专利名称：用于检测测量值的电子电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测测量值的电子电路，一种用于驱动作为该电子电路的部件的校正装置的方法以及用于执行该方法的计算机程序。
背景技术：
在现有技术中基本上已公开了用于检测测量值的电子电路。这种电路通常具有至少一个用于提供模拟测量信号的传感器装置，该模拟测量信号代表由该传感器装置检测到的测量值。此外，这种电子电路具有一个信号检测装置，其尤其在汽车领域中通常集成在控制设备中。该信号检测装置通常具有第一模/数转换器，用于将模拟测量信号数字化。此外，该电子电路配备一个电源装置，用于既为传感器装置又为信号检测装置提供供电电压。
传统地，不仅传感器装置而且信号检测装置都是由分别具有数值相等的供电电压的相同电压源来驱动，其中该供电电压也分别具有相同的容错或不准确度。基于电源信号中相同的不准确度，也称为同步电源或比率制电源。
基本上从以下认识出发，即传感器装置中供电电压中的不准确度或波动也对由其产生的模拟测量信号产生影响。由于紧接着利用模/数转换器将该模拟测量信号数字化，该模/数转换器像传感器装置一样用同步的、即具有相同的不准确度的供电电压来驱动，所以在该模/数转换器输出端上等待处理的数字化测量信号中的不准确度被补偿。因此，在传统的传感器装置以及信号检测装置的比率制电源中，供电电压中的波动对测量信号不产生影响。其原因在于，可能发生的波动同样地不仅在传感器装置上而且在信号检测装置上出现，因此该波动不明显，或者被平均。
将来的控制设备或信号检测装置可能会用数值小于目前普遍的5V的供电电压来驱动。因此，包含在信号检测装置中的部件、例如微控制器或模/数转换器、尤其是嵌入式模/数转换器也用较低的供电电压、例如3.3V来驱动。但是，至少在一段过渡时间内同时还继续使用目前的传感器装置，其像以前一样优选地用5V来驱动。这导致必须为传感器装置和信号检测装置的不同供电电压提供不同的电压源。在此，存在很大的危险，即丧失了电源的比率制、也就是说两个供电电压的不准确度的一致性，从而丧失了上述对测量信号中的不准确度进行补偿的优点。其原因在于，用于单个供电电压的不同电压源可能在其电源方面具有基本上分别不同的不准确度。
发明内容
本发明的任务是从现有技术出发，这样改进一种已公开的用于检测测量数据的电子电路、一种用于驱动这种电路的方法以及用于执行该方法的计算机程序，使得即使在分别用具有不同准确度的供电电压为传感器装置和信号检测装置供电时，也可以阻止不同准确度对信号检测装置输出的测量信号产生影响。
该任务通过权利要求1所述的主题来解决。按照该权利要求建议，信号检测装置具有一个校正装置，以用于响应数字化的、代表第一供电电压的不准确度的电压信号来补偿不准确度x1和/或x2对数字化测量信号的影响，以及用于输出由补偿产生的补偿后的数字测量信号。
在此，特别强调，由传感器装置提供模拟测量信号，该传感器装置用具有不准确度x1的第一供电电压来驱动。然后，通过第一模/数转换器使该模拟测量信号数字化，该第一模/数转换器用具有不准确度x2的第二供电电压来驱动。
优选地，即使在上述供电电压具有不同的不准确度x1和x2时，本发明的校正装置也对该不准确度在测量信号中的影响进行补偿。
供电电压的不准确度或波动的影响尤其存在于测量信号相应的不准确度中。
按照本发明，优选地用以下方式来构造该校正装置，即其预先规定标准化因子N的计算，使该标准化因子与数字化测量信号相乘，以获得补偿后的数字测量信号。通过用数字化电压信号的值来除数字化测量信号的值来进行标准化因子N的计算，该数字化电压信号代表第一供电电压的不准确度，用该第一供电电压来驱动传感器装置。
