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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion eines dynamischen
Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen, wobei
eine aus Impulsen und Impulspausen bestehende Signalfolge einer
Hochpassfilterung mittels eines eine Kapazität enthaltenden Hochpasses unterzogen
wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Reduktion eines dynamischen
Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen durch
einen eine Kapazität
enthaltenden Hochpass.
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Signalfolgen,
die aus Impulsen und Impulspausen bestehen, treten beispielsweise
bei der Übertragung
von Informationen in paketorientierten Datenübertragungsprotokollen auf,
wobei ein Paket aus einem oder mehreren Impulsen bestehen kann,
welche einer unsymmetrischen Impulsverteilung unterliegen.
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Bei
der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen über eine eine Hochpassfunktion
realisierende Anordnung kommt es, bedingt durch den Hochpasscharakter,
zur Erzeugung einer ausgangsseitigen Richtspannung, welche nachfolgend
als dynamischer Offset bezeichnet wird.
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Eine
beispielsweise durch das Übertragungsverfahren
bedingte Verschiebung der Signalmittenspannung in positiver oder
negativer Richtung führt
in der Regel zu einer Erzeugung des dynamischen Offsets.
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Dieser
dynamische Offset kann eine, der die Hochpassfunktion realisierenden
Anordnung nachgeschaltete Anordnung durch eine offsetbedingte Verschiebung
des Arbeitspunktes in ihrer Funktionsweise störend beeinflussen. Diese Beeinflussung
tritt insbesondere dann auf, wenn die Geschwindigkeit der, zu einer
Datenübertragung
genutzten unsymmetrischen, Signalfolge den Abbau des dynamischen Offsets,
durch einen mindestens durch die Hochpassanordnung selbst bestimmten
Eigenrückkehrvorgang,
mit einer von der Dimensionierung abhängigen Zeitkonstante nicht
zulässt.
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Aus
der
US 5.748.681 ist
eine Anordnung und ein Verfahren, aus dem Stand der Technik, zur Beseitigung
eines statischen Gleichspannungsoffsets und zur Taktrückgewinnung
in einem Empfänger bekannt.
Der Empfänger
demoduliert ein Hochfrequenzsignal und erzeugt daraus ein Basisbandsignal.
Aus diesem bestimmt eine Eingangsoffsetkorrekturanordnung den Eingangsgleichspannungsoffset des
Basisbandsignals. Dieser ermittelte Offset wird nachfolgend zur
Eingangsoffsetkorrektur und somit zur Erzeugung eines offsetfreien
Basisbandsignals genutzt. In dieser Weise erfolgt auch eine Bestimmung
und Reduzierung eines dynamischen Offsets des Basisbandsignals.
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In
dieser Lösung
aus den Stand der Technik wird eine sehr komplexe Schaltungsanordnung
zur Reduzierung des dynamischen Offset benötigt, welche eine entsprechenden
Fläche
auf dem Chip und einen zusätzlichen
Betriebsstrom benötigt.
Darüber hinaus
werden durch den Betrieb der Auswerteschaltung und der von dieser
angesteuerten Schalter zur Offsetreduktion Ereignisse generiert,
welche bei einem im IrDA-Fall gleichzeitig vorhandenen zeitkontinuierlich
arbeitenden Empfänger
zu Fehlinterpretationen führen
können.
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Aus
der US 2001/0009495 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren für einen
Temperatursensor bekannt, bei welchem eine Wandlung der elektrischen
Eingangsmessgröße mittels
eines Integrators, eines umschaltbaren kapazitiven Widerstandes
und einer digitalen Folgesteuerung erfolgt. Bei dieser Lösung wird
lediglich ein statischer Offset kompensiert, da die elektrische
Eingangsgröße des Temperatursensors
eine Gleichspannung ist.
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In
der
DE 100 63 695
A1 ist ein Verfahren zur Kompensation von veränderlichen
Offsetwerten eines Empfangssignals, welches in Datenpaketen übertragen
wird, angegeben. Dabei wird ein digitalisiertes und zwischengespeichertes
Empfangssignal eines Datenpaketes in mehrere Blöcke aufgeteilt, wobei innerhalb
jedes Blocks ein blockspezifischer Mittelwert des Offsets berechnet
wird und auf Grund dieser Mittelwerte eine zeitabhängige Korrekturfunktion
für den
Offset ermittelt wird, mit der das digitalisierte Empfangssignal
nachfolgend korrigiert wird.
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Bei
diesem Stand der Technik handelt es sich um ein Verfahren, dessen
Methode in der Mittelung von detektierten Ablagen besteht, wobei
davon ausgegangen wird, dass ein starres Protokoll in Anteile zerlegt
werden kann, welche in die Mittelung mit einfließen. Dieses Verfahren ist somit
für unsymmetrische
Impulsfolgen, welche nicht in feste Pakete zerlegt werden können, nicht
geeignet.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den dynamischen Offset
zu reduzieren, um eine Verringerung des störenden Einflusses auf nachfolgende
Verfahrensschritte zu erreichen.
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Verfahrensseitig
wird die Aufgabe dadurch gelöst,
dass in jeder Impulspause eine Entladung der Kapazität um einen
in Abhängigkeit
von der Größe der Amplitude
der eingangsseitigen Spannung des Hochpasses stehenden Betrages
erfolgt.
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Bei
der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen durch eine Anordnung
mit Hochpasscharakter kommt es zu einem unerwünschten Aufintegrieren der
Spannungsimpulsfolgen am Hochpassausgang und somit zur Erzeugung
des dynamischen Offsets. Zur Vermeidung dieses Offsets wird diesem Vorgang
der Integration erfindungsgemäß gegengesteuert.
Dazu wird jeweils in den Impulspausen eine, zumindest teilweise,
Entladung der in der Anordnung mit Hochpasscharakter enthaltenen
Hochpasskapazität
durchgeführt.
Die Intensität
der Entladung wird dabei beispielsweise durch die Amplitude der
eingangsseitigen Spannung bestimmt.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entladung
der Kapazität
teilweise oder vollständig
erfolgt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Entladung nach einer linearen oder nichtlinearen Kennlinie erfolgt.
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Die
Entladung der Hochpasskapazität
kann je nach Vorgabe vollständig
oder nur teilweise erfolgen. Der Entladungsvorgang kann dabei gemäß einer
linearen- oder nichtlinearen Kennlinienfunktion durchgeführt werden.
Eine Entladung gemäß einer nichtlinearen
Kennlinie erfolgt beispielsweise für den Fall, dass die Kapazität zur Offsetreduktion
mit der Leitbahn eines Transistors überbrückt ist.
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Anordnungsseitig
wird die Aufgabe dadurch gelöst,
dass ein erster Eingang mit einem ersten Anschluss der Kapazität und einem
ersten Anschluss eines steuerbaren Elementes verbunden ist, dass
ein zweiter Anschluss der Kapazität und ein zweiter Anschluss
des steuerbaren Elementes mit einem ersten Ausgang und einem ersten
Anschluss eines eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes
verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des eine Widerstandsfunktion
realisierenden Elementes, ein zweiter Eingang und ein zweiter Ausgang
sind dabei mit einem Bezugspotential verbunden. Das steuerbare Element weist
einen dritten Anschluss zur Einspeisung eines Steuersignals auf.
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In
einer aus mindestens einem Kondensator und einem eine Widerstandsfunktion
realisierendem Element bestehenden Hochpassanordnung ist der Kondensator
durch zwei Anschlüsse
eines steuerbaren Elementes überbrückt, wobei
das steuerbare Element einen Anschluss zur Einspeisung einer Steuerspannung
aufweist. Über
diesen Steuereingang kann beispielsweise eine die Elektroden des
Kondensators kurzschließende
Funktionsweise ein- oder ausgeschaltet werden. Das Einschalten dieser
Funktionsweise ist dann beispielsweise für gesamte Dauer der Impulspause
oder nur eine bestimmte Zeitdauer innerhalb der Impulspause möglich. Außerdem kann die
Entladung des Kondensators beispielsweise in Abhängigkeit von der Eingangsspannung
der Anordnung nach einer Kennlinie gesteuert werden.
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Die
jeweils zweiten Anschlüsse
des Eingangs, des Ausgangs und des eine Widerstandsfunktion realisierenden
Elementes sind mit einem Bezugspotential verbunden, welches dem
Massepotential oder einem anderen Spannungspotential entsprechen
kann.
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In
einer besonderen Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass das steuerbare Element ein Transistor
ist.
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Eine
Realisierungsvariante für
das steuerbare Element stellt der Einsatz eines FET-Transistors dar,
dessen Source-Drain-Strecke
die Kapazität überbrückt und
dessen Gate-Anschluss mit einem Steuersignal angesteuert wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Widerstandsfunktion
realisierende Element ein ohmscher Widerstand oder ein Transistor
ist.
