CN104205642B - 模数转换器装置及用于检验模数转换器的多路复用器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模数转换器装置(1)，其具有多路复用器(20)和模数转换器(30)，所述多路复用器包括具有至少一个开关(S3、S4、S5)的多个信道(K1至Kn)，所述模数转换器的模拟输入端(Sana)与所述多路复用器(20)的所述输出端口(AP)相连接，以及涉及一种用于检验模数转换器(30)的多路复用器(20)的方法。依据本发明，在至少一个信道(K1至Kn)中设置用于测试所述多路复用器(20)的至少一个另外的开关，所述至少一个另外的开关将所述输入端口(EP1至EPn)和/或所述相对应的信道(K1至Kn)的所述输出端口(AP)和/或所述相对应的信道(K1至Kn)与预先给定的电压电势(Uint、UP、地、UT)相连接。

Description

模数转换器装置及用于检验模数转换器的多路复用器的方法
技术领域
本发明涉及一种模数转换器装置和用于检验模数转换器的多路复用器的方法。
背景技术
通常来说，模数转换器之前连接有多路复用器，以便将多个输入端的模拟信号借助于唯一的模数转换器转换成相应的数字信号。该多路复用器的可能的故障例如至其他电势的短路将不能识别多个信道的相互联合(Verkopplung)或者多个信道中的一个信道中的中断。为了使得具有多路复用器和模数转换器的这样的模数转换器装置能够被用于安全相关的量，可靠性检验是必须的。该模数转换器装置能够例如被构造为传感器装置的一部分，其能够被实施为ASIC(Application-Specific Integrated Circuit：专用集成电路)。
如今所使用的方法完全通过多个命令和软件程序来实施多路复用器的检验，该软件程序在相应的控制装置中通过微控制器来处理。在此，程序流程然后必须总是在下一个程序步骤开始用于检验之前等待ASIC操作的处理。这将引起极大的软件开销以及在测试阶段期间的该微控制器的较多的多次的未利用的等待时间。
在公开文献DE 10 2008 042 400 A1中例如描述了用于修正模数转换器装置的偏移误差的方法和修正装置。所描述的修正装置包括用于将模数转换器的输入端与至少一个测量信道或者偏移信道相连接的多路复用器。该偏移信道提供了预先限定的参考电压值或者预先限定的参考电流值。计算单元将由模数转换器的一个输出端所提供的值作为偏移值存储在存储器之中或者将由模数转换器的输出端所提供的值作为测量值与所存储的偏移值在结合结构的基础上加以结合并且将所接收的值作为经修正的测量值提供给传输单元。此外设置有控制单元，其将该多路复用器和该计算单元在第一和第二运行模式之下切换，其中，在第一运行模式之下该模数转换器的输入端与偏移信道相连接并且由该模数转换器的输出端所提供的值将在计算单元之中被解释为偏移误差值，并且在第二运行模式之下该模数转换器的输入端与测量信道相连接并且由输出端所提供的值在计算单元中被解释为测量值。
发明内容
依据本发明的模数转换器装置和依据本发明的用于检验模数转换器的多路复用器的方法与之相反地具有以下优点，即模数转换器的多路复用器能够在模数转换器装置之内自动地加以测试。这意味着通过例如由控制装置所输出的软件命令能够优选地激活在模数转换器装置之内的自动运行的运行控制，该运行控制将激活并且分析用于多路复用器的具体的测试条件，从而实现完整的模数转换器装置的全面的检验。该检验的结果能够然后由控制装置通过软件命令来访问。
本发明的基本构思基于复杂的逻辑电路，其被设置在模数转换器装置之中并且能够执行简单的流程控制，进而能够实现响应于软件命令来启动测试运行，该测试运行将测试该多路复用器的多个信道的单个的输入端口是否与地活着与其他的电势相短路和/或该多路复用器的单个的信道是否具有至其他的电压电势的内部的短路和/或与其他的信道相耦接。
所述逻辑电路能够在测试运行期间执行不同的测量，以便识别该多路复用器的单个的是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路。此外，所述逻辑电路能够执行不同的测试，以便识别多个多路复用器信道是否耦接，这将能够引起未被觉察的故障测量。在耦接测试时将处理两个相互连接的循环，其中，刺激信道和测量信道将加以区分。在刺激信道处施加预先给定的电压电势并且加以测量，并且在测量信道处仅仅测量。在内部的耦接测试时，相应的刺激信道将与内部的电压电势相连接并且在外部的耦接测试时将外部的电压电势施加在相应的刺激信道的输入端口之上。单个的测量顺序的结果能够加以存储并且根据需要加以输出。因为所有的测试或者测量在由软件命令启动了测试运行之后自动地加以运行，所以相应的控制装置或者在相应的控制装置之中的微控制器不会被完整的测试或者测量所影响并且能够在这段时间内处理其他的过程。在自动的测试运行结束之后，然后，测试结果能够根据需要加以调用。
本发明的实施形式提供了一种模数转换器装置，其具有多路复用器和模数转换器，多路复用器包括具有至少一个开关的多个信道，所述模数转换器的模拟输入端与所述多路复用器的输出端口相连接。依据本发明，在至少一个信道中设置用于测试所述多路复用器的至少一个另外的开关，所述至少一个另外的开关将所述相对应的信道的所述输入端口和/或所述输出端口和/或将所述相对应的信道与预先给定的电压电势相连接。