对于以下情况，即用于驱动传感器装置的第一供电电压在数值上大于用于驱动信号检测装置的第二供电电压，按照本发明，设有一个优选地具有高精度的分压器，以便通过对第一供电电压进行分压而产生电压信号。用这种方式来保证能够正确地分析和处理信号检测装置中用较低的第二供电电压驱动的部件的电压信号。
另一方面，在以下情况下，即与信号检测装置相比，应该用数值较大的供电电压来驱动传感器装置，则需要在幅度上限制由传感器装置产生的模拟测量信号。这种限制一方面可以通过传感器装置中所设置的特性曲线限制装置来实现。对此可选地，限制模拟测量信号的幅度的第二种可能性在于，为没有特性曲线限制装置的传感器装置附加连接一个分压器电路。优选地，构造该分压器电路时不仅考虑所期望的模拟测量信号的幅度而且还考虑其他要求、例如传感器装置的阻抗匹配。当然，也可以通过特性曲线限制装置和分压器电路的组合来实现对测量信号的幅度的限制。
此外，上述任务还通过用于驱动该用于检测测量数据的电子电路的方法以及用于执行该方法的计算机程序来解决。该解决方案的优点与上面关于电子电路所述的优点相应。
下面以不同实施例的形式参考
来详细讲述本发明，其中图1示出了用于检测测量数据的电子电路的第一个实施例；图2示出了按照本发明的校正装置的结构；图3示出了该电子电路的第二个实施例；图4a示出了分压器电路的第一个实施例；图4b示出了该分压器电路的第二个实施例；以及图4c示出了该分压器电路的第三个实施例。
具体实施例方式
图1示出了用于检测测量数据的电子电路的第一个实施例。该电子电路包括至少一个用于提供模拟测量信号的传感器装置110，该模拟测量信号代表由该传感器装置110检测到的测量值。此外，该电子电路还包括一个信号检测装置120，其优选地集成在例如汽车的控制设备中。该信号检测装置120尤其包括第一模/数转换器121，用于将传感器装置110提供的模拟测量信号数字化。此外，该电子电路还包括具有第一电压源132的电源装置130，用于为传感器装置110提供第一供电电压VS1，其中该第一供电电压VS1具有不准确度、也就是说尤其具有优选地用百分数给出的x1的电压波动。此外，该电源装置还包括用于提供第二供电电压VS2的第二电压源134，该第二供电电压VS2具有优选地同样用百分数给出的x2的不准确度。
按照本发明，信号检测装置120此外还包括一个校正装置127。其用于补偿不准确度x1和/或x2或其在数字化测量信号中的影响。然后，该校正装置在其输出端上产生补偿后的数字测量信号M。
在图2中示出了该校正装置127的结构和工作方式。因此，该校正装置包括第一存储元件127a、例如寄存器，用于存储第一模/数转换器121当前的输出值、即数字化测量信号的当前值。此外，该校正装置127还包括第二存储元件127b，例如用于存储数字化电压信号的当前值的第二寄存器，该数字化电压信号代表第一供电电压VS1的不准确度x1。在这两种情况下，“当前值”都表示在时间点n上的值。第一和第二存储元件127a和127b在时间点n上的内容被输入到标准化装置127d。该标准化装置127d通过以下方式从这些输入值中计算出标准化因子N，即用第二存储元件127b在时间点n上的内容来除第一存储元件127a在时间点n上的内容。接着，借助于乘法装置127c将用这种方式计算出来的标准化因子N与第一存储元件127a在时间点n上的内容相乘，以便用这种方式获得补偿后的数字化测量信号M。同样设置在该校正装置127中的延迟元件127e用于一直延迟将第一存储元件127a的内容接通到乘法装置127c上，直到已计算出所属的标准化因子N。
目前所作的用于按照图1构造电子电路以及按照图2构造校正装置127的说明同样涉及本发明的所有实施例。
下面将详细讲述该电路的单个实施例之间的区别。
