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Die
Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Magnetfeldsensor,
mit einem Sensorelement, das ein ein Störsignal enthaltendes Sensorsignal
abgibt, mit einer Auswerteeinrichtung, die mit dem Sensorelement
verbunden ist und einen Subtrahierer enthält, der ein Kompensationssignal
von dem Sensorsignal subtrahiert. Die Erfindung betrifft weiter ein
Verfahren zur Störsignal-Kompensation
eines Sensors.
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Ganz
allgemein haben sowohl ein Sensor als auch seine Auswerteschaltung,
mit der das Sensorsignal ausgewertet wird, Störsignale, die sich dem eigentlich
zu erzeugenden Nutzsignal, dem Messsignal, überlagern. Insbesondere zählen hierzu
ein überlagertes
Gleichsignal, der Offset, und dessen Temperaturabhängigkeit.
Diese beeinflussen die Komponenten des Sensors und verfälschen das Messsignal
als auch Linearität
und Arbeitspunkt der Auswerteelemente.
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Bekannte
Anwendungsbeispiele für
Sensoren beziehen sich auf Magnetfeldsensoren und insbesondere Hallsensoren
mit Hallelementen. Ein Hallelement gibt im Magnetfeld als Hallsignal
ein Spannungssignal ab, wenn es von einem Strom senkrecht zum Magnetfeld
durchflossen wird. Das Hallsignal, d. h. die Hallspannung, ist abhängig von
dem Produkt aus der vertikalen Komponente der magnetischen Flussdichte,
dem Hallstrom und der Hallkonstanten. Die Hallkonstante, die die
Sensitivität
des Hallelements angibt, ist materialabhängig.
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Im
praktischen Betrieb überlagert
sich dem Nutzsignal der Hallspannung aus Hallkonstante des Bauelements,
der vertikalen Komponente der magnetischen Flussdichte und dem Hallstrom
der Offset, der sich aus den Offsets des Hallelementes und der nachfolgenden
Auswertereinrichtung zusammensetzt.
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Aus
der
EP 0525235 B1 sind
ein Verfahren und ein Magnetfeldsensor mit einer Selbstkompensation
durch eine thermische und technologische Kopplung des Hallelementes
und seiner Versorgungseinrichtungen bekannt. Dazu sind die entsprechenden
Elemente in einer integrierten Schaltung gemeinsam ausgeführt. Mittels
einer Hystereseschaltung wird der Hallspannung eine Offsetspannung überlagert.
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Ein
weiterer Magnetfeldsensor ist aus der
DE 4431703 A1 bekannt. Dort wird ein Magnetfeldsensor vorgeschlagen,
der unter Berücksichtigung
eines Offsets des Hallelements eine größere Genauigkeit ermöglicht.
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Aus
der
DE 196 50 184
A1 ist ein getakteter Hallsensor mit einer Abtast- und
Halteschaltung sowie Summierglied mit dynamischer Offset-Unterdrückung bekannt.
Darin wird beschrieben, wie der Offset mit Hilfe zweier Signale,
die aus senkrecht zueinander durch den Hallsensor fließenden Strömen erzeugt
werden, mittels einer Summation eliminiert wird. Das Verfahren ist
auch als „Spinning
Current”-Technik
bekannt.
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Aus
der
US 2003/017
8989 A1 ist ein Zahnrad-Detektor mit Offset-Kompensation
eines Magnetfeldes bekannt, bei der das Sensorsignal am Ausgang
der Auswerteschaltung zurückgewonnen
und auf den Eingang der Auswerteschaltung rückgekoppelt wird, um den durch
das magnetische Gleichfeld erzeugten Offset zu kompensieren. Obwohl
der Detektor diesen Offset zum großen Teil eliminiert, beschreibt
das Dokument, dass eine erhebliche Ungenauigkeit im Verhältnis Störsignal
zu Nutzsignal verbleibt. Das Dokument führt weiter aus, dass eine Frequenzdiskriminierung
zur Offset-Entfernung nicht ausreicht.
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Als
weiteres Anwendungsbeispiel gibt die
EP 0916074 B1 einen magnetischen Drehsensor
an, bei dem ein auf einer Achse montierter Magnet über einem
Hallelement angeordnet ist. Das Hallelement selbst besteht aus einer
Anzahl von einzelnen Sensorelementen, die in einer bestimmten geometrischen
Anordnung zueinander stehen. Jede Anordnung mit nachfolgendem Vorverstärker für das entsprechende
Signal wird als Kanal bezeichnet. Die dem Hallelement nachgeschaltete
Auswertereinrichtung ermittelt aus den Hallsignalen der Kanäle den Drehwinkel
der Achse. Jeder Kanal weist ein Offsetsignal der Sensoranordnung
und einen Offset des Vorverstärkers
auf, zu dem der Offset der Auswerteeinrichtung hinzukommt. Dadurch
wird das eigentliche Nutzsignal verfälscht und ein falscher Ausgangswert
ermittelt.
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Ähnliches
gilt, wenn das Hallsignal für
Zwecke einer digitalen Weiterverarbeitung digitalisiert wird.
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In
der
DE 3817574 C2 ist
ein Wirbelstromsensor beschrieben. Ein Ausgangssignal eines Sinusgenerators
wird an eine Messspule, in deren magnetischem Feld das zu erfassende
Objekt angeordnet ist, und an einen Phasenschieber zugeleitet. Der Ausgang
der Messspule und der Ausgang des Phasenschiebers sind mit zwei
Demodulatoren gekoppelt. Die beiden Demodulatoren sind ausgangsseitig mit
jeweils einem Signalverarbeitungsmodul verbunden, das eine Hochpassfunktion
aufweisen kann.
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Aus
der
DE 10229804 A1 ist
eine Vorrichtung zum Linearisieren eines nicht linearen Spannungs-/Strom-Ausgangssignalverlaufs
einer Bauelement-Einheit bekannt. Das Signal eines Sensors wird mit
einem Sigma-Delta-Modulator und einem digitalen Vorfilter verarbeitet.
Das Ausgangssignal des Vorfilters adressiert einen Festwertspeicher,
in dem Korrekturwerte zur Linearisierung abgespeichert sind. Die
Ausgangsleitungen des Festwertspeichers sind über einen Digital-Analog-Wandler
und einen analogen Tiefpass-Filter mit einem weiteren Eingang des
Sigma-Delta-Modulators gekoppelt.
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Die
DE 10160794 A1 befasst
sich mit einer Signalverarbeitungseinrichtung für einen Druckschalter. Ein
Ausgangssignal einer Messbrücke
wird über ein
Filter und einen Analog-Digital-Wandler einem Mikrocontroller zugeleitet.
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Die
US 5,459,432 beschreibt
einen Chopper und einen Sigma-Delta-Modulator.
Ein analoges Signal wird über
einen Summierer, einen Chopper und ein Filter einem ein-Bit Analog-Digital-Wandler zugeleitet.
Der Ausgang des ein-Bit Analog-Digital-Wandlers
ist über
ein logisches Gatter und einen ein-Bit Digital-Analog-Wandler mit
einem weiteren Eingang des Summierers verbunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor und ein Verfahren
anzugeben, mit denen sich ein besseres Störsignalverhalten des Sensors ergibt.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Sensor, insbesondere einen Hallsensor,
und durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass der eingangs beschriebene Sensor eine Filtereinrichtung
enthält,
mit der das Störsignal,
insbesondere der Offset, aus dem Sensorsignal herausgefiltert und
auf ein Subtrahierglied im Ausgangskreis des Sensorelements zurückgeführt wird.
Dabei bedeutet „Störsignal”, dass
das Störsignal
im Rahmen der (schaltungs)technischen Realisierung der Auswerteeinrichtung
so weit wie möglich
und im Idealfall vollständig im
Rückkopplungszweig
zurückgewonnen
und herausgefiltert wird. Das Subtrahierglied subtrahiert das Störsignal
vom Sensorsignal.
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Mit
der Erfindung wird es möglich,
nicht nur den Störsignalanteil
des Ausgangssignals auf Null oder ein Minimum zu reduzieren, sondern
auch den Arbeitspunkt des Ausgangsverstärkers des Sensorelements in
einem optimalen linearen Bereich zu halten. Das Ausgangssignal des
Sensors entspricht weitestgehend dem gewünschten Messsignal.
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Der
Sensor enthält
eine Zerhackereinrichtung (Chopper), die das an ihrem Eingang anliegende
Signal abwechselnd invertiert. Der Ausgang der Zerhackereinrichtung
ist mit einem Demodulator verbunden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn eine dem Chopper nachgeschaltete Hochpasseinrichtung
das Störsignal
herausfiltert. Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform der Chopper in dem
Sensorelement bzw. im Signalweg möglichst unmittelbar hinter
dem eigentlichen sensitiven Element, z. B. der Hallzelle, und vor
dem Subtrahierer angeordnet ist, können sowohl Störsignalanteile
des Sensorelements als auch der Auswerteeinrichtung kompensiert
werden. Wenn dagegen der Chopper im Signalweg hinter dem Subtrahierer
der Auswerteeinrichtung angeordnet ist, werden Störsignalanteile
der Auswerteeinrichtung kompensiert.
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Die
Hochpasseinrichtung oder eine Bandpasseinrichtung steuert einen
Zähler
oder Integrator, dessen Zählerwert/Summenwert
dem Wert des Störsignals
entspricht. Dem Zähler/Integrator
ist ein Digital-Analog-Wandler nachgeschaltet, der den Zählerwert/Summenwert
in ein Analogsignal wandelt.
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Insbesondere
kann das Messsignal digital weiterverarbeitet werden, beispielsweise
in einem Rechner, wenn die Auswerteeinrichtung einen Analog-Digital-Wandler
enthält,
der das Ausgangssignal des Subtrahierers digitalisiert. Damit lassen
sich die Vorteile der Digitaltechnik auf den Sensor anwenden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung ist es, wenn der Analog-Digital-Wandler ein
Sigma-Delta-Modulator erster oder höherer Ordnung ist. Damit kann
das digitalisierte Signal als einfache Folge von Pulsen oder Bits
weiter verarbeitet werden.
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Es
ist vorgesehen, dass der Demodulator dem Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet
ist. Damit wird der beim Choppen invertierte Signalanteil wieder
umgedreht bzw. nochmals invertiert und das ursprüngliche oder bevorzugt das
daraus abgeleitete Signal gewonnen, das nachfolgend gefiltert werden kann.
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Mit
einer Lastschaltung, die dem Subtrahierer nachgeschaltet ist, lässt sich
das Stromsignal des Sensorelements in ein Spannungssignal umwandeln, das
sich für
die digitale Signalverarbeitung eignet.
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Bei
dem Verfahren zur Elimination des Störsignals ist vorgesehen, dass
das Störsignal
aus dem Sensorsignal herausgefiltert wird und am Ausgang des Sensorelements
vom Sensorsignal subtrahiert wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Figuren der
Zeichnung näher
erläutert.
Die Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und
sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Gleiche
oder gleichwirkende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen
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1 einen
schematischen Aufbau eines Sensors mit einer Störsignalkompensation und
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2 eine
detaillierte schematische Darstellung eines Sensors mit digitaler
Signalverarbeitung und Störsignalkompensation.
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Gemäß 1 enthält der Sensor
S ein Sensorelement 1, das die zu erfassende Messgröße detektiert.
Am Ausgang des Sensorelements steht das Sensorsignal SS zur Verfügung, das
an einen Eingang eines Subtrahierers 2 der Auswerteeinrichtung 6 gelegt
ist. Das Ausgangssignal des Subtrahierers gelangt an eine Filtereinrichtung 3,
die eine Zerhackereinrichtung (Chopper) 4 enthält. Der
Chopper erzeugt aus dem Eingangssignal abwechselnd ein invertiertes
und ein nichtinvertiertes Teilsignal. Die Chopperfrequenz wird entsprechend
höher als
die höchste
Signalfrequenz gewählt.
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Der
Chopper muss nicht, wie in 1 gezeigt,
Element der Auswerteeinrichtung sein. Wenn der Chopper in dem Sensorelement
bzw. im Signalweg möglichst
unmittelbar nach dem messgrößen-sensitiven
Element, z. B. der Hallzelle, bzw. vor dem Ausgangsverstärker des
Sensorelements angeordnet ist, können
sowohl Störsignalanteile
des Sensorelements als auch der Auswerteeinrichtung kompensiert
werden.
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Das
Ausgangssignal AS des Sensors S steht am Ausgang der Filtereinrichtung
zur Verfügung. Gleichzeitig
wird das Ausgangssignal einem Hochpass bzw. einem selektiven Bandpass 5 zugeführt, der
ebenfalls in der Filtereinrichtung 3 enthalten und mit
dem Subtraktionseingang des Subtrahierers verbunden ist. Dadurch
entsteht ein geschlossener Regelkreis, dessen Ausgangssignal weitgehend
frei von Störsignalen
ist. Die Hochpasseinrichtung 5 filtert die Störanteile
aus dem Ausgangssignal heraus, so dass am Ausgang des Rückkoppelzweiges,
d. h. dem anderen Ausgang der Filtereinrichtung das Störsignal STS
bereitgestellt und auf den zweiten Eingang des Subtrahierers 2 rückgeführt ist.
Dabei subtrahiert der Subtrahierer das Störsignal von dem Sensorsignal.
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Durch
das Choppen werden die Störanteile des
ge-choppten Signals, z. B. des Offsets, die typischerweise im niederfrequenten
Bereich und insbesondere auch als Gleichsignal anliegen, in einen
hohen Frequenzbereich verschoben. Je weiter vorne in der Messsignalkette
das choppen erfolgt, desto mehr Störsignalanteile können damit
nach hohen Frequenzen verschoben werden. Mit dem Hochpass 5 lassen sich
diese Signalanteile dann extrahieren.
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Aufgrund
des geschlossenen Regelkreises, mit dem das Störsignal von dem Sensorsignal
subtrahiert wird, wird der Störsignalanteil
des Sensors auf ein Minimum geregelt. Am Ausgang der Filtereinrichtung
steht deshalb das eigentliche Messsignal AS im wesentlichen störsignalfrei
bereit.
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Gleichzeitig
ermöglicht
die beschriebene Rückkopplung,
dass der Ausgangsarbeitspunkt eines im Sensorelement 1 enthaltenen
Ausgangsverstärkers
in seinem optimalen linearen Bereich gehalten werden kann. Ebenso
wird der Dynamikbereich der Auswerteeinrichtung besser ausgenutzt.
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Die
anhand von 1 beschriebene dynamische Störsignalkompensation
ermöglicht
die Einstellung eines von Temperatur- und Prozessschwankungen weitgehend
unabhängigen
Arbeitspunktes des Sensors. Damit lassen sich hohen Anforderungen
an die Linearität
des gesamten Sensors realisieren, ohne dass der Sensor manuell abgeglichen
werden muss.
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Das
anhand der schematischen Darstellung der 1 grundlegend
erläuterte
Prinzip der Erfindung wird nachfolgend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
gemäß 2 näher erläutert. Dabei
zeigt 2 einen Magnetfeldsensor, bei dem das Sensorelement 10 eine
Hallanordnung 11 enthält. Die
Hallanordnung 11 wird von einem Hallstrom einer an sich
bekannten Hallstromquelle 12 gespeist. Das Ausgangssignal
der Hallanordnung 11 wird mit Hilfe eines Ausgangsverstärkers 13 in
das Sensorsignal SS umgesetzt, das am Ausgang des Sensorelements 10 bereitgestellt
wird.
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Die
Elemente der Hallanordnung 11 sind so angeordnet und betrieben,
dass sich mit einem Kanal der Hallanordnung zwei um 90° gegeneinander
verschobene Hallsignale erzeugen lassen. Auf diese Weise ermöglicht die
Hallanordnung 11 den Einsatz der eingangs beschriebenen
current spinning Technik. Dazu sind zwei getaktete Umschaltelemente 14 und 15 jeweils
am Eingang bzw. dem Ausgang der Sensoranordnung 11 vorgesehen.
Die am Ausgang des getakteten Umschalters 15 bereitgestellten
Hallsignale der Hallanordnung sind Hallspannungen, die im Ausführungsbeispiel
mit Hilfe des als Transkonduktanzverstärkers ausgeführten Ausgangsverstärkers 13 in
Stromsignale umgewandelt werden. Jedes der Stromsignale bildet das
Sensorsignal SS.
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An
dem Summations- bzw. Subtrahierknotenpunkt können auch weitere Sensorelemente
(Hallelemente) eines Arrays zusammengefasst werden und parallel
kompensiert werden.
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Grundsätzlich ist
es in bekannter Weise möglich,
mit der current spinning Technik und den getakteten Umschaltern 14 und 15 den
Offset der Hallanordnung weitgehend zu eliminieren. Diese Kompensation
genügt
jedoch nicht höheren
Anforderungen, insbesondere auch, weil das Sensorsignal weiterverarbeitet
werden muss und die nachfolgenden Schaltungselemente des Sensors
selbst Störsignale,
z. B. Offset erzeugen. Die Erfindung führt deshalb weiter und bezieht
auch nachfolgende Bauteile der Auswerteeinrichtung in die Störsignalkompensation
mit ein, um eine weitere Verbesserung und ein lineares Verhalten
des Sensors zu erreichen.
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Nachfolgend
wird der Einfachheit halber nur die Störsignalkompensation eines der
beiden geschilderten Hallsignale beschreiben. Es versteht sich von
selbst, dass die Signalverarbeitung auch mit dem zweiten Hallsignal
des Kanals durchgeführt
wird. Darüber
hinaus ist die Erfindung auch auf mehrkanalige Sensoren entsprechend
anwendbar.
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Das
Sensorsignal SS ist störbehaftet,
insbesondere durch einen Offset. Dieser ergibt sich beispielsweise,
weil der von der Stromquelle 12 gelieferte Versorgungsstrom
je nach Einsatzbereich eine unterschiedliche Größe hat und darüber hinaus
temperaturabhängig
sein kann.
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Im
Ausführungsbeispiel
dient der getaktete Schalter 15 quasi in einer Doppelfunktion
einmal als Element für
die current spinning Technik und andererseits als Zerhacker (Chopper),
der das am Ausgang der Hallanordnung 11 anliegenden Hallsignal, das
mit dem Störsignal
beaufschlagt ist, mit einer Frequenz abwechselnd invertiert und
nicht invertiert. Die Frequenz so hoch gewählt, dass das Störsignal mit
einem Hochpass- oder Bandpassfilter vom Nutzsignal getrennt werden
kann. Am Eingang des Ausgangsverstärkers 13 liegt deshalb
das Ausgangssignal der Hallanordnung sowohl invertiert als auch
nicht invertiert an.
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Ausgangsseitig
ist der Ausgangsverstärker des
Sensorelements mit der Auswerteeinrichtung 20 verbunden.
Diese enthält
eingangsseitig einen Subtrahierer 21, der an einem Eingang
das Ausgangssignal des Verstärkers 13 empfängt. Am
anderen Eingang des Subtrahierers liegt das rückgekoppelte Signal, das dem
Störsignal
entspricht und das von dem Sensorsignal subtrahiert wird. Ausgangsseitig
ist dem Subtrahierer eine Lastschaltung 22 nachgeschaltet.
Die Lastschaltung hat die Aufgabe, den Arbeitspunkt der Auswerteeinrichtung
vorzugeben und das Stromausgangssignal des Ausgangsverstärkers 13 bzw.
des Subtrahierers 21 in eine Spannung zu wandeln.
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Der
Lastschaltung 22 nachgeschaltet ist ein Analog-/Digital-Wandler (ADC) 23.
Grundsätzlich sind
unterschiedliche Ausführungsformen
des Analog-/Digital-Wandler möglich.
Im Ausführungsbeispiel ist
der ADC 23 als Sigma-Delta-Modulator vorgesehen. Der Sigma-Delta-Modulator
wandelt das anliegende Eingangssignal in ein digitales Ausgangssignal
um und erzeugt einen Bitstrom hoher Frequenz. Das digitalisierte
Ausgangssignal des ADC wird digital verarbeitet.
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Gemäß 2 ist
dem ADC ein weiteres getaktetes Bauelement 24 nachgeschaltet,
das eine Demodulation ausführt.
Der Demodulator 24 kann beispielsweise ein EXOR sein. Am
Ausgang des getakteten Demodulators 24 liegt in digitaler
Form wiederum das Nutzsignal bzw. Messsignal, jeweils vermindert
oder erhöht
um das Störsignal
an. Mit einem Hochpassfilter oder einem Bandpassfilter kann danach
das zu hohen Frequenzen hin verschobene niederfrequente Störsignal
bzw. Gleichsignal herausgefiltert werden oder umgekehrt mit einem
Tiefpassfilter das Nutzsignal herausgefiltert werden.
