DE102005009747A1 - Signalprozessor - Google Patents

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DE102005009747A1
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pulse train
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Minoru Abe
Manabu Yamashita
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht einen Signalprozessor vor, inkludierend einen Mikroprozessor (110) zum Generieren und Zuführen einer Steuersignalimpulsfolge, eine Verstärkungssteuerschaltung (10a, 10b) mit einer Schalteinrichtung (17a, 17b), die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen wird, und Widerständen (15a, 15b, 16a, 16b) zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors in Bezug auf eine Signalspannung als einen Eingang und Variieren der Widerstandswerte der Widerstände (15a, 15b, 16a, 16b) als Reaktion auf eine relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge, wobei dadurch der Verstärkungsfaktor in Bezug auf die Signalspannung als ein Eingang gesteuert wird, und eine Schaltkondensatorfilterschaltung (20a, 20b) mit Schalteinrichtungen (21a, 21b, 23a, 23b), die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen werden, und einem Lade-/Entladekondensator (22a, 22b), der mit den Schalteinrichtungen (21a, 21b, 23a, 23b) verbunden ist, wobei dadurch Filtercharakteristika als Reaktion auf die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge abgestimmt werden. Die Steuersignalimpulsfolge wird den Schalteinrichtungen (17a, 17b, 21a, 21b, 23a, 23b) gemeinsam zugeführt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Signalprozessor, und genauer auf einen Signalprozessor für eine Verwendung in einem Verbrennungsmotor.
  • Unter Signalprozessoren zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen war ein analoger Eingangssignalprozessor mit der Funktion zum Abstimmen sowohl der Verstärkung als auch Frequenzcharakteristika des Eingangssignalprozessors öffentlich bekannt, der z.B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2002-16460 (1 und Zusammenfassung) gezeigt wird. JP 2002-16460 beschreibt eine Erfindung bezüglich einer Verstärkungssteuerschaltung, und präsentiert das Konzept zum Ändern der schaltenden relativen Einschaltdauer von Schalteinrichtungen, die mit einem Widerstand, der die Verstärkung eines Operationsverstärkers bestimmt, parallel oder in Reihe verbunden sind, wobei dadurch die Verstärkung ebenso wie Steuerfrequenzcharakteristika eines Filters in einem Wechselstromverstärker abgestimmt werden.
  • Es befindet sich eine Schaltkondensatorfilterschaltung in breiter praktischer Verwendung als eine Komponente einer Filterschaltung, die z.B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegung Nr. 11-205113 (1999) (11 und Absätze 0002 bis 0013) gezeigt wird. JP 11-205113 beschreibt eine Erfindung bezüglich eines Schaltkreises und einer Schaltkondensatorfilterschaltung, und präsentiert das Konzept zum Laden/Entladen eines Kondensators mit einer Kapazität C1 in einem variablen Zyklus Ts, wobei dadurch ein äquivalenter variabler elektrischer Widerstand erhalten wird, wobei ein Widerstandswert R als Ts/C1 ausgedrückt wird.
  • Ferner beschreibt die japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2002-130043 (1, Absätze 0017 und 0018) eine Erfindung bezüglich eines Signalprozessors zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen, und präsentiert das Konzept eines Klopfdetektors für einen Motor, der mit einer Schaltkondensatorfilterschaltung versehen ist, die ein Bandpassfilter, eine Verstärkerschaltung variabler Verstärkung und eine Spitzenhalteschaltung bildet.
  • Des weiteren beschreibt die japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 5-306645 (1993) (11 und Absatz 0044) eine Erfindung bezüglich eines Klopfdetektors für einen Verbrennungsmotor, und präsentiert das Konzept zum Abstimmen der Signaldurchgangsfrequenzbandbreite einer Schaltkondensatorfilterschaltung, die ein Bandpassfilter bildet, in Übereinstimmung mit Betriebsbedingungen für den Verbrennungsmotor.
  • Die in der oben erwähnten JP 2002-16460 beschriebene Verstärkungssteuerschaltung involviert nicht das Konzept zum Ändern von Schaltfrequenzen der Schalteinrichtungen. D.h. JP 2002-16460 beschreibt, dass eine Änderung der schaltenden relativen Einschaltdauer (Tastverhältnis) der Schalteinrichtungen verursacht, dass die Verstärkung und Frequenzcharakteristika des Filters in Synchronisation zueinander variiert werden, sodass die Maximalverstärkung und Frequenzcharakteristika nicht unabhängig variiert werden können.
  • In dem Signalprozessor, der in den oben erwähnten JP 2002-130043 oder 5-306645 beschrieben wird, werden Signale zum Variieren der Filtercharakteristika bzw. zum Variieren der Verstärkungscharakteristika getrennt und unabhängig zugeführt. D.h. entweder JP 2002-130043 oder 5-306645 erfordert einen Steuerteil, um zwei Typen von Steuersignalen zuzuführen.
  • In dem Fall, wo z.B. gewünscht wird, die Maximalverstärkung oder Filtercharakteristika eines Eingangssignalprozessors um 10% in einem Signalprozessor zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen zu erhöhen, weisen die Maximalverstärkung oder Filtercharakteristika eine Erhöhung auf, die von 20 bis 0% reicht, falls es einen Fehler von 10% wegen Schwankungen in einem numerischen Wert in Schaltungskomponenten gibt. Dies verursacht ein Problem dadurch, dass der Zweck von Verbesserungen nicht erreicht wird. In dem Fall, wo eine feinfühligere Abstimmung erforderlich ist, wird der Einfluss von Schwankungen in einem numerischen Wert in Schaltungskomponenten ein ernsthafterer Nachteil sein. Deshalb ist bei Abstimmung der Verstärkung oder Filtercharakteristika eines Eingangssignalprozessors Korrektur von Schwankungen in einem numerischen Wert in Schaltungskomponenten eine realistische Herausforderung, und die Verstärkung und Frequenzcharakteristika eines Eingangssignalprozessors sind eng zueinander bezogen.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Signalprozessor vorzusehen, der zum variablen Abstimmen der Maximal verstärkung und Filtercharakteristika des Signalprozessors unabhängig mit einem Steuersignal fähig ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung inkludiert der Signalprozessor einen Mikroprozessor, eine Verstärkungssteuerschaltung und eine Schaltkondensatorfilterschaltung. Der Mikroprozessor generiert und liefert eine Steuersignalimpulsfolge. Die Verstärkungssteuerschaltung hat eine erste Schalteinrichtung, die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen wird, die von dem Mikroprozessor zugeführt wird, und einen Widerstand zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors in Bezug auf eine Signalspannung als einen Eingang, und öffnet/schließt die erste Schalteinrichtung, um einen Widerstandswert des Widerstands als Reaktion auf eine relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge zu variieren, wobei dadurch der Verstärkungsfaktor in Bezug auf die Signalspannung abgestimmt wird. Die Schaltkondensatorfilterschaltung hat eine zweite Schalteinrichtung, die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen wird, die von dem Mikroprozessor zugeführt wird, und einen Lade-/Entladekondensator, der mit der zweite Schalteinrichtung verbunden ist, und stimmt Filtercharakteristika als Reaktion auf eine Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge variabel ab. Die Steuersignalimpulsfolge wird gemeinsam den ersten und zweiten Schalteinrichtungen zugeführt.
  • Die Steuersignalimpulsfolge wird gemeinsam der ersten Schalteinrichtung der Verstärkungssteuerschaltung und der zweiten Schalteinrichtung der Schaltkondensatorfilterschaltung zugeführt. Deshalb können die Maximalverstärkung und Filtercharakteristika mit einer Steuersignalimpulsfolge unabhängig abgestimmt werden, ohne die Notwendigkeit, getrennte Steuersignalimpulsfolgen zu generieren und der Verstärkungssteuerschaltung bzw. der Schaltkondensatorfilterschaltung zuzuführen.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2A bis 2E sind Zeitsteuerdiagramme des Signalprozessors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 3 und 4 sind Flussdiagramme einer Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 bis 10 sind Flussdiagramme einer Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform;
  • 11 und 12 sind Schaltungsdiagramme eines Signalprozessors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 13A und 13B zeigen Betriebscharakteristika des Signalprozessors gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform;
  • 14 bis 17 sind Flussdiagramme einer Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform;
  • 18 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 19 und 20 sind Flussdiagramme einer Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Die folgende Erörterung wird mit Bezug auf 1 vorgesehen. Ein analoger Eingangssignalprozessor 101, der in 1 gezeigt wird, ist zwischen analogen Signalquellen 100a, 100b und einem Mikroprozessor 110 vorgesehen. Der analoge Eingangssignalprozessor 101 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform wird durch Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b, Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b, die jede eine Tiefpassfilterschaltung bilden, und analoge Komparatorschaltungen 30a, 30b, die als Datenkonverter dienen, gebildet. Ausgangsspannungen der analogen Signalquellen 100a und 100b als Eingänge zu dem analogen Signalprozessor 101 werden mit Standardbezugsspannungen 31a bzw. 31b verglichen, und die Ergebnisse werden zu dem Mikroprozessor 110 als digitale Logiksignale DIa bzw. DIb eingegeben.
  • Nun wird die Verstärkungssteuerschaltung 10a detailliert beschrieben. Die Verstärkungssteuerschaltung 10a inkludiert einen Verstärker 12a mit einem Eingangswiderstand 11a, der mit seinem Nicht-Umkehreingangsanschluss verbunden ist, einen Glättungswiderstand 13a und einen Glättungskondensator 14a, die beide mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 12a verbunden sind, Potenzialteiler eines Widerstandstyps 15a und 16a, die beide mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 12a verbunden sind, eine Verstärkungsfaktorabstimmungs-Schalteinrichtung 17a für eine Erdung eines Eingangssignalanschlusses und einen Inverter 18a zum Zuführen eines Schaltsignals zu der Schalteinrichtung 17a. Eine Eingangsspannung Vi, die von der variablen analogen Signalquelle 100a ausgegeben wird (hierin nachstehend als eine Signalspannung bezeichnet), wird dem Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 12a durch den Eingangswiderstand 11a zugeführt. Die Verbindungsstelle der Potenzialteiler 15a und 16a ist mit dem Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 12a verbunden. Der Glättungswiderstand 13a und der Glättungskondensator 14a bilden eine Glättungsfilterschaltung 19a.
  • Die Spannung über dem Glättungskondensator 14a wird an den Eingangsanschluss der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a als eine Ausgangsspannung E0 der Verstärkungssteuerschaltung 10a angelegt. Wenn eine Schalteinrichtung 21a der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a leitet, treten Ladung und Entladung zwischen einem Lade-/Entladekondensator 22a und dem Glättungskondensator 14a auf, um den Lade-/Entladekondensator 22a zu veranlassen, die gleiche Spannung E0 wie der Glättungskondensator 14a aufzuweisen. Zu dieser Zeit wird eine elektrische Ladung Q1, die in dem Lade-/Entladekondensator 22a akkumuliert ist, als E0 × C22a ausgedrückt, wobei C22a eine Kapazität des Lade-/Entladekondensators 22a ist.
  • Wenn eine Schalteinrichtung 23a, die umgekehrt arbeitet, anschließend zu der Schalteinrichtung 21a leitet, treten Ladung und Entladung zwischen dem Lade-/Entladekondensator 22a und einem Integrationskondensator 24a auf, um den Integrationskondensator 24a und den Lade-/Entladekondensator 22a zu veranlassen, die gleiche Spannung Ed aufzuweisen. Zu dieser Zeit wird eine verbleibende elektrische Ladung Q2, die in dem Lade-/Entladekondensator 22a akkumuliert ist, als Ed × C22a ausgedrückt.
  • Die Schalteinrichtungen 21a und 23a der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a werden in einem Impulszyklus Ta geöffnet/geschlossen. Deshalb wird die Ladungsmenge, die sich in einer Periode des Impulszyklus Ta bewegt, als ΔQ = Q1 – Q2 = (E0 – Ed) × C22a ausgedrückt, und der Durchschnittsstrom, der von dem Glättungskondensator 14a zu dem Integrationskondensator 24a fließt, wird als I = ΔQ/Ta = (E0 – Ed) × C22a/Ta ausgedrückt.
  • Deshalb wird ein äquivalenter Widerstand Ra der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a, der durch die Schalteinrichtungen 21a, 23a und den Lade-/Entladekondensator 22a bestimmt wird, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt, und dient als ein variabler Widerstand, der in Übereinstimmung mit dem Wert des Impulszyklus Ta variiert. Ra = (E0 – Ed)/I = Ta/C22a (1)
  • Die Ausgangsspannung Ed des Integrationskondensators 24a wird an den Nicht-Umkehreingangsanschluss der analogen Komparatorschaltung 30a angelegt, während die Standardbezugsspannung 31a einer vorbestimmten Spannung Vc an den Umkehreingangsanschluss der analogen Komparatorschaltung 30a angelegt wird.
  • Die Schalteinrichtung 23a wird durch eine Steuersignalimpulsfolge CNTa geöffnet/geschlossen, die durch den Mikroprozessor 110 generiert wird. Die Schalteinrichtung 21a wird auch durch die Steuersignalimpulsfolge CNTa durch einen Inverter 25a geöffnet/geschlossen. Die Ausgabe des Inverters 25 wird dem Eingangsanschluss des Inverters 18a zugeführt, um die Öffnungs-/Schließoperation der Schalteinrichtung 17a zu steuern. In der Verstärkungssteuerschaltung 10a, die in 1 gezeigt wird, ist die Schalteinrichtung 21a nicht leitend, wenn die Schalteinrichtung 17a leitend ist, der Inverter 18a kann jedoch weggelassen werden und die Schalteinrichtungen 17a und 21a können konfiguriert sein, gleichzeitig zu leiten.
  • Die Verstärkungssteuerschaltung 10b, die Schaltkondensatorfilterschaltung 20b und die analoge Komparatorschaltung 30b sind ähnlich konfiguriert, und werden durch eine Steuersignalimpulsfolge CNTb gesteuert, die durch den Mikroprozessor 110 generiert wird.
  • Wie in 1 gezeigt, sind ein nicht-flüchtiger Programmspeicher 111 und ein RAM-Speicher 120 über einen Bus mit dem Mikroprozessor 110 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform verbunden. Der nicht-flüchtige Programmspeicher 111 wird durch einen Flash-Speicher, FMEM und dergleichen gebildet, und speichert Programme, die als Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel, Äquivalenzänderungsmittel, erste und zweite Kalibrierungsmittel wird und Transfer-Speichermittel dienen, ein Programm zum Kommunizieren mit einem externen Werkzeug 140, ein Steuerprogramm abhängig von Anwendungen des Mikroprozessors 110 und dergleichen. Der RAM-Speicher 120 speichert zeitweilig die Ergebnisse von Vergleichen, die durch die analogen Komparatorschaltungen 30a, 30b durchgeführt werden, und Kalibrierungsfaktoren, die durch Kalibrierungen erhalten werden, die durch die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel durchgeführt werden.
  • Ferner ist der Mikroprozessor 110 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform mit einem bus-verbundenen oder seriell-verbundenen nicht-flüchtigen Datenspeicher 121, wie etwa einem EEPROM, und einem seriell-verbundenen externen Werkzeug 140 versehen. Die Kalibrierungsfaktoren, die als Ergebnis von Kalibrierungen erhalten werden, die durch die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel durchgeführt werden, werden von dem RAM-Speicher 120 zu dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 transferiert, um darin gespeichert zu werden. Das externe Werkzeug 140 überträgt erste und zweite Kalibrierungsinstruktionen zu dem Mikroprozessor 110.
  • Der Flash-Speicher, der in dem Programmspeicher 111 verwendet wird, ist ein nicht-flüchtiger Speicher für Massenspeicherung, elektrisch programmierbar, lesbar und als Energieausfallspeicher fähig, der jedoch vor Programmierung elektrische Stapellöschung erfordert. Der EEPROM, der in dem nichtflüchtigen Datenspeicher 121 verwendet wird, ist ein Speicher kleiner Speicherkapazität, elektrisch programmierbar und in einem Byte frei lesbar und als Energieausfallspeicher fähig. Der RAM-Speicher 120 ist elektrisch programmierbar und bei hohen Geschwindigkeiten in einem Byte frei lesbar, Information, die darin gespeichert ist, wird jedoch zur Zeit von Energieausfall gelöscht.
  • Als Nächstes wird die Operation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform erörtert. 2A bis 2E sind Zeitsteuerdiagramme des Signalprozessors. 2A zeigt die Wellenform der Steuersignalimpulsfolge CNTa, deren logischer Pegel in dem Impulszyklus Ta, der der Kehrwert einer Frequenz fa ist, abwechselnd umgekehrt wird. Hier ist eine relative Einschaltdauer α des Impulszyklus Ta als ein Verhältnis zwischen der Periode, in der der logische Pegel in dem Zustand "L" ist, und dem Impulszyklus Ta definiert. 2B zeigt die Wellenform der Steuersignalimpulsfolge CNTb, de ren logischer Pegel in einem Impulszyklus Tb, der der Kehrwert einer Frequenz fb ist, abwechselnd umgekehrt wird. Hier ist eine relative Einschaltdauer β des Impulszyklus Tb als ein Verhältnis zwischen der Periode, in der der logische Pegel in dem Zustand "L" ist, und dem Impulszyklus Tb definiert.
  • 2C zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung V0 des Verstärkers 12a, wobei die Ausgangsspannung V0 als Ga × Vi ausgedrückt wird, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNTa in dem logischen Pegel von "L" ist, um die Schalteinrichtung 17a zu veranlassen nicht zu leiten, und ist 0V, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNTa in dem logischen Pegel von "H" ist, um die Schalteinrichtung 17a zu veranlassen zu leiten. Hier ist die Verstärkung Ga = (Widerstand R15 des Potenzialteilers 15a + Widerstand R16 des Potenzialteilers 16a)/Widerstand R16 des Potenzialteilers 16a.
  • 2D zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung E0 der Glättungsfilterschaltung 19a. Angenommen, dass (Integrationszeitkonstante τs der Glättungsfilterschaltung 19a) = (Widerstand R13a des Glättungswiderstandes 13a) × (Kapazität C14 des Glättungskondensators 14a) ist, wird die Ausgangsspannung E0 als E0 ≈ E2 ≈ E1 ausgedrückt, falls Ta << τs = R13 × C14 gilt, und wird durch den folgenden Ausdruck (2) kalkuliert. Dies trifft auch auf der Seite der Verstärkungssteuerschaltung 10b zu. E0 ≈ Ga × α × Vi Ga = (R15 + R16)/R16 (2)
  • 2E zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung Ed der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a in Bezug auf eine abgelaufene Zeit t, während der die Ausgangsspannung der variablen analogen Signalquelle 100a konstant gehalten und an die Verstärkungssteuerschaltung 10a bei einer vorbestimmten relativen Einschaltdauer α angelegt wird. In 2E wird die Ausgangsspannung Ed durch Kurven 201, 202 und 203 jede mit einer anderen relativen Einschaltdauer α gezeigt. Die vertikale Achse der Grafik, die in 2E gezeigt wird, zeigt das Verhältnis der Ausgangsspannung Ed zu der Sättigungsspannung der Ausgangsspannung Ed, die durch Kurve 201 gezeigt wird, an. Wie aus dem Ausdruck (2) gesehen wird, ist die Ausgangsspannung Ed der relativen Einschaltdauer α proportional. Entsprechend ist die relative Einschaltdauer α der Kurve 202 1,5 mal der der Kurve 201, und die der Kurve 203 ist 2,0 mal der der Kurve 201. In 2E wird die Sättigungsausgangsspannung, wenn die abgelaufene Zeit t einen ausreichend großen Wert hat, gleich der Ausgangsspannung E0 der Verstärkungssteuerschaltung 10a, was durch den Ausdruck (2) gezeigt wird.