图1示出了该电子电路的第一个实施例，更具体地说，示出了用于提供电压信号U的第一个实施例，该电压信号代表第一供电电压VS1的不准确度x1。对于第一供电电压VS1在数值上大于第二供电电压VS2的情况，图1所示的第一实施例规定，借助于优选地具有高精度的分压器R1、R2来实现电压信号U，该分压器接在第一供电电压VS1和地之间。在此，首先以模拟形式在串联的电阻或阻抗R1、R2之间的连接140处截取该电压信号U。接着该模拟电压信号通过第二模/数转换器122被数字化为电压信号U。在此，重要的是需指出，不仅模拟电压信号而且数字化电压信号都代表第一供电电压VS1的不准确度x1。此外，应注意，第二模/数转换器122正如第一模/数转换器121一样用具有x 2的不准确度的第二供电电压VS2来驱动。接着，用这种方式计算出来的数字化电压信号U被读入到校正装置127、更确切地说第二存储元件127b中，然后如上面参考图2所述进一步被处理。
除了刚才所述的用于产生电压信号U的第一个实施例之外，图1还描述了用于实现对传感器装置110提供的模拟测量信号进行电压限制的第一个实施例。因为假定第一供电电压VS1在数值上大于第二供电电压VS2，信号检测装置120用该第二供电电压VS2来驱动，在该信号检测装置120中应对模拟测量信号进行进一步处理，所以需要限制测量信号的幅度，。按照第一个实施例，通过传感器装置110配备的特性曲线限制装置112来进行电压限制。于是，在传感器装置110的输出端和第一模/数转换器121之间的连接线路中，通常只需要一个用于限制电流或用于匹配阻抗的电阻R。
图3示出了用于提供数字化电压信号U的第二个实施例以及用于实现对模拟测量信号进行必要的电压限制的第二个实施例。
按照图3，也可以用以下方式实现数字化电压信号U，即借助于第二模/数转换器122′使具有不准确度x2的第二供电电压VS2数字化。在此，重要的是，该第二模/数转换器122′用具有不准确度x 1的第一供电电压VS1来驱动。该第二模/数转换器例如可以设置在第二信号检测装置120′中，其中该第二信号检测装置优选地和第一信号检测装置120一起集成在控制设备中。用于实现数字化电压信号U的第二个实施例呈现出下列优点，即利用该第二模/数转换器122′可以动用可能总归存在的部件，然后可以放弃由于精度高而比较贵的分压器R1、R2。
此外，图3公开了一种用于实现对模拟测量信号进行电压限制的替代的可能性。按照图3，这种限制通过设置在传感器装置110的输出端和模/数转换器121的输入端之间的分压器电路140来实现。在第二个实施例中，按照第一个实施例设置的特性曲线限制112基本上是多余的。
图4a、4b和4c示出了分压器电路140的布置的不同变型方案。
图4a示出了第一个变型方案，其中分压器电路140只具有由电阻R3′和R4′组成的简单的分压器。这两个电阻R3′和R4′面对传感器装置110的输出端并朝着接地的方向串联。这样确定这两个电阻的尺寸，使得在其中间抽头142′处可以截取分压后的模拟测量电压，其最大幅度在数值上相当于第二供电电压VS2。当然还可以使用具有中间抽头的单个电阻来代替这两个分离的电阻R3′和R4′。这在确定公差方面或在抽头的准确度方面呈现出优点。
在图4b所示的分压器电路的布置的第二个变型方案140″中，电阻或阻抗R3″、R4″具有与第一个变型方案中的电阻R3′和R4′相同的功能。然而区别于第一个变型方案，第二个变型方案附加地设有与传感器装置110的输出端并联的电阻R5″。其用于匹配阻抗。
对于输出级必须用上拉电阻来驱动的传感器装置，设有分压器装置的第三个变型方案140。这里，电阻R3和R4也执行如上文已经参考变型方案1所述的相同的分压器功能。然而，还附加地设有一个上拉电阻R5，该上拉电阻的一端位于传感器装置110的输出端和电阻R3之间而另一端位于电压VP、例如VS1上。
特性曲线限制装置112形式的或分压器电路140的变型方案之一形式的电压限制可以实现当信号检测装置用较低的供电电压水平驱动时，还可以继续使用目前具有目前的供电电压水平的传感器装置。
优选地借助于计算机程序来实现校正装置127的上述结构或刚才所述的工作方式。该计算机程序优选地具有程序代码，当在计算装置、特别是控制设备的微控制器上执行该程序代码时，其适于执行所述用于补偿数字测量信号的方法。于是，该程序代码尤其包括从第一和第二存储元件127a、127b在时间点n上的内容中计算出标准化因子N，以及紧接着将该标准化因子N与第一存储元件127a在时间点n上的内容相乘。在这种软件实现的情况下，必要时可以将该计算机程序或程序代码和信号检测装置的其他计算机程序一起存储在计算机可读的数据载体上。该数据载体可以是磁盘、光盘(所谓的CD)、闪存、EPROM或EEPROM。于是，存储在该数据载体上的计算机程序可以作为产品向顾客出售。此外，在软件实现的情况下，必要时程序代码可以和其他的计算机程序一起通过电子通信网、尤其是因特网传输给顾客或向顾客出售，而不借助数据载体。
权利要求
1.用于检测测量值的电子电路，包括-至少一个传感器装置(110)，用于提供模拟测量信号，所述模拟测量信号代表由所述传感器装置(110)检测到的测量值；-信号检测装置(120)，其具有用于使所述模拟测量信号数字化的第一模/数转换器(121)；以及-电源装置(130)，其具有为所述传感器装置(110)提供具有不准确度x1的第一供电电压(VS1)的第一电压源(132)，并且具有为所述信号检测装置(120)提供具有不准确度x2的第二供电电压(VS2)的第二电压源(134)；其中所述不准确度x1、x2会影响所述测量信号，其特征在于，所述信号检测装置(120)具有校正装置(127)，用于响应代表所述第一供电电压的不准确度x1的数字化电压信号(U)来补偿所述不准确度x1和/或x2对所述数字化测量信号的影响，并且用于输出由所述补偿产生的补偿后的数字化测量信号(M)。
2.如权利要求1所述的电子电路，其特征在于，所述校正装置(127)具有-第一存储元件(127a)，用于存储所述第一模/数转换器(121)的输出值；-第二存储元件(127b)，用于存储所述数字化电压信号(U)的值；-标准化装置(127d)，用于提供从所述两个存储元件(127a，127b)的内容中推导出来的标准化因子(N)，其代表对所述不准确度x1和/或x2的补偿；以及-乘法装置(127c)，用于通过将所述第一存储元件(127a)的内容与所述标准化因子N相乘来产生补偿后的数字化测量信号(M)，其中所述第一存储元件的内容在经过为计算所述标准化因子N而通过延迟元件(127e)延迟的时间后被提供给所述乘法装置(127c)。
3.如权利要求2所述的电子电路，其特征在于，所述标准化装置(127d)如下来计算所述标准化因子NN＝所述第一存储元件的内容/所述第二存储元件的内容。
4.如上述权利要求之一所述的电子电路，其特征在于，当所述第一供电电压(VS1)大于所述第二供电电压(VS2)时，第一分压器电路(R1，R2)，用于通过对所述第一供电电压(VS1)进行分压而产生代表所述第一供电电压(VS1)的不准确度x1的电压信号(U)，优选地以这样的比率进行分压，使得所述电压信号(U)在数值上相当于所述第二供电电压(VS2)；以及用第二供电电压(VS2)驱动的第二模/数转换器(122)，用于使所述电压信号(U)数字化，其中所述第二模/数转换器(122)被优选地分配给所述信号检测装置(120)。