此外提出了一种用于检验模数转换器的多路复用器的方法，其中，所述多路复用器包括具有至少一个开关的多个信道，其中，连接所述多个信道并且将相应的信道的输入端口与相对应的输出端口相连接。依据本发明，在至少一个信道中设置用于测试所述多路复用器的至少一个另外的开关，借助于所述至少一个另外的开关将所述相对应的信道的所述输入端口和/或所述输出端口和/或所述相对应的信道与预先给定的电压电势相连接。
通过在下文中所列的措施和改进方案能够有利地优化上文所给出的模数转换器装置和用于检验模数转换器的多路复用器的方法。
特别有利地，依据本发明的装置包括逻辑电路，其连接所述至少一个开关和所述相应的信道的至少一个另外的开关并且将所述信道的输入端口与相对应的输出端口相连接并且在所述逻辑电路中实施流程控制，所述流程控制通过控制所述相应的开关相继地以预先给定的顺序检验单个的信道，相应的信道是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路和/或与其他的信道相耦接。所述至少一个另外的开关能够优选地在测试运行中加以连接，其中，所述流程控制在逻辑电路中在测试运行期间加以激活。
在依据本发明的模数转换器装置的一个有利的设计方案之中能够设置用于提供至少一个预先给定的外部的电压电势的电源和选择单元。所述电源能够例如提供多个参考电压电平，它们能够被用于检验所述多路复用器和所述模数转换器。所述电源例如提供第一参考电压电平，其能够由模数转换器转换成最大的数字值；提供第二参考电压电平，其能够由模数转换器转换成相应于最大值的约75％的数字值；提供第三参考电压电平，其能够由模数转换器转换成相应于最大值的约50％的数字值；提供第四参考电压电平，其能够由模数转换器转换成相应于最大值的约25％的数字值。此外能够提供接地电势。单个的参考电压电平的选择能够然后通过选择单元来实现。
在依据本发明的模数转换器装置的另一个有利的设计方案之中，所述逻辑电路能够将所述模数转换器应用为测量元件，其基于标准确定在所述多路复用器的所述输出端口处的合成的电压电势，所述标准由所述流程控制来预先给定。该标准能够例如包括在多路复用器或者在选择单元之中的所述开关的确定的开关状态。
在依据本发明的模数转换器装置的另一个有利的设计方案之中，所述逻辑电路能够基于预先给定的标准分析在所述多路复用器的所述输出端口处所确定的合成的电压电势，所述标准由所述流程控制来预先给定。该预先给定的分析标准能够例如包括阈值、值域等，所确定的合成的电压电势能够与其作比较。该逻辑电路将在多路复用器的输出端口上所确定的合成的电压电势与至少一个预先给定的阈值作比较并且将比较结果存储在至少一个存储器之中。为了确定所确定的合成的电压电势是否处于预先给定的值域之中，所述逻辑电路将例如检验所确定的合成的电压电势是否超过第一阈值并且同时低于第二阈值，其中，该两个阈值表示所述值域的边界。
在依据本发明的模数转换器装置的另一个有利的设计方案之中，所述逻辑电路能够响应于请求输出在至少一个存储器中所存储的比较结果。所以，依据本发明的模数转换器装置能够例如具有至控制装置的接口单元，所述接口单元接收用于执行所述测试运行和/或用于从所述控制器输出所述测试结果的至少一个命令并且将其转发至所述逻辑电路。所述接口单元接收用于在所述整个系统的每次运行时执行所述测试运行的命令。由此能够针对依据本发明的模数转换器装置的每次运行几乎确保所述多路复用器无故障地工作。
在依据本发明的方法的一个有利的设计方案之中能够实施流程控制，其通过相应的开关的控制来以预先给定的顺序检验单个的信道，即检验相应的信道是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路和/或与其他的信道相耦接。所述至少一个另外的开关能够优选地在测试运行中连接，其中，所述流程控制在逻辑电路中在测试运行期间加以激活。
在依据本发明的方法的另一个有利的设计方案之中，能够将所述多个信道之中的一个信道作为刺激信道并且将其余的信道作为测量信道来运行，其中，能够将单个的信道相继地作为刺激信道来运行。
附图说明
本发明的实施例将在附图中加以示出并且在接下来的说明书中进一步地加以阐述。在附图中，相同的附图标记描述实现相同的或者相似的功能的部件或者元件。
图1示出了依据本发明的具有多路复用器和模数转换器的模数转换器装置的一个实施例的示意性方框图；
图2示出了图1中的多路复用器的信道的示意性电路图；
图3示出了具有多路复用器、模数转换器、电源和选择单元的图1中的依据本发明的模数转换器装置的横截面的示意性电路图；
图4至图11示出了图1至图3中的依据本发明的模数转换器装置的多路复用器的内部的短路和耦接测试的示意性流程图；
图12至图17示出了图1至图3中的依据本发明的模数转换器装置的多路复用器的输入端口处的耦接测试的示意性流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，所示出的依据本发明的模数转换器装置1的实施例包括多路复用器20、逻辑电路10和模数转换器30，多路复用器20包括具有至少一个开关S3、S4、S5的多个信道K1至Kn，逻辑电路10连接相应的信道K1至Kn的至少一个开关S3、S4、S5并且将该信道K1至Kn的输入端口EP1至EPn与相对应的输出端口AP相连接，模数转换器的模拟输入端Sana与多路复用器20的输出端口AP相连接。
依据本发明，在至少一个信道K1至Kn中设置用于测试该多路复用器20的至少一个另外的开关S1、S2、S6，其将相对应的信道K1至Kn的输入端口EP1至EPn和/或输出端口AP和/或相对应的信道K1至Kn与预先给定的电压电势Uint、UP、地、UT相连接。至少一个另外的开关S1、S2、S6能够优选地在测试运行下借助于逻辑电路10来加以连接。
为此目的，在所示出的实施例之中在逻辑电路10之中实现运行控制12，其在测试运行期间加以激活并且通过相对应的开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的控制来相继地以预先给定的顺序来检验具体的信道K1至Kn，即检验相应的信道K1至Kn是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路和/或与其他的信道K1至Kn相耦接。
如图1进一步所示出的那样，该模数转换器装置1包括电源70和用于提供至少一个预先给定的外部电压电势UT的选择装置60、用于存储测试结果的存储器50和至控制装置80的接口单元40，该接口单元接收至少一个用于执行测试运行的命令和/或用于输出控制装置80的测试结果并且将其转发给逻辑电路10。此外，接口单元40在正常运行期间将由模数转换器30在数字输出端Sdigi上所提供数字信号输出至控制装置80。该接口单元40能够例如在每次整个系统进入运行时接收用于执行测试运行的命令。该电源70能够例如提供多个参考电压电平Uref1至Urefk，它们能够被用于该多路复用器20和模数转换器30的检验。该逻辑电路10通过选择单元60选出多个参考电压电平Uref1至Urefk中的一个作为测试电压UT并且将所选择的参考电压电平Uref1至Urefk与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。同时，该电源70为模数转换器30提供另一个参考电压Uref。
图2示例性地针对多路复用器20的所有的信道K1至Kn示出了第一信道K1。如图2所进一步示出的那样，所示出的第一信道包括第一输入端口EP1、输出端口AP和多个开关S1、S2、S3、S4、S5和S6，它们由逻辑电路10来控制。通过第一开关S1该第一信道K1能够与内部的电压电势Uint相连接并且通过第二开关S2该第一信道K1能够与地电势相连接。通过第三开关S3和第四开关S4该第一输入端口EP1能够与输出端口AP相连接。为了限制电流，在所示出的实施例之中，第一电阻R1接入在第一输入端口EP1和输出端口AP之间的信号路径。为了稳定信号能够通过第五开关S5激活分压器，该分压器除了第一电阻R1之外还包括第二电阻R2。通过由控制端口SP1所控制的晶体管T1、第六开关S6和二极管D1，该第一输入端口EP1能够与端口电源UP相连接。为了将输入端口EP1与输出端口AP相连接，该些开关S3、S4和S5将被接通或者将被闭合。
如由图3进一步加以示出的那样，该电源70在所示出的实施例之中为选择单元60提供了五个参考电压电平Uref1至Uref5以共选择。第一参考电压电平Uref1相应于例如一个模拟信号，其由模数转换器30转换为最大的数字值。第一参考电压电平Uref1能够由选择单元60通过闭合用于测试目的第一选择开关S10而与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。第二参考电压电平Uref2相应于例如一个模拟信号，其由模数转换器30转换为数字的值，该值相应于约75％的最大值。该第二参考电压电平Uref2能够由选择单元60通过闭合用于测试目的第二选择开关S11而与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。第三参考电压电平Uref3相应于例如一个模拟信号，其由模数转换器30转换为数字的值，该值相应于约50％的最大值。该第三参考电压电平Uref3能够由选择单元60通过闭合用于测试目的第三选择开关S12而与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。第四参考电压电平Uref4相应于例如一个模拟信号，其由模数转换器30转换为数字的值，该值相应于约25％的最大值。该第四参考电压电平Uref4能够由选择单元60通过闭合用于测试目的第四选择开关S13而与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。第五参考电压电平Uref5相应于例如接地电势并且能够由选择单元60通过闭合用于测试目的第五选择开关S14而与多路复用器20的输出端口AP或者模数转换器30的模拟输入端Sana相连接。
如由图1至图3进一步加以示出的那样，逻辑电路10将模数转换器30用作测量元件，其基于标准确定在多路复用器20的输出端口AP处的合成的电压电势，该标准由流程控制12预先给定。该标准能够例如包括在多路复用器之中的开关S1至S6的或者在选择单元60之中的选择开关S10至S14的确定的开关状态，如以下将参考附图4至图17所描述的那样。逻辑电路10基于预先给定的标准分析在多路复用器20的输出端口AP处所确定的合成的电压电势，该预先给定的标准由流程控制12来预先给定。该预先给定的分析标准能够例如包括阈值、值域等，所确定的合成的电压电势能够与其作比较，如以下将参考图4至图17所描述的那样。该逻辑电路(10)将在多路复用器20的输出端口AP上所确定的合成的电压电势与至少一个预先给定的阈值作比较并且将比较结果存储在存储器50之中。根据需要，该逻辑电路10将在存储器50之中存储的比较结果通过接口单元40来输出。
