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Sensoren gibt es in vielen Formen und Größen; von Bewegungsmeldern, die ein Einschaltsignal an Lampen senden, wenn man einen Raum betritt, bis zu Geigerzählern, die Strahlungsverlust detektieren. Sensoren kommen in kommerziellen, industriellen und persönlichen Anwendungen zum Einsatz; unter anderem bei Autos, Maschinen, in der Luft- und Raumfahrttechnik, Medizin, Fertigung und Robotik. Häufig dienen Sensoren zur Regelung und Steuerung existierender Vorgänge, etwa bei Näherungssensoren zur Unterstützung von Flugzeug- und Schiffsanwendungen sowie Geschwindigkeits- und Positionssensoren zur Unterstützung der Motorsteuerung bei Kraftfahrzeugen. Stromsensoren überwachen den Wechsel- und/oder Gleichstrom für verschiedene elektrische Systeme.
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Die Auflösung eines Sensors ist die kleinste Veränderung, die er in der von ihm gemessenen Größe detektieren kann. Bei einer digitalen Anzeige unterliegt die niedrigstwertige Stelle häufig Schwankungen, an denen erkennbar ist, dass Änderungen dieser Größenordnung gerade noch aufgelöst werden. Die Auflösung hängt mit der Präzision der Messung zusammen. Die Empfindlichkeit eines Sensors gibt an, wie stark sich bei einer Veränderung der gemessenen Größe der Sensorausgang verändert. Sensoren, die sehr kleine Veränderungen messen, müssen sehr hohe Empfindlichkeiten aufweisen. Außerdem muss die Wirkung der Sensoren auf das Gemessene gering sein.
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In manchen Anwendungen werden Sensoren verwendet, die sehr genaue Messwerte bereitstellen, und in anderen werden Sensoren zum schnellen Detektieren eines hohen Übersteuerungs-(ODR-)Stroms verwendet. Beispielsweise könnte zum Messen eines durch einen Ruhestrom von 10 Milliampere (mA) bewirkten Offsetfehlers ein 100-Ampere-(A-)Stromsensor notwendig sein. Außerdem kann es notwendig sein, einen ODR-Strom von 1000 A schnell zu detektieren; beispielsweise in der Größenordnung von 5 Mikrosekunden (u-Sekunden). Zum Detektieren von ODR-Strom sind bislang Nebenschlusswiderstände im Stromweg verwendet worden. Nebenschlusswiderstände können sich jedoch negativ auf die Genauigkeit von Strommessungen auswirken.
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Aus der
US 2010/0 026 281 A1 ist eine Magnetsensorschaltung bekannt, die einen Hall-Sensor, eine erste Verstärkerschaltung und eine zweite Verstärkerschaltung aufweist. Ein Komparator ist mit den Ausgängen der ersten Verstärkerschaltung und der zweiten Verstärkerschaltung verbunden. Die Verstärkerschaltungen und der Komparator werden durch ein Einschaltsignal intermittierend betrieben.
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Aus der
WO 2009/124 969 A1 ist eine Magnetsensormessschaltung bekannt, die zwei Erfassungsstrukturen, zwei Verarbeitungsblöcke und ein XOR-Gatter aufweist. Einer der Verarbeitungsblöcke verarbeitet Eingangssignale von einer der Erfassungsstrukturen und der andere der Verarbeitungsblöcke verarbeitet Eingangssignale von der anderen der Erfassungsstrukturen. Die Ausgangssignale der Verarbeitungsblöcke werden durch das XOR-Gatter verknüpft. Bei einem Beispiel werden die Eingänge und Ausgänge der Verarbeitungsblöcke periodisch vertauscht.
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Aus diesen und anderen Gründen besteht Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Systeme, eine integrierte Schaltung sowie Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu liefern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Ein in der Offenbarung beschriebenes Ausführungsbeispiel stellt ein System bereit, das ein Erfassungssystem, eine erste gechoppte (im Umschalt- bzw. Zerhackerbetrieb betriebene) Schaltung, eine zweite gechoppte Schaltung und einen Taktgenerator umfasst. Das Erfassungssystem ist dazu konfiguriert, erfasste Eingangssignale bereitzustellen. Die erste gechoppte Schaltung ist dazu konfiguriert, ein geschaltetes Ausgangssignal bereitzustellen, das ansprechend darauf schaltet, dass Werte des erfassten Eingangssignals eine Grenze überschreiten. Die zweite gechoppte Schaltung ist dazu konfiguriert, ein hochauflösendes Ausgangssignal bereitzustellen, das den erfassten Eingangssignalen entspricht und eine höhere Auflösung als das geschaltete Ausgangssignal aufweist. Der Taktgenerator ist dazu konfiguriert, Taktsignale bereitzustellen, die das Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung und der zweiten gechoppten Schaltung synchronisieren.
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Die beigefügten Zeichnungen sind zum näheren Verständnis von Ausführungsbeispielen beigelegt und sind in diese Beschreibung aufgenommen und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien von Ausführungsbeispielen. Weitere Ausführungsbeispiele und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsbeispielen sind leicht erkennbar, da sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente der Zeichnungen sind im Verhältnis zueinander nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen einander entsprechende, ähnliche Teile.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems veranschaulicht, welches einen Sensor umfasst, der Strom in einem Leiter erfasst;
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2 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems veranschaulicht, welches einen Sensor umfasst, der Strom in einem Leiter erfasst, ODR-Strom in dem Leiter detektiert und den Wert des Stroms in dem Leiter bereitstellt;
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3 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensors veranschaulicht, welcher eine erste gechoppte Schaltung zum Detektieren von ODR-Strom und eine zweite gechoppte Schaltung zum Messen des Wertes des Stroms umfasst;
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4 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Sensors, der eine Vorspannungsschaltung umfasst;
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5A ein Diagramm, das einen ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator und ein rotierendes Hallplatten-Erfassungssystem in der vierten Phase eines vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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5B ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der ersten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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5C ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der zweiten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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5D ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der dritten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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6A ein Diagramm, das einen zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator und ein rotierendes Hallplatten-Erfassungssystem in der vierten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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6B ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der ersten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht;
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6C ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der zweiten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht; und
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6D ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem in der dritten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen spezifische Ausführungsbeispiele, bei welchen die Erfindung durchführbar ist, illustrativ dargestellt sind. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa ”oben”, ”unten”, ”vorn”, ”hinten”, ”führend”, ”nachfolgend” usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in mehreren verschiedenen Ausrichtungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Illustrationszwecken verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche bestimmt.
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Es versteht sich, dass die Merkmale der hier beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Außerdem ist, auch wenn ein besonderes Merkmal oder ein besonderer Aspekt eines Ausführungsbeispiels eventuell nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart ist, dieses Merkmal oder dieser Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombinierbar, wie es für eine gegebene oder besondere Anwendung erwünscht und vorteilhaft ist. Des Weiteren sind, sofern die Ausdrücke ”umfassen”, ”aufweisen”, ”mit” oder andere Varianten derselben in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, diese Ausdrücke ähnlich wie der Ausdruck ”umfassen” inklusiv gemeint. Eventuell werden die Ausdrücke ”gekoppelt” und ”verbunden”, zusammen mit Ableitungen, verwendet. Es versteht sich, dass diese Ausdrücke zum Anzeigen dessen verwendet werden können, dass zwei Elemente zusammenwirken oder miteinander wechselwirken, gleichgültig ob sie miteinander in direktem physikalischem oder elektrischem Kontakt stehen oder ob sie nicht miteinander in direktem Kontakt stehen. Weiterhin bezeichnet der Ausdruck ”exemplarisch” lediglich ein Beispiel und nicht das Beste oder Optimale. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche bestimmt.