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Das
eine Widerstandsfunktion realisierende Element kann beispielsweise
durch einen ohmschen Widerstand realisiert werden. Eine weitere
Variante besteht in der Verwendung eines Bipolar- oder Unipolartransistors
zur Realisierung der Widerstandsfunktion. Diese Variante kann beispielsweise
dann zum Einsatz kommen, wenn eine Steuerung der Hochpasszeit im
laufenden Betrieb erfolgen soll.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In den zugehörigen
Zeichnungen zeigt
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1 eine
Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 eine
erfindungsgemäße Anordnung, bei
der als steuerbarer Element ein Feldeffekttransistor eingesetzt
wird.
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In
der 1 ist eine Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
gezeigt. Diese besteht aus einer einen Hochpass bildenden Kapazität 1 und
beispielsweise einem Widerstand 2. Die Hochpassanordnung
weist einen Eingang 3 und einen Ausgang 4 auf,
deren jeweils erste Anschlüsse mit
der Kapazität 1 verbunden
sind. Der jeweils zweite Anschluss des Einganges 3 und
des Ausganges 4 ist mit einem Bezugspotential verbunden,
welches nicht zwingend das Massepotential sein muss. Erfindungsgemäß ist der
Kondensator durch zwei Anschlüsse
des steuerbaren Elementes 5 überbrückt, welches über einen
Steuereingang mit der hier nicht näher dargestellten Steuerspannung 6 verbunden
ist. Durch die Ansteuerung des steuerbaren Elementes wird dieses
zwischen den die Kapazität überbrückenden
Anschlüssen
intern leitend und sorgt somit durch eine Entladung des Kondensators
für eine
Reduktion des dynamischen Offsets. Dabei ist durch die Ansteuerspannung
gewährleistet,
dass die Offsetreduktion nur in den Impulspausen erfolgt.
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In
der 2 ist eine erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, bei der
als steuerbares Element ein Feldeffekttransistor eingesetzt ist.
Auch in diesem Beispiel wird der Hochpass durch die Kapazität 1 und den
Widerstand 2 gebildet, welche in üblicher Weise mit dem Eingang 3 und
dem Ausgang 4 verbunden sind.
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Das
steuerbare Element 5 ist als ein, mit seiner Source-Drain-Strecke die Kapazität 1 überbrückender,
Feldeffekttransistor 7 ausgebildet.
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Diese
Hochpassanordnung wird mit einem unsymmetrischen Signal am Eingang 3 angesteuert. Es
wird angenommen, dass durch die Lage des Eingangssignals während der
Dauer eines Impulses die Kapazität 1 aufgeladen
wird und ein Ladungsverschiebestrom durch die Kapazität fließt. Durch
diesen Vorgang wird nicht nur wie gewünscht die Flanke des Impulses
an den Ausgang übertragen,
sondern durch die Aufladung der Kapazität 1, unter der Voraussetzung,
dass der Eingangswiderstand einer mit dem Ausgang 4 verbundenen
Anordnung eine Entladung der Ausgangsspannung nicht oder nicht in
der hierfür
notwendigen Zeit ermöglicht,
auch ein ausgangsseitiger dynamischer Offset erzeugt.
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Zu
einer erfindungsgemäßen Reduzierung dieses
Offsets wird über
den Steuereingang 6 eine Steuerspannung an den Gateanschluss
des Feldeffekttransistors 7 angelegt. Ist diese Steuerspannung in
einem Bereich, so dass in Bezug zu dem am Eingang 3 aufgeprägten Arbeitspunkt
eine Gate-Source-Spannung entsteht, durch welche die Source-Drain-Strecke
des Feldeffekttransistors 7 leitend wird, beginnt ein die
Kapazität 1 entladender
Entladestrom über
die Source-Drain-Strecke zu fließen. Durch eine Veränderung
der Steuerspannung 6 und damit der Gate-Source-Spannung kann dieser Entladestrom
gemäß der Kennlinie
des Feldeffekttransistors 7 gesteuert werden. Durch die
Steuerspannung ist somit sowohl die Intensität als auch die Dauer der Offsetreduktion
steuerbar.
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- 1
- Kapazität
- 2
- widerstandsbildendes
Element
- 3
- Eingang
- 4
- Ausgang
- 5
- steuerbares
Element
- 6
- Steuereingang
- 7
- Feldeffekttransistor