比較器494上提供第四比較器狀態(tài)594K4 ；在第五比較器495上提供第五比較器狀態(tài)595K5 ；在第六比較器496上提供第六比較器狀態(tài)596K6 ；并在第七個比較器497 上提供第七比較器狀態(tài)597K7。提供的比較器狀態(tài)591，592，593，594，595，596，597K1, K2, k3, K4, K5, K6, K7 被輸送給存儲元件511，512，513，514，515，516，517的第一輸入61( 1D)。分別將節(jié)拍信號65CLK 輸送給存儲元件 511，512，513，514，515，516，517 的第二輸入 63 (Cl)。除此之外，從第一存儲元件511的一個輸出Q給譯碼器53輸出第一 T-輸出信號671 X 1 ；從第二存儲元件512的一個輸出Q輸出第二 T-輸出信號672X2給譯碼器； 從第三存儲元件513的一個輸出Q輸出第三T-輸出信號673X3給譯碼器；從第四存儲元件514的一個輸出Q輸出第四T-輸出信號674X4給譯碼器；從第五存儲元件515的一個輸出Q輸出第五T-輸出信號675X5給譯碼器；從第六存儲元件516的一個輸出Q 輸出第六T-輸出信號676X6給譯碼器；從第七個存儲元件517的一個輸出Q輸出第七個T-輸出信號677X7給譯碼器。這些所列的T-輸出信號671，672，673，674，475，676， 677X 1，X2，X3，X4，X5，X6，X7在AD-變換器41內(nèi)構(gòu)成一個所謂的溫度計碼。最后由譯碼器53提供n=3數(shù)字輸出值，并因此提供n=3位69，71，73dl，d2，d3。 一個零位69d0代表了 2的零次冪的一個值，第一位71dl的值代表了 2的一次冪的一個值， 而第二位73d2代表了 2的二次冪的一個值。三個位69，71，73d0，dl，d2中的任意一個或者是0，或者是1。因此考慮到n=3位69，71，73d0，dl, d2的組合用AD-變換器41，可以表示出 2n=23=8 個數(shù)字?jǐn)?shù)2000，001，010，011，100，101，110，它們對應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)20，1，2，3，4，5，6，7。 模擬-數(shù)字-變換器或者說AD-變換器41總是當(dāng)模擬輸入信號變換成表示出數(shù) ζ的數(shù)字輸出信號時才使用。這些數(shù)ζ可以接著被存儲和繼續(xù)加工處理。包括有η個位的寬度η的數(shù)字信號d，在注意到掃描-和量化效果的情況下，與輸出值Uin，模擬輸入電壓成比例，即
權(quán)利要求
1.識別AD-變換器(132，184)差錯的方法，這變換器設(shè)計用于將模擬輸入信號(134， 186)變換成數(shù)字輸出信號(136，190)，其中規(guī)定了 數(shù)字輸出信號(136，190)代表了數(shù)Z，該數(shù)在進(jìn)行AD-變換時源于模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，其中在這方法中所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域(116，118，120)，而所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域(122，IM，1 )，其中輸入值Uin和與之對應(yīng)的數(shù)Z分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域 (116，118，120，122，124，1洸)，其中在該方法中檢驗(yàn)?zāi)膫€分區(qū)域(116，118，120)配屬有要變換的輸入值Uin，和哪個分區(qū)域(122，IM，1 )配屬有通過AD-變換器(132，1；34)求得的數(shù)Z，其中當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域(116，118，120，122，124，126), 則識別差錯。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，在該方法中分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)的數(shù)量選擇小于數(shù)ζ的數(shù)量，而且在這方法中，將高值數(shù)ζ的第一量匯集在第m分區(qū)域(116，118， 120)里，而將低值數(shù)ζ的量匯集在第m+1分區(qū)域(116，118，120)里，其中低值數(shù)ζ的量與高值數(shù)ζ的第一量相比一樣大，更大或者更小，其中得出低值數(shù)ζ的輸入值Uin的第m-1分區(qū)域(122，124，126)選擇得與得出高值數(shù)ζ的輸入值Uin的第m分區(qū)域(122，124，1 )相比至少一樣大，更大或者更小。
3.用于識別AD-變換器(132，184)差錯的線路裝置，該AD-變換器設(shè)計用于將模擬輸入信號(134，186)變換成數(shù)字輸出信號(136，190)，其中規(guī)定了 數(shù)字輸出信號(136，190) 代表了數(shù)Z，這個數(shù)在進(jìn)行AD-變換時源于模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，線路裝置(130，180，250，280)包括有第一分線路裝置(173，233)，它將用于所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配到分區(qū)域(116，118，120)中，還有第二分線路裝置(177，235，335)，它將用于所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配到分區(qū)域(122,1 ，1 )中，和至少一個檢驗(yàn)線路裝置(179，279)，它使輸入值Uin和與此對應(yīng)的數(shù)ζ分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域(116，118， 120，122，124，1洸)，其中第二分線路裝置(177，235，335)檢驗(yàn)?zāi)膫€分區(qū)域(116，118，120) 配屬有要變換的輸入值Uin，其中第一分線路裝置(173，233)檢驗(yàn)?zāi)膫€分區(qū)域(122，IM， 126)配屬有通過AD-變換器(132，134)求出的數(shù)z，而且其中，當(dāng)數(shù)字ζ和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)時，所述至少一個檢驗(yàn)線路裝置 (179，279)識別差錯。
4.按權(quán)利要求3所述的線路裝置，其中第一分線路裝置(173，233)至少包括有一個選擇模塊，其求出哪個分區(qū)域(122，IM，126)應(yīng)配有通過數(shù)字輸出信號(136，190)所代表的數(shù)字ζ，而且這模塊提供對應(yīng)的選擇信號，在這線路裝置中，第二分線路裝置(177，235， 335)包括有至少一個選擇模塊，其求出哪個分區(qū)域應(yīng)配有模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，而且提供一種對應(yīng)的選擇信號，而且在這線路裝置中，所述至少一個檢驗(yàn)線路裝置(179，279)具有至少一個選擇模塊，該模塊比較兩個選擇信號并識別差錯，如果它們代表了相互并不對應(yīng)的不同分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)。
5.按權(quán)利要求3或4所述的線路裝置，其中第一分線路裝置(233)具有電阻網(wǎng)絡(luò) (201)，它將選擇信號輸送給所述至少一個檢驗(yàn)線路裝置(179，279)的至少一個輸入。
6.按權(quán)利要求3至5中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(235，335)設(shè)計成可變化調(diào)整的窗口比較器(182，382)，這比較器使模擬輸入信號(186)的輸入值Uin配屬于 P 分區(qū)域(116，118，120)。
7.按權(quán)利要求3至5中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(177)具有ρ個窗口比較器(140，142，144)，它們使模擬輸入信號(186)的輸入值Uin配屬于ρ個分區(qū)域(116， 118，120)。
8.按權(quán)利要求3至7中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(235，335)和所述至少一個檢驗(yàn)線路裝置具有一個共同的部件。
9.按權(quán)利要求3至8中之一所述的線路裝置，其中所述至少一個檢驗(yàn)線路裝置(179， 279)具有至少一個雙倍結(jié)構(gòu)形式的，自檢驗(yàn)的選擇模塊。
10.按權(quán)利要求4至9中之一所述的線路裝置，其中檢驗(yàn)線路裝置(179，279)具有至少一個檢驗(yàn)?zāi)K(174，274)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種識別AD-變換器(132)差錯的方法，這變換器設(shè)計用于將模擬輸入信號(134)變換成數(shù)字輸出信號(136)，其中規(guī)定了數(shù)字輸出信號(136)代表了數(shù)Z，這個數(shù)在進(jìn)行AD-變換時源于模擬輸入信號(134)的輸入值Uin，其中在這方法中所有可能的數(shù)的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域，而所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域，其中輸入值Uin和與之對應(yīng)的數(shù)Z分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域，其中在方法中校驗(yàn)?zāi)膫€分區(qū)域配屬有要變換的輸入值Uin，和哪一個分區(qū)域(122，124，126)配屬有通過AD-變換器(132。134)求得的數(shù)Z，其中當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域，則識別出有差錯。
文檔編號H03M1/10GK102332917SQ20111014230
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者科爾 N. 申請人:羅伯特·博世有限公司