接下来将参照图4至图11来示例性地描述图1至图3中的依据本发明的模数转换器装置1的多路复用器20的内部的短路和耦接测试，该短路和耦接测试能够通过在逻辑电路10中实施的流程控制12来加以实现。在此，将测试多路复用器20的多个信道K1至Kn中的一个信道是否具有朝向其他电势的内部的短路并且测试该多路复用器20的多个信道K1至Kn是否相互耦接，这能够引起未被觉察的故障测试。该耦接测试在两个相互连接的循环之中运行。人们能够区分施加预先给定的电压电势的刺激信道和在其上仅作测量的测量信道。
如图4所示，在在步骤S100之中激活测试运行之后断开在多路复用器20之中的所有开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有选择开关S10至S14，例如通过相应的由逻辑电路10所输出的控制信号。在步骤S110之中，该多路复用器20的所有的信道K1至Kn将通过闭合相应的第二开关S2而与内部的接地电势相连接。在步骤S120中，第二选择开关S11在选择单元60之中闭合，以便将多路复用器20的输出端口AP例如与第二参考电压电平Uref2相连接。如果在多路复用器20之中不存在干扰，那么该模数转换器30将第二参考电压电平Uref2转换为数字信号，其相应于75％的最大数字信号。在步骤S130中，借助于模数转换器30来测量在多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT。在步骤S140中逻辑电路10检验测量结果即在多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第一值域之中。对于所选择的第二参考电压电平Uref2来说，由模数转换器30所输出的表示在输出端口AP处所合成的电压电势的数字信号应该在无干扰的情况下例如处于最大数字信号的70％至80％的范围之中。如果所输出的数字信号不在预先给定的第一值域范围之内即所输出的数字信号低于最大数字信号的70％，那么在步骤S150中在存储器50之中存储第一故障，其表明在多路复用器20的至少一个信道K1至Kn中的开关S4短路。接下来将结束测试运行。该测试结果能够根据需要通过接口单元40来输出。如果所输出的数字信号在预先给定的第一值域之中，那么该流程控制通过节点A分支进入图5之中的步骤S200。
如图5所示，在步骤S200中，该多路复用器20的第一信道K1被选为刺激信道。然后，在步骤S210中，所选择的刺激信道通过闭合第四开关S4而与该多路复用器20的输出端口AP相连接并且在步骤S220中由模数转换器30来测量在多路复用器20的输出端口AP处的合成的电压电势UT。因为所选择的刺激信道通过第二开关S2同时与接地电势相连接，所以必须得出在输出端口AP处所合成的电压电势UT，与其相对应的由模数转换器30所选择的数字信号在没有干扰的情况下显著地低于最大的数字信号的75％。在步骤S230中该逻辑电路10检验该测量结果即在多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第二值域之中，该第二值域包括所有的例如低于最大的数字信号的70％的数字信号。如果所输出的数字信号高于最大的数字信号的70％，那么在步骤S240中在存储器50之中存储第二故障，该第二故障表明在当前的刺激信道之中，其第二开关S2或者第四开关S4是有缺陷的。接下来，该流程控制12经由节点B分支进入图6中的步骤S250之中。如果所输出的数字信号处于预先给定的第二值域之中，那么该流程控制12经由节点B直接分支进入图6中的步骤S250之中。
如由图6进一步示出的那样，在步骤S250之中将断开所预先给定的至多路复用器20的输出端口AP的刺激信道的连接，其中，该第四开关S4将在预先给定的刺激信道之中断开。相继地针对多路复用器20的所有的信道K1至Kn来执行步骤210至250。因此，在步骤S260中将检验该多路复用器20的所有的信道K1至Kn是否作为刺激信道。如果其不是这样的情况，那么在步骤S270中将该多路复用器20的最近的信道选为刺激信道。也就是说，将选择在第一信道K1之后的第二信道K2等等，直至检验了该多路复用器20的最后一个信道Kn。在步骤S270中选择了最近的信道之后，该流程控制12经由节点D分支回到图5中的步骤S210并且针对所选择的信道重复步骤S210至S260。如果该多路复用器20的所有的信道K1至Kn已经被检验为刺激信道，那么该流程控制12经由节点C分支进入图7的步骤S300。
如由图7进一步示出的那样，在步骤S300中将断开在多路复用器20之中的所有的开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有的选择开关S10至S14。在步骤S310中将多路复用器20的第一信道K1选为刺激信道。然后，在步骤S320中通过闭合第一开关S1使得所选择的刺激信道与内部的电压电势Uint相连接，其值例如相应于第一参考电压电平Uref1，并且通过闭合第四开关S4而同时与该多路复用器20的输出端口AP相连接。在步骤S330中，在多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT将由模数转换器30加以测量。因为所选择的刺激信道通过第一开关S1同时与内部的电压电势Uint相连接，所以必须在输出端口AP处得出所合成的电压电势UT，其相应于由模数转换器30所输出的数字信号在无干扰的情况下高于最大的数字信号的90％。在步骤S340中逻辑电路10检验测量结果即在多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第三值域之中，该第三值域包括高于最大的数字信号的90％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不处于预先给定的第三值域之中，即所输出的数字信号低于最大的数字信号的90％，那么在步骤S350中在存储器50中存储第三故障，其表明在当前的刺激信道之中第一开关S1或者第四开关S4是有缺陷的。如果该第二和第三故障出现在相同的信道之中，那么该信道的第四开关S4将作为有故障的加以存储。然后，在步骤S360中将断开预先给定的刺激信道至该多路复用器20的输出端口AP的的连接，其中，在该预先给定的刺激信道之中第四开关S4将被断开。接下来，该流程控制12经由节点E分支进入图11的步骤S370。如果所输出的数字信号在预先给定的第三值域之中，那么该流程控制12经由节点D分支进入图8中的步骤S400。
如由图8进一步加以示出的那样，在步骤S400中该预先给定的刺激信道至该多路复用器20的输出端口AP的连接将被断开，其中，在预先给定的刺激信道的第四开关S4将被断开。在步骤S410之中选择该多路复用器20的另一个信道作为测量信道。然后在步骤S420中将所选择的测量信道通过闭合第二开关S2而与内部的接地电势相连接并且通过闭合第四开关S4而同时与该多路复用器20的输出端口AP相连接。在步骤S430之中由模数转换器30测量在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT。因为所选择的测量信道通过第二开关S2同时与内部的接地电势相连接，所以在输出端口AP处必须得出所合成的电压电势UT，其相应于由模数转换器30所输出的数字信号在没干扰的情况下低于最大的数字信号的20％。在步骤S440之中，逻辑电路10将检验该测量结果即在多路复用器20的输出端口AP处必须得出所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第四值域之中，该第四值域包括低于最大的数字信号的20％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不处于预先给定的第四值域之中，即所输出的数字信号高于最大的数字信号的20％，然后在步骤S450中逻辑电路10将检验该测量结果即在多路复用器20的输出端口AP处必须得出所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第五值域之中，该第五值域例如包括高于最大的数字信号的30％并且低于40％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不处于预先给定的第五值域之中，那么在步骤S460中存储器50中存储第五故障，其表明在当前的测量信道之中第二开关S2或者第四开关S4是有缺陷的。接下来，该流程控制12经由节点F分支进入图10的步骤S500。如果所输出的数字信号在预先给定的第五值域之中，那么该流程控制12经由节点G分支进入图9中的步骤S470。如果所输出的数字信号在预先给定的第四值域之中，那么该流程控制12直接经由节点F分支进入图10中的步骤S500。
如由图9进一步示出的那样，在步骤S470之中在存储器50之中存储第四故障，其表明当前经检验的测量信道与当前的刺激信道相耦接。接下来该流程控制12同样经由节点F分支进入图10的步骤S500。
如由图10进一步所示出的那样，在步骤S500之中将断开当前的测量信道的所有闭合的开关即第二开关S2和第四开关S4。由此将断开该预先给定的测量信道至该多路复用器20的输出端口AP的连接并且将当前的测量信道与接地电势分开。相继地针对除了当前的刺激信道之外的该多路复用器20的所有其他的信道来执行步骤420至500。因此，在步骤S510中检验该多路复用器20的所有其他的信道是否作为测量信道来检验。如果不是这样的情况，那么在步骤S520中将该多路复用器20的最近的信道选为测量信道。例如如果选择第一信道K1作为刺激信道，那么在第二信道K2之后的第三信道K3等等选择为测量信道，直至在第一信道K1作为刺激信道时检验了该多路复用器20的最后一个信道Kn作为测量信道。在步骤S520中选择了最近的测量信道之后，该流程控制12经由节点H分支回到图8中的步骤S420并且针对所选择的测量信道重复步骤S420至S440。如果该多路复用器20的所有的其他信道对于预先给定的刺激信道已经被检验为测量信道，那么该流程控制12经由节点E分支进入图11的步骤S370。