  • In jeder Wellenform der Ausgangsspannung Ed entspricht eine abgelaufene Zeit, bis die Ausgangsspannung Ed 63% der Sättigungsausgangsspannung erreicht, der Integrationszeitkonstanten τa. Diese Integrationszeitkonstante τa wird durch den folgenden Ausdruck (3) kalkuliert, wobei angenommen wird, dass die Kapazität des Integrationskondensators 24a C24a ist. Die horizontale Achse der Grafik, die in 2E gezeigt wird, zeigt den Quotienten an, der durch Teilung der abgelaufenen Zeit t durch die Integrationszeitkonstante τa erhalten wird. τa = Ra × C24a = Ta × C24a/C22a (3)
  • In dem Fall, wo die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a mit der Standardbezugsspannung Vc übereinstimmt, wird die Beziehung zwischen der Signalspannung Vi und der relativen Einschaltdauer α durch den folgenden Ausdruck (4) gezeigt. Ga × α × Vi = Vc ∴Vi = Vc/(Ga × α) (4)
  • Als Nächstes wird eine Kalibrierungsoperation in derartigen Werten durchgeführt, wie der Standardbezugsspannung Vc, Verstärkung Ga und Kapazitäten C22a und C24a, von denen angenommen wird, dass sie schwanken. 3 und 4 sind Flussdiagramme der Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. In einem Schritt 150, der in 3 gezeigt wird, wird die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 gestartet. In dem anschließenden Schritt 151a wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 151a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Bevor das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierung des Instruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100a verbunden, die einen Block 151b gezeigt, sodass eine kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt von z.B. 3,15 V an die Verstärkungssteuerschaltung 10a angelegt wird. Diese Bezugsspannung Vt wird durch die folgende Prozedur bestimmt. Angenommen, dass eine Bezugsrelativeinschaltdauer α0 0,5 ist und ein Gestaltungstheoriewert der Verstärkung Ga 2 ist, gilt in dem Fall, wo ein Gestaltungstheoriewert der Standardbezugsspannung 31a der analogen Komparatorschaltung 30a auf z.B. Vc = 3,15V gesetzt ist, der Ausdruck Vi = Vc/(Ga × α5) = 3,15/(2 × 0,5) = 3,15V basierend auf der Beziehung von Gleichung (4). Entsprechend wird bestimmt, dass die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt auf 3,15V gesetzt wird.
  • Angenommen, dass ein tatsächliches Produkt die relative Einschaltdauer α0 = 0,5, Standardbezugsspannung Vc von 3,15V und Verstärkung Ga von 2,0 als Gestaltungstheoriewerte hat, und die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt von 3,15V als die Signalspannung Vi angelegt wird, wird die Ausgangsspannung Ed der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a durch die analoge Komparatorschaltung 30a beurteilt, gleich der Standardbezugsspannung Vc zu sein, in der sich der Logikpegel des digitalen logischen Signals DIa ändert. Falls es jedoch einen Fehler in der Verstärkung Ga oder Standardbezugsspannung Vc in einem tatsächlichen Produkt gibt, erlaubt die relative Einschaltdauer α0 = 0,5 nicht, dass die Ausgangsspannung Ed mit der Standardbezugsspannung Vc übereinstimmt. Somit ist es notwendig, nach einer relativen Einschaltdauer αt zu suchen, in der die Ausgangsspannung Ed mit der Standardbezugsspannung Vc übereinstimmt.
  • Wenn die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 151a, der in 3 gezeigt wird, JA beurteilt, und es wird ein Schritt 152 ausgeführt. In dem Schritt 152 wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf einen repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer α wird auf 0 gesetzt. In dem anschließenden Schritt 153 wird die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt von 3,15V an die Verstärkungssteuerschaltung 10a angelegt, wobei die relative Einschaltdauer leicht um Δα von dem gegenwärtigen Zustand erhöht wird. In dem aschließenden Schritt 154 wird ausreichend länger gewartet als die Integrationszeitkonstante τa der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a ist, und in dem anschließenden Schritt 157 wird beurteilt, ob sich der Logikpegel des digitalen Logiksignals DIa, das von der analogen Komparatorschaltung 30a ausgegeben wird, geändert hat. Falls in dem Schritt 157 beurteilt wird, dass es keine Änderung in dem Logikpegel des digitalen Logiksignals DIa gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 153, wo die relative Einschaltdauer weiter leicht um Δα erhöht wird, und falls es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 158 fort, wo die relative Einschaltdauer αt zur Zeit einer Änderung gespeichert wird.
  • In einem Schritt 159 anschließend zu dem Schritt 158 wird das Produkt der relativen Einschaltdauer αt wie gespeichert und der kalibrierungs-spezifischen Bezugsspannung Vt eines bekannten Wertes kalkuliert, und das Ergebnis wird als ein Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 = αt × Vt gespeichert. Ferner wird in dem Schritt 159 ein Flag, das den Abschluss einer ersten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt. Die Standardbezugsspannung Vc wird durch die Verstärkung Ga geteilt, von denen beiden angenommen wird, dass sie schwanken, basierend auf der Gleichung (4), wie durch die folgende Gleichung (5) angezeigt. Vc/Ga = αt × Vt = K10 (5)
  • Bei Darstellung des Ausdrucks (4) unter Verwendung des Kalibrierungsfaktors K10, der durch die Gleichung (5) erhalten wird, wird die folgende Gleichung (6) erhalten. Die Gleichung (6) zeigt die Signalspannung Vi zum Gleichsetzen der Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a mit der Standardbezugsspannung Vc. Sie zeigt auch, dass die Signalspannung Vi dem Kalibrierungsfaktor K10 proportional ist und abhängig von der relativen Einschaltdauer α variabel ist. Vi = K10/α (6)
  • Bei Empfang der Einstellung des Flags in dem Schritt 150 multipliziert das externe Werkzeug 140 die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt mit z.B. 1,59 durch das Steuermittel (nicht gezeigt), um auf 5,0V gesetzt zu werden, und überträgt die zweite Kalibrierungsinstruktion. In einem Schritt 161a, der in 4 gezeigt wird, anschließend zu dem Schritt 159 wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, geht der Prozess zu dem Schritt 161a zurück um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Wenn in dem Schritt 161a bei Empfang der zweiten Kalibrierungsinstruktion JA beurteilt wird, wird ein Schritt 161c durchgeführt, um die Operation des Flags, das in dem Schritt 159 gesetzt wird, zu überwachen um zu beurteilen, ob die erste Kalibrierung abgeschlossen wurde. Wenn die erste Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 151a, und wenn die erste Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 162 fort. In dem Schritt 162 wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf den repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer α wird auf αt gesetzt, das in dem Schritt 158 gespeichert wird.
  • In einem Schritt 164a anschließend zu dem Schritt 162 wird eine abgelaufene Zeit, seit die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt von 5,0V angelegt wird, basierend auf einer Zeitsteuerungsstartinstruktion von dem externen Werkzeug 140, gezeigt in einem Block 164b, gemessen. In dem anschließenden Schritt 167 wird beurteilt, ob sich der Logikpegel des digitalen Logiksignals DIa, was das Ergebnis eines Vergleichs ist, das von der analogen Komparatorschaltung 30a ausgegeben wird, geändert hat, und wenn es keine logische Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 164a, um eine Zeitsteuerung fortzusetzen, und wenn sich der Logikpegel geändert hat, fährt der Prozess zu einem Schritt 168 fort, wo ein gegenwärtig zeitlich abgestimmter Wert, der in dem Schritt 164a erhalten wird, als eine erreichte Zeit τ0 gespeichert wird.
  • Da die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt 5,0V ist, ist die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a auch 5,0V, d.h. 1,59 mal der Standardbezugsspannung Vc von 3,15V. Ein 63%-iger Wert der Sättigungsausgangsspannung ist 3,15V, und deshalb entspricht die erreichte Zeit τ0, die in dem Schritt 168 erhalten wird, der Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a.
  • In einem Schritt 169 anschließend zu dem Schritt 168 wird die Integrationszeitkonstante τ0, die in dem Schritt 168 gespeichert wird, durch den Impulszyklus T0 geteilt, der in dem Schritt 162 gesetzt wird, und der resultierende Quotient wird als ein Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 gespeichert. Ferner wird in dem Schritt 169 ein Flag, das den Abschluss einer zweiten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • Bei Einsetzung der Integrationszeitkonstante τ0 und des Impulszyklus T0, beide in der Kalibrierungsoperation gemessen, in die Gleichung (3), wird der Wert (C24a/C22a), von dem angenommen wird, dass er schwankt, als die folgende Gleichung (7) erhalten. Bei erneuter Einsetzung der Beziehung, die in der Gleichung (7) gezeigt wird, in die Gleichung (3) kann die Integrationszeitkonstante τa, wenn der Impulszyklus Ta ist, als die folgende Gleichung (8) gezeigt werden. (C24a/C22a) = τ0/T0 = K20 (7) τa = Ta × K20 (8)
  • Als Nächstes wird in einem Schritt 170 anschließend zu dem Schritt 169 der Zahl-einer-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 171 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K10 und K20, die in den Schritten 159 bzw. 169 erhalten werden, gespeichert sind, aktuali siert. In dem anschließenden Schritt 172 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 151a, um erneut eine Kalibrierungsoperation zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 173 fort. In dem Schritt 173 werden ein statistischer Wert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K10 und der einer Vielzahl von Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktoren K20, die in dem RAM-Speicher 120 gespeichert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 171 aktualisiert werden.
  • In dem anschließenden Schritt 174 wird beurteilt, ob die Kalibrierungsfaktoren K10 und K20, die in dem Schritt 173 kalkuliert und gespeichert werden, innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen, und wenn es keine Anomalie gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 175 fort, und wenn es eine Anomalie gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 176 fort. In dem Schritt 175 werden die Kalibrierungsfaktoren K10 und K20, die in dem Schritt 173 kalkuliert und gespeichert werden, transferiert zu und gespeichert in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121. In dem Schritt 176 wird ein Anomalieflag gesetzt, um das externe Werkzeug 140 über die Anomalie zu informieren. Anschließend zu dem Schritt 175 oder 176 wird die Kalibrierungsoperation in einem Schritt 177 abgeschlossen.
  • Die relative Einschaltdauer α wird in dem Schritt 152 auf 0 gesetzt, sie kann jedoch z.B. auf 1 gesetzt werden, und die Kalibrierungsoperation kann derart durchgeführt werden, dass die relative Einschaltdauer in dem anschließenden Schritt 153 leicht verringert wird. Ferner wird die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt in dem Block 161b der gegenwärtigen Ausführungsform mit 1,59 multipliziert, die relative Einschaltdauer αt kann jedoch mit 1,59 an Stelle einer Multiplikation der kalibrierungs-spezifischen Bezugsspannung Vt mit 1,59 multipliziert werden. Des weiteren kann die kalibrierungs-spezifische Signalquelle in einer Spannung in jeder einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen absichtlich so variiert werden, um gemessene Kalibrierungen durchzuführen, die für eine praktische Verwendung weit anwendbar sind.
  • In der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation dient ein Prozessblock 180, der die Schritte 151a bis 159 inkludiert, als das erste Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Verstärkungskalibrierungsfaktors K10, während die Ausgabe der analogen Komparatorschaltung 30a überwacht wird, die die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung verwendet. Ein Prozessblock 181, der die Schritte 161a bis 169 inkludiert, dient als das zweite Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktors K20, während die Ausgabe der analogen Komparatorschaltung 30a überwacht wird, die die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung verwendet. Ferner dient ein Prozessblock 182, der die Schritte 170 bis 175 inkludiert, als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 172 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel.
  • Obwohl 3 und 4 die Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10a, Schaltkondensatorfilterschaltung 20a und die analoge Komparatorschaltung 30a zeigen, wird eine ähnliche Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10b, Schaltkondensatorfilterschaltung 20b und die analoge Komparatorschaltung 30b durchgeführt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, verarbeitet der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die Signalspannungen der variablen analogen Signalquel len 100a und 100b und gibt sie zu dem Mikroprozessor 110 ein. Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform wird durch den analogen Eingangssignalprozessor 101, Mikroprozessor 110 und dergleichen gebildet. Der analoge Eingangssignalprozessor 101 inkludiert mindestens die Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b, Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b und analoge Komparatorschaltungen 30a, 30b. Der Mikroprozessor 110 enthält in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 111, der in Zusammenarbeit damit arbeitet, Programme, die als die Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel, Äquivalenzänderungsmittel, erste und zweite Kalibrierungsmittel 180 und 181, Transfer-Speichermittel 182 und dergleichen dienen.
  • In dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ist der Mikroprozessor 110 konfiguriert, unter Verwendung des Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittels die Steuersignalimpulsfolge CNTa gemeinsam der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a und Verstärkungssteuerschaltung 10a zuzuführen, und die Steuersignalimpulsfolge CNTb gemeinsam der Schaltkondensatorfilterschaltung 20b und Verstärkungssteuerschaltung 10b zuzuführen. Die Schaltkondensatorfilterschaltung 20a inkludiert die Schalteinrichtungen 21a, 23a und Lade-/Entladekondensator 22a, und die Schaltkondensatorfilterschaltung 20b inkludiert die Schalteinrichtungen 21b, 23b und Lade-/Entladekondensator 22b, und Filtercharakteristika der Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b werden als Reaktion auf Impulsfrequenzen der Steuersignalimpulsfolgen CNTa bzw. CNTb variabel abgestimmt.
  • Die Verstärkungssteuerschaltung 10a wird durch den Mikroprozessor 110 instruiert, die Verstärkungsfaktorabstimmungs-Schalteinrichtung 17a durch die Steuersignalimpulsfolge CNTa für eine variable Abstimmung des Verstärkungsfaktors in Bezug auf die Eingangssignalspannung als Reaktion auf die relative Einschaltdauer, die die/den EIN-Periode/Zyklus der Steuersignalimpulsfolge CNTa darstellt, zu öffnen/schließen. Die analoge Komparatorschaltung 30a konvertiert einen gegenwärtig erfassten Wert als Reaktion auf die Signalspannung von der variablen analogen Signalquelle 100a, erhalten durch die Schaltkondensatorfilterschaltung 20a und Verstärkungssteuerschaltung 10a, zu dem digitalen Logiksignal DIa und gibt das digitale Logiksignal DIa zu dem Mikroprozessor 110 ein. Dies trifft auch auf den Teil der Verstärkungssteuerschaltung 10b und Schaltkondensatorfilterschaltung 20b zu. Die digitalen Logiksignale DIa und DIb werden in den RAM-Speicher 120, der als ein Erfassungsdatenspeicher dient, durch den Mikroprozessor 110 geschrieben und darin gespeichert.
  • Als Nächstes misst das erste Kalibrierungsmittel 180 die Beziehung zwischen der relativen Einschaltdauer α der Verstärkungssteuerschaltung und dem Zustand des Datenkonverters basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion mit einer vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle, die mit dem Signalprozessor an Stelle der variablen analogen Signalquelle verbunden ist, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 als ein erster Kalibrierungsfaktor erhalten wird. Der Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 wird in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 durch das Transfer-Speichermittel 182 gespeichert. Das zweite Kalibrierungsmittel 181 misst die Beziehung zwischen dem Impulszyklus der Steuersignalimpulsfolge und tatsächlich erhaltenen Filtercharakteristika basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion, wobei die vorbestimmte kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit dem Signalprozessor an Stelle der variablen analogen Signalquelle verbunden ist, wobei dadurch der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 als ein zweiter Kalibrierungsfaktor erhalten wird. Der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 wird in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 durch das Transfer-Speichermittel 182 gespeichert.
  • Der Mikroprozessor 110 arbeitet zu der Zeit, wenn die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist, und inkludiert: das Transfer-Speichermittel 182 zum Transferieren der Ergebnisse von Kalibrierungen, die durch die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel 180 und 181 durchgeführt werden, zu dem nichtflüchtigen Datenspeicher 121, um darin geschrieben zu werden; und das Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel zum Kalibrieren von Schwankungen von Gestaltungstheoriewerten in tatsächlich verwendeten Komponenten basierend auf dem Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 und Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20, gespeichert in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 in einer normalen Operation, nachdem die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist, wobei dadurch eine Steuersignalimpulsfolge mit einer variablen Frequenz und einer variablen relativen Einschaltdauer generiert wird. Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ist wie oben beschrieben konfiguriert, und kann somit die Maximalverstärkung und Filtercharakteristika unabhängig mit einem Steuersignal abstimmen und kann Schwankungen in einem numerischen Wert in Schaltungskomponenten, wie etwa Widerständen und Kondensatoren, kalibrieren.
  • In dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform vergleichen die Datenkonverter die Signalspannungen, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b und Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b erhalten werden, jeweils mit Standardbezugsspannungen 31a, 31b, und geben die Ergebnisse der Vergleiche zu dem Mikroprozessor 110 jeweils als die digitalen Logiksignale DIa, DIb ein, und der Mikroprozessor 110 inkludiert ferner Äquivalenzänderungsmittel zum Ändern der relativen Einschaltdauern der Steuersignalimpulsfolgen CNTa, CNTb, um die Eingabe-/Ausgabeverhältnisse der Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b für eine äquivalente Änderung jeweils der Standardbezugsspannungen 31a, 31b zu än dern. Deshalb können die Standardbezugsspannungen durch Abstimmen der Verstärkungsfaktoren der Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b offensichtlich abgestimmt werden, selbst wenn die Standardbezugsspannungen 31a und 31b feste Werte sind.
  • Ferner bilden in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b jede eine Tiefpassfilterschaltung für eine Abgrenzung eines Hochfrequenz-Rauschsignals, und die Glättungsfilterschaltungen 19a, 19b mit Integrationszeitkonstanten, die kleiner als die kleinsten Integrationszeitkonstanten der Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b sind, sind jeweils in den Ausgangsstufen der Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b vorgesehen. Deshalb können Frequenzcharakteristika von Rauschfiltern, die in den Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b vorgesehen sind, unter Verwendung der Steuersignalimpulsfolgen CNTa, CNTb, die von dem Mikroprozessor 110 ausgegeben werden, frei abgestimmt werden, und die Verstärkungsfaktoren der Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b können unabhängig unter Verwendung jeweils der Steuersignalimpulsfolgen CNTa, CNTb abgestimmt werden.
  • Des weiteren erfasst in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das erste Kalibrierungsmittel 180 die relative Einschaltdauer von Vergleichsübereinstimmung αt, die zu der Zeit erhalten wird, wenn sich das Ergebnis eines Vergleichs, der durch die analoge Komparatorschaltung mit der Standardbezugsspannung Vc durchgeführt wird, ändert, während die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge allmählich erhöht oder verringert wird, die zu der Verstärkungssteuerschaltung zugeführt wird, unter Annahme, dass die kalibrierungs-spezifische Signalquelle die Spannung Vt generiert, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 = αt × Vt kalkuliert wird. Das zweite Kalibrierungsmittel 181 misst die Zeit t, die zwischen der Verbindung der kalibrie rungs-spezifischen Signalquelle und der Änderung in dem Ergebnis eines Vergleichs, der durch die analoge Komparatorschaltung durchgeführt wird, vergangen ist, unter Annahme, dass die Spannung, die durch die kalibrierungs-spezifische Signalquelle generiert wird, größer als die Spannung Vt ist, die in dem ersten Kalibrierungsmittel 180 angelegt wird (z.B. 1,59 mal der Spannung Vt) und dass die relative Einschaltdauer in der relativen Einschaltdauer von Vergleichsübereinstimmung αt eingestellt wird, die durch das erste Kalibrierungsmittel 180 erfasst wird. Die Integrationszeitkonstante τ0 des Tiefpassfilters wird basierend auf der gemessenen Zeit t kalkuliert, und der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 = τ0/T0 in Bezug auf den Impulszyklus T0 der Steuersignalimpulsfolge in der Zeit einer Kalibrierung wird kalkuliert. Das erste Kalibrierungsmittel 180 wird vor dem zweiten Kalibrierungsmittel 181 ausgeführt. Die allmähliche Erhöhung oder Verringerung der relativen Einschaltdauer wird durch das erste Kalibrierungsmittel 180 Schritt für Schritt während einer Zeitperiode durchgeführt, die länger als eine angenommene Integrationszeitkonstante des Tiefpassfilters ist.
  • Wie beschrieben, erlaubt in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform eine vorherige Kalibrierung von Verstärkungscharakteristika durch das erste Kalibrierungsmittel 180, dass die Integrationszeitkonstante des Tiefpassfilters unter Verwendung bekannter Verstärkungscharakteristika wie gemessen und gespeichert akkurat und effektiv kalibriert wird. Außerdem kann die Gesamtverstärkung inkludierend Schwankungen, falls vorhanden, in der Standardbezugsspannung von Produkt zu Produkt kalibriert werden.
  • Ferner inkludiert in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das Transfer-Speichermittel 182 das Wiederholungskalibrierungsmittel 172 zum Veranlassen der ersten und zweiten Kalibrierungsmittel 180, 181, die Kalibrie rungsfaktoren durch eine Vielzahl von Malen zu kalkulieren, und Transferieren eines statistischen Wertes, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Kalibrierungsfaktoren, die durch die Vielzahl von Kalibrierungen erhalten werden, zu dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121, um darin geschrieben zu werden. Dies kann eine verbesserte Kalibrierungsgenauigkeit erreichen, und die Zahl vom Schreiben in den nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 kann reduziert werden, da die endgültigen Ergebnisse in den/dem nichtflüchtigen Datenspeicher 121 zu transferieren und zu speichern sind.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. In 5 ist ein analoger Eingangssignalprozessor 102 zwischen variablen analogen Signalquellen 100c, 100d und dem Mikroprozessor 110 vorgesehen. Der analoge Eingangssignalprozessor 102 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform inkludiert eine Verstärkungssteuerschaltung 10a, eine Schaltkondensatorfilterschaltung 20c, die eine Tiefpassfilterschaltung bildet, analoge Komparatorschaltungen 30c, 30d, die als Datenkonverter dienen, und einen Multiplexer 40c. Die Ergebnisse von Vergleichen zwischen der analogen Signalquelle 100c und Standardbezugsspannungen 31c, 31d werden zu dem Mikroprozessor 110 als digitale Logiksignale DI1 bzw. DI2 eingegeben, und werden in dem RAM-Speicher 120 gespeichert.
  • Der Multiplexer 40c schaltet eine Verbindung von der variablen analogen Signalquelle 100c zu der variablen analogen Signalquelle 100d als Reaktion auf ein Verbindungsschaltsignal MPX, das durch den Mikroprozessor 110 generiert wird. Mit dieser Umschaltung werden die Vergleiche zwischen der analogen Signalquelle 100c und jeweils den Standardbezugsspannungen 31c, 31d durchgeführt, und die Ergebnisse werden zu dem Mikroprozessor 110 jeweils als die digitalen Logiksignale DI1, DI2 eingegeben und werden in unterschiedlichen Adressregionen in dem RAM-Speicher 120 gespeichert.
  • Die Details der Verstärkungssteuerschaltung 10c und der Schaltkondensatorfilterschaltung 20c sind die gleichen wie die der Verstärkungssteuerschaltung 10a und der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a, die in 1 gezeigt werden. Eine Steuersignalimpulsfolge CNT wird von dem Mikroprozessor 110 zu einem Schaltungsblock 130c zugeführt, der durch die Verstärkungssteuerschaltung 10c und die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c gebildet wird. Diese Steuersignalimpulsfolge CNT entspricht der Steuersignalimpulsfolge CNTa, die in 1 gezeigt wird.
  • Die analoge Komparatorschaltung gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform inkludiert die ersten und zweiten Komparatorschaltungen 30c, 30d, und die zweite Standardbezugsspannung 31d, die in der zweiten Komparatorschaltung 30d verwendet wird, wird auf einen größeren Wert als die erste Standardbezugsspannung 31c eingestellt, die in der ersten Komparatorschaltung 30c verwendet wird. Als ein Ergebnis ist der Mikroprozessor 110 zum Beurteilen der Signalspannungen der analogen Signalquellen 100c und 100d in drei Stufen fähig.
  • Der Signalprozessor, der in 1 gezeigt wird, ist auch zum Durchführen von Vergleichen fähig, während die relative Einschaltdauer α abwechselnd zu großen und kleinen Werten variiert wird, und liest die Ergebnisse von Vergleichen unterscheidend, sodass Beurteilungen in mehreren Stufen durchgeführt werden können. In dem Signalprozessor, der in 1 gezeigt wird, macht es jedoch Variieren der relativen Einschaltdauer α nachteilhafter Weise schwierig, eine verbesserte Ansprechbarkeit beim Durchführen von Vergleichen zu erreichen. Deshalb ist der Signalprozessor gemäß der gegenwär tigen Ausführungsform mit einer Mehrebenen-Analogkomparatorschaltung zum Erreichen einer verbesserten Ansprechbarkeit in einer Anwendung zum Durchführen von Vergleichen versehen, während zwischen einer Vielzahl von analogen Signalquellen durch den Multiplexer 40c selektiv umgeschaltet wird.
  • In dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ist das Verfahren einer anfänglichen Kalibrierung dem der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich. In der gegenwärtigen Ausführungsform müssen jedoch zwei Typen von Verstärkungskalibrierungsfaktoren in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Standardbezugsspannungen 31c bzw. 31d gemessen und gespeichert werden. Zum Durchführen einer Vielzahl von Kalibrierungen können ferner eine Vielzahl von kalibrierungs-spezifischen Signalquellen an Stelle der Vielzahl von variablen analogen Signalquellen verbunden werden, sodass der Multiplexer 40c zwischen der Vielzahl von kalibrierungs-spezifischen Signalquellen umschaltet, um eine Kalibrierungsoperation durchzuführen, die eine ausgewählte der kalibrierungs-spezifischen Signalquellen verwendet.
  • Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, inkludiert der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die ersten und zweiten Komparatorschaltungen 30c und 30d als Datenkonverter, was sich von der ersten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet. Die ersten und zweiten Komparatorschaltungen 30c und 30d konvertieren gegenwärtig erfasste Werte reagierend auf die Signalspannungen der variablen analogen Signalquellen 100c bzw. 100d, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c und Verstärkungssteuerschaltung 10c erhalten werden, in die digitalen Logiksignale DI1 bzw. DI2, und geben die digitalen Logiksignale DI1 und DI2 zu dem Mikroprozessor 110 ein. Die digitalen Logiksignale DI1 und DI2 werden in dem RAM-Speicher 120, der als ein Er fassungsdatenspeicher dient, durch den Mikroprozessor 110 geschrieben und gespeichert.
  • Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge CNT durch das Äquivalenzänderungsmittel ändern, um das Eingabe-/Ausgabeverhältnis der Verstärkungssteuerschaltung 10c zu ändern, wobei dadurch die Standardbezugsspannungen 31c und 31d äquivalent geändert werden. Selbst wenn die ersten und zweiten Standardbezugsspannungen 31c und 31d feste Werte sind, können somit offensichtliche Standardbezugsspannungen durch Abstimmen des Verstärkungsfaktors der Verstärkungssteuerschaltung 10c abgestimmt werden.
  • Ferner inkludiert in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die analoge Komparatorschaltung mindestens die ersten und zweiten Komparatorschaltungen 30c und 30d. Die erste Komparatorschaltung 30c vergleicht die Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c und Verstärkungssteuerschaltung 10c erhalten wird, mit der ersten Standardbezugsspannung 31c und gibt das Ergebnis des Vergleichs zu dem Mikroprozessor 110 als das digitale Logiksignal DI1 ein, während die zweite Komparatorschaltung 30d die Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c und Verstärkungssteuerschaltung 10c erhalten wird, mit der zweiten Standardbezugsspannung 31d vergleicht, die größer als die erste Standardbezugsspannung 31c ist, und gibt das Ergebnis des Vergleichs zu dem Mikroprozessor 110 als das digitale Logiksignal DI2 ein. Dies erlaubt, dass die Signalspannungen der variablen analogen Signalquellen in mehreren Ebenen schnell beurteilt werden. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Konfiguration anwendbar, die mit drei oder mehr Komparatorschaltungen mit Standardbezugsspannungen, die voneinander verschieden sind, versehen ist.
  • Des weiteren inkludiert der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform den Multiplexer 40c zum Umschalten einer Verbindung einer Vielzahl von Signalquellen und die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c und Verstärkungssteuerschaltung 10c, und der Mikroprozessor 110 inkludiert ein Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel zum fortlaufenden Generieren und Zuführen des Verbindungsschaltsignals MPX zu dem Multiplexer 40c. Deshalb ist es nicht notwendig, die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c, Verstärkungssteuerschaltung 10c und erste und zweite Komparatorschaltungen 30c und 30d zu vergrößern, selbst wenn eine Vielzahl von variablen analogen Signalquellen mit dem Signalprozessor verbunden ist, sondern es ist ausreichend, nur zwei Eingangsanschlüsse für den Mikroprozessor 110 vorzusehen. In dem Fall, wo die Signalspannungen der variablen analogen Signalquellen 100c und 100d langsam variieren und die Schaltkondensatorfilterschaltung 20c eine relativ kleine Integrationszeitkonstante hat, können ferner Ausgaben von dem analogen Eingangssignalprozessor 101 durch Variieren des Verstärkungsfaktors der Verstärkungssteuerschaltung 10c abgeglichen werden, selbst wenn die Signalspannungen von den variablen analogen Signalquellen voneinander in dem Maximalwert verschieden sind. Das Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel veranlasst, dass jeweils Daten in den RAM-Speicher 120 durch die ersten und zweiten Komparatorschaltungen 30c, 30d und Mikroprozessor 110 in getrennten Teilen bezüglich der Vielzahl von variablen analogen Signalquellen geschrieben werden.
  • Dritte bevorzugte Ausführungsform
  • 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Die folgende Erörterung des Signalprozessors, der in 6 gezeigt wird, legt den Schwerpunkt auf Unterschiede von dem, der in 1 gezeigt wird. Zuerst ist in dem Signalprozessor, der in 6 gezeigt wird, ein analoger Eingangssignalprozessor 103 zwischen den variablen analogen Signalquellen 100a, 100b und dem Mikroprozessor 110 vorgesehen. Der analoge Eingangssignalprozessor 103 wird durch die Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b, Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b, die jede eine Tiefpassfilterschaltung bilden, und einen A/D-Konverter 50, der als ein Datenkonverter dient, gebildet. Die Signalspannungen von den analogen Signalquellen 100a und 100b werden in dem A/D-Konverter 50 in eine digitale Form konvertiert und werden zu dem Mikroprozessor 110 eingegeben.
  • Die Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b und Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20 sind die gleichen wie jene, die in 1 gezeigt werden. Es ist jedoch der A/D-Konverter 50 an Stelle der analogen Komparatorschaltungen vorgesehen, die in 1 gezeigt werden. Dieser A/D-Konverter 50 ist ein Mehrkanal-A/D-Konverter zum Konvertieren einer Vielzahl von analogen Eingangssignalen in eine digitale Form und ihr anschließendes Speichern in einem Pufferspeicher 51, und führt entweder digitale konvertierte Daten DATa oder DATb dem Mikroprozessor 110 basierend auf einem Chipauswahlsignal CS zu, das durch den Mikroprozessor 110 generiert wird. Der Mikroprozessor 110 speichert die zugeführten digitalen konvertierten Daten DATa oder DATb in dem RAM-Speicher 120.
  • Programme, die als das Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel und Datenverarbeitungsmittel, die in dem RAM-Speicher 120 zu der Zeit zeitweilig gespeichert sind, wenn die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist, ein Kommunikationsprogramm mit den externen Werkzeug 140, nicht gezeigt, ein Steuerprogramm abhängig von Anwendungen des Mikroprozessors 110 und dergleichen, dienen, sind in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 (wie etwa einem Flash-Speicher) gespeichert, der mit dem Mikroprozessor 110 über einen Bus verbunden ist. Ferner sind Kalibrierungsfaktoren in einige Regionen des nicht-flüchtigen Programmspeichers 113 zu transferieren und zu schreiben.
  • Verschiedene Typen von Programmen, die für die Kalibrierungsoperation notwendig sind, werden für eine arithmetische Operation von dem externen Werkzeug 140 zu dem RAM-Speicher 120 bus-verbunden zu dem Mikroprozessor 110 mit einem Boot-Programm, das in einem Masken-ROM-Speicher, nicht gezeigt, gespeichert ist, zeitweilig transferiert, und einige der Programme werden zu dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 zu der Zeit transferiert, wenn die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist.
  • Die Programme, die zu dem RAM-Speicher 120 transferiert werden, inkludieren ein Kommunikationsprogramm mit dem externen Werkzeug 140, nicht gezeigt, ein Steuerprogramm abhängig von Anwendungen des Mikroprozessors 110 und dergleichen zusätzlich zu Programmen, die als das Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel, Datenverarbeitungsmittel, erstes und zweites Kalibrierungsmittel und Transfer-Speichermittel dienen.
  • In der Kalibrierungsoperation ist das externe Werkzeug 140, das mit dem Mikroprozessor 110 seriell verbunden ist, konfiguriert, die ersten und zweiten Kalibrierungsinstruktionen zu dem Mikroprozessor 110 zu übertragen. Nachdem die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist, und die oben erwähnten verschiedenen Typen von Programmen und Kalibrierungsfaktoren zu dem/in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 transferiert und gespeichert sind, arbeitet der Mikroprozessor 110 in normalen Stufen danach in Übereinstimmung mit den verschiedenen Typen von Programmen und Kalibrierungsfaktoren, die in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 geschrieben und gespeichert sind.
  • Da die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel und das Transfer-Speichermittel für Kalibrierungsfaktoren unter den verschiedenen Typen von Programmen, die von dem externen Werkzeug 140 transferiert und zeitweilig in dem RAM-Speicher 120 gespeichert werden, nur in der Kalibrierungsoperation erforderlich sind, müssen sie deshalb nicht zu dem/in dem nichtflüchtigen Programmspeicher 113 zu der Zeit, wenn die Kalibrierungsoperation abgeschlossen ist, transferiert und gespeichert werden. In dem Fall jedoch, wo die Notwendigkeit, die Kalibrierungsoperation durchzuführen, zu einem späteren Zeitpunkt bei Durchführung von Wartung erneut entsteht, können die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel, falls sie zu dem/in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 transferiert und gespeichert wurden, und Transfer-Speichermittel nur durch ihr Transferieren von dem nicht-flüchtigen Programmspeicher 113 zu dem RAM-Speicher 120 ohne ihr Transferieren von dem externen Werkzeug 140 zu dem RAM-Speicher 120 verwendet werden.
  • Obwohl die gegenwärtige Ausführungsform die oben beschriebene Konfiguration hat, in der die Programme, die als die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel und dergleichen dienen, in dem RAM-Speicher 120 gespeichert werden, ist dies nur ein veranschaulichendes Beispiel, und es kann die Konfiguration eingesetzt werden, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird.
  • Als Nächstes wird eine Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform erörtert. 7 und 8 sind Flussdiagramme der Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Zuerst wird in dem Flussdiagramm, das in 7 gezeigt wird, die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 in einem Schritt 350a gestartet. In dem anschließenden Schritt 350b wird das gesamte Steuerprogramm von den externen Werkzeug 140 zu dem RAM-Speicher 120, um da rin gespeichert zu werden, in Übereinstimmung mit einem nicht gezeigten Boot-Programm transferiert. Danach arbeitet der Mikroprozessor 110 in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm, das in den RAM-Speicher 120 geschrieben ist.
  • In einem Schritt 351a anschließend zu dem Schritt 350b wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 351a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Bevor das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierungsinstruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100a verbunden, wie in einem Block 351b gezeigt wird. Die kalibrierungs-spezifische Signalquelle setzt die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt z.B. auf 3,15V, was 63% der maximalen Eingangsspannung 5V entspricht, und wird an die Verstärkungssteuerschaltung 10a angelegt.
  • Wenn in dem Schritt 351a auf Empfang der ersten Kalibrierungsinstruktion hin JA beurteilt wird, wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf einen repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer wird auf z.B. α0 = 0,5 als ein Standardwert gesetzt. In diesem Fall wird der Maximalwert Dt einer erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, durch die folgende Gleichung (9) basierend auf der Gleichung (2) ausgedrückt. Dt = Ga × α0 × Vt (9)
  • Angenommen, dass der Gestaltungstheoriewert der Verstärkung Ga 2 ist, ist Dt 3,15V basierend auf dem Ausdruck (9), falls die relative Einschaltdauer α0 = 0,5 und die kalibrierungsspezifische Bezugsspannung Vt = 3,15V sind. Tatsächlich stimmt jedoch in einigen Fällen die Verstärkung Ga nicht mit dem Gestaltungstheoriewert überein. Deshalb wird eine tatsächliche Verstärkung Ga umgekehrt aus dem Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung wie gemessen kalkuliert, und der erhaltene Wert wird als der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 bestimmt. D.h. der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 wird aus der folgenden Gleichung (10) basierend auf dem Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung kalkuliert, die in dem Fall erhalten wird, wo die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt angelegt wird. K11 = Ga = Dt/(Vt × α0) (10)
  • Sobald der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 erhalten ist, wird der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung basierend auf dem Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 erhalten. In dem Fall, wo die Signalspannung z.B. Vi ist, wird der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, durch den folgenden Ausdruck (11) erhalten. Dt = K11 × α × Vi (11)
  • In einem Schritt 354 anschließend zu dem Schritt 352 wird lange gewartet, ausreichend länger als die Integrationszeitkonstante τa der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a, und in dem anschließenden Schritt 355 wird der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, zu dem/in dem RAM-Speicher 120 geschrieben und gespeichert. In einem Schritt 359 anschließend zu dem Schritt 355 wird der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11, der durch die Gleichung (10) gezeigt wird, basierend auf dem Maximalwert Dt der erfassten digita len Spannung, der in dem Schritt 355 gespeichert wird, der relativen Einschaltdauer α0, die in dem Schritt 352 definiert wird, und der kalibrierungs-spezifischen Bezugsspannung Vt eines bekannten Wertes kalkuliert und gespeichert. Dann wird ein Flag, das den Abschluss der ersten Kalibrierungsoperation anzeigt, basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • Auf Empfang der Einstellung des Flags durch den Schritt 359 hin multipliziert das externe Werkzeug 140 die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit 1,59 durch Steuermittel, nicht gezeigt, um auf 5,0V gesetzt zu werden, und überträgt dann die zweite Kalibrierungsinstruktion. In einem Schritt 361a, der in 8 gezeigt wird, ausgeführt anschließend zu dem Schritt 359, wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 361a wiederholt um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Wenn in dem Schritt 361a auf Empfang der zweiten Kalibrierungsinstruktion hin JA beurteilt wird, wird die Operation des Flags, das in dem Schritt 359 ausgewählt wird, in einem Schritt 361c überwacht. Es wird durch die Überwachung in dem Schritt 361c beurteilt, ob die erste Kalibrierungsoperation abgeschlossen wurde, und wenn die Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zu dem Schritt 351a zurück, und wenn die Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 362 fort. In dem Schritt 362 wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf einen repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer α wird auf α0 gesetzt, wie in dem Schritt 352 definiert.