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Grundsätzlich ist
es bei Sensoren nicht notwendig, dass der getaktete Schalter 15,
der aus dem Ausgangssignal des Sensors ein invertierendes und ein
nicht invertierendes Signal erzeugt, im Sensorelement angeordnet
ist. Vielmehr kann der Chopper 15 auch dem Sensorelement
nachgeschaltet sein, beispielsweise kann er auch, wie in 1 gezeigt,
in der Auswerteeinrichtung vorgesehen und z. B. dem ADC vorgeschaltet
sein. In diesem Fall können
nur Störsignalanteile
der Auswerteeinrichtung gefiltert werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 2 ist nun vorgesehen, dass dem Demodulator 24 ein
Bandpass oder Hochpass 25 nachgeschaltet ist, mit dem das
in den hohen Frequenzbereich hinein verschobene Störsignal
herausgefiltert wird. Das Ausgangssignal des Hochpassfilters wird
synchron gleichgerichtet und dazu genutzt, einen Aufwärts- /Abwärtszähler 26 mit
Integratorfunktion anzusteuern, der einen an einem anderen Eingang
anliegenden Takt zählt. Grundsätzlich ist
es dazu ausreichend, dass als Eingangssignal des Zählers das
höchstwertige
Bit des Ausgangssignals des Hochpassfilters verwendet ist, d. h.
das Vorzeichenbit. Dieses zeigt dem Zähler 26 an, ob er
aufwärts
oder abwärts
zählen
soll.
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Der
Zählerwert
des Zählers 26 wiederum wird
einem Digital-Analog-Wandler
zugeführt,
der in an sich bekannter Weise einen analogen Ausgangswert ermittelt.
Im Ausführungsbeispiel
ist das ein Stromsignal, das auf den negativen Eingang des Subtrahierers 21 geführt ist.
Dieses Ausgangssignal des DAC entspricht somit im Rahmen der (schaltungs-)technisch
realisierten Genauigkeit dem analogen Störsignal, das in dieser Rückkopplungsschleife vom
Störsignal
behafteten Ausgangssignal des Sensorelements 10 subtrahiert
wird. Die Ausführung
der Auswerteeinrichtung mit Hochpasseinrichtung, Zähler und
DAC bewirkt eine Stabilisierung des Regelkreises.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Demodulator 24 ein
digitales Filter 28 nachgeschaltet ist, das ein Dezimationsfilter enthält. Mit
dem digitalen Filter ist eine Filterung des hochfrequenten Bitstroms
des Demodulators 24 möglich,
beispielsweise eine Dezimierung, mit der der Bitstrom in ein besser
verwertbares Digitalsignal gewandelt wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem Dezimationsfilter 28 eine
Abtastanordnung 29 nachgeschaltet ist, die ihren Abtastwert
für eine
vorgegebene Zeit speichert und an die Hochpasseinrichtung 25 weitergibt.
Beispielsweise kann die Abtasteinrichtung 29 nur jeden dritten
Abtastwert an die Hochpasseinrichtung weitergeben. Damit kann das
Einschwingverhalten des Dezimationsfilters bzw. des digitalen Filters
berücksichtigt werden.
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Das
Ausgangssignal der Abtasteinrichtung 29 ist gleichzeitig
das Ausgangssignal AS der Sensoranordnung, das mit nachgeschalteten
Elementen, beispielsweise einem nicht gezeigten digitalen Signalprozessor
weiterverarbeitet werden kann.
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Die
getakteten Elemente der Anordnung, d. h. die getakteten Schalter 14 und 15,
der Demodulator 24, die Abtasteinrichtung 29 und
der Zähler 26 werden
bevorzugt von derselben Taktfrequenz CLK getaktet, um die Elemente
zu synchronisieren. Die interne Takt- bzw. Zählfrequenz des Zählers kann
demgegenüber
höher liegen.
Dies dient zur besseren Stabilisierung des Regelkreises.
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Mit
dem geschlossenen Regelkreis, der das Störsignal, beispielsweise den
Offset, auf den Eingang der Auswerteeinrichtung 20 zurückführt, ist
es möglich,
das Störsignal
auf ein Minimum zu regeln. Gleichzeitig wird damit erreicht, dass
der Ausgangsarbeitspunkt des Ausgangsverstärkers des Sensorelements in
einem optimalen linearen Bereich arbeiten kann. Damit ergibt bei
dieser dynamischen Störsignalkompensation
eine stabile Einstellung des Arbeitspunktes des Sensors gegenüber Störsignalen, die
sowohl die Temperatur abhängigen
Größen als auch
die Prozess abhängigen
Größen bei
der Sensorherstellung kompensiert. Auf diese Weise lassen sich hohe
Anforderungen an die Linearität
des Sensors umsetzen, so dass ein manueller Abgleich des Sensors
nicht notwendig ist.