如由图11进一步加以示出的那样，在步骤S370中将断开该预先给定的刺激信道至该多路复用器20的内部的电压电势Uint的连接，其中将断开在预先给定的刺激信道之中的第一开关S1。相继地针对该多路复用器20的所有的信道K1至Kn来执行步骤S220至S370。因此，在步骤S380中检验该多路复用器20的所有的信道K1至Kn是否作为刺激信道来加以检验。如果不是这样的情况，那么在步骤S390中将该多路复用器20的最近的信道选择为刺激信道。也就是说，将选择在第一信道K1之后的第二信道K2等等，直至检验了该多路复用器20的最后一个信道Kn作为刺激信道。在步骤S390中选择了最近的刺激信道之后，该流程控制12经由节点G分支回到图7中的步骤S320并且针对所选择的刺激信道重复步骤S320至S370。如果该多路复用器20的所有的信道K1至Kn已经被检验为刺激信道，那么在步骤S395中断开在多路复用器20中的所有的开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有的选择开关S10至S14并且该流程控制12结束该内部的短路和耦接测试。该内部的短路和耦接测试将在存储器50之中加以存储并且能够根据需要通过该接口单元40加以输出。除了所描述的故障状态之外，也能够在存储器50中存储无故障的测量结果。
接下来将参照图12至图17来描述图1至图3中的依据本发明的模数转换器装置1的多路复用器20的输入端口EP1至EPn处的示例性的耦接测试。在此，能够通过第六开关S6将内部的端口电压电势Up输出至该多路复用器20的相对应的信道K1至Kn的输入端口EP1至EPn。该内部的端口电压电势Up能够例如相应于第三参考电压电平Uref3。与内部的耦接测量相似地，如今能够在该多路复用器20的多个信道K1至Kn之间寻找向外的耦接。该测试同样在两个相互连接的循环之中运行，其中，刺激信道通过第六开关S6来施加内部的端口电压电势Up。
如由图12所进一步加以示出的那样，在步骤S600中断开在多路复用器20之中的所有的开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有的选择开关S10至S14。在步骤S610中将该多路复用器20的第一信道K1选为刺激信道。然后在步骤S620中通过闭合开关S3、S4、S5将所选择的刺激信道的输入端口EP1至EPn与该多路复用器20的输出端口AP相连接。在步骤S630中由模数转换器30来测量在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT。因为所选择的刺激信道通过第五开关S5通过电阻R2同时与内部的接地电势相连接，所以必须在输出端口AP处得到所合成的电压电势UT，其相应于由模数转换器30所输出的数字信号在没有干扰的情况下低于最大的数字信号的40％。在步骤S640中该逻辑电路10检验该测量结果即在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第六值域之中，该第六值域包括例如低于最大的数字信号的40％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不在预先给定的第六值域之内，即所输出的数字信号高于最大的数字信号的40％，那么在步骤S650中在存储器50之中存储第六故障，其表明当前的刺激信道具有至电压电势的短路。接下来，该流程控制12经由节点I分支进入图13中的步骤S660。如果所输出的数字信号处于预先给定的第六值域之中，那么该流程控制12直接经由节点I分支进入图13的步骤S660。
如由图13所进一步加以示出的那样，在步骤S660中断开所有闭合的开关，即断开当前的刺激信道的第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5。由此将预先给定的刺激信道的输入端口EP1至EPn的连接再次从该多路复用器20的输出端口AP分开。相继地针对该多路复用器20的所有的信道K1至Kn来执行步骤620至660。因此，将在步骤S670中检验该多路复用器20的所有的信道K1至Kn是否已经作为刺激信道加以检验。如果不是这样的情况，那么在步骤S680中将该多路复用器20的最近的信道选为刺激信道。在步骤S680中选择最近的刺激信道之后，该流程控制12经由节点J分支回到图12中的步骤S620并且针对所选择的刺激信道重复步骤S620至S660。如果已经将该多路复用器20的所有的信道K1至Kn作为刺激信道加以检验，那么该流程控制12经由节点K分支进入图14的步骤S700。
如由图14所进一步加以示出的那样，在步骤S700中断开在多路复用器20中的所有的开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有的选择开关S10至S14。在步骤710中，多路复用器20的第一信道K1被选择为刺激信道。然后在步骤S715中检验所选择的刺激信道是否具有至电压电势的短路，即是否具有第六故障。如果该刺激信道具有第六故障，那么该流程控制12经由节点L分支进入图17的步骤S780。如果该刺激信道不具有第六故障，那么在步骤S720中通过闭合开关S3、S4将所选择的刺激信道的输入端口EP1至EPn与该多路复用器20的输出端口AP相连接。同时，通过闭合第六开关S6将所选择的刺激信道的输入端口EP1至EPn与端口电压电势UP相连接，其值例如相应于第三参考电压电平Uref3。在步骤S730中由模数转换器30来测量在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT。因为端口电压电势UP相应于最大的数字信号的约50％，所以必须在输出端口AP处得到所合成的电压电势UT，其相应于由模数转换器30所输出的数字信号在没有干扰的情况下高于最大的数字信号的40％。