5.如权利要求1至3之一所述的电子电路，其特征在于用所述第一供电电压(VS1)驱动的第二信号检测装置(120′)，其包括第三模/数转换器(122′)，用于通过使所述第二供电电压(VS2)数字化来产生代表所述第一供电电压(VS1)的不准确度x1的电压信号(U)，其中所述第三模/数转换器(122′)同样用所述第一供电电压(VS1)来驱动。
6.如上述权利要求之一所述的电子电路，其特征在于，当所述第一供电电压(VS1)大于所述第二供电电压(VS2)时，所述传感器装置(110)具有特性曲线限制装置(112)，用于将所述传感器装置(110)的输出电压限制在所述第二供电电压(VS2)的数值内。
7.如权利要求1至5之一所述的电子电路，其特征在于第二分压器电路(140′、140″和140)，用于在由所述传感器装置(110)提供的所述测量信号被输出到所述第一模/数转换器(121)上之前对其进行分压。
8.如权利要求7所述的电子电路，其特征在于，所述第二分压器电路(140′)具有连接在所述传感器装置(110)的输出端和地之间的分压器(R3′、R4′)，所述分压器(R3′、R4′)的抽头(142′)连接到所述信号检测装置(120)的第一模/数转换器(121)的输入端上。
9.如权利要求7所述的电子电路，其特征在于，所述第二分压器电路(140″)具有连接在所述传感器装置(110)的输出端和地之间的下拉阻抗(R5″)以及与该下拉阻抗并联的分压器(R3″、R4″)，所述分压器(R3″、R4″)的抽头(142″)连接到所述第一模/数转换器(121)的输入端上。
10.如权利要求7所述的电子电路，其特征在于，所述第二分压器电路(140)具有连接在所述传感器装置(110)的输出端和所述第一供电电压(VS1)之间的上拉电阻(R5)以及连接在所述传感器装置(110)的输出端和地之间的分压器(R3、R4)，所述分压器(R3、R4)的抽头(142)连接到所述信号检测装置(120)的所述第一模/数转换器(121)的输入端上。
11.用于驱动如权利要求1所述的用于检测测量数据的电子电路、尤其用于驱动所述电子电路的校正装置的方法，其中所述校正装置用于补偿数字化测量信号的不准确度x1和/或x2，所述方法包括以下步骤-存储所述数字化测量信号(M)在时间点n上的值；-存储代表第一供电电压(VS1)的不准确度x1的电压信号(U)在时间点n上的值；-通过用所述电压信号(U)在时间点n上的值来除所述数字化测量信号在时间点n上的值而计算出标准化因子N；以及-通过将所述标准化因子N与所述数字化测量信号在时间点n上的值相乘而产生补偿后的数字测量信号(M)。
12.用于检测测量数据的电子电路的计算机程序，其特征在于程序代码，当所述程序代码在计算装置、尤其是控制设备中的微控制器上执行时，所述程序代码适于执行如权利要求11所述的方法。
13.如权利要求11所述的程序代码，其特征在于，所述程序代码存储在计算机可读的数据载体上。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测测量数据的电子电路，其具有用于提供模拟测量信号的传感器装置；以及信号检测装置(120)，具有用于将模拟测量信号数字化的第一模/数转换器。传感器装置和信号检测装置利用供电电压来馈电，该供电电压的波动的差别基本上以不期望的波动形式在测量信号中产生影响。为了能够使该影响最小化或补偿该影响，本发明建议，响应代表第一供电电压(VS1)的不准确度x1的电压信号(U)来校正数字化测量信号。
文档编号H03M1/06GK1795614SQ200480014068
公开日2006年6月28日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年5月23日
发明者M·柯施纳, R·施韦因福特, J·梅维斯, A·格罗斯曼, E·克莱因, B·特帕斯, T·鲍曼 申请人:罗伯特.博世有限公司