  • In einem Schritt 364a anschließend zu dem Schritt 362 wird eine abgelaufenen Zeit, seit die oben beschriebene Kalibrierungsspannung von 5,0V angelegt ist, basierend auf der Zeitsteuerungsstartinstruktion von dem externen Werkzeug 140, wie in einem Block 364b gezeigt, gemessen. In dem anschließenden Schritt 365 wird die erfasste digitale Spannung, die ein digitaler konvertierter Wert in dem A/D-Konverter 50 ist, in den Mikroprozessor 110 genommen. In dem nächsten Schritt 366 wird der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, der in dem Schritt 355 gespeichert wird, mit der erfassten digitalen Spannung, die in dem Schritt 365 gelesen wird, verglichen. In dem anschließenden Schritt 367 wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des Vergleichs geändert hat, und wenn es keine Änderung in dem Ergebnis des Vergleichs gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 364a, um eine Zeitsteuerung fortzusetzen, und wenn sich das Ergebnis des Vergleichs geändert hat, fährt der Prozess zu einem Schritt 368 fort, wo ein gegenwärtig zeitlich abgestimmter Wert in dem Schritt 364a als eine erreichte Zeit τ0 gespeichert wird.
  • Da die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle auf 1,59 mal 3,15V gesetzt wird, die in der ersten Kalibrierung angelegt wird, ist der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, was durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, 1,59 mal dem in der ersten Kalibrierung. Andererseits ist die Standardbezugsspannung in dem Schritt 366 gleich dem Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, die in dem Schritt 355 gespeichert wird, was 63% des Wertes entspricht, der durch Multiplizieren des Maximalwertes Dt mit 1,59 erhalten wird. Entsprechend entspricht die erreichte Zeit τ0 der Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a.
  • In einem Schritt 369 anschließend zu dem Schritt 368 wird die Integrationszeitkonstante τ0, die in dem Schritt 368 gespei chert wird, durch den Impulszyklus T0 geteilt, der in dem Schritt 363 eingestellt wird, und der resultierende Quotient wird als der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 gespeichert. Dann wird ein Flag, das den Abschluss der zweiten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion gesetzt. Unter Einsetzung der Integrationszeitkonstante τ0 und des Impulszyklus T0, die beide in der obigen Kalibrierungsoperation gemessen werden, in die Gleichung (3) wird (C24a/C22a), was als schwankend angenommen wird, durch die Gleichung (7) erhalten. Unter Einsetzung der Beziehung, die durch die Gleichung (7) ausgedrückt wird, erneut in die Gleichung (3) wird die Integrationszeitkonstante τa, wenn der Impulszyklus Ta ist, als die Gleichung (8) erhalten. Es wird eine Kalibrierungsspannung von 1,59 mal in dem Block 361b angelegt, die angelegte Spannung kann jedoch Vt die gleiche wie in der ersten Kalibrierungsoperation sein, und die relative Einschaltdauer αt in dem Schritt 362 kann mit 1,59 multipliziert werden.
  • In einem Schritt 370 anschließend zu dem Schritt 369 wird der Zahl-von-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 371 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K11 und K20, die in den Schritten 359 bzw. 369 erhalten werden, gespeichert sind, aktualisiert. In dem anschließenden Schritt 372 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 351a, um die Kalibrierungsoperation erneut zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 373 fort. In dem Schritt 373 werden ein Statistikwert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K10 und der einer Vielzahl von Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktoren K20, die in dem RAM-Speicher 120 gespei chert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 371 aktualisiert werden. In dem anschließenden Schritt 375 werden die Kalibrierungsfaktoren K11 und K20, die in dem Schritt 373 kalkuliert und gespeichert werden, zu/in einer Datenspeicherregion 122 des nicht-flüchtigen Programmspeichers 113 transferiert und gespeichert, und die verschiedenen Typen von Steuerprogrammen, die von dem externen Werkzeug 140 zu dem RAM-Speicher 120 in dem Schritt 350b transferiert werden, werden auch zu dem/in dem Programmspeicher 113 transferiert und gespeichert. Dann fährt der Prozess zu einem Schritt 377 fort, wo die Kalibrierungsoperation abgeschlossen wird.
  • In Zusammenfassung der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation dient ein Prozessblock 380, der die Schritt 351a bis 359 inkludiert, als das erste Kalibrierungsmittel zum Veranlassen des Mikroprozessors 110, den Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung verwendet, zu lesen, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 erhalten wird.
  • Ein Prozessblock 381, der die Schritte 361a bis 369 inkludiert, dient als das zweite Kalibrierungsmittel zum Überwachen von Variationen in der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit der bekannten Spannung Vt verwendet, wobei dadurch der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 kalkuliert wird. Ein Prozessblock 382, der die Schritte 370 bis 375 inkludiert, dient als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 372 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel. In dem Transfer-Speichermittel gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann eine Anomaliebeurteilung bezüglich dessen, ob die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen oder nicht, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform durchgeführt werden.
  • Obwohl 7 und 8 die Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10a, Schaltkondensatorfilterschaltung 20a und A/D-Konverter 50 beschreiben, wird eine ähnliche Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10b, Schaltkondensatorfilterschaltung 20b und A/D-Konverter 50 durchgeführt.
  • 9 und 10 zeigen Flussdiagramme der Kalibrierungsoperation als alternatives Mittel zu dem, was in 7 und 8 gezeigt wird. In der gegenwärtigen Ausführungsform führt, anders als die erste bevorzugte Ausführungsform, der Mikroprozessor 110 einen digitalen Vergleich an Stelle der analogen Komparatorschaltungen 30a und 30b durch, und deshalb wird eine Standardbezugsdigitalspannung Ec in dem Programmspeicher 113 als eine Alternative zu den Standardbezugsspannungen 31a und 31b gespeichert, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden.
  • Bezug nehmend auf 9 wird die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 in dem Schritt 350a gestartet. In dem nächsten Schritt 350b wird das gesamte Steuerprogramm von dem externen Werkzeug 140 in Übereinstimmung mit einem nicht gezeigten Boot-Programm zu dem/in dem RAM-Speicher 120 transferiert und gespeichert. Danach arbeitet der Mikroprozessor 110 in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm, das in dem RAM-Speicher 120 geschrieben ist. In dem Schritt 351a anschließend zu dem Schritt 350b wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 351a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Bevor das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierungsinstruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100a verbunden, wie in dem Block 351b gezeigt. Z.B. wird die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt von 3,15V an die Verstärkungssteuerschaltung 10a angelegt. Diese kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt wird durch die folgende Prozedur bestimmt. Angenommen z.B., dass die Standardbezugsdigitalspannung Ec = 3,15V, die relative Einschaltdauer α0 = 0,5 und der Gestaltungstheoriewert der Verstärkung Ga = 2 sind, wird die kalibrierungs-spezifische Bezugsspannung Vt durch 3,15 = (2 × 0,5) × 3,15 in Übereinstimmung mit der Beziehung kalkuliert, die in dem Ausdruck (2) gezeigt wird.
  • Angenommen, dass ein tatsächliches Produkt die relative Einschaltdauer α0 = 0,5, Standardbezugsspannung Vc = 3,15V und Verstärkung Ga = 2,0 als Gestaltungstheoriewerte hat und die Signalspannung Vi von 3,15V angelegt wird, wird die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a beurteilt, mit der Standardbezugsdigitalspannung Ec als ein Ergebnis von digitalen Vergleichen, die durch den Mikroprozessor 110 durchgeführt werden, übereinzustimmen. Falls es jedoch einen Fehler in der Verstärkung Ga in einem tatsächlichen Produkt gibt, erlaubt die relative Einschaltdauer α0 = 0,5 der Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a nicht, mit der Standardbezugsdigitalspannung Ec übereinzustimmen. Somit ist es notwendig, nach einer relativen Einschaltdauer αt zu suchen, in der die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a mit der Spannung Ec übereinstimmt.
  • Wenn die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 351 JA beurteilt, und in einem Schritt 352a wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf den repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer α wird auf 0 gesetzt. In dem anschließenden Schritt 353a wird die relative Einschaltdauer um Δα von dem gegenwärtigen Zustand leicht erhöht. In dem anschließenden Schritt 354 wird lange gewartet, ausreichend länger als die Integrationszeitkonstante τa der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a. In dem anschließenden Schritt 357a wird beurteilt, ob sich das Ergebnis eines digitalen Vergleichs, der durch den Mikroprozessor 110 durchgeführt wird, geändert hat. Wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 353a, wo die relative Einschaltdauer weiter leicht erhöht wird, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 358a fort, wo die relative Einschaltdauer αt zur Zeit einer Änderung gespeichert wird.
  • In einem Schritt 359a anschließend zu dem Schritt 358a wird der Kalibrierungsfaktor K11 basierend auf der relativen Einschaltdauer αt, die in dem Schritt 358a gespeichert wird, der kalibrierungs-spezifischen Bezugsspannung Vt eines bekannten Wertes und der Standardbezugsdigitalspannung Ec kalkuliert und gespeichert. Der Kalibrierungsfaktor K11 ist die Verstärkung Ga, von der angenommen wird, dass sie schwankt, und wird durch die folgende Gleichung (5a) erhalten. Ga = Ec/(Vt × αt) = K11 (5a)
  • Bei Darstellung der Gleichung (4) unter Verwendung des Kalibrierungsfaktors K11, der durch die Gleichung (5a) definiert ist, wird die folgende Gleichung (6a) erhalten. Bei Speicherung von Ec/K11 = Vt × αt = K10 als den Kalibrierungsfaktor an Stelle einer Verwendung des Kalibrierungsfaktors K11 in der Gleichung (6a) ist die Gleichung (6a) die gleiche wie die Gleichung (6), die in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird. Vi = Ec/(K11 × α) (6a)
  • Die Gleichung (6a) zeigt, dass die Signalspannung Vi, die die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a veranlasst, mit der Standardbezugsdigitalspannung Ec übereinzustimmen, abhängig von der relativen Einschaltdauer α variabel ist. Ferner wird in dem Schritt 359a ein Flag, das den Abschluss der ersten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • Auf Empfang der Einstellung des Flags in dem Schritt 359a hin multipliziert das externe Werkzeug 140 die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle z.B. mit 1,59 durch ein nicht gezeigtes Steuermittel, um auf 5,0V gesetzt zu werden, und überträgt dann die zweite Kalibrierungsinstruktion. In einem Schritt 361a, der in 10 gezeigt wird, der anschließend zu dem Schritt 359a ausgeführt wird, wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 361a um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Wenn in dem Schritt 361a auf Empfang der zweiten Kalibrierungsinstruktion hin JA beurteilt wird, fährt der Prozess zu einem Schritt 361c fort. In dem Schritt 361c wird durch Überwachen der Operation des Flags, das in dem Schritt 359 gesetzt wird, beurteilt, ob die erste Kalibrierung abgeschlossen wurde. Wenn die erste Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 351a, und wenn die erste Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 362a fort. In dem Schritt 362a wird ein praktischer Durchschnittswert des Impulszyklus Ta der Steuersignalimpulsfolge CNTa auf den repräsentativen Wert T0 gesetzt, und die relative Einschaltdauer α wird auf den Wert αt gesetzt, der in dem Schritt 358a gespeichert wird.
  • In einem Schritt 364a anschließend zu dem Schritt 362a wird eine abgelaufene Zeit, seit die oben erwähnte Kalibrierungsspannung von 5,0V angelegt wird basierend auf einer Zeitsteuerungsstartinstruktion von dem externen Werkzeug 140, wie in einem Block 364b gezeigt, gemessen. In dem anschließenden Schritt 365a werden digitale konvertierte Daten, die durch den A/D-Konverter 50 erhalten werden, in den Mikroprozessor 110 aufgenommen. In dem anschließenden Schritt 367a wird beurteilt, ob sich das Ergebnis eines digitalen Vergleichs mit der Standardbezugsdigitalspannung Ec, der durch den Mikroprozessor 110 durchgeführt wird, geändert hat, und wenn es keine Änderung in dem Ergebnis des digitalen Vergleichs gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 364a, um eine Zeitsteuerung fortzusetzen, und wenn sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs geändert hat, fährt der Prozess zu einem Schritt 368a fort, wo ein gegenwärtig zeitlich abgestimmter Wert, der in dem Schritt 364a erhalten wird, als eine erreichte Zeit τ0 gespeichert wird.
  • Die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ist 1,59 mal dem Wert 3,15V, der in der ersten Kalibrierung angelegt wird. Somit ist die Sättigungsausgangsspannung der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a 1,59 mal der Standardbezugsdigitalspannung Ec von 3,15V. Da 63% von 5,0V, erhalten durch Multiplizieren der Standardbezugsdigitalspannung von 3,15V mit 1,59, 3,15V ist, entspricht die erreichte Zeit τ0 der Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung 20a.
  • In einem Schritt 369a anschließend zu dem Schritt 368a wird die Integrationszeitkonstante τ0, die in dem Schritt 368a gespeichert wird, durch den Impulszyklus T0 geteilt, der in dem Schritt 362a gesetzt wird, und der resultierende Quotient wird als der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 gespeichert, und ein Flag, das den Abschluss der zweiten Kalibrierung anzeigt, wird basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion gesetzt. Bei Einsetzung der Integrationszeitkonstante τ0 und des Impulszyklus T0, die beide in der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation gemessen werden, in die Gleichung (3) werden die Variationen (C24a/C22a), von denen angenommen wird, dass sie schwanken, durch die Gleichung (7) erhalten.
  • Bei Einsetzung der Beziehung der Gleichung (7) erneut in die Gleichung (3) wird die Integrationszeitkonstante τa, wenn der Impulszyklus Ta ist, als die Gleichung (8) erhalten. Obwohl die Kalibrierungsspannung von 1,59 mal in dem Block 361b angelegt wird, kann die Spannung Vt, die die gleiche wie in der ersten Kalibrierungsoperation ist, angelegt werden, und die relative Einschaltdauer αt in dem Schritt 362a kann mit 1,59 multipliziert werden.
  • In einem Schritt 370 anschließend zu dem Schritt 369a wird der Zahl-von-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 371 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K11 und K20, die in den Schritten 359a bzw. 369a erhalten werden, gespeichert sind, aktualisiert. In dem anschließenden Schritt 372 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 351a, um eine Kalibrierungsoperation erneut zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu dem Schritt 373 fort.
  • In dem Schritt 373 werden ein Statistikwert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K10 oder K11 und der einer Vielzahl von Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktoren K20, die in dem RAM-Speicher 120 gespeichert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 371 aktualisiert werden. In dem anschließenden Schritt 375 werden die Kalibrierungsfaktoren K10 oder K11 und K20, die in dem Schritt 373 kalkuliert und gespeichert werden, zu/in der Datenspeicherregion 122 des Programmspeichers 113 transferiert und gespeichert, und die verschiedenen Typen von Steuerprogrammen, die von dem externen Werkzeug 140 zu dem RAM-Speicher 120 in dem Schritt 350b transferiert werden, werden auch zu/in dem Programmspeicher 113 transferiert und gespeichert. Dann fährt der Prozess zu einem Schritt 377 fort, wo die Kalibrierungsoperation abgeschlossen wird.
  • Obwohl in dem Schritt 352a auf 0 gesetzt, kann die relative Einschaltdauer α auf z.B. 1 gesetzt werden, und kann in dem anschließenden Schritt 353a leicht reduziert werden. Ferner kann bei Durchführung einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle absichtlich in jeder aus einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen so variiert werden, um gemessene Kalibrierungen durchzuführen, die auf eine praktische Verwendung breit anwendbar sind.
  • In Zusammenfassung der oben beschriebenen Kalibrierungsoperationen dient ein Prozessblock 380a, der die Schritten 351a bis 359a inkludiert, als das erste Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Verstärkungskalibrierungsfaktors K10 oder K11, während die Ausgangsspannung des A/D-Konverters 50 mit dem Mikroprozessor 110 überwacht wird, der die kalibrierungs spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung verwendet.
  • Ein Prozessblock 381a, der die Schritte 361a bis 369a inkludiert, dient als das zweite Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktors K20, während die Ausgangsspannung des A/D-Konverters 50 mit dem Mikroprozessor 110 überwacht wird, der die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung verwendet. Der Prozessblock 382, der die Schritte 370 bis 375 inkludiert, dient als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 372 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel. In dem Transfer-Speichermittel gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann eine Anomaliebeurteilung bezüglich dessen durchgeführt werden, ob die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen oder nicht, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform.
  • Obwohl 9 und 10 die Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10a, Schaltkondensatorfilterschaltung 20a und A/D-Konverter 50 beschreiben, wird eine ähnliche Kalibrierungsoperation für die Verstärkungssteuerschaltung 10b, Schaltkondensatorfilterschaltung 20b und A/D-Konverter 50 durchgeführt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, inkludiert der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform den A/D-Konverter 50, der als ein Datenkonverter dient, im Unterschied zu der ersten bevorzugten Ausführungsform. Der A/D-Konverter 50 konvertiert die Signalspannungen, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltungen 20a, 20b und Verstärkungssteuerschaltungen 10a, 10b erhalten werden, jeweils in die digitalen konvertierten Daten DATa, DATb, und gibt sie zu dem Mikroprozessor 110 ein. Die digitalen konvertierten Daten DATa und DATb werden in den RAM-Speicher 120, der als ein Erfassungsdatenspeicher dient, durch den Mikroprozessor 110 geschrieben.
  • Ferner dient in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform der A/D-Konverter 50 als ein Datenkonverter, und der Mikroprozessor 110 inkludiert ferner das Datenverarbeitungsmittel zum Ändern der relativen Einschaltdauern der Steuersignalimpulsfolgen CNTa und CNTb, um die Eingabe-/Ausgabeverhältnisse der Verstärkungssteuerschaltungen 10a bzw. 10b zu ändern, wobei dadurch äquivalent die Standardbezugsdigitalspannung geändert und die erfasste digitale Spannung in dem A/D-Konverter 50 mit der Standardbezugsdigitalspannung verglichen wird, um die Ergebnisse des Vergleichs als digitale Logiksignale auszugeben. Deshalb kann der Mikroprozessor 110 eine Abweichung zwischen der erfassten digitalen Spannung wie zugeführt und der Standardbezugsdigitalspannung kalkulieren. Sogar in dem Fall eines Betriebs des Signalprozessors mit der Standardbezugsdigitalspannung, die auf einen relativ großen Wert gesetzt ist, werden die Verstärkungsfaktoren der Verstärkungssteuerschaltungen 10a und 10b erhöht, was offensichtlich einer Einstellung der Standardbezugsdigitalspannung auf einen äquivalent kleinen Wert entspricht. Dies kann eine verbesserte digitale Konvertierungsgenauigkeit des A/D-Konverters 50 erreichen, wobei die Verwendung einer Region geringer Leistung vermieden wird.
  • Des weiteren ist in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform der A/D-Konverter 50 ein Mehrkanal-A/D-Konverter zum digitalen Konvertieren in Folge der Signalspannungen, die von der Vielzahl von variablen analogen Signalquellen 100a und 100b zugeführt werden. Da ein Steuersignal zu jeder der variablen analogen Signalquellen 100a und 100b eingegeben wird, sind entsprechend Eingangssignale zu dem Mikroprozessor 110 und den variablen analogen Signalquellen 100a, 100b in der Zahl gleich, was bedeutet, dass viele vari able analogen Signalquellen verbunden sein können. Selbst wenn sich Signalspannungen, die von den jeweiligen variablen analogen Signalquellen 100a und 100b ausgegeben werden, in dem Maximalwert voneinander unterscheiden, kann Abstimmung der Verstärkungsfaktoren der Verstärkungssteuerschaltungen 10a und 10b derart, dass der Maximalwert der Signalspannung von jeder der jeweiligen variablen analogen Signalquellen und der Maximalwert einer Spannung, die zu dem A/D-Konverter 50 eingegeben wird, nahezu gleich werden, eine verbesserte digitale Konvertierungsgenauigkeit des A/D-Konverters 50 erreichen.
  • Weiter noch erfasst und speichert in dem digitalen Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das erste Kalibrierungsmittel 380 den Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50 unter der Annahme, dass die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle Vt ist und die relative Einschaltdauer als der repräsentative Wert α0 gesetzt ist, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K11 = Dt/(Vt × α0) kalkuliert wird. Nach dem ersten Kalibrierungsmittel 380 misst das zweite Kalibrierungsmittel 380 die Zeit t, die seit der Verbindung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle bis zu der Erhöhung der Signalspannung abgelaufen ist, um den Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung zu erreichen, was in dem ersten Kalibrierungsmittel 380 gespeichert ist, unter der Annahme, dass die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle größer als die Spannung Vt ist, die in dem ersten Kalibrierungsmittel 380 angelegt wird (z.B. 1,59 mal der Spannung Vt) und die relative Einschaltdauer α0 ist, wie in dem ersten Kalibrierungsmittel 380 eingestellt, wobei dadurch die Integrationszeitkonstante τ0 des Tiefpassfilters kalkuliert wird und dann der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 = τ0/T0 in Bezug auf den Impulszyklus T0 der Steuersignalimpulsfolge zur Zeit von Kalibrierung kalkuliert wird.
  • Wie beschrieben, kalibriert das erste Kalibrierungsmittel 380 zuvor die Verstärkungscharakteristika, sodass der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die Integrationszeitkonstante des Tiefpassfilters akkurat und effektiv unter Verwendung bekannter Verstärkungscharakteristika, wie gemessen und gespeichert, kalibrieren kann. Selbst wenn die Konvertierungscharakteristika von Produkt zu Produkt schwanken, kann der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ferner die Gesamtverstärkung inkludierend derartige Schwankungen kalibrieren.
  • Des weiteren erfasst in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das erste Kalibrierungsmittel 380a als ein unterschiedliches Kalibrierungsmittel die relative Einschaltdauer von Vergleichsübereinstimmung αt, worin sich das Ergebnis eines digitalen Vergleichs zwischen der Spannung Vt der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der Standardbezugsdigitalspannung Ec ändert, während sich die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge, die zu den Verstärkungssteuerschaltungen zugeführt wird, allmählich erhöht oder verringert, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K10 = αt × Vt oder K11 = Ec/(Vt × αt) kalkuliert wird. Nach dem ersten Kalibrierungsmittel 380a misst das zweite Kalibrierungsmittel 381a die Zeit t, die seit der Verbindung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle bis zu der Erhöhung der Signalspannung abgelaufen ist, um die Standardbezugsdigitalspannung Ec zu erreichen, die in dem ersten Kalibrierungsmittel 380a angelegt wird, unter der Annahme, dass die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle größer als die Spannung Vt ist, die in dem ersten Kalibrierungsmittel 380a (z.B. 1,59 mal der Spannung Vt) angelegt wird und die relative Einschaltdauer auf αt gesetzt ist, wie in dem ersten Kalibrierungsmittel 380a erfasst, wobei dadurch die Integrationszeitkonstante τ0 des Tiefpassfilters kalku liert wird und dann der Filtercharakteristik-Kalibrierungsfaktor K20 = τ0/T0 in Bezug auf den Impulszyklus T0 der Steuersignalimpulsfolge zur Zeit von Kalibrierung kalkuliert wird.
  • Wie beschrieben, kalibriert das erste Kalibrierungsmittel 380a zuvor die Verstärkungscharakteristika, sodass der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die Integrationszeitkonstante des Tiefpassfilters akkurat und effektiv unter Verwendung bekannter Verstärkungscharakteristika, wie gemessen und gespeichert, kalibrieren kann. Selbst wenn die digitalen Konvertierungscharakteristika von Produkt zu Produkt schwanken, kann der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ferner die Gesamtverstärkung inkludierend derartige Schwankungen kalibrieren.
  • Vierte bevorzugte Ausführungsform
  • 11 ist ein Schaltungsdiagramm eines Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform wird mit Verweis auf 11 erörtert. In 11 ist ein analoger Eingangssignalprozessor 104 zwischen variablen analogen Signalquellen 100e, 100f, die z.B. als Klopfsensoren zum Erfassen von Vibrationen dienen, die durch einen Motor geschaffen werden, und dem Mikroprozessor 110, der eine Motorsteuereinrichtung bildet, vorgesehen. Die variablen analogen Signalquellen 100e und 100f generieren Pulsierungssignale.
  • In dem in 11 gezeigten Eingangssignalprozessor 104 sind ein Multiplexer 40e, ein Differenzialverstärker 60a, ein Schaltungsblock 130e inkludierend eine Verstärkungssteuerschaltung 70a und eine Bandpassfilterschaltung 80a, eine Spitzenhalteschaltung 90a und der A/D-Konverter 50 in dieser Reihenfolge verbunden. Hier wird die Bandpassfilterschaltung 80a durch eine Schaltkondensatorfilterschaltung gebildet.
  • Ein analoger Sensor 131a ist eine Gruppe von Sensoren, inkludierend einen Temperatursensor (wie etwa einen Kühlwassertemperatursensor und einen Außenlufttemperatursensor eines Motors), einen Beschleunigerpositionssensor (APS, accelerator position sensor), einen Drosselpositionssensor (TPS, throttle position sensor) und dergleichen. Ein analoges Eingangssignal von dem analogen Sensor 131a wird zu einem analogen Eingangsanschluss des Mehrkanal-A/D-Konverters 50 durch eine Schnittstellenschaltung (AIF) 131b eingegeben, und wird aufeinanderfolgend in eine digitale Form konvertiert, um in dem Pufferspeicher 51 gespeichert zu werden. Ein Schaltsensor 132a ist eine Gruppe von Sensoren zum Durchführen verschiedener Typen von EIN-/AUS-Operationen, wie etwa ein Klirrwinkelsensor und ein Umdrehungssensor eines Motors, und ist mit einem Eingangsport DI des Mikroprozessors 110 durch eine Schnittstellenschaltung (DIF) 132b verbunden.
  • Der Mikroprozessor 110 liest unterscheidend viele Teile von digitalen konvertierten Daten, die in dem Pufferspeicher 51 gespeichert sind, als Reaktion auf ein Chipauswahlsignal CS, um sie zu dem RAM-Speicher 120 zu transferieren und führt ein Erlangungszeitsteuersignal WIN der Spitzenhalteschaltung 90a zu. Ferner führt der Mikroprozessor 110 ein Verbindungsschaltsignal MPX dem Multiplexer 40e und eine Steuersignalimpulsfolge CNT der Verstärkungssteuerschaltung 70a und Bandpassfilterschaltung 80a zu.
  • Ein nicht-flüchtiger Programmspeicher 114 (wie etwa ein Flash-Speicher), der mit dem Mikroprozessor 110 über einen Bus verbunden ist, speichert ein Kommunikationsprogramm mit dem externen Werkzeug 140, nicht gezeigt, ein Steuerprogramm abhängig von Anwendungen des Mikroprozessors 110 für eine Mo torsteuerung und dergleichen zusätzlich zu Programmen, die als Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel, Datenverarbeitungsmittel, Datenerlangungszeitsteuerungs-Generierungsmittel, Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel, erste und zweite Kalibrierungsmittel und Transfer-Speichermittel dienen.
  • Digitale konvertierte Werte von verschiedenen Typen von analogen Eingangssignalen, die durch den A/D-Konverter 50 digital konvertiert werden, Kalibrierungsfaktoren, die durch eine Kalibrierungsoperation kalkuliert werden, werden in den RAM-Speicher 120 für eine arithmetische Operation bus-verbunden mit dem Mikroprozessor 110 geschrieben. Kalibrierungsfaktoren, die von dem RAM-Speicher 120 transferiert werden, erhalten durch Kalibrierungen, die durch die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel durchgeführt werden, was später zu beschreiben ist, werden in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 120, wie etwa einem EEPROM-Speicher, der mit dem Mikroprozessor 110 über einen Bus verbunden oder seriell verbunden ist, gespeichert. Das externe Werkzeug 140, das mit dem Mikroprozessor 110 seriell zu verbinden ist, wenn eine Kalibrierungsoperation durchgeführt wird, ist konfiguriert, die ersten und zweiten Kalibrierungsinstruktionen zu dem Mikroprozessor 110 zu übertragen.
  • 12 ist ein Schaltungsdiagramm des analogen Eingangssignalprozessors 104 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. wie in 12 gezeigt, inkludiert der Multiplexer 40e selektive Schalteinrichtungen 41a, 42a zum Verbinden der variablen analogen Signalquelle 100e und des Differenzialverstärkers 60a, selektive Schalteinrichtungen 41b, 42b zum Verbinden der variablen analogen Signalquelle 100f und des Differenzialverstärkers 60a und einen Inverter 43. Die selektiven Schalteinrichtungen 41a und 42a leiten, wenn das Verbindungsschaltsignal MPX, das durch den Mikroprozessor 110 generiert wird, auf dem logischen Pegel von "H" ist, während die selektiven Schalteinrichtungen 41b und 42b, die durch den Inverter 43 angesteuert werden, leiten, wenn das Verbindungsschaltsignal MPX auf dem logischen Pegel von "L" ist.
  • Ein Verstärker 71, der in der Verstärkungssteuerschaltung 70a vorgesehen ist, hat seinen Umkehreingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Differenzialverstärkers 60a durch Eingangswiderstände 72 und 73 verbunden, und eine Vorspannspannung 74 von z.B. 2,5V Gleichspannung wird an den Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 71 angelegt. Eine Verstärkungsfaktorabstimmungs-Schalteinrichtung 75 ist zwischen dem Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 71 und der Verbindungsstelle zwischen den Eingangswiderständen 72 und 73 verbunden. Ein Integrationskondensator 76 und ein Rückkopplungswiderstand 77 sind parallel zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 71 verbunden.
  • Die Vorspannspannung 74 wird auch an den Nicht-Umkehreingangsanschluss eines Verstärkers 81 angelegt, der in der Bandpassfilterschaltung 80a vorgesehen ist, und der Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 81 ist mit einem Lade-/Entladekondensator 82 verbunden. Der Lade-/Entladekondensator 82 ist zwischen dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 71 und dem Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 81 verbunden, wenn Schalteinrichtungen 83a und 84a leiten, während er zwischen dem Umkehreingangsanschluss und dem Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 81 verbunden ist, wenn Schalteinrichtungen 83b und 84b leiten. Die Verstärkungsfaktorabstimmungs-Schalteinrichtung 75 und Schalteinrichtungen 83a und 84a sind konfiguriert zu leiten, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNT, die durch den Mikroprozessor 110 generiert wird, auf dem logischen Pegel von "H" ist, und die Schalteinrichtungen 83b und 84b, die durch einen Inverter 85 angesteu ert werden, sind konfiguriert zu leiten, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNT auf dem logischen Pegel von "L" ist.
  • Ein Integrationskondensator 86 ist zwischen dem Nicht-Umkehreingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 81 verbunden. Ein Lade-/Entladekondensator 87 ist zwischen dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 81 und dem Nicht-Umkehreingangsanschluss des Verstärkers 71 verbunden, wenn Schalteinrichtungen 88a und 89a leiten, und die beiden Anschlüsse des Lade-/Entladekondensators 87 sind kurzgeschlossen, um eine Entladung zu generieren, wenn Schalteinrichtungen 88b und 89b leiten. Die Schalteinrichtungen 88a und 89a sind konfiguriert zu leiten, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNT auf dem logischen Pegel von "H" ist, und die Schalteinrichtungen 88b und 89b, die durch den Inverter 85 angesteuert werden, sind konfiguriert zu leiten, wenn die Steuersignalimpulsfolge CNT auf dem logischen Pegel von "L" ist.
  • Ein Verstärker 91, der in der Spitzenhalteschaltung 90a vorgesehen ist, hat seinen Nicht-Umkehreingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 71 verbunden und seinen Ausgangsanschluss mit einem Maximalwert-Speicherkondensator 94 durch eine Rückflussverhinderungsdiode 92 und einen Ladewiderstand 93 verbunden. Die Spannung über einer Reihenschaltung des Kondensators 94 und des Ladewiderstands 93 wird an den Mikroprozessor 110 durch den A/D-Konverter 50 angelegt. Ein Transistor 95, der als eine Entladungsschalteinrichtung dient, wird angesteuert durch einen Ansteuerwiderstand 96 zu leiten, wenn das Erlangungszeitsteuersignal WIN, das durch den Mikroprozessor 110 generiert wird, auf dem logischen Pegel von "H" ist, was den Maximalwert-Speicherkondensator 94 veranlasst, kurzgeschlossen zu werden, um eine Entladung zu generieren. Der Mikroprozessor 110 ist konfiguriert, die Ausgangsspannung des A/D-Konverters 50 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode zu lesen, seit die Entladungsschaltein richtung 95 nicht-leitend wird, wenn das Erlangungszeitsteuersignal WIN auf den logischen Pegel von "L" gebracht wird.
  • 13A und 13B zeigen Operationen des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. 13A zeigt die Wellenform der Steuersignalimpulsfolge CNT, deren logischer Pegel sich in einem Impulszyklus Tc, der der Kehrwert einer Impulsfrequenz fc ist, von "L" zu "H" ändert. Eine relative Einschaltdauer γ ist als ein Verhältnis zwischen dem Zyklus Tc und der Periode definiert, in der der Logikpegel in dem Zustand "L" ist. 13B zeigt Verstärkungscharakteristika G130, die als ein Eingabe-/Ausgabeverhältnis ΔV2/ΔV1 des gesamten Schaltungsblocks 130e erhalten werden. Hier zeigt ΔV1 eine Signalspannung an, die zu dem Schaltungsblock 130e eingegeben wird, und ΔV2 zeigt eine Signalspannung an, die von dem Schaltungsblock 130e ausgegeben wird.
  • Die Verstärkungscharakteristika G130 des gesamten Schaltungsblocks 130e können in eine Verstärkung G70 der Verstärkungssteuerschaltung 70a und eine Verstärkung G80 der Bandpassfilterschaltung 80a unterteilt werden, wie in der folgenden Gleichung (12) gezeigt wird. Ferner können die Verstärkungen G70 und G80 als die folgenden Gleichungen (13) bzw. (14) ausgedrückt werden. G130 = G70 × G80 (12) G70 = [R77/(R72 + R73] × γ (13)
    Figure 00550001
    fb = 1/(2πC76 × R77) (16)
  • Hier zeigen R72, R73 und R77 Widerstandwerte der Eingangswiderstände 72, 73 bzw. des Rückkopplungswiderstandes 77 an; C76 und C86 zeigen Kapazitäten der Integrationskondensatoren 76 bzw. 86 an; C82 und C87 zeigen Kapazitäten der Lade-/Entladekondensatoren 82 bzw. 87 an; f0 zeigt die mittlere Frequenz der variablen analogen Signalquellen 100e und 100f (Klopfsensoren) an; fb zeigt die Bandbreitenfrequenz der variablen analogen Signalquellen 100e und 100f an; und f zeigt die Signalfrequenz der variablen analogen Signalquellen 100e und 100f an.
  • Wie aus der Gleichung (15) offensichtlich ist, ist die mittlere Frequenz f0, in der die Verstärkung G80 maximal ist, der Impulsfrequenz fc der Steuersignalimpulsfolge CNT proportional, und kann durch Variieren der Impulsfrequenz fc zu f01 oder f02 geändert werden, wie in 13B gezeigt. In 13B zeigen Kurven von 900 und 901 Verstärkungscharakteristika, die durch Variieren der relativen Einschaltdauer γ in der mittleren Frequenz f01 erhalten werden, und Kurven 902 und 903 zeigen Verstärkungscharakteristika, die durch Variieren der relativen Einschaltdauer γ in der mittleren Frequenz f02 erhalten werden. Da die relative Einschaltdauer γ variiert, variiert auch die Verstärkung G70, wie aus der Gleichung (13) offensichtlich ist, und deshalb erhöhen oder verringern sich die Verstärkungscharakteristika G130 in Proportion zu der relativen Einschaltdauer γ.
  • Obwohl die mittlere Frequenz f0 als K80 × fc in Übereinstimmung mit der Gleichung (15) ausgedrückt wird, variiert ein Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 abhängig von Schwankungen in den Kapazitäten C76, C82, C86 und C87 der jeweiligen Kondensatoren von einem Signalprozessor zu einem anderen. Deshalb muss ein Kalibrierungswert des Charakteristik-Kalibrierungsfaktors in jedem Produkt gemessen werden.
  • In dem Fall, wo die Frequenz f der variablen analogen Signalquelle allmählich erhöht wird, wobei die Impulsfrequenz fc der Steuersignalimpulsfolge CNT konstant erhalten wird, gilt die Gleichung (f02 – fl2)/(fb × f1) = (f22 – f02) (fb × f2), d.h. (f02 – f12) × f2 = (f22 – f02) × f1, unter der Annahme, dass die Verstärkung G80 einer ersten Frequenz f1 und die einer zweiten Frequenz f2, die durch die Gleichung (14) erhalten werden, einander gleich sind, wobei die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 vor und nach der mittleren Frequenz f0 vorhanden sind. Mit anderen Worten gelten die Beziehungen, die durch die folgenden Ausdrücke (17) gezeigt werden, zwischen den ersten und zweiten Frequenzen f1 und f2. In den Ausdrücken (17) ist das geometrische Mittel
    Figure 00570001
    fast gleich dem arithmetischen Mittel (f1 + f2)/2, wenn f1 f2 ist.
  • Figure 00570002
  • Im Gegensatz dazu sind in dem Fall, wo die Impulsfrequenz fc der Steuersignalimpulsfolge CNT variiert wird, wobei die Frequenz f der variablen analogen Signalquelle auf einem konstanten Wert ft gehalten wird, die mittleren Frequenzen f01 = K80 × fc1 und f2 = K80 × fc2, wobei fc1 und fc2 Impulsfrequenzen sind, was bedeutet, dass zwei Typen von Verstärkungen G80 erhalten werden. Vorausgesetzt, dass die zwei Typen von Verstärkungen G80 abgestimmt sind, einander in der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle gleich zu sein, kann die Beziehung (f022 – ft2)/(fb × ft) = (ft2 – f012)/(fb × ft) aus der Gleichung (14) abgeleitet werden. D.h. es gilt die Gleichung 2ft2 = f012 + f022 = K802 (fc12 + fc22), und der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 wird aus der folgenden Gleichung (18) erhalten.
  • Figure 00570003
  • Figure 00580001
  • Als Nächstes wird eine Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform erörtert. 14 und 15 sind Flussdiagramme der Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Zuerst wird in einem in 14 gezeigten Schritt 450 die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 gestartet. In dem anschließenden Schritt 451a wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wiederholt der Prozess den Schritt 451a um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Bevor das externe Werkzeug 140 die zweite Kalibrierungsinstruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit der Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0 an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100e verbunden, wie in einem Block 451b gezeigt, und es wird eine Spannung an die Verstärkungssteuerschaltung 70a angelegt.
  • In dem Fall, wo die relative Einschaltdauer γ der Steuersignalimpulsfolge CNT auf einen standardmäßigen repräsentativen Wert (z.B. γ0 = 0,5) gesetzt ist und die mittlere Frequenz der Bandpassfilterschaltung 80a mit der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle übereinstimmt, wird ein angenäherter Wert der Signalamplitude e0 derart bestimmt, das der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, die zu dem Mikroprozessor 110 durch die Spitzenhalteschaltung 90a und A/D-Konverter 50 eingegeben wird, z.B. 3,15V ist. Die Frequenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ist ein praktisch standardmäßiger repräsentativer Wert der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle.
  • Wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen wird, wird in dem Schritt 451a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu einem Schritt 452 fort. In dem Schritt 452 wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf 0 gesetzt und die relative Einschaltdauer γ wird z.B. auf γ0 = 0,5 als einen repräsentativen Wert gesetzt. In dem anschließenden Schritt 453 wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT um Δf von dem aktuellen Zustand leicht erhöht. In dem anschließenden Schritt 454 wird die digitale Ausgabe des A/D-Konverters 50 durch den/in dem Mikroprozessor 110 gelesen und gespeichert. In dem anschließenden Schritt 455 wird beurteilt, welche von einer zuvor gelesen und gespeicherten digitalen Ausgabe und der gegenwärtig gelesen und gespeicherten Ausgabe größer ist, und gespeicherte Daten werden sequenziell zu einem größeren Wert aktualisiert.
  • In dem anschließenden Schritt 456 wird beurteilt, ob die in dem Schritt 455 aktualisierten gespeicherten Daten stoppen sich zu erhöhen oder starten sich zu verringern. Wenn die gespeicherten Daten fortsetzen sich zu erhöhen, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 453, und wenn sie stoppen sich zu erhöhen, fährt der Prozess zu einem Schritt 457 fort. Wenn zu dem Schritt 457 fortgefahren wird, wird die Impulsfrequenz fc0 der Steuersignalimpulsfolge CNT in der aktuellen Zeit gespeichert. In dem anschließenden Schritt 459 wird ein Verhältnis zwischen der Frequenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der Impulsfrequenz fc0, die in dem Schritt 457 gespeichert wird, kalkuliert, und dieses Verhältnis wird als der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 gespeichert. Ferner wird in dem Schritt 459 ein Flag, das den Abschluss der zweiten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • Auf Empfang der Einstellung des Flags in dem Schritt 459 hin überträgt das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierungsin struktion, wobei die kalibrierungs-spezifische Signalquelle verbunden gehalten wird. In einem Schritt 461a, der in 15 gezeigt wird, anschließend zu dem Schritt 459 wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 461a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Wenn die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 461a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu einem Schritt 461c fort. In dem Schritt 461c wird durch Überwachung der Operation des Flags, das in dem Schritt 459 gesetzt wird, beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsoperation abgeschlossen wurde. Wenn die Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 451a, und wenn die Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 462 fort.
  • In dem Schritt 462 wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf fc0, die in dem Schritt 457 erfasst und gespeichert wird, gesetzt, und die relative Einschaltdauer γ wird auf γ0 = 0,5 gesetzt, wie in dem Schritt 452 gesetzt. In einem Schritt 464 anschließend zu dem Schritt 462 gibt es ein Warten einer vorbestimmten Reaktionszeit, seit das Erlangungszeitsteuersignal WIN betrieben wird, und in dem nächsten Schritt 465 wird der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, zu dem/in dem RAM-Speicher 120 geschrieben und gespeichert. In einem Schritt 469 anschließend zu dem Schritt 465 wird in der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, der in dem Schritt 465 gespeichert wird, die relative Einschaltdauer γ0, die in dem Schritt 462 gesetzt wird, und die Amplitude e0 der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle eines bekannten Wertes in die folgende Gleichung (20) eingesetzt, um einen Verstärkungskalibrierungsfaktor K71 zu kalkulieren und zu speichern. Ferner wird in dem Schritt 469 ein Flag, das den Abschluss der ersten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt. K71 = Dt/(e0 × γ0) (20)
  • In einem Schritt 470 anschließend zu dem Schritt 469 wird der Zahl-von-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 471 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K80 und K71, die in den Schritten 459 bzw. 469 erhalten werden, gespeichert sind, aktualisiert. In dem anschließenden Schritt 472 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 451a, um erneut eine Kalibrierungsoperation zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 473 fort.
  • In dem Schritt 473 werden ein Statistikwert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K71 und der einer Vielzahl von Charakteristik-Kalibrierungsfaktoren K80, die in dem RAM-Speicher 120 gespeichert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 471 aktualisiert werden. In dem anschließenden Schritt 475 werden die Kalibrierungsfaktoren K71 und K80, die in dem Schritt 473 kalkuliert und gespeichert werden, zu dem/in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 transferiert und gespeichert, und der Prozess fährt zu einem Schritt 477 fort, wo die Kalibrierungsoperation abgeschlossen wird.
  • Obwohl in dem Schritt 452 auf 0 gesetzt, kann die Impulsfrequenz auf einen ausreichend großen Wert gesetzt werden und kann durch den Schritt 453 allmählich auf Null verringert werden. Ferner kann die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle absichtlich in jeder aus einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen so variiert werden, um gemessene Kalibrierungen durchzuführen, die auf praktische Verwendung breit anwendbar sind.
  • In Zusammenfassung der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation dient ein Prozessblock 481, der die Schritte 451a bis 459 inkludiert, als das zweite Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Charakteristik-Kalibrierungsfaktors K80, während die Ausgabe des A/D-Konverters 50 überwacht wird, der die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz verwendet.
  • Ein Prozessblock 480, der die Schritte 461a bis 469 inkludiert, dient als das erste Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Verstärkungskalibrierungsfaktors K71, während die Ausgabe des A/D-Konverters 50 überwacht wird, der die kalibrierungs-spezifischen Signalquellen mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz verwendet.
  • Ein Prozessblock 482, der die Schritte 470 bis 475 inkludiert, dient als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 472 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel. In dem Transfer-Speichermittel gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann eine Anomaliebeurteilung bezüglich dessen durchgeführt werden, ob die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen oder nicht, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Obwohl 14 und 15 anzeigen, dass die kalibrierungs-spezifische Signalquelle an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100e verbunden ist, ist die kalibrierungs-spezifische Signalquelle auch an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100f verbunden, sodass eine Vielzahl von Kalibrierungen durchgeführt wird, während der Multiplexer 40e jedes Mal angesteuert wird, wenn das Wiederholungskalibrierungsmittel 472 arbeitet.
  • Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform ist nicht darauf begrenzt, die Kalibrierungsoperation durchzuführen, die in 14 und 15 gezeigt wird. Es wird eine Kalibrierungsoperation beschrieben, die sich von der unterscheidet, die in 14 und 15 gezeigt wird. 16 und 17 sind Flussdiagramme eine Kalibrierungsoperation, die sich von der unterscheidet, die in 14 und 15 gezeigt wird. In dem in 16 gezeigten Schritt 450 wird die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 gestartet. In dem nächsten Schritt 451a wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wiederholt der Prozess den Schritt 451a um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Bevor das externe Werkzeug 140 die zweite Kalibrierungsinstruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit der Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0 an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100e verbunden, wie in dem Block 451b gezeigt, und es wird eine Spannung an die Verstärkungssteuerschaltung 70a angelegt.
  • In dem Fall, wo die relative Einschaltdauer γ der Steuersignalimpulsfolge CNT auf einen standardmäßigen repräsentativen Wert (z.B. γ0 = 0,5) gesetzt ist und die mittlere Frequenz der Bandpassfilterschaltung 80a mit der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle übereinstimmt, wird ein angenäherter Wert der Signalamplitude e0 derart bestimmt, dass der Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung, der zu dem Mikroprozessor 110 durch die Spitzenhalteschaltung 90a und A/D-Konverter 50 eingegeben wird, z.B. 3,15V ist. Die Fre quenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ist ein praktisch standardmäßiger repräsentativer Wert der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle.
  • Wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 451a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu dem Schritt 452 fort. In dem Schritt 452 wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf 0 gesetzt und die relative Einschaltdauer γ wird z.B. auf γ0 = 0,5 als einen repräsentativen Wert gesetzt. In dem anschließenden Schritt 453a wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT um Δf leicht von dem aktuellen Zustand erhöht. In dem anschließenden Schritt 454a wird die digitale Ausgabe des A/D-Konverters 50 durch den/in dem Mikroprozessor 110 gelesen und gespeichert. In dem anschließenden Schritt 455a wird beurteilt, welche der digitalen Ausgabe, die in dem Schritt 454a gelesen und gespeichert wird, und der Standardbezugsdigitalspannung Ec größer ist. In dem anschließenden Schritt 456a wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des Vergleichs in dem Schritt 455a geändert hat, und wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 453a, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu dem Schritt 457a fort.
  • In dem Schritt 457a wird die Impulsfrequenz fc1 der Steuersignalimpulsfolge CNT, bei der sich das Ergebnis des Vergleichs ändert, gespeichert. In dem anschließenden Schritt 453b wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT kontinuierlich um Δf leicht erhöht. In dem anschließenden Schritt 454b wird die digitale Ausgabe des A/D-Konverters 50 durch den/in dem Mikroprozessor 110 gelesen und gespeichert, und in dem anschließenden Schritt 455b wird beurteilt, welche der digitalen Ausgabe, die in dem Schritt 454b gelesen und gespeichert wird, und der Standardbezugsdigitalspannung Ec größer ist. In dem anschließenden Schritt 456b wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs in dem Schritt 455b geändert hat, und wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 453b, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 457b fort. In dem Schritt 457b wird die Impulsfrequenz fc2 der Steuersignalimpulsfolge CNT, bei der sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs ändert, gespeichert.
  • In einem Schritt 458 anschließend zu dem Schritt 457b wird die Impulsfrequenz fc0 der Steuersignalimpulsfolge CNT basierend auf der Gleichung (19) kalkuliert und gespeichert. In dem anschließenden Schritt 459a wird ein Verhältnis zwischen der Frequenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der Impulsfrequenz fc0, die in dem Schritt 458 gespeichert wird, kalkuliert und wird als der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 gespeichert. Ferner wird in dem Schritt 459a ein Flag, das den Abschluss der zweiten Kalibrierung anzeigt basierend auf der zweiten Instruktion gesetzt.
  • Auf Empfang der Einstellung des Flags in dem Schritt 459a hin überträgt das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierungsinstruktion, wobei die kalibrierungs-spezifische Signalquelle verbunden gehalten wird. In dem in 17 gezeigten Schritt 461a anschließend zu dem Schritt 459a wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 461a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Wenn die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 461a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu dem Schritt 461c fort. In dem Schritt 461c wird durch Überwachung der Operation des Flags, das in dem Schritt 459a gesetzt wird, beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsoperation abgeschlossen wurde. Wenn die Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 451a, und wenn die Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 462a fort.
  • In dem Schritt 462a wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf fc0 gesetzt, die in dem Schritt 458 kalkuliert und gespeichert wird, und die relative Einschaltdauer γ wird auf 0 gesetzt. In einem Schritt 463a anschließend zu dem Schritt 462a wird die relative Einschaltdauer γ um Δγ leicht erhöht, und in dem nächsten Schritt 464a gibt es ein Warten einer vorbestimmten Reaktionszeit, seit das Erlangungszeitsteuersignal WIN betrieben wird. In dem anschließenden Schritt 467a wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs zwischen dem Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50, der durch den Mikroprozessor 110 gelesen wird, und der Standardbezugsdigitalspannung Ec geändert hat, und wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 463a, um die relative Einschaltdauer γ erneut leicht zu erhöhen, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 468a fort.
  • In dem Schritt 468 wird die relative Einschaltdauer γt, bei der sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs ändert, gespeichert. In dem anschließenden Schritt 469a wird der Verstärkungskalibrierungsfaktor K70 kalkuliert und gespeichert basierend auf dem folgenden Ausdruck (21) oder der Verstärkungskalibrierungsfaktor K71 wird kalkuliert und gespeichert basierend auf dem folgenden Ausdruck (22). Ferner wird in dem Schritt 469a ein Flag, das den Abschluss der ersten Kalibrierung anzeigt basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt. K70 = e0 × γt (21) K71 = Ec/(e0 × γt) (22)
  • In dem Schritt 470 anschließend zu dem Schritt 469a wird der Zahl-von-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 471 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K80 und K70 oder K71, die in den Schritten 459a bzw. 469a erhalten werden, gespeichert sind, aktualisiert. In dem anschließenden Schritt 472 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 451a, um eine Kalibrierungsoperation erneut zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu dem Schritt 473 fort.
  • In dem Schritt 473 werden ein Statistikwert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K71 oder K70 und der einer Vielzahl von Charakteristik-Kalibrierungsfaktoren K80, die in dem RAM-Speicher 120 gespeichert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 471 aktualisiert werden. In dem nächsten Schritt 475 werden die Kalibrierungsfaktoren K71 oder K70 und K80, die in dem Schritt 473 kalkuliert und gespeichert werden, zu dem/in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 transferiert und gespeichert, und der Prozess fährt zu dem Schritt 477 fort, wo die Kalibrierungsoperation abgeschlossen wird.
  • Obwohl in dem Schritt 452 auf 0 gesetzt, kann die Impulsfrequenz auf einen ausreichend großen Wert gesetzt werden und kann durch die Schritte 453a bis 453b allmählich auf Null verringert werden. Obwohl in dem Schritt 462a auf 0 gesetzt, kann ähnlich die relative Einschaltdauer auf 1 gesetzt werden und kann durch den Schritt 463a allmählich auf Null verringert werden. Ferner kann die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle in jeder aus einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen absichtlich so variiert werden, um gemes sene Kalibrierungen durchzuführen, die auf praktische Verwendung breit anwendbar sind.
  • In Zusammenfassung der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation dient ein Prozessblock 481a, der die Schritte 451a bis 459a inkludiert, als das zweite Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Charakteristik-Kalibrierungsfaktors K80, während überwacht wird, ob die Ausgabe des A/D-Konverters 50 gleich oder größer der Standardbezugsdigitalspannung Ec ist, unter Verwendung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz.
  • Ein Prozessblock 480a, der die Schritte 461a bis 469a inkludiert, dient als das erste Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Verstärkungskalibrierungsfaktors K71 oder K70, während überwacht wird, ob die Ausgabe des A/D-Konverters 50 gleich oder größer der Standardbezugsdigitalspannung Ec ist, unter Verwendung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz.
  • Der Prozessblock 482, der die Schritte 470 bis 475 inkludiert, dient als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 472 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel. In dem Transfer-Speichermittel gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann eine Anomaliebeurteilung bezüglich dessen durchgeführt werden, ob die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Obwohl 16 und 17 anzeigen, dass die kalibrierungs-spezifische Signalquelle an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100e verbunden ist, ist die kalibrierungs-spezifische Signalquelle auch an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100f verbunden, sodass eine Vielzahl von Kalibrierungen durchgeführt wird, während der Multiplexer 40e jedes Mal angesteuert wird, wenn das Wiederholungskalibrierungsmittel 472 arbeitet.
  • Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, unterscheidet sich der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform von dem der ersten bevorzugten Ausführungsform dadurch, dass die variablen analogen Signalquellen 100e und 100f Pulsierungssignale generieren. Die Bandpassfilterschaltung 80a bildet eine Bandpassfilterschaltung, deren mittlere Frequenz als Reaktion auf die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT variabel abgestimmt wird. Der analoge Eingangssignalprozessor 104 inkludiert ferner die Spitzenhalteschaltung 90a zwischen der Bandpassfilterschaltung 80a und dem A/D-Wandler 50, und der Mikroprozessor 110 inkludiert Datenerlangungs-Zeitsteuerungs-Generierungsmittel.
  • Die Spitzenhalteschaltung 90a inkludiert den Maximalwert-Speicherkondensator 94, der durch die Rückflussverhinderungsdiode 92 geladen wird, und die Entladungsschalteinrichtung 95 zum periodischen Entladen elektrischer Ladungen in dem Kondensator 94. Das Datenerlangungs-Zeitsteuerungs-Generierungsmittel generiert periodisch das Erlangungszeitsteuersignal WIN zum Transferieren des digitalen Logiksignals zu dem RAM-Speicher 120 durch den A/D-Konverter 50 und Mikroprozessor 110 und Speichern des digitalen Logiksignals in dem RAM-Speicher 120, nachdem die Entladungsschalteinrichtung 95 geschlossen ist, um die elektrischen Ladungen in dem Maximalwert-Speicherkondensator 94 zu entladen, und dann geöffnet ist, um den Kondensator 94 für eine vorbestimmte Zeitperiode neu zu laden. Das digitale Logiksignal ist auf eine Spannung gezogen, die in der Neuladung angelegt wird.
  • Wie beschrieben, ist der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform zum Erfassen des Maximalwertes der Signalspannung von der variablen analogen Signalquelle 100e oder 100f in einer gewissen Frequenz gedacht, und ist zum Erfassen des Maximalwertes der Signalspannung in einer gewissen Fre quenz fähig, was die mittlere Frequenz der Bandpassfilterschaltung in der gewissen Frequenz der Signalquelle 100e oder 100f einstellt. Ferner erlaubt Steuerung der relativen Einschaltdauer γ der Steuersignalimpulsfolge CNT, die Filtercharakteristika abstimmt, dass der Verstärkungsfaktor des Eingangssignalprozessors unabhängig abgestimmt wird.
  • Des weiteren erhöht oder verringert in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform, mit dem eine Standardsignalquelle, die eine Spannung mit der vorbestimmten Signalamplitude e0 und Signalfrequenz ft generiert, an Stelle der variablen analogen Signalquellen 100e und 100f verbunden ist, das zweite Kalibrierungsmittel 481 die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT allmählich, was die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge CNT, die der Verstärkungssteuerschaltung 70a zugeführt wird, auf einen praktisch standardmäßigen Wert γ0 einstellt. Dann speichert das zweite Kalibrierungsmittel 481 die Impulsfrequenz, in der sich der Trend der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50 als die mittlere Impulsfrequenz fc0 ändert, wobei dadurch der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 = ft/fc0 kalkuliert wird. Nach dem zweiten Kalibrierungsmittel 481 liest und speichert das erste Kalibrierungsmittel 480 den Maximalwert Dt der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50 unter Verwendung der Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0, angelegt in dem ersten Kalibrierungsmittel 480, und Einstellung der relativen Einschaltdauer und Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf γ0 bzw. der mittleren Impulsfrequenz fc0, eingestellt in dem zweiten Kalibrierungsmittel 481, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K71 = Dt/(e0 × γ0) kalkuliert wird.
  • Wie beschrieben ist der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform zum Kalibrieren der Beziehung zwischen der Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT und der mittleren Frequenz unter Verwendung des zweiten Kalibrierungsmittels 481, selbst wenn präzise Verstärkungscharakteristika unbekannt sind, ebenso wie akkuraten und effektiven Kalibrieren der Gesamtverstärkung des Eingangssignalprozessors unter Verwendung der Steuersignalimpulsfolge CNT, die in der Kalibrierungsoperation verwendet wird, fähig. Selbst wenn Konvertierungscharakteristika von Produkt zu Produkt schwanken, ist der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform zum Kalibrieren der Gesamtverstärkung inkludierend derartige Schwankungen fähig.
  • Des weiteren erfasst und speichert in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das erste Kalibrierungsmittel 480a als ein anderes Kalibrierungsmittel nach der Operation, die durch das zweite Kalibrierungsmittel 481a durchgeführt wird, die relative Einschaltdauer γt, in der sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs zwischen der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50 und der Standardbezugsdigitalspannung Ec ändert, während die relative Einschaltdauer unter Verwendung der Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0, die in dem zweiten Kalibrierungsmittel 481a angelegt werden, und Einstellung der Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT in der mittleren Impulsfrequenz fc0, die in den zweiten Kalibrierungsmittel 481a erfasst wird, allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch der Kalibrierungsfaktor K70 = γt × e0 oder K71 = Ec/(γt × e0) kalkuliert wird. Deshalb kann der Verstärkungskalibrierungsfaktor K70 oder K71 durch Bestimmung der Standardbezugsdigitalspannung Ec ohne zeitweilige Verwendung der standardmäßigen relativen Einschaltdauer γ0 kalkuliert werden, was eine verbesserte Kalibrierungsgenauigkeit in einer praktischen Spannungsregion erreichen kann.
  • Des weiteren erhöht oder verringert in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform das zweite Kalibrie rungsmittel 481a als ein anderes Kalibrierungsmittel allmählich die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT mit einer standardmäßigen Signalquelle mit einer vorbestimmten Signalamplitude e0 und Signalfrequenz ft, die als eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle verbunden ist, was die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge CNT, die der Verstärkungssteuerschaltung 70a zugeführt wird, auf den praktisch standardmäßigen Wert γ0 einstellt, um die ersten und zweiten Frequenzen fc1 und fc2 zu erfassen, in denen sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs zwischen der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter 50 und der Standardbezugsdigitalspannung Ec ändert, wobei dadurch die Impulsfrequenz
    Figure 00720001
    erhalten und dann der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 = ft/fc0 kalkuliert wird. Entsprechend werden die ersten und zweiten Frequenzen fc1 und fc2 in einem Frequenzband erfasst, in dem die Rate einer Änderung einer Verstärkung groß ist, ohne die mittlere Frequenz in einem Spitzenpunkt in Frequenzcharakteristika zu erfassen, worin die Rate einer Änderung einer Verstärkung in Bezug auf Frequenzen klein ist. Dies kann eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit der mittleren Frequenz erreichen.
  • Weiter noch sind in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die variablen analogen Signalquellen 100e und 100f Klopfsensoren zum Erfassen von Zylindervibrationen, die für eine Vielzahl von Zylindern eines Verbrennungsmotors vorgesehen sind, und die Vielzahl von Klopfsensoren 100e und 100f werden durch den Multiplexer 40e selektiv geschaltet, um eine Eingabe zu der Bandpassfilterschaltung 80a durchzuführen.
  • Die Bandpassfilterschaltung 80a stimmt die mittlere Frequenz als Reaktion auf die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT variabel ab, und der Signalprozessor inkludiert die Spitzenhalteschaltung 90a in einer vorangehenden Stufe des A/D-Konverters 50. Der Mikroprozessor 110 inkludiert das Datenerlangungs-Zeitsteuerungs-Generierungsmittel und Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel.
  • Das Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel führt das Verbindungsschaltsignal MPX dem Multiplexer 40e so zu, um einen der Klopfsensoren 100e und 100f, die für Zylinder vorgesehen sind, auszuwählen, der in dem Zustand gerade vor einem Explosionsschritt ist, als Reaktion auf einen Winkel, der durch den Klirrwinkelsensor des Verbrennungsmotors erfasst wird. Das Datenerlangungs-Zeitsteuerungs-Generierungsmittel bestimmt die Zeitsteuerung von Datenerlangung als Reaktion auf den Winkel, der durch den Klirrwinkelsensor erfasst wird.
  • Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, muss nur Klopferfassung aufeinanderfolgend durchführen, selbst wenn die Vielzahl von Klopfsensoren 100e und 100f verbunden sind, und es gibt keine Notwendigkeit, die Bandpassfilterschaltung 80a, Verstärkungssteuerschaltung 70a und A/D-Konverter 50a hinzuzufügen. Somit muss der Mikroprozessor 110 nur einen Eingangsanschluss haben. Ferner werden Filtercharakteristika und Verstärkungsfaktor der Verstärkungssteuerschaltung in Übereinstimmung mit der Rotationsgeschwindigkeit des Motors und Lastbedingungen unabhängig abgestimmt, was erlaubt, Klopferfassung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
  • Fünfte bevorzugte Ausführungsform
  • 18 ist ein allgemeines Schaltungsdiagramm eines Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform. Der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform wird mit Bezug auf 18 erörtert. In 18 ist ein analoger Eingangssignalprozessor 105 zwischen analogen Signalquellen 100g, 100h und Mikroprozessor 110 vorgesehen.
  • Der analoge Eingangssignalprozessor 105 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform wird durch einen Multiplexer 40f, einen Differenzialverstärker 60b, einen Schaltungsblock 130f inkludierend eine Verstärkungssteuerschaltung 70b und eine Bandpassfilterschaltung 80b, und eine Spitzenhalteschaltung 90b gebildet, ähnlich zu jenen, die in Bezug auf 12 erörtert werden. In dem analogen Eingangssignalprozessor 105 gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform werden jedoch erste und zweite analoge Komparatorschaltungen 30e und 30f als Datenkonverter an Stelle des A/D-Konverters 50 verwendet. Es werden erste und zweite Standardbezugsspannungen 31e und 31f an die ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e bzw. 30f angelegt. Die Bandpassfilterschaltung 80b wird durch eine Schaltkondensatorfilterschaltung gebildet.
  • Der Mikroprozessor 110 führt das Erlangungszeitsteuersignal WIN der Spitzenhalteschaltung 90b, das Verbindungsschaltsignal MPX dem Multiplexer 40f und die Steuersignalimpulsfolge CNT der Verstärkungssteuerschaltung 70b und Bandpassfilterschaltung 80b zu. Die Ergebnisse von Vergleichen, die von den ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f ausgegeben werden, werden zu dem Mikroprozessor 110 als digitale Logiksignale DI1 bzw. DI2 eingegeben.
  • Ein nicht-flüchtiger Programmspeicher 115 (wie etwa ein Flash-Speicher), der mit dem Mikroprozessor 110 über einen Bus verbunden ist, speichert ein Kommunikationsprogramm mit dem externen Werkzeug 140 und ein Steuerprogramm abhängig von Anwendungen des Mikroprozessors 110 und dergleichen zusätzlich zu Programmen, die als das Steuersignal-Impulsfolgen-Generierungsmittel, Äquivalenzänderungsmittel, Datenerlangungs-Zeitsteuerungs-Generierungsmittel, Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel, erste und zweite Kalibrierungsmittel und Transfer-Speichermittel dienen.
  • Die Ergebnisse von Vergleichen, die durch die ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f durchgeführt werden, und Kalibrierungsfaktoren, die durch die Kalibrierungsoperation kalkuliert werden, werden in den RAM-Speicher 120, bus-verbunden mit dem Mikroprozessor 110, für eine arithmetische Operation geschrieben. Kalibrierungsfaktoren, die durch Kalibrierungen erhalten werden, die durch die ersten und zweiten Kalibrierungsmittel durchgeführt werden, werden von dem RAM-Speicher 120 zu dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121, wie etwa einem EEPROM, der mit dem Mikroprozessor 110 über einen Bus oder seriell verbunden ist, transferiert und werden in dem Datenspeicher 121 gespeichert. Das externe Werkzeug 140, das mit dem Mikroprozessor 110 seriell zu verbinden ist, wenn die Kalibrierungsoperation durchgeführt wird, überträgt die ersten und zweiten Kalibrierungsinstruktionen zu dem Mikroprozessor 110.
  • Als Nächstes wird die Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform erörtert. 19 und 20 sind Flussdiagramme der Kalibrierungsoperation des Signalprozessors gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform. Zuerst wird in einem in 19 gezeigten Schritt 550 die Kalibrierungsoperation durch Zuführen von Energie zu dem Mikroprozessor 110 gestartet. In dem anschließenden Schritt 551a wird beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 551a wiederholt um zu warten, bis die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist.
  • Bevor das externe Werkzeug 140 die zweite Kalibrierungsinstruktion überträgt, wird eine kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit der Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0 an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100e verbunden, wie in einem Block 551b gezeigt, und es wird eine Spannung an die Verstärkungssteuerschaltung 70b angelegt.
  • In dem Fall, wo die relative Einschaltdauer γ der Steuersignalimpulsfolge CNT auf einen standardmäßigen repräsentativen Wert (z.B. γ0 = 0,5) gesetzt ist und die mittlere Frequenz der Bandpassfilterschaltung 80b mit der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle übereinstimmt, wird ein angenäherter Wert der Signalamplitude e0 derart bestimmt, dass eine Ausgangsspannung der Spitzenhalteschaltung 90a gleich der ersten Standardbezugsspannung 31e oder zweiten Standardbezugsspannung 31f ist. Die Frequenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ist ein praktisch standardmäßiger repräsentativer Wert der Frequenz ft der variablen analogen Signalquelle.
  • Wenn die zweite Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 551a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu einem Schritt 552 fort, wo z.B. die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf 0 gesetzt wird und die relative Einschaltdauer auf γ0 = 0,5 gesetzt wird. In dem anschließenden Schritt 553a wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT von dem gegenwärtigen Zustand leicht um Δf erhöht. In dem anschließenden Schritt 556a wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des Vergleichs, der z.B. durch die erste analoge Komparatorschaltung 30e durchgeführt wird, geändert hat. Wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 553a, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 557a fort. In dem Schritt 557a wird die Impulsfrequenz fc1 der Steuersignalimpulsfolge CNT, in der sich das Ergebnis des Vergleichs ändert, gespeichert.
  • In dem anschließenden Schritt 553b wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT kontinuierlich leicht um Δf erhöht. In dem anschließenden Schritt 556b wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des Vergleichs, der z.B. durch die erste analoge Komparatorschaltung 30e durchgeführt wird, geändert hat, und wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 553b, und wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 557b fort. In dem Schritt 557b wird die Impulsfrequenz fc2 der Steuersignalimpulsfolge CNT, in der sich das Ergebnis des Vergleichs ändert, gespeichert.
  • In einem Schritt 558 anschließend zu dem Schritt 557b wird die Impulsfrequenz fc0 der Steuersignalimpulsfolge CNT basierend auf der Gleichung (19) kalkuliert und gespeichert. In dem anschließenden Schritt 559 wird ein Verhältnis zwischen der Frequenz ft der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der Impulsfrequenz fc0, die in dem Schritt 558 gespeichert wird, kalkuliert, und dieses Verhältnis wird als der Charakteristik-Kalibrierungsfaktor K80 gespeichert, und ein Flag, das den Abschluss der zweiten Kalibrierung anzeigt wird basierend auf der zweiten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • Auf Empfang der Einstellung des Flags in dem Schritt 559 hin überträgt das externe Werkzeug 140 die erste Kalibrierungsinstruktion, wobei die kalibrierungs-spezifische Signalquelle verbunden gehalten wird. In einem in 20 gezeigten Schritt 561a anschließend zu dem Schritt 559 wird beurteilt, ob die erste Kalibrierungsinstruktion von dem externen Werkzeug 140 empfangen wurde, und wenn die erste Kalibrierungsinstruktion nicht empfangen wurde, wird der Schritt 561a wiederholt um zu warten, bis die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist. Wenn die erste Kalibrierungsinstruktion empfangen ist, wird in dem Schritt 561a JA beurteilt, und der Prozess fährt zu einem Schritt 561c fort. In dem Schritt 561c wird durch Überwachen der Operation des Flags, dass in dem Schritt 559 gesetzt wird, beurteilt, ob die zweite Kalibrierungsoperation abgeschlossen wurde. Wenn die zweite Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 551a, und wenn die zweite Kalibrierung abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 562 fort.
  • In dem Schritt 562 wird die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT auf fc0 gesetzt, wie in dem Schritt 558 kalkuliert und gespeichert, und die relative Einschaltdauer γ wird auf 0 gesetzt. In einem Schritt 563 anschließend zu dem Schritt 562 wird die relative Einschaltdauer leicht um Δγ erhöht. In dem anschließenden Schritt 564 gibt es ein Warten einer vorbestimmten Reaktionszeit, seit das Erlangungszeitsteuersignal WIN betrieben wird. In dem nächsten Schritt 567 wird beurteilt, ob sich das Ergebnis des Vergleichs, der durch die erste analoge Komparatorschaltung 30e durchgeführt wird, wie durch den Mikroprozessor 110 gelesen, geändert hat, und wenn es keine Änderung gibt, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 563, wo die relative Einschaltdauer erneut leicht erhöht wird. Wenn es eine Änderung gibt, fährt der Prozess zu einem Schritt 568 fort.
  • In dem Schritt 568 wird die relative Einschaltdauer γt, in der sich das Ergebnis des Vergleichs ändert, gespeichert. In dem anschließenden Schritt 569 wird der Verstärkungskalibrierungsfaktor K70 basierend auf der Gleichung (21) kalkuliert und gespeichert. Ferner wird in dem Schritt 568 ein Flag, das den Abschluss der ersten Kalibrierung anzeigt, basierend auf der ersten Kalibrierungsinstruktion gesetzt.
  • In einem Schritt 570 anschließend zu dem Schritt 569 wird der Zahl-von-Kalibrierung-Zähler inkrementiert, und in dem anschließenden Schritt 571 werden Adressen, in denen die Kalibrierungsfaktoren K80 und K70, die in den Schritten 559 bzw. 569 erhalten werden, gespeichert sind, aktualisiert. In dem anschließenden Schritt 572 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen nicht abgeschlossen wurde, geht der Prozess zurück zu dem Schritt 551a, um eine Kalibrierungsoperation erneut zu starten, und wenn die vorbestimmte Zahl von Kalibrierungen abgeschlossen wurde, fährt der Prozess zu einem Schritt 573 fort.
  • In dem Schritt 573 werden ein Statistikwert, wie etwa ein Durchschnitt, Modus oder Mittel, einer Vielzahl von Verstärkungskalibrierungsfaktoren K70 und der einer Vielzahl von Charakteristik-Kalibrierungsfaktoren K80, die in dem RAM-Speicher 120 gespeichert sind, kalkuliert und in dem RAM-Speicher 120 in den Adressen gespeichert, die in dem Schritt 571 aktualisiert werden. In dem anschließenden Schritt 575 werden die Kalibrierungsfaktoren K70 und K80, die in dem Schritt 573 kalkuliert und gespeichert werden, zu dem/in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 121 transferiert und gespeichert. Dann fährt der Prozess zu einem Schritt 577 fort, wo die Kalibrierungsoperation abgeschlossen wird.
  • Obwohl in dem Schritt 552 auf 0 gesetzt, kann die Impulsfrequenz auf einen ausreichend großen Wert gesetzt werden und kann durch die Schritte 553a bis 553b allmählich auf Null verringert werden. Obwohl in dem Schritt 562 auf 0 gesetzt, kann die relative Einschaltdauer ähnlich auf γ = 1 gesetzt werden und kann durch den Schritt 563 allmählich auf Null verringert werden. Ferner kann die Spannung der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle in jeder aus einer Vielzahl von Kalibrierungsoperationen absichtlich so variiert werden, um gemessene Kalibrierungen durchzuführen, die auf praktische Verwendung breit anwendbar sind. Des weiteren wird eine ähnliche Kalibrierungsoperation für die zweite analoge Komparatorschaltung 30f durchgeführt, um einen Kalibrierungsfaktor bezüglich Schwankungen in der zweiten Standardbezugsspannung 31f von Produkt zu Produkt zu kalkulieren.
  • In Zusammenfassung der oben beschriebenen Kalibrierungsoperation dient ein Prozessblock 581, der die Schritte 551a bis 559 inkludiert, als das zweite Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Charakteristik-Kalibrierungsfaktors K80, während die Ergebnisse von Vergleichen überwacht werden, die durch die ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f durchgeführt werden, die die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz verwenden. Ein Prozessblock 580, der die Schritte 561a bis 569 inkludiert, dient als das erste Kalibrierungsmittel zum Kalkulieren des Verstärkungskalibrierungsfaktors K70, während die Ergebnisse eines Vergleichs der analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f überwacht werden, die die kalibrierungs-spezifische Signalquelle mit einer bekannten Spannung und einer bekannten Frequenz verwenden.
  • Ein Prozessblock 582, der die Schritte 570 bis 575 inkludiert, dient als das Transfer-Speichermittel, und der Schritt 572 dient als das Wiederholungskalibrierungsmittel. In dem Transfer-Speichermittel gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform kann eine Anomaliebeurteilung bezüglich dessen durchgeführt werden, ob die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines zulässigen numerischen Bereichs fallen oder nicht, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Obwohl 19 und 20 anzeigen, dass die kalibrierungs-spezifische Signalquelle an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100g verbunden ist, ist die kalibrierungs-spezifische Signalquelle auch an Stelle der variablen analogen Signalquelle 100h verbunden, sodass eine Vielzahl von Kalibrierungen durchgeführt wird, während der Multiplexer 40f jedes Mal angesteuert wird, wenn das Wiederholungskalibrierungsmittel 572 arbeitet.
  • Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, verwendet der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f als Datenkonverter, was sich von der vierten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet. Die ersten und zweiten analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f konvertieren die Signalspannung, die durch die Bandpassfilterschaltung 80b und Verstärkungssteuerschaltung 70b erhalten wird, in die digitalen Logiksignale DI1 und DI2 unter Vergleich mit den Bezugsspannungen 31e bzw. 31f, und geben die digitalen Logiksignale DI1 und DI2 zu dem Mikroprozessor 110 ein.
  • Ferner ist in dem Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform eine Standardsignalquelle, die eine Spannung mit der vorbestimmten Signalamplitude e0 und Signalfrequenz ft generiert, an Stelle der variablen analogen Signalquellen 100g und 100h verbunden, und das zweite Kalibrierungsmittel 581 erhöht oder verringert allmählich die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT, was die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge CNT, die der Verstärkungssteuerschaltung 70b zugeführt wird, auf den praktisch standardmäßigen Wert γ0 einstellt, um die ersten und zweiten Frequenzen fc1 und fc2 zu erfassen, in denen sich das Ergebnis des digitalen Vergleichs, der durch die analoge Komparatorschaltung 30e oder 30f durchgeführt wird, ändert, wobei dadurch die mittlere Impulsfrequenz
    Figure 00810001
    erhalten und dann der Kalibrierungsfaktor K80 = ft/fc0 erhalten werden.
  • Des weiteren erfasst und speichert das erste Kalibrierungsmittel 580 nach dem zweiten Kalibrierungsmittel 581 die relative Einschaltdauer γt, in der sich das Ergebnis des Vergleichs, der durch entweder die analoge Komparatorschaltung 30e oder 30f durchgeführt wird, die mit der Standardbezugsspannung Vc vergleichen, ändert, während die relative Einschaltdauer γ allmählich erhöht oder verringert wird, wobei die Signalfrequenz ft und Signalamplitude e0, wie in dem zweiten Kalibrierungsmittel 581 angewendet, verwendet werden und die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT in der mittleren Impulsfrequenz fc0 eingestellt wird, wie in dem zweiten Kalibrierungsmittel 581 kalkuliert und gespeichert, wobei dadurch der Verstärkungskalibrierungsfaktor K70 = γt × e0 kalkuliert wird.
  • Wie beschrieben, ist der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform zum Kalibrieren der Beziehung zwischen der Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge CNT und der mittleren Frequenz unter Verwendung des zweiten Kalibrierungsmittels 581, selbst wenn genaue Verstärkungscharakteristika unbekannt sind, ebenso wie akkuratem und effektivem Kalibrieren der Gesamtverstärkung des Eingangssignalprozessors mit der Steuersignalimpulsfolge CNT, die in der Kalibrierungsoperation verwendet wird, fähig. Selbst wenn die ersten und zweiten Standardbezugsspannungen 31e und 31f der analogen Komparatorschaltungen 30e und 30f von Produkt zu Produkt schwanken, kann der Signalprozessor gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform die Gesamtverstärkung inkludierend derartige Schwankungen kalibrieren.
  • Während die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht begrenzend. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen erdacht werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (18)

  1. Signalprozessor, umfassend: einen Mikroprozessor <110> zum Generieren und Zuführen einer Steuersignalimpulsfolge; eine Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b>, inkludierend eine erste Schalteinrichtung <17a, 17b>, die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen wird, die von dem Mikroprozessor <110> zugeführt wird, und einen Widerstand <15a, 15b, 16a, 16b> zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors in Bezug auf eine Signalspannung als eine Eingabe, wobei die Verstärkungssteuerschaltung die erste Schalteinrichtung <17a, 17b> öffnet/schließt, um einen Widerstandswert des Widerstands <15a, 15b, 16a, 16b> als Reaktion auf eine relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge zu variieren, wobei dadurch der Verstärkungsfaktor in Bezug auf die Signalspannung abgestimmt wird; und eine Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b>, inkludierend eine zweite Schalteinrichtung <21a, 21b, 23a, 23b>, die durch die Steuersignalimpulsfolge geöffnet/geschlossen wird, die von dem Mikroprozessor <110> zugeführt wird, und einen Lade-/Entladekondensator <22a, 22b>, der mit der zweiten Schalteinrichtung <21a, 21b, 23a, 23b> verbunden ist, wobei die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> Filtercharakteristika als Reaktion auf eine Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge variabel abstimmt, wobei die Steuersignalimpulsfolge der ersten Schalteinrichtung <17a, 17b> und der zweiten Schalteinrichtung <21a, 21b, 23a, 23b> gemeinsam zugeführt wird.
  2. Signalprozessor nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Datenkonverterschaltung <50> zum Konvertieren einer Signalspannung, erhalten von einer variablen analogen Signalquelle durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b>, in ein digitales Logiksignal und Eingeben des digitalen Logiksignals zu dem Mikroprozessor <110>, wobei der Mikroprozessor <110> inkludiert: ein erstes Kalibrierungsmittel <180> zum Messen der Beziehung zwischen der relativen Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge, die der Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> zugeführt wird, und dem Zustand der Datenkonverterschaltung <50>, wobei eine vorbestimmte kalibrierungs-spezifische Signalquelle an Stelle der variablen analogen Signalquelle verbunden ist, wobei dadurch ein erster Kalibrierungsfaktor erhalten wird; ein zweites Kalibrierungsmittel <181> zum Messen der Beziehung zwischen den Filtercharakteristika der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und einer von der Impulsfrequenz und einer relativen Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge, wobei die vorbestimmte kalibrierungs-spezifische Signalquelle an Stelle der variablen analogen Signalquelle verbunden ist, wobei dadurch ein zweiter Kalibrierungsfaktor erhalten wird; ein Transfer-Speichermittel <182> zum Transferieren und Speichern der ersten und zweiten Kalibrierungsfaktoren zu und in eine(r) von einer Teilregion eines nichtflüchtigen Datenspeichers und einer Teilregion eines nichtflüchtigen Programmspeichers; und ein Steuersignalimpulsfolgen-Generierungsmittel zum Kalibrieren der relativen Einschaltdauer und einer der Impulsfrequenz und relativen Einschaltdauer basierend auf den ersten und zweiten Kalibrierungsfaktoren, die in einer der Teilregion des nicht-flüchtigen Datenspeichers und der Teilregion des nicht-flüchtigen Programmspeichers gespeichert sind, wobei dadurch die Steuersignalimpulsfolge generiert wird.
  3. Signalprozessor nach Anspruch 2, wobei die Datenkonverterschaltung <50> eine analoge Komparatorschaltung zum Vergleichen der Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungsvariablenschaltung <10a, 10b> erhalten wird, mit einer Standardbezugsspannung ist, wobei dadurch das Ergebnis vom Vergleich zu dem Mikroprozessor <110> als das digitale Logiksignal eingegeben wird, und der Mikroprozessor <110> ferner Äquivalenzänderungsmittel zum Ändern der relativen Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge inkludiert, um ein Eingabe-/Ausgabeverhältnis der Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> zu ändern, wobei dadurch die Standardbezugsspannung der analogen Komparatorschaltung äquivalent geändert wird.
  4. Signalprozessor nach Anspruch 3, wobei die analoge Komparatorschaltung mindestens eine erste und eine zweite Komparatorschaltung inkludiert, das digitale Logiksignal ein erstes digitales Logiksignal und ein zweites digitales Logiksignal inkludiert, die erste Komparatorschaltung die Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> erhalten wird, mit einer ersten Standardbezugsspannung vergleicht, wobei dadurch das Ergebnis vom Vergleich zu dem Mikroprozessor als das erste digitale Logiksignal eingegeben wird, und die zweite Komparatorschaltung die Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> erhalten wird, mit einer zweiten Standardbezugsspannung vergleicht, die größer als die erste Standardbezugsspannung ist, wobei dadurch das Ergebnis vom digitalen Vergleich zu dem Mikroprozessor <110> als das zweite digitale Logiksignal eingegeben wird.
  5. Signalprozessor nach Anspruch 2, wobei die Datenkonverterschaltung <50> ein A/D-Konverter zum Konvertieren der Signalspannung, die durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> erhalten wird, zu einer erfassten digitalen Spannung und Anlegen der erfassten digitalen Spannung an den Mikroprozessor <110> ist, und der Mikroprozessor <110> ferner Datenverarbeitungsmittel zum Ändern der relativen Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge inkludiert, um ein Eingabe-/Ausgabeverhältnis der Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> zu ändern, wo bei dadurch eine Standardbezugsdigitalspannung äquivalent geändert und die erfasste digitale Spannung von dem A/D-Konverter und die Standardbezugsdigitalspannung verglichen werden, um das Ergebnis vom digitalen Vergleich als das digitale Logiksignal auszugeben.
  6. Signalprozessor nach Anspruch 5, wobei die variable analoge Signalquelle eine Vielzahl von variablen analogen Signalquellen inkludiert, und der A/D-Konverter ein Mehrkanal-A/D-Konverter zum aufeinanderfolgenden Konvertieren von Signalspannungen aus der Vielzahl von variablen analogen Signalquellen in eine digitalen Form ist.
  7. Signalprozessor nach einem beliebigen von Ansprüchen 2 bis 6, wobei die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> eine Tiefpassfilterschaltung zum Abschneiden eines Hochfrequenz-Rauschsignals bildet, und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> eine Glättungsfilterschaltung in einer Ausgangsstufe inkludiert, wobei die Glättungsfilterschaltung eine Integrationszeitkonstante hat, die kleiner als die minimale Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> ist.
  8. Signalprozessor nach einem beliebigen von Ansprüchen 2 bis 6, ferner umfassend eine Spitzenhalteschaltung <90a>, inkludierend einen Maximalwert-Speicherkondensator <94>, der durch eine Rückflussverhinderungsdiode <92> geladen wird, und eine Entladungsschalteinrichtung <95> zum periodischen Entladen von elektrischen Ladungen in dem Maximalwert-Speicherkondensator <94>, wobei die Spitzenhalteschaltung zwischen einer Bandpassfilterschaltung <80a> und der Datenkonverterschaltung <50> vorgesehen ist, wobei die variable analoge Signalquelle ein Pulsierungssignal generiert, die Schaltkondensatorfilterschaltung die Bandpassfilterschaltung <80a> bildet, deren mittlere Frequenz als Reaktion auf die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge variabel abgestimmt wird, und der Mikroprozessor <110> ferner ein Datenerlangungszeitsteuerungs-Generierungsmittel zum periodischen Generieren eines Erlangungszeitsteuersignals zum Transferieren des digitalen Logiksignals zu einem RAM-Speicher durch die Datenkonverterschaltung <50> und den Mikroprozessor <110> und Speichern des digitalen Logiksignals in dem RAM-Speicher inkludiert, nachdem die Entladungsschalteinrichtung <95> geschlossen ist, um elektrische Ladungen des Maximalwert-Speicherkondensators <94> zu entladen und dann geöffnet wird, um eine Neuladung des Maximalwert-Speicherkondensators für eine vorbestimmte Zeitperiode zu veranlassen, wobei sich das digitale Logiksignal auf eine Spannung bezieht, die in der Neuladung angelegt wird.
  9. Signalprozessor nach Anspruch 7 oder 8, wobei die variable analoge Signalquelle eine Vielzahl von variablen analogen Signalquellen inkludiert, der Signalprozessor ferner umfassend einen Multiplexer <40c, 40e> zum selektiven Schalten einer Verbindung der Vielzahl von variablen analogen Signalquellen und der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b>, wobei der Mikroprozessor <110> ein Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel zum aufeinanderfolgenden Generieren eines Verbindungsschaltsignals und Zuführen des Verbindungsschaltsignals zu dem Multiplexer <40c, 40e> inkludiert.
  10. Signalprozessor nach Anspruch 7, wobei das erste Kalibrierungsmittel <180> eine Vergleichsübereinstimmungs-Relativeinschaltdauer misst, worin eine Signalspannung, die von der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> erhalten wird, mit der Standardbezugsspannung der Datenkonverterschaltung <50> übereinstimmt, während die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch das Produkt einer Spannung, die von der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ausgegeben wird, und der Vergleichsübereinstimmungs-Relativeinschaltdauer als der erste Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird, und nach dem ersten Kalibrierungsmittel <180> das zweite Kalibrierungsmittel <182> die Zeit misst, die zwischen Verbindung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und Änderung in dem Ergebnis vom Vergleich, der durch die analoge Komparatorschaltung durchgeführt wird, verstreicht, um eine Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> zu messen, wobei dadurch ein Verhältnis der Integrationszeitkon stante zu dem Impulszyklus der Steuersignalimpulsfolge als der zweite Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  11. Signalprozessor nach Anspruch 7, wobei das erste Kalibrierungsmittel <380> eine erfasste digitale Spannung misst, die durch digitales Konvertieren einer Signalspannung in eine digitale Form durch einen A/D-Konverter erhalten wird, wobei die Signalspannung von der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> unter einer bekannten relativen Einschaltdauer erhalten wird, wobei dadurch ein Verhältnis der erfassten digitalen Spannung zu einem Produkt einer Spannung, die von der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ausgegeben wird, und der bekannten relativen Einschaltdauer kalkuliert wird, und nach dem ersten Kalibrierungsmittel <380> das zweite Kalibrierungsmittel <381> die Zeit misst, die verstreicht, bis eine Ausgabe von dem A/D-Konverter, wenn die vorbestimmte kalibrierungs-spezifischen Signalquelle verwendet wird, die erfasste digitale Spannung erreicht, die durch das erste Kalibrierungsmittel <380> erhalten wird, um eine Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> zu messen, wobei dadurch ein Verhältnis der Integrationszeitkonstante zu dem Impulszyklus der Steuersignalimpulsfolge kalkuliert wird.
  12. Signalprozessor nach Anspruch 7, wobei das erste Kalibrierungsmittel <380a> eine Vergleichsübereinstimmungs-Relativeinschaltdauer misst, worin eine erfasste Spannung, die durch Konvertieren eine Signalspan nung, die von der kalibrierungs-spezifischen Signalquelle durch die Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> und die Verstärkungssteuerschaltung <10a, 10b> erhalten wird, in eine digitalen Form durch den A/D-Konverter erhalten wird, mit der Standardbezugsdigitalspannung übereinstimmt, während die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch ein Verhältnis der Standardbezugsdigitalspannung zu dem Produkt einer Spannung, die von der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle ausgegeben wird, und der bekannten relativen Einschaltdauer als der erste Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird, und nach dem ersten Kalibrierungsmittel <380a> das zweite Kalibrierungsmittel <381a> die Zeit misst, die verstreicht, bis eine Ausgabe von dem A/D-Konverter, wenn die vorbestimmte kalibrierungs-spezifischen Signalquelle verwendet wird, die Standardbezugsdigitalspannung erreicht, um eine Integrationszeitkonstante der Schaltkondensatorfilterschaltung <20a, 20b> zu messen, wobei dadurch ein Verhältnis der Integrationszeitkonstante zu dem Impulszyklus der Steuersignalimpulsfolge als der zweite Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  13. Signalprozessor nach Anspruch 8, wobei das zweite Kalibrierungsmittel <481> eine Impulsfrequenz misst, in der sich der Trend einer erfassten digitalen Spannung in einem A/D-Konverter als eine mittlere Impulsfrequenz ändert, während eine Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge mit einer vorbestimmten relativen Einschaltdauer unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit einer vorbestimmten Signalamplitude und einer vorbestimmten Signalfrequenz allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch ein Verhältnis der Signalfrequenz zu der mittleren Impulsfrequenz als ein zweiter Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird, und nach dem zweiten Kalibrierungsmittel <481> das erste Kalibrierungsmittel <480> die erfasste digitale Spannung in dem A/D-Konverter unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle, der relativen Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge und der mittleren Impulsfrequenz, die in dem zweiten Kalibrierungsmittel <481> angelegt werden, misst, wobei dadurch ein Verhältnis der erfassten digitalen Spannung zu dem Produkt der Signalamplitude und der relativen Einschaltdauer, die in dem zweiten Kalibrierungsmittel <481> angelegt werden, als ein erster Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  14. Signalprozessor nach Anspruch 13, wobei nach dem zweiten Kalibrierungsmittel <481a> das erste Kalibrierungsmittel <480a> als eine erfasste relative Einschaltdauer die relative Einschaltdauer misst, in der sich das Ergebnis eines digitalen Vergleichs zwischen der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter und einer Standardbezugsdigitalspannung ändert, während die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der mittleren Impulsfrequenz, die in dem zweiten Kalibrierungsmittel <481a> angelegt werden, allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch ein Verhältnis der Standardbezugsdigitalspannung zu dem Produkt der Signalamplitude und der erfassten relativen Einschaltdauer als ein anderer erster Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  15. Signalprozessor nach Anspruch 13 oder 14, wobei das zweite Kalibrierungsmittel <581> eine erste Frequenz und eine zweite Frequenz misst, worin sich das Ergebnis eines digitalen Vergleichs zwischen der erfassten digitalen Spannung in dem A/D-Konverter und einer Standardbezugsdigitalspannung ändert, während die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge mit der vorbestimmten relativen Einschaltdauer unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit der vorbestimmten Signalamplitude und einer vorbestimmten Signalfrequenz allmählich erhöht oder verringert wird, um die mittlere Impulsfrequenz basierend auf den ersten und zweiten Frequenzen zu erhalten, wobei dadurch ein Verhältnis der Signalfrequenz zu der mittleren Impulsfrequenz als ein anderer zweiter Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  16. Signalprozessor nach Anspruch 8, wobei das zweite Kalibrierungsmittel <581> eine erste Frequenz und eine zweite Frequenz misst, worin sich das Ergebnis eines Vergleichs, der durch die analoge Komparatorschaltung unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle mit der vorbestimmten Signalamplitude und der Signalfrequenz durchgeführt wird, ändert, während die Impulsfrequenz der Steuersignalimpulsfolge mit der vorbestimmten relativen Einschaltdauer allmählich erhöht oder verringert wird, um die mittlere Impulsfrequenz basierend auf den ersten und zweiten Frequenzen zu erhalten, wobei dadurch ein Verhältnis der Signalfrequenz zu der mittleren Impulsfrequenz als ein zweiter Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird, und nach dem zweiten Kalibrierungsmittel <581> das erste Kalibrierungsmittel <580> als eine erfasste relative Ein schaltdauer die relative Einschaltdauer misst, in der sich das Ergebnis eines Vergleichs, der durch die analoge Komparatorschaltung durchgeführt wird, ändert unter Verwendung der vorbestimmten kalibrierungs-spezifischen Signalquelle und der mittleren Impulsfrequenz, die in dem zweiten Kalibrierungsmittel <581> angelegt werden, während die relative Einschaltdauer der Steuersignalimpulsfolge allmählich erhöht oder verringert wird, wobei dadurch das Produkt der erfassten relativen Einschaltdauer und der Signalamplitude als der erste Kalibrierungsfaktor kalkuliert wird.
  17. Signalprozessor nach einem beliebigen von Ansprüchen 10 bis 16, wobei der erste Kalibrierungsfaktor eine Vielzahl von Kalibrierungsfaktoren inkludiert und der zweite Kalibrierungsfaktor eine Vielzahl von zweiten Kalibrierungsfaktoren inkludiert, und das Transfer-Speichermittel <182> Wiederholungskalibrierungsmittel zum Veranlassen der ersten und zweiten Kalibrierungsmittel <180, 181> inkludiert, die erste Vielzahl von Kalibrierungsfaktoren bzw. die Vielzahl von zweiten Kalibrierungsfaktoren zu erhalten, wobei dadurch ein Statistikwert inkludierend einen von einem Durchschnitt, Modus und Mittel der Vielzahl von ersten Kalibrierungsfaktoren und der der Vielzahl von zweiten Kalibrierungsfaktoren kalkuliert wird, um zu dem/in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher und der Teilregion des nicht-flüchtigen Programmspeichers transferiert und gespeichert zu werden.
  18. Signalprozessor nach Anspruch 8, wobei die variable analoge Signalquelle eine Vielzahl von variablen analogen Signalquellen inkludiert, und die Vielzahl von variablen analogen Signalquellen eine Vielzahl von Klopfsensoren sind, die jeweils für eine Vielzahl von Zylindern eines Verbrennungsmotors zum Erfassen von Zylindervibrationen vorgesehen sind, wobei jeder aus der Vielzahl von Klopfsensoren das Pulsierungssignal generiert, der Signalprozessor ferner umfassend einen Multiplexer <40e> zum selektiven Umschalten einer Verbindung der Vielzahl von Klopfsensoren und der Schaltkondensatorfilterschaltung <80a> und der Verstärkungssteuerschaltung <70a>, wobei der Mikroprozessor <110> ferner Verbindungsschaltsignal-Generierungsmittel inkludiert zum aufeinanderfolgenden Generieren eines Verbindungsschaltsignals und Zuführen des Verbindungsschaltsignals zu dem Multiplexer <40e> zum Veranlassen des Multiplexers, als Reaktion auf einen erfassten Winkel durch einen Klirrwinkelsensor des Verbrennungsmotors einen aus der Vielzahl von Klopfsensoren, der für einen aus der Vielzahl von Zylindern vorgesehen ist, der in dem Zustand gerade vor einem Explosionsschritt ist, auszuwählen, und das Datenerlangungszeitsteuerungs-Generierungsmittel die Zeitsteuerung von Datenerlangung als Reaktion auf den erfassten Winkel durch den Klirrwinkelsensor bestimmt.
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