在步骤S740中该逻辑电路10检验该测量结果即在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第七值域之中，该第七值域包括例如高于最大的数字信号的40％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不在预先给定的第三值域之内，即所输出的数字信号低于最大的数字信号的40％，那么在步骤S750中在存储器50之中存储第七故障，其表明当前的刺激信道具有至地的短路。然后在步骤S760中断开该预先给定的刺激信道的输入端口EP1至EPn至多路复用器20的输出端口AP的连接，其中将断开在预先给定的刺激信道之中的开关S3、S4和S5。接下来，该流程控制12经由节点Q分支进入图17中的步骤S770。如果所输出的数字信号处于预先给定的第七值域之中，那么该流程控制12直接经由节点M分支进入图15的步骤S800。
如由图15所进一步加以示出的那样，在步骤S800中断开预先给定的刺激信道的输入端口EP1至EPn至多路复用器20的输出端口AP的连接，其中，该些开关S3、S4和S5将在预先给定的刺激信道之中断开。在步骤S810中将该多路复用器20的其他的信道中的一个信道选为测量信道。然后再步骤S820中通过闭合开关S3、S4、S5将所选择的测量信道的输入端口EP1至EPn与该多路复用器20的输出端口AP相连接。在步骤S830中由模数转换器30来测量在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT。所选择的测量信道通过第五开关S5通过电阻R2同时与内部的接地电势相连接，所以必须在输出端口AP处得到所合成的电压电势UT，其相应于由模数转换器30所输出的数字信号在没有干扰的情况下低于最大的数字信号的40％。在步骤S840中该逻辑电路10检验该测量结果即在该多路复用器20的输出端口AP处所合成的电压电势UT是否处于预先给定的第八值域之中，该第八值域包括例如低于最大的数字信号的40％的所有的数字信号。如果所输出的数字信号不在预先给定的第八值域之内，即所输出的数字信号高于最大的数字信号的40％，那么在步骤S850中在存储器50之中存储第八故障，其表明当前的测量信道与当前的刺激信道相耦接。接下来，该流程控制12经由节点O分支进入图16中的步骤S860。如果所输出的数字信号处于预先给定的第八值域之中，那么该流程控制12直接经由节点O分支进入图16的步骤S860。
如由图16进一步所示出的那样，在步骤S860之中将断开当前的测量信道的所有闭合的开关即第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5。由此将断开该预先给定的测量信道至该多路复用器20的输出端口AP的连接。相继地针对除了当前的刺激信道之外的该多路复用器20的所有其他的信道来执行步骤820至860。因此，在步骤S870中检验该多路复用器20的所有其他的信道是否作为测量信道来加以检验。如果不是这样的情况，那么在步骤S880中将该多路复用器20的最近的信道选为测量信道。在步骤S880中选择最近的测量信道之后该流程控制12经由节点P分支回到图15的步骤S820之中并且针对所选择的的测量信道来重复步骤S820至S860。如果该多路复用器20的所有的其他信道对于预先给定的刺激信道已经被检验为测量信道，那么该流程控制12经由节点Q分支进入图17的步骤S770。
如由图17进一步加以示出的那样，在步骤S770中将断开该预先给定的刺激信道的输入端口EP1至EPn至该多路复用器20的内部的端口电压电势UP的连接，其中将断开在预先给定的刺激信道之中的第六开关S6。相继地针对该多路复用器20的所有的信道K1至Kn来执行步骤S715至S370。因此，在步骤S780中检验该多路复用器20的所有的信道K1至Kn是否作为刺激信道来加以检验。如果不是这样的情况，那么在步骤S790中将该多路复用器20的最近的信道选择为刺激信道。多路复用器在步骤S790中选择了最近的刺激信道之后，该流程控制12经由节点R分支回到图14中的步骤S715并且针对所选择的刺激信道重复步骤S715至S770。如果该多路复用器20的所有的信道K1至Kn已经被检验为刺激信道，那么在步骤S795中断开在多路复用器20中的所有的开关S1至S6以及在选择单元60之中的所有的选择开关S10至S14并且该流程控制12结束在该多路复用器20的输入端口EP1至EPn处的耦接测试。在该多路复用器20的输入端口EP1至EPn处的耦接测试的结果将在存储器50之中加以存储并且能够根据需要通过该接口单元40加以输出。除了所描述的故障状态之外，也能够在存储器50中存储无故障的测量结果。
因为所有的测试自动地在启动之后通过软件自动地运行，所以该控制装置或者在该控制装置之中的微控制器不被该模数转换器装置1的测试运行所影响并且能够在该时间内处理其他过程。在自动的测试运行结束之后，测量结果能够根据需要被调用。
本发明的实施形式提供了用于检验模数转换器的多路复用器的模数转换器装置和方法，它们能够识别在多路复用器之中的错误，例如至另一个电势的短路、多个信道相互耦接或者在自动的测试运行期间的信道的破坏，从而使得依据本发明的模数转换器装置能够用于获取或者测量且处理安全性相关的量。自动的测试运行能够通过一个软件命令加以激活，该软件接收自动运行的流程控制，其激活并且分析具体的测试条件。该检验的结果能够然后通过相应的软件命令来请求。

Claims (14)

1.一种模数转换器装置，其具有多路复用器(20)和模数转换器(30)，所述多路复用器包括具有至少一个开关(S3、S4、S5)和至少一个电阻(R1)的多个信道(K1至Kn)，其中，所述至少一个开关(S3、S4、S5)将所述信道(K1至Kn)的输入端口(UP，EP1至EPn)与相对应的输出端口(AP)相连接，所述模数转换器的模拟输入端(Sana)与所述多路复用器(20)的所述输出端口(AP)相连接，其特征在于，在所述多个信道(K1至Kn)的至少一个中设置有用于测试所述多路复用器(20)的至少一个另外的开关(S1、S2、S6)，所述至少一个另外的开关将所述至少一个信道(K1至Kn)的所述输入端口(UP，EP1至EPn)和/或所述至少一个信道(K1至Kn)的所述输出端口(AP)和/或所述至少一个信道(K1至Kn)与预先给定的电压电势(Uint、UP、地)相连接。
2.根据权利要求1所述的模数转换器装置，其特征在于设置有逻辑电路(10)，其连接所述至少一个开关(S3、S4、S5)和所述至少一个另外的开关(S1、S2、S6)并且在所述逻辑电路(10)中实施流程控制(12)，所述流程控制通过控制所述相应的开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)相继地以预先给定的顺序检验单个的信道(K1至Kn)，检验相应的信道(K1至Kn)是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路和/或与其他的信道(K1至Kn)相耦接。
3.根据权利要求2所述的模数转换器装置，其特征在于，所述至少一个另外的开关(S1、S2、S6)在测试运行中是可连接的并且在所述测试运行期间激活所述逻辑电路(10)中的所述流程控制(12)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模数转换器装置，其特征在于用于提供至少一个预先给定的外部的电压电势(UT)的电源(70)和选择单元(60)。
5.根据权利要求2或3所述的模数转换器装置，其特征在于，所述逻辑电路(10)将所述模数转换器(30)应用为测量元件，其基于由所述流程控制(12)来预先给定的标准来确定在所述多路复用器(20)的所述输出端口(AP)处的合成的电压电势。
6.根据权利要求5所述的模数转换器装置，其特征在于，所述逻辑电路(10)基于预先给定的标准来分析在所述多路复用器(20)的所述输出端口(AP)处所确定的合成的电压电势，所述标准由所述流程控制(12)来预先给定。
7.根据权利要求6所述的模数转换器装置，其特征在于，所述逻辑电路(10)将在所述多路复用器(20)的所述输出端口(AP)处所确定的合成的电压电势与至少一个预先给定的阈值作比较并且将比较结果存储在至少一个存储器(50)中。
8.根据权利要求7所述的模数转换器装置，其特征在于，所述逻辑电路(10)响应于请求而输出在至少一个存储器(50)中所存储的比较结果。
9.根据权利要求2或3所述的模数转换器装置，其特征在于存在至控制器(80)的接口单元(40)，所述接口单元接收用于执行所述测试运行和/或用于从所述控制器(80)输出所述测试结果的至少一个命令并且将其转发至所述逻辑电路(10)。
10.根据权利要求9所述的模数转换器装置，其特征在于，所述接口单元(40)接收用于在整个系统的每次调试时执行所述测试运行的命令。
11.一种用于检验模数转换器的多路复用器的方法，其中，所述多路复用器(20)包括具有至少一个开关(S3、S4、S5)和至少一个电阻(R1)的多个信道(K1至Kn)，其中，连接所述多个信道并且将相应的信道(K1至Kn)的输入端口(UP，EP1至EPn)与相对应的输出端口(AP)相连接，其特征在于，在所述多个信道(K1至Kn)的至少一个中设置用于测试所述多路复用器(20)的至少一个另外的开关(S1、S2、S6)，借助于所述至少一个另外的开关将所述至少一个信道(K1至Kn)的所述输入端口(UP，EP1至EPn)和/或所述至少一个信道(K1至Kn)的所述输出端口(AP)和/或所述至少一个信道(K1至Kn)与预先给定的电压电势(Uint、UP、地、UT)相连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于实施流程控制(12)，所述流程控制通过控制所述相对应的开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)相继地以预先给定的顺序检验单个的信道(K1至Kn)，检验相应的信道(K1至Kn)是否具有至其他的电压电势的内部的和/或外部的短路和/或与其他的信道(K1至Kn)相耦接。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在测试运行之中连接所述至少一个另外的开关(S1、S2、S6)并且在所述测试运行期间激活所述流程控制(12)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述信道(K1至Kn)中的一个被运行为刺激信道并且其余的信道(K1至Kn)被运行为测量信道，其中，多个单个的信道(K1至Kn)相继地作为刺激信道来运行。
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