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1 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems 20 veranschaulicht, welches einen Sensor 22 umfasst, der Strom (I) in einem Leiter 24 erfasst. Der Sensor 22 umfasst eine erste Schaltung 26, die Überstrombedingungen oder ODR-Strom in dem Leiter 24 detektiert, und eine zweite Schaltung 28 auf, die den Wert des Stroms in dem Leiter 24 bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das System 20 in einer Kraftfahrzeuganwendung verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das System 20 in einer Elektroauto- und/oder Hybrid-Elektroautoanwendung verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das System 20 in anderen geeigneten Anwendungen verwendet.
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Der Sensor 22 erfasst den Strom in dem Leiter 24 und bewahrt galvanische Isolierung zwischen der ersten Schaltung 26 und dem Leiter 24 sowie zwischen der zweiten Schaltung 28 und dem Leiter 24. Der Sensor 22 empfängt Leistung VDD bei 30 und eine Referenz wie etwa Erde (GND) bei 32. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst der Sensor 22 den Strom in dem Leiter 24 magnetisch. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst der Sensor 22 den Strom in dem Leiter 24 über zumindest einen Hall-Sensor. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst der Sensor 22 den Strom in dem Leiter 24 über zumindest einen rotierenden Hall-Sensor.
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Die erste Schaltung 26 schaltet ansprechend darauf, dass Werte des erfassten Stroms eine Referenzgrenze überschreiten, und die erste Schaltung 26 stellt ein geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 34 bereit. Die erste Schaltung 26 schaltet ansprechend darauf, dass Werte des erfassten Stroms eine Referenzgrenze überschreiten, die eine konstante Grenze oder eine Gradientengrenze ist. Dabei stellt eine Gradientengrenze eine frühere Detektion von ODR-Strom bereit und kann zum Schutz von Schaltungen verwendet werden, bevor es bei sehr hohen Strömen zu Lichtbogenbildung kommt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine konstante Grenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine konstante Grenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds wie etwa eine konstante Grenze von 500 A. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine Gradientengrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds pro Zeitperiode. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine Gradientengrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds pro Zeitperiode wie etwa 50 A pro 10 u-Sekunden.
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Die erste Schaltung 26 ist schnell, wobei die erste Schaltung 26 ansprechend darauf schaltet, dass Werte des gemessenen Stroms eine Referenzgrenze überschreiten, und in weniger als 5 u-Sekunden ab der Überschreitung der Referenzgrenze durch den erfassten Strom ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 34 bereitstellt. Die erste Schaltung 26 reagiert schneller auf den erfassten Strom als die zweite Schaltung 28, die langsamer ist und ein höher auflösendes Ausgangssignal OUT bei 36 bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Reaktionszeit der zweiten Schaltung 28 in der Größenordnung von 50 u-Sekunden oder mehr.
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Die zweite Schaltung 28 ist genauer als die erste Schaltung 26, wobei die zweite Schaltung 28 den Wert des erfassten Stroms gewinnt und das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 36 bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel misst die zweite Schaltung 28 Strom im Bereich von 100 A und stellt eine Auflösung im Bereich von 10 mA oder weniger bereit.
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Der Sensor 22 ist ein monolithischer integrierter Schaltungs-Chip, der die erste Schaltung 26 und die zweite Schaltung 28 umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Schaltung 26 eine gechoppte Schaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Schaltung 28 eine gechoppte Schaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Schaltung 28 eine nicht-gechoppte Schaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Schaltung 26 eine gechoppte Schaltung, und die zweite Schaltung 28 ist eine gechoppte Schaltung, wobei der Sensor 22 einen Taktgenerator umfasst, der den Eingang in die erste Schaltung 26 und den Eingang in die zweite Schaltung 28 mit synchronisierten Zerhackungsfrequenzen zerhackt, wobei beispielsweise eine Zerhackungsfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches einer anderen Zerhackungsfrequenz ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Schaltung 26 eine gechoppte Schaltung, und die zweite Schaltung 28 ist eine gechoppte Schaltung, wobei der Sensor 22 einen Taktgenerator umfasst, der den Eingang in die erste Schaltung 26 und den Eingang in die zweite Schaltung 28 mit derselben Zerhackungsfrequenz zerhackt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor 22 eine Vorspannungsschaltung, welche Temperatur- und Technologie-Streuungskompensation für die erste Schaltung 26 und die zweite Schaltung 28 bereitstellt.
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2 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eine Systems 40 veranschaulicht, welches einen Sensor 42 umfasst, der Strom (I) in dem Leiter 44 über das Erfassungssystem 46 erfasst, ODR-Strom in dem Leiter 44 über eine erste gechoppte Schaltung 48 detektiert und den Wert des Stroms in dem Leiter 44 über eine zweite gechoppte Schaltung 50 bereitstellt. Das System 40 ist dem System 20 ähnlich, und der Sensor 42 ist dem Sensor 22 ähnlich. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das System 40 in einer Kraftfahrzeuganwendung verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das System 40 in einer Elektroauto- und/oder Hybrid-Elektroautoanwendung verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das System 40 in anderen geeigneten Anwendungen verwendet.
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Der Sensor 42 erfasst den Strom in dem Leiter 44 über das Erfassungssystem 46 und bewahrt galvanische Isolierung zwischen der ersten gechoppten Schaltung 48 und dem Leiter 44 sowie zwischen der zweiten gechoppten Schaltung 50 und dem Leiter 44. Der Sensor 42 umfasst das Erfassungssystem 46, die erste gechoppte Schaltung 48, die zweite gechoppte Schaltung 50 und den Taktgenerator 52. Das Erfassungssystem 46 ist über den Eingangssignalweg 54 elektrisch an die erste gechoppte Schaltung 48 und die zweite gechoppte Schaltung 50 gekoppelt. Die erste gechoppte Schaltung 48 empfängt Eingangssignale über den Eingangssignalweg 54 und stellt das geschaltete Ausgangssignal ODR bei 56 bereit. Die zweite gechoppte Schaltung 50 empfängt Eingangssignale über den Eingangssignalweg 54 und stellt das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 58 bereit. Der Taktgenerator 52 ist elektrisch über den ersten Taktweg 60 an das Erfassungssystem 46, über den zweiten Taktweg 62 an die erste gechoppte Schaltung 48 und über den dritten Taktweg 64 an die zweite gechoppte Schaltung 50 gekoppelt. Der Sensor 42 empfängt Leistung VDD bei 66 und eine Referenz, wie etwa Erde (GND) bei 68.
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Das Erfassungssystem 46 erfasst den Strom in dem Leiter 44 und stellt Eingangssignale auf dem Eingangssignalweg 54 bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst das Erfassungssystem 46 den Strom in dem Leiter 44 magnetisch, um die Eingangssignale bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst das Erfassungssystem 46 den Strom in dem Leiter 44 über zumindest einen Hall-Sensor, um die Eingangssignale bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt das Erfassungssystem 46 erste Taktsignale von dem Taktgenerator 52 über den ersten Taktweg 60, und das Erfassungssystem 46 erfasst den Strom in dem Leiter 44 über einen rotierenden Hall-Sensor, der über die ersten Taktsignale auf dem ersten Taktweg 60 getaktet oder rotiert wird.
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Die erste gechoppte Schaltung 48 empfängt die Eingangssignale von dem Erfassungssystem 46 über den Eingangssignalweg 54 und zweite Taktsignale von dem Taktgenerator 52 über den zweiten Taktweg 62. Die erste gechoppte Schaltung 48 zerhackt die Eingangssignale über die zweiten Taktsignale und schaltet ansprechend darauf, dass Werte der Eingangssignale eine Referenzgrenze überschreiten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine konstante Grenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine konstante Grenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds, wie etwa eine konstante Grenze von 500 A. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine Gradientengrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds pro Zeitperiode. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzgrenze eine Gradientengrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds pro Zeitperiode, wie etwa 50 A pro 10 u-Sekunden.
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Die erste gechoppte Schaltung 48 stellt das geschaltete Ausgangssignal ODR bei 56 bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste gechoppte Schaltung 48 ein automatisch nullender gechoppter Komparator, wobei Zerhackung und automatische Nullung über die zweiten Taktsignale auf dem zweiten Taktweg 62 synchronisiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste gechoppte Schaltung 48 ein automatisch nullender gechoppter Komparator, der über die zweiten Taktsignale auf dem zweiten Taktweg 62 mit derselben Frequenz zerhackt und automatisch genullt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste gechoppte Schaltung 48 zumindest zwei automatisch nullende gechoppte Komparatoren, und zumindest einer der zumindest zwei automatisch nullenden Komparatoren stellt während jeder Zerhackungsphase ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal bereit.
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Die zweite gechoppte Schaltung 50 empfängt die Eingangssignale von dem Erfassungssystem 46 über den Eingangssignalweg 54 und dritte Taktsignale von dem Taktgenerator 52 über den dritten Taktweg 64. Die zweite gechoppte Schaltung 50 zerhackt die Eingangssignale über die dritten Taktsignale und gewinnt den Wert der Eingangssignale. Die zweite gechoppte Schaltung 50 stellt das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 58 bereit, das den erfassten Eingangssignalen entspricht. Bei einem Ausführungsbeispiel synchronisiert der Taktgenerator 52 die Taktung oder Zerhackung der ersten gechoppten Schaltung 48 und der zweiten gechoppten Schaltung 50. Bei einem Ausführungsbeispiel taktet oder zerhackt der Taktgenerator 52 die erste gechoppte Schaltung 48 und die zweite gechoppte Schaltung 50 mit derselben Frequenz. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite gechoppte Schaltung 50 ein gechoppter Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite gechoppte Schaltung 50 ein gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite gechoppte Schaltung 50 ein automatisch genullter gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite gechoppte Schaltung 50 ein gechoppter Analogverstärker. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite gechoppte Schaltung 50 ein anderer geeigneter Analog-Digital-Wandler. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die zweite gechoppte Schaltung 50 eine nicht-gechoppte Schaltung sein, wie etwa ein automatisch genullter Analogkomparator oder ein Analogverstärker oder ein automatisch genullter Analog-Digital-Wandler.
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Die erste gechoppte Schaltung 48 ist schnell, wobei die erste gechoppte Schaltung 48 ansprechend darauf schaltet, dass Werte der Eingangssignale eine Referenzgrenze überschreiten und in 5 u-Sekunden oder weniger ab der Überschreitung der Referenzgrenze durch die Eingangssignale ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 56 bereitstellt. Die erste gechoppte Schaltung 48 reagiert schneller auf die Eingangssignale als die zweite gechoppte Schaltung 50, die langsamer ist, um das höher auflösende Ausgangssignal OUT bei 58 bereitzustellen. Die zweite gechoppte Schaltung 50 ist genauer als die erste Schaltung 48, wobei die zweite gechoppte Schaltung 50 den Wert der Eingangssignale gewinnt und das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 58 bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Reaktionszeit der zweiten gechoppten Schaltung 50 in der Größenordnung von 50 u-Sekunden oder mehr. Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die erste gechoppte Schaltung 48 ein auf Null oder Eins geschaltetes Ausgangssignal bereit, und die zweite gechoppte Schaltung 50 misst Strom im Bereich von 100 A und stellt Auflösung im Bereich von 10 mA oder weniger bereit.
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Der Sensor 42 ist ein monolithischer integrierter Schaltungs-Chip, der das Erfassungssystem 46, die erste gechoppte Schaltung 48, die zweite gechoppte Schaltung 50 und den Taktgenerator 52 umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor 42 eine Vorspannungsschaltung, die Temperatur- und Technologie-Streuungskompensation für die erste gechoppte Schaltung 48 und die zweite gechoppte Schaltung 50 bereitstellt.
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3 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensors 100 veranschaulicht, der eine erste gechoppte Schaltung 102 zum Detektieren von ODR-Strom und eine zweite gechoppte Schaltung 104 zum Messen des Wertes des Stroms umfasst. Der Sensor 100 ist dem (in 1 gezeigten) Sensor 22 und dem (in 2 gezeigten) Sensor 42 ähnlich.
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Der Sensor 100 umfasst das Erfassungssystem 106, die erste gechoppte Schaltung 102, die zweite gechoppte Schaltung 104 und den Taktgenerator 108. Das Erfassungssystem 106 ist über die Eingangssignalwege 110a und 110b elektrisch an die erste gechoppte Schaltung 102 und die zweite gechoppte Schaltung 104 gekoppelt. Die erste gechoppte Schaltung 102 empfängt Eingangssignale über die Eingangssignalwege 110a und 110b und stellt das geschaltete Ausgangssignal ODR bei 112 bereit. Die zweite gechoppte Schaltung 104 empfängt Eingangssignale über die Eingangssignalwege 110a und 110b und stellt das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 114 bereit. Der Taktgenerator 108 ist elektrisch über den ersten Taktweg 116 an das Erfassungssystem 106, über den zweiten Taktweg 118a und 118b an die erste gechoppte Schaltung 102 sowie über den dritten Taktweg 120a und 120b an die zweite gechoppte Schaltung 104 gekoppelt.
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Die erste gechoppte Schaltung 102 umfasst einen ersten Demodulator (oder Zerhacker) 122, einen ersten automatisch nullenden Komparator 124, einen zweiten automatisch nullenden Komparator 126, eine Referenz 128 und einen Multiplexer 130. Die erste gechoppte Schaltung 102 umfasst einen ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator, der über den ersten Demodulator (oder Zerhacker) 122 und den ersten automatisch nullenden Komparator 124 bereitgestellt wird, sowie einen zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator, der über den ersten Demodulator (oder Zerhacker) 122 und den zweiten automatisch nullenden Komparator 126 bereitgestellt wird. Das Erfassungssystem 106 ist über die Eingangssignalwege 110a und 110b elektrisch an den ersten Demodulator 122 gekoppelt, und der erste Demodulator 122 ist über die Komparator-Eingangswege 132a und 132b elektrisch an den ersten automatisch nullenden Komparator 124 und den zweiten automatisch nullenden Komparator 126 gekoppelt. Der Ausgang des ersten automatisch nullenden Komparators 124 ist über den ersten Komparator-Ausgangsweg 136 elektrisch an einen Eingang des Multiplexers 130 gekoppelt. Ein interner Knoten des ersten automatisch nullenden Komparators 124 ist über den Kondensatorweg 135 elektrisch an einen ersten automatisch nullenden Kondensator 134 gekoppelt. Die andere Seite des ersten automatisch nullenden Kondensators 134 ist bei 138 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt. Der Ausgang des zweiten automatisch nullenden Komparators 126 ist über den zweiten Komparator-Ausgangsweg 142 elektrisch an einen anderen Eingang des Multiplexen 130 gekoppelt. Ein interner Knoten des zweiten automatisch nullenden Komparators 126 ist über den Kondensatorweg 141 elektrisch an einen zweiten automatisch nullenden Kondensator 140 gekoppelt. Die andere Seite des zweiten automatisch nullenden Kondensators 140 ist bei 144 elektrisch an eine Referenz, wie etwa Erde, gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste gechoppte Schaltung 102 mehr als zwei automatisch nullende gechoppte Komparatoren. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst die erste gechoppte Schaltung 102 eine andere geeignete Anzahl automatisch nullender gechoppter Komparatoren, wie etwa vier oder acht automatisch nullende gechoppte Komparatoren.
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Die Referenz 128 ist über den Referenzweg 146 elektrisch an den ersten automatisch nullenden Komparator 124 und an den zweiten automatisch nullenden Komparator 126 gekoppelt. Die Referenz 128 stellt über den Referenzweg 146 eine Referenzspannung VREF bei 128 für den ersten automatisch nullenden Komparator 124 und den zweiten automatisch nullenden Komparator 126 bereit. Der Multiplexer 130 wird über einen Auswahleingang bei 148 so gesteuert, dass der Multiplexer-Ausgang zwischen dem Ausgang des ersten automatisch nullenden Komparators 124 und dem Ausgang des zweiten automatisch nullenden Komparators 126 umgeschaltet wird, um das geschaltete Ausgangssignal ODR bei 112 bereitzustellen. Der Taktgenerator 108 ist elektrisch über den zweiten Taktweg 118a an den ersten Demodulator 122 und über den zweiten Taktweg 118b an die ersten und zweiten automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Referenz 128 einen programmierbaren Digital-Analog-Wandler, der über den Referenzweg 146 dem ersten automatisch nullenden Komparator 124 und dem zweiten automatisch nullenden Komparator 126 eine programmierbare Referenzspannung zuführt.
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Die zweite gechoppte Schaltung 104 umfasst einen zweiten Demodulator (oder Zerhacker) 150 und eine Messschaltung 152. Das Erfassungssystem 106 ist über die Eingangssignalwege 110a und 110b elektrisch an den zweiten Demodulator 150 gekoppelt, und der zweite Demodulator 150 ist über die Eingangswege 154a und 154b elektrisch an die Messschaltung 152 gekoppelt. Der Ausgang der Messschaltung 152 stellt das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 114 bereit. Der Taktgenerator 108 ist elektrisch über den dritten Taktweg 120a an den zweiten Demodulator 150 und über den dritten Taktweg 120b an die Messschaltung 152 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler (SD-ADC), und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist eine gechoppte SD-ADC-Schaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein Analogkomparator, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein automatisch genullter Analogkomparator, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein automatisch genullter gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein Analogverstärker, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein gechoppter Analogverstärker.
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Das Erfassungssystem 106 ist ein magnetisches Erfassungssystem, das ein Magnetfeld erfasst und erfasste Eingangssignale auf den Eingangssignalwegen 110a und 110b bereitstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt das Erfassungssystem 106 über den ersten Taktweg 116 ein erstes Taktsignal von dem Taktgenerator 108, und das Erfassungssystem 106 erfasst ein Magnetfeld über einen rotierenden Hall-Sensor, der über das erste Taktsignal auf dem ersten Taktweg 116 getaktet oder rotiert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst das Erfassungssystem 106 das von einem Strom in einem Leiter erzeugte Magnetfeld. Bei einem Ausführungsbeispiel erfasst das Erfassungssystem 106 das von einem Strom in einem Leiter erzeugte Magnetfeld, und das Erfassungssystem 106 bewahrt galvanische Isolierung zwischen der ersten gechoppten Schaltung 102 und dem Leiter sowie zwischen der zweiten gechoppten Schaltung 104 und dem Leiter.
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Der erste Demodulator 122 empfängt die Eingangssignale von dem Erfassungssystem 106 über die Eingangssignalwege 110a und 110b und ein Taktsignal von dem Taktgenerator 108 über den zweiten Taktweg 118a. Der erste Demodulator 122 zerhackt die Eingangssignale über das Taktsignal auf dem zweiten Taktweg 118a und führt die zerhackten Eingangssignale über die Komparator-Eingangswege 132a und 132b den automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 zu. Die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 empfangen ein Taktsignal von dem Taktgenerator 108 über den zweiten Taktweg 118b, und die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 werden unter Verwendung der automatisch nullenden Kondensatoren 134 und 140 sowie des Taktsignals auf dem zweiten Taktweg 118b automatisch genullt. Nach der automatischen Nullung vergleichen die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 Werte der zerhackten Eingangssignale mit einer Referenzgrenze, wie etwa der Spannungsreferenz VREF bei 128, und führen dem Multiplexer 130 ein geschaltetes Ausgangssignal zu. Der Auswahleingang 148 wird so gesteuert, dass ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 112 bereitgestellt wird, wobei während jeder Phase des Zerhackungs- und automatischen Nullungsprozesses zumindest einer der Ausgänge aus den automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 gültig ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Zerhackung und automatische Nullung in der ersten gechoppten Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b synchronisiert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die erste gechoppte Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b mit derselben Frequenz zerhackt und automatisch genullt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 dazu konfiguriert, in Reaktion auf eine konstante Referenzgrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfelds zu schalten. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 dazu konfiguriert, in Reaktion auf eine Gradientengrenze der Spannung, des Stroms und/oder des Magnetfeldes pro Zeitperiode zu schalten. Bei einem vierphasigen Ausführungsbeispiel speichert in der ersten Phase der automatisch nullende Komparator 124 ein Eingangssignal, das gleich dem gemessenen Signal Vsignal plus einem Offset Voffset ist. In der zweiten Phase speichert der automatisch nullende Komparator 124 ein Eingangssignal, das gleich dem gemessenen Signal Vsignal minus den Offset Voffset (oder dem Offset Voffset minus das gemessene Signal Vsignal) ist. In der dritten Phase und der vierten Phase wird die Differenz (oder Summe) aus den in der ersten Phase und der zweiten Phase gespeicherten Werten gebildet, und der so entstehende Offset Voffset wird zu der Referenzspannung VREF bei 128 addiert. Die Summe aus der Referenzspannung VREF und dem Offset Voffset wird während der dritten und der vierten Phase mit den Eingangssignalen von Vsignal plus Voffset verglichen, um während der dritten und vierten Phase ein gültiges Vergleichsergebnis bereitzustellen, das ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ist. Dies ist ein schnelles und kontinuierliches Ausgangssignal während der dritten und der vierten Phase.
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Bei diesem vierphasigen Ausführungsbeispiel operiert der automatisch nullende Komparator 126 ähnlich wie der automatisch nullende Komparator 124, wobei jedoch der automatisch nullende Komparator 126 gültige geschaltete Ausgangssignale während der ersten und zweiten Phase bereitstellt. In der dritten Phase speichert der automatisch nullende Komparator 124 ein Eingangssignal, das gleich dem gemessenen Signal Vsignal minus den Offset Voffset (oder dem Offset Voffset minus das gemessene Signal Vsignal) ist. In der vierten Phase speichert der automatisch nullende Komparator 126 ein Eingangssignal, das gleich dem gemessenen Signal Vsignal plus einem Offset Voffset ist. In der ersten und zweiten Phase wird die Differenz (oder Summe) aus den in der dritten Phase und der vierten Phase gespeicherten Werten gebildet, und der so entstehende Offset Voffset wird zu der Referenzspannung VREF bei 128 addiert. Die Summe aus der Referenzspannung VREF und dem Offset Voffset wird mit den Eingangssignalen von Vsignal plus Voffset während der ersten und zweiten Phase verglichen, um während der ersten und zweiten Phase ein gültiges Vergleichsergebnis bereitzustellen, das ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ist. Dies ist ein schnelles und kontinuierliches Ausgangssignal während der ersten und zweiten Phase.
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Außerdem wird bei diesem vierphasigen Ausführungsbeispiel der Auswahleingang 148 so gesteuert, dass ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 112 bereitgestellt wird, wobei gültige geschaltete Ausgangssignale aus dem automatisch nullenden Komparator 126 während der ersten und zweiten Phase bereitgestellt werden und gültige geschaltete Ausgangssignale aus dem automatisch nullenden Komparator 124 während der dritten und vierten Phase bereitgestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel des vierphasigen Ausführungsbeispiels wird das Zerhacken und automatische Nullen in der ersten gechoppten Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b synchronisiert. Bei einem Ausführungsbeispiel des vierphasigen Ausführungsbeispiels wird die erste gechoppte Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b mit derselben Frequenz zerhackt und automatisch genullt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel speichert jeder der automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 in der bzw. den Speicherphase(n) die Referenzspannung VREF plus Offsetspannungen Voffset plus gemessene Signalspannung Vsignal auf Kondensatoren, um sie mit neu gemessenen Werten der gemessenen Signalspannung Vsignal_neu plus Offsetspannungen Voffset zu vergleichen. In der bzw. den Vergleichsphase(n) vergleicht jeder der automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 die gespeicherte Referenzspannung VREF plus Offsetspannungen Voffset plus gemessene Signalspannung Vsignal mit den neu gemessenen Signalwerten der Referenzspannung VREF plus Offsetspannungen Voffset plus neu gemessene Signalspannung Vsignal_neu. Der Gradient des gemessenen Signals, bei dem es sich um die Veränderung des gemessenen Signals, Vsignal_neu minus Vsignal, dividiert durch die Veränderung in der Zeit, handelt, wird mit einer Gradientengrenze verglichen, um ein gültiges Vergleichsergebnis bereitzustellen, das ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ist. Hier kann die Referenzspannung VREF entweder in der bzw. den Speicherphase(n) oder der bzw. den Vergleichsphase(n) angewandt werden.
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Der zweite Demodulator 150 empfängt die Eingangssignale von dem Erfassungssystem 106 über die Eingangssignalwege 110a und 110b sowie ein Taktsignal von dem Taktgenerator 108 über den dritten Taktweg 120a. Der zweite Demodulator 150 zerhackt die Eingangssignale über das Taktsignal auf dem dritten Taktweg 120a und führt die zerhackten Eingangssignale über die Eingangswege 154a und 154b der Messschaltung 152 zu. Die Messschaltung 152 empfängt ein Taktsignal von dem Taktgenerator 108 über den dritten Taktweg 120b und gewinnt den Wert der Eingangssignale. Die Messschaltung 152 stellt das hochauflösende Ausgangssignal OUT bei 58 bereit, das den empfangenen Eingangssignalen entspricht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein zeitkontinuierlicher SD-ADC, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist eine gechoppte SD-ADC-Schaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein Analogkomparator, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein automatisch genullter Analogkomparator, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein automatisch genullter gechoppter Analogkomparator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Messschaltung 152 ein Analogverstärker, und die zweite gechoppte Schaltung 104 ist ein gechoppter Analogverstärker.
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Der Taktgenerator 108 stellt Taktsignale bereit, die das Erfassungssystem 106, das Zerhacken in der ersten gechoppten Schaltung 102, das automatische Nullen in der ersten gechoppten Schaltung 102, das Zerhacken in der zweiten gechoppten Schaltung 104 und das Gewinnen der Messung in der zweiten gechoppten Schaltung 104 synchronisieren. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b synchronisiert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die erste gechoppte Schaltung 102 und die zweite gechoppte Schaltung 104 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b mit derselben Frequenz zerhackt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Zerhacken und das automatische Nullen in der ersten gechoppten Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b synchronisiert, und das Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 wird über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b synchronisiert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die erste gechoppte Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b mit derselben Frequenz zerhackt und automatisch genullt, und die erste gechoppte Schaltung 102 sowie die zweite gechoppte Schaltung 104 werden über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b mit derselben Frequenz zerhackt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b synchronisiert, und das Erfassungssystem 106 umfasst einen rotierenden Hall-Sensor, wobei die Rotation des rotierenden Hall-Sensors mit dem Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 synchronisiert ist. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die erste gechoppte Schaltung 102 und die zweite gechoppte Schaltung 104 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b mit derselben Frequenz zerhackt, und das Erfassungssystem 106 umfasst einen rotierenden Hall-Sensor, der mit derselben Frequenz rotiert wird wie die Zerhackungsfrequenz der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Zerhacken und automatische Nullen der ersten gechoppten Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Signalwegen 118a und 118b synchronisiert, und das Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 wird über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b synchronisiert, und das Erfassungssystem 106 umfasst einen rotierenden Hall-Sensor, wobei das Rotieren des rotierenden Hall-Sensors mit dem Zerhacken der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 synchronisiert ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die erste gechoppte Schaltung 102 über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b mit derselben Frequenz zerhackt und automatisch genullt, und die erste gechoppte Schaltung 102 sowie die zweite gechoppte Schaltung 104 werden über die Taktsignale auf den zweiten Taktwegen 118a und 118b sowie den dritten Taktwegen 120a und 120b mit derselben Frequenz zerhackt, und das Erfassungssystem 106 umfasst einen rotierenden Hall-Sensor, der mit derselben Frequenz wie die Zerhackungsfrequenz der ersten gechoppten Schaltung 102 und der zweiten gechoppten Schaltung 104 rotiert wird.
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Die erste gechoppte Schaltung 102 stellt während jeder Phase der Zerhackungs- und/oder Rotationsphasen schnelle, kontinuierliche, gültige Ausgangssignale ODR bei 112 bereit. Die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 schalten ansprechend darauf, dass Werte der Eingangssignale die Referenzspannungsgrenze VREF bei 128 überschreiten, und die erste gechoppte Schaltung 102 stellt in weniger als 5 u-Sekunden ab der Überschreitung der Referenzspannungsgrenze VREF bei 128 durch die Eingangssignale ein gültiges geschaltetes Ausgangssignal ODR bei 112 bereit. Die erste gechoppte Schaltung 102 reagiert schneller auf die Eingangssignale als die zweite gechoppte Schaltung 104, die langsamer ist, um das höher auflösende Ausgangssignal OUT bei 114 bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Reaktionszeit der zweiten gechoppten Schaltung 104 in der Größenordnung von 50 u-Sekunden oder mehr. Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die erste gechoppte Schaltung 102 ein Null-oder-Eins-Ausgangssignal bereit, und die zweite gechoppte Schaltung 104 misst Strom im Bereich von 100 A und stellt Auflösung im Bereich von 10 mA oder weniger bereit.
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Der Sensor 100 ist ein monolithischer integrierter Schaltungs-Chip, der das Erfassungssystem 106, die erste gechoppte Schaltung 102, die zweite gechoppte Schaltung 104 und den Taktgenerator 108 umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor 100 eine Vorspannungsschaltung, welche Temperatur- und Technologie-Streuungskompensation für die erste gechoppte Schaltung 102 und die zweite gechoppte Schaltung 104 bereitstellt.
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4 ist ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 200, der eine Vorspannungsschaltung 202 umfasst. Der Sensor 200 ist derselbe wie der Sensor 100, wobei gleiche Bezugsziffern für gleiche Komponenten stehen; mit der Ausnahme, dass der Sensor 200 die Vorspannungsschaltung 202 umfasst.
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Die Vorspannungsschaltung 202 ist elektrisch über den ersten Vorspannungsweg 204 und den zweiten Vorspannungsweg 206 an die erste gechoppte Schaltung 102 sowie über den dritten Vorspannungsweg 208 an die zweite gechoppte Schaltung 104 gekoppelt. Die Vorspannungsschaltung 202 ist elektrisch über den ersten Vorspannungsweg 204 an die Referenz 128 sowie über den zweiten Vorspannungsweg 206 an die automatisch nullenden Komparatoren 124 und 126 gekoppelt. Die Vorspannungsschaltung 202 ist über den dritten Vorspannungsweg 208 elektrisch an die Messschaltung 152 gekoppelt.
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Die Vorspannungsschaltung 202 ist eine Temperatur- und Technologie-Streuungs-Kompensationsschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die Vorspannungsschaltung 202 analogen Vorspannungsstrom bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel stellt die Vorspannungsschaltung 202 Betriebsströme für SD-ADC-Schaltungen und/oder automatisch nullende Komparatoren bereit.
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5A–5D sind Diagramme, die ein Ausführungsbeispiel eines ersten automatisch nullenden gechoppten Komparators 300 veranschaulichen, welcher an ein rotierendes Hallplatten-Erfassungssystem 302 in einem vierphasigen Prozess gekoppelt ist. 6A–6D sind Diagramme, die ein Ausführungsbeispiel eines zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparators 400 veranschaulichen, welcher an dasselbe rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in dem vierphasigen Prozess gekoppelt ist. Der erste automatisch nullende gechoppte Komparator 300 stellt während der dritten und vierten Phase des vierphasigen Prozesses gültige Ausgangssignale bereit, und der zweite automatisch nullende gechoppte Komparator 400 stellt während der ersten und zweiten Phase des vierphasigen Prozesses gültige Ausgangssignale bereit.
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5A ist ein Diagramm, das einen ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator 300 und ein rotierendes Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der vierten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach unten gerichtet ist. Der erste automatisch nullende gechoppte Komparator 300 umfasst einen ersten Demodulator (oder Zerhacker) 304, eine Eingangsstufe 306, einen Offset-Verstärker 308, eine Ausgangsstufe 310 und einen zweiten Demodulator (Zerhacker) 312. Ein Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den ersten Eingangsweg 314 elektrisch an die rechte Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302 gekoppelt, und ein anderer Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den zweiten Eingangsweg 316 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt. Der erste Demodulator 304 ist über den ersten Eingangsstufenweg 318 und den zweiten Eingangsstufenweg 320 elektrisch an die Eingangsstufe 306 gekoppelt.
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Der erste Demodulator 304 empfängt das Eingangssignal VHin von der rechten Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal plus die Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Die Eingangsstufe 306 empfängt das Eingangssignal VHin und addiert eine Verstärker-Offsetspannung VHoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal + VHoffset + VHoffset ist.
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Die Eingangsstufe 306 empfängt die Referenzspannung Vref bei 322 und ist über die ersten Stufenausgangswege 324 und 326 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 328a und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 330a sind über den Verstärker-Eingangsweg 332 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 328b und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 330b sind über den Verstärker-Eingangsweg 334 elektrisch an den Offset-Verstärker gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a und 328b sind bei 336 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt, und die anderen Seiten der zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 330a und 330b sind bei 338 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt.
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Aus den vorangegangenen Phasen ist VHoffset + VAoffset auf den ersten und zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a, 328b, 330a und 330b gespeichert. Die Eingangsstufe 306 empfängt die Referenzspannung Vref bei 322 und addiert die gespeicherten Offsetspannungen VHoffset + VAoffset zu der Referenzspannung Vref. Die Eingangsstufe 306 empfängt Vin, das Vsignal + VHoffset + VAoffset ist, und vergleicht das empfangene Vsignal + VHoffset + VAoffset mit dem gebildeten Vref + VHoffset + VAoffset, d. h. die Eingangsstufe 306 vergleicht Vsignal mit Vref.
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Die Eingangsstufe 306 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 324 an den ersten Entkopplungskondensator 340 und über den ersten Stufenausgangsweg 326 an den zweiten Entkopplungskondensator 342 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 340 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 344 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 342 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 346 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 306 stellt das Vergleichsergebnis bereit, das über die ersten und zweiten Entkopplungskondensatoren 340 und 342 von der Ausgangsstufe 310 empfangen wird. Die Ausgangsstufe 310 ist über die Ausgangsstufen-Ausgangswege 348 und 350 elektrisch an den zweiten Demodulator 312 gekoppelt. Der zweite Demodulator 312 empfängt gültige Vergleichsergebnisse von der Ausgangsstufe 310, und der zweite Demodulator 312 stellt die Vergleichsergebnisse an den Ausgängen 352 und 354 bereit.
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5B ist ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator 300 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der ersten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach oben gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den ersten Eingangsweg 314 elektrisch an die linke Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302 gekoppelt, und der andere Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den zweiten Eingangsweg 316 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 304 ist über den ersten Eingangsstufenweg 318 und den zweiten Eingangsstufenweg 320 elektrisch an die Eingangsstufe 306 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 306 ist über die ersten Stufenausgangswege 324 und 326 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Die Eingangsstufe 306 ist über den ersten Stufenausgangsweg 324 elektrisch an einen Ausgang und einen Eingang des Offset-Verstärkers 308 sowie an eine Seite des ersten automatisch nullenden Speicherkondensators 328a gekoppelt. Die Eingangsstufe 306 ist über den ersten Stufenausgangsweg 326 elektrisch an einen anderen Ausgang und einen anderen Eingang des Offset-Verstärkers 308 sowie an eine Seite des ersten automatisch nullenden Speicherkondensators 328b gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a und 328b sind bei 336 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Der erste Demodulator 304 empfängt das Eingangssignal VHin von der linken Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal plus Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Die Eingangsstufe 306 empfängt das Eingangssignal VHin und addiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal + VHoffset + VAoffset ist. Der Offset-Verstärker 308 speichert Vin, das VHsignal + VHoffset + VAoffset ist, auf den ersten automatisch nullenden Kondensatoren 328a und 328b.
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Die Eingangsstufe 306 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 324 an den ersten Entkopplungskondensator 340 und über den ersten Stufenausgangsweg 326 an den zweiten Entkopplungskondensator 342 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 340 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 344 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 342 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 346 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt.
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Die Ausgänge der Ausgangsstufe 310 sind über die Ausgangsstufenwege 344 und 346 elektrisch an die Eingänge der Ausgangsstufe 310 zurückgekoppelt.
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5C ist ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator 300 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der zweiten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach links gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den ersten Eingangsweg 314 elektrisch unten an das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 gekoppelt, und der andere Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den zweiten Eingangsweg 316 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 304 ist über den ersten Eingangsstufenweg 318 und den zweiten Eingangsstufenweg 320 elektrisch an die Eingangsstufe 306 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 306 ist über die ersten Stufenausgangswege 324 und 326 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Die Eingangsstufe 306 ist über den ersten Stufenausgangsweg 324 elektrisch an einen Ausgang und einen Eingang des Offset-Verstärkers 308 sowie an eine Seite des zweiten automatisch nullenden Speicherkondensators 330a gekoppelt. Die Eingangsstufe 306 ist über den ersten Stufenausgangsweg 326 elektrisch an einen anderen Ausgang und einen anderen Eingang des Offset-Verstärkers 308 sowie an eine Seite des zweiten automatisch nullenden Speicherkondensators 330b gekoppelt. Die anderen Seiten der zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 330a und 330b sind bei 338 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Der erste Demodulator 304 empfängt das Eingangssignal VHin unten aus dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal minus die Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Der erste Demodulator 304 kreuzt die Eingangssignale, um das Eingangssignal bei 314 dem zweiten Eingangsstufenweg 320 zuzuführen und um das Eingangssignal bei 316 dem ersten Eingangsstufenweg 318 zuzuführen. Die Eingangsstufe 306 empfängt das Eingangssignal VHin und subtrahiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal – VHoffset – VAoffset ist. Der Offset-Verstärker 308 speichert – VHsignal + VHoffset + VAoffset auf den zweiten automatisch nullenden Kondensatoren 330a und 330b.
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Die Eingangsstufe 306 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 324 an den ersten Entkopplungskondensator 340 und über den ersten Stufenausgangsweg 326 an den zweiten Entkopplungskondensator 342 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 340 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 344 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 342 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 346 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt.
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Die Ausgänge der Ausgangsstufe 310 sind über die Ausgangsstufen-Eingangswege 344 und 346 elektrisch an die Eingänge der Ausgangsstufe 310 zurückgekoppelt.
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5D ist ein Diagramm, das den ersten automatisch nullenden gechoppten Komparator 300 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der dritten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach rechts gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den ersten Eingangsweg 314 elektrisch oben an das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 gekoppelt, und ein anderer Eingang des ersten Demodulators 304 ist über den zweiten Eingangsweg 316 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 304 ist über den ersten Eingangsstufenweg 318 und den zweiten Eingangsstufenweg 320 elektrisch an die Eingangsstufe 306 gekoppelt.
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Der erste Demodulator 304 empfängt das Eingangssignal VHin oben aus dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal minus die Halplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Der erste Demodulator 304 kreuzt die Eingangssignale, um das Eingangssignal bei 314 dem zweiten Eingangsstufenweg 320 zuzuführen und um das Eingangssignal bei 316 dem ersten Eingangsstufenweg 318 zuzuführen. Die Eingangsstufe 306 empfängt das Eingangssignal VHin und subtrahiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal – VHoffset – VAoffset ist.
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Die Eingangsstufe 306 empfängt die Referenzspannung Vref bei 322 und ist über die ersten Stufenausgangswege 324 und 326 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 328a und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 330a sind über den Verstärker-Eingangsweg 332 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 328b und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 330b sind über den Verstärker-Eingangsweg 334 elektrisch an den Offset-Verstärker 308 gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a und 328b sind bei 336 elektrisch an die Referenz gekoppelt, und die anderen Seiten der zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 330a und 330b sind bei 338 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Die in der ersten Phase gewonnene Spannung auf den ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a und 328b und die in der zweiten Phase gewonnene Spannung auf den zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 330a und 330b werden kombiniert, um VHoffset + VAoffset auf den ersten und zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 328a, 328b, 330a und 330b zu speichern. Die Eingangsstufe 306 empfängt die Referenzspannung Vref bei 322 und subtrahiert die gespeicherten Offsetspannungen VHoffset und VAoffset von der Referenzspannung Vref. Die Eingangsstufe 306 empfängt Vin, das VHsignal – VHoffset – VAoffset ist, und vergleicht das empfangene Vsignal – VHoffset – VAoffset mit dem gebildeten Vref – VHoffset – VAoffset, d. h. die Eingangsstufe 306 vergleicht Vsignal mit Vref.
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Die Eingangsstufe 306 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 324 an den ersten Entkopplungskondensator 340 und über den ersten Stufenausgangsweg 326 an den zweiten Entkopplungskondensator 342 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 340 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 344 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 342 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 346 elektrisch an die Ausgangsstufe 310 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 306 stellt das Vergleichsergebnis bereit, das von der Ausgangsstufe 310 über die ersten und zweiten Entkopplungskondensatoren 340 und 342 empfangen wird. Die Ausgangsstufe 310 ist über die Ausgangsstufen-Ausgangswege 348 und 350 elektrisch an den zweiten Demodulator 312 gekoppelt. Der zweite Demodulator 312 empfängt gültige Ausgangssignale von der Ausgangsstufe 310 und kreuzt die Signale, um das Signal bei 348 an dem Ausgang 354 und das Signal bei 350 an dem Ausgang 352 bereitzustellen.
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Der erste automatisch nullende gechoppte Komparator 300 nullt während der ersten Phase und der zweiten Phase automatisch und stellt während der dritten und vierten Phase schnelle und kontinuierliche, gültige Ausgangssignale bereit.
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6A–6D sind Diagramme, die ein Ausführungsbeispiel eines zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparators 400 veranschaulichen, der an dasselbe rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 gekoppelt ist. Der zweite automatisch nullende gechoppte Komparator 400 nullt während der dritten Phase und der vierten Phase automatisch und stellt während der ersten und zweiten Phase des vierphasigen Prozesses schnelle und kontinuierliche, gültige Ausgangssignale bereit.
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6A ist ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator 400 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der vierten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach unten gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den ersten Eingangsweg 414 elektrisch an die rechte Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302 gekoppelt, und der andere Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den zweiten Eingangsweg 416 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt. Der erste Demodulator 404 ist über den ersten Eingangsstufenweg 418 und den zweiten Eingangsstufenweg 420 elektrisch an die Eingangsstufe 406 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 406 ist über die ersten Stufenausgangswege 424 und 426 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Die Eingangsstufe 406 ist über den ersten Stufenausgangsweg 424 elektrisch an einen Ausgang und einen Eingang des Offset-Verstärkers 408 sowie an eine Seite des ersten automatisch nullenden Speicherkondensators 428a gekoppelt. Die Eingangsstufe 406 ist über den ersten Stufenausgangsweg 426 elektrisch an einen anderen Ausgang und einen anderen Eingang des Offset-Verstärkers 408 sowie an eine Seite des ersten automatisch nullenden Speicherkondensators 428b gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a und 428b sind bei 436 elektrisch an eine Referenz wie etwa Erde gekoppelt.
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Der erste Demodulator 404 empfängt das Eingangssignal VHin von der rechten Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal plus die Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Die Eingangsstufe 406 empfängt das Eingangssignal VHin und addiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal + VHoffset + VAoffset ist. Der Offset-Verstärker 408 speichert Vin, das VHsignal + VHoffset + VAoffset ist, auf den ersten automatisch nullenden Kondensatoren 428a und 428b.
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Die Eingangsstufe 406 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 424 an den ersten Entkopplungskondensator 440 und über den ersten Stufenausgangsweg 426 an den zweiten Entkopplungskondensator 442 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 440 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 444 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 442 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 446 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt.
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Die Ausgänge der Ausgangsstufe 410 sind über die Ausgangsstufenwege 444 und 446 elektrisch an die Eingänge der Ausgangsstufe 410 zurückgekoppelt.
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6B ist ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator 400 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der ersten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach oben gerichtet ist. Ein Eingang des Demodulators 404 ist über den ersten Eingangsweg 414 elektrisch an die linke Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302 gekoppelt, und ein anderer Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den zweiten Eingangsweg 416 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 404 ist über den ersten Eingangsstufenweg 418 und den zweiten Eingangsstufenweg 420 elektrisch an die Eingangsstufe 406 gekoppelt.
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Der erste Demodulator 404 empfängt das Eingangssignal VHin von der linken Seite des rotierenden Hallplatten-Erfassungssystems 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal plus die Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Die Eingangsstufe 406 empfängt das Eingangssignal VHin und addiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal + VHoffset + VAoffset ist.
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Die Eingangsstufe 406 empfängt die Referenzspannung Vref bei 422 und ist über die ersten Stufenausgangswege 424 und 426 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 428a und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 430a sind über den Verstärker-Eingangsweg 432 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 428b und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 430b sind über den Verstärker-Eingangsweg 434 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a und 428b sind bei 436 elektrisch an die Referenz gekoppelt, und die anderen Seiten der zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 430a und 430b sind bei 438 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Die Spannungen auf den ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a und 428b sowie den zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 430a und 430b, aus den dritten und vierten Phasen, werden kombiniert, um VHoffset + VAoffset auf den ersten und zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a, 428b, 430a und 430b zu speichern. Die Eingangsstufe 406 empfängt die Referenzspannung Vref bei 422 und addiert zu der Referenzspannung Vref die gespeicherten Offsetspannungen VHoffset + VAoffset. Die Eingangsstufe 406 empfängt Vin, das Vsignal + VHoffset + VAoffset ist, und vergleicht das empfangene Vsignal + VHoffset + VAoffset mit dem gebildeten Vref + VHoffset + VAoffset, d. h. die Eingangsstufe 406 vergleicht Vsignal mit Vref.
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Die Eingangsstufe 406 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 424 an den ersten Entkopplungskondensator 440 und über den ersten Stufenausgangsweg 426 an den zweiten Entkopplungskondensator 442 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 440 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 444 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 442 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 446 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 406 stellt das Vergleichsergebnis bereit, das von der Ausgangsstufe 410 über die ersten und zweiten Entkopplungskondensatoren 440 und 442 empfangen wird. Die Ausgangsstufe 410 ist über die Ausgangsstufen-Ausgangswege 448 und 450 elektrisch an den zweiten Demodulator 412 gekoppelt. Der zweite Demodulator 412 empfängt gültige Vergleichsergebnisse von der Ausgangsstufe 410, und der zweite Demodulator 412 stellt die Vergleichsergebnisse an den Ausgängen 452 und 454 bereit.
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6C ist ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator 400 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der zweiten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach links gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den ersten Eingangsweg 414 elektrisch unten an das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 gekoppelt, und ein anderer Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den zweiten Eingangsweg 416 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 404 ist über den ersten Eingangsstufenweg 418 und den zweiten Eingangsstufenweg 420 elektrisch an die Eingangsstufe 406 gekoppelt.
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Der erste Demodulator 404 empfängt das Eingangssignal VHin unten aus dem rotierenden Halplatten-Erfassungssystem 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal minus die Halplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Der erste Demodulator 404 kreuzt die Eingangssignale, um das Eingangssignal bei 414 dem zweiten Eingangsstufenweg 420 zuzuführen und um das Eingangssignal bei 416 dem ersten Eingangsstufenweg 418 zuzuführen. Die Eingangsstufe 406 empfängt das Eingangssignal VHin und subtrahiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal – VHoffset – VAoffset ist.
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Die Eingangsstufe 406 empfängt die Referenzspannung Vref bei 422 und ist über die ersten Stufenausgangswege 424 und 426 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 428a und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 430a sind über den Verstärker-Eingangsweg 432 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Der erste automatisch nullende Speicherkondensator 428b und der zweite automatisch nullende Speicherkondensator 430b sind über den Verstärker-Eingangsweg 434 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Die anderen Seiten der ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a und 428b sind bei 436 elektrisch an die Referenz gekoppelt, und die anderen Seiten der automatisch nullenden Speicherkondensatoren 430a und 430b sind bei 438 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Die in der vierten Phase gewonnene Spannung auf den ersten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a und 428b und die in der vierten Phase gewonnene Spannung auf den zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 430a und 430b werden kombiniert, um VHoffset + VAoffset auf den ersten und zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 428a, 428b, 430a und 430b zu speichern. Die Eingangsstufe 406 empfängt die Referenzspannung Vref bei 422 und subtrahiert die gespeicherten Offsetspannungen VHoffset und VAoffset von der Referenzspannung Vref. Die Eingangsstufe 406 empfängt Vin, das VHsignal – VHoffset – VAoffset ist, und vergleicht das empfangene VHsignal – VHoffset – VAoffset mit dem gebildeten Vref – VHoffset – VAoffset, d. h. die Eingangsstufe 406 vergleicht Vsignal mit Vref.
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Die Eingangsstufe 406 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 424 an den ersten Entkopplungskondensator 440 und über den ersten Stufenausgangsweg 426 an den zweiten Entkopplungskondensator 442 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 440 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 444 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 442 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 446 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 406 stellt das Vergleichsergebnis bereit, das von der Ausgangsstufe 410 über die ersten und zweiten Entkopplungskondensatoren 440 und 442 empfangen wird. Die Ausgangsstufe 410 ist über die Ausgangsstufen-Ausgangswege 448 und 450 elektrisch an den zweiten Demodulator 412 gekoppelt. Der zweite Demodulator 412 empfängt gültige Ausgangssignale von der Ausgangsstufe 410 und kreuzt die Signale, um das Signal bei 448 an dem Ausgang 454 und das Signal bei 450 an dem Ausgang 452 bereitzustellen.
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6D ist ein Diagramm, das den zweiten automatisch nullenden gechoppten Komparator 400 und das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 in der dritten Phase des vierphasigen Prozesses veranschaulicht, wobei der Pfeil in dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302 nach rechts gerichtet ist. Ein Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den ersten Eingangsweg 414 elektrisch oben an das rotierende Hallplatten-Erfassungssystem 302 gekoppelt, und der andere Eingang des ersten Demodulators 404 ist über den zweiten Eingangsweg 416 elektrisch an die Referenz gekoppelt. Der erste Demodulator 404 ist über den ersten Eingangsstufenweg 418 und den zweiten Eingangsstufenweg 420 elektrisch an die Eingangsstufe 406 gekoppelt.
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Die Eingangsstufe 406 ist über die ersten Stufenausgangswege 424 und 426 elektrisch an den Offset-Verstärker 408 gekoppelt. Die Eingangsstufe 406 ist über den ersten Stufenausgangsweg 424 elektrisch an einen Ausgang und einen Eingang des Offset-Verstärkers 408 sowie an eine Seite des zweiten automatisch nullenden Speicherkondensators 430a gekoppelt. Die Eingangsstufe 406 ist über den ersten Stufenausgangsweg 426 elektrisch an einen anderen Ausgang und einen anderen Eingang des Offset-Verstärkers 408 sowie an eine Seite des zweiten automatisch nullenden Speicherkondensators 430b gekoppelt. Die anderen Seiten der zweiten automatisch nullenden Speicherkondensatoren 430a und 430b sind bei 438 elektrisch an die Referenz gekoppelt.
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Der erste Demodulator 404 empfängt das Eingangssignal VHin oben aus dem rotierenden Hallplatten-Erfassungssystem 302, wobei das Eingangssignal VHin das Hallplattensignal VHsignal minus die Hallplatten-Offsetspannung VHoffset umfasst. Der erste Demodulator 404 kreuzt die Eingangssignale, um das Eingangssignal bei 414 dem zweiten Eingangsstufenweg 420 zuzuführen und um das Eingangssignal bei 416 dem ersten Eingangsstufenweg 418 zuzuführen. Die Eingangsstufe 406 empfängt das Eingangssignal VHin und subtrahiert die Verstärker-Offsetspannung VAoffset, um das Eingangssignal Vin zu gewinnen, wobei das Eingangssignal Vin gleich VHsignal – VHoffset – VAoffset ist. Der Offset-Verstärker 408 speichert – VHsignal + VHoffset + VAoffset auf den zweiten automatisch nullenden Kondensatoren 430a und 430b.
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Die Eingangsstufe 406 ist elektrisch über den ersten Stufenausgangsweg 424 an den ersten Entkopplungskondensator 440 und über den ersten Stufenausgangsweg 426 an den zweiten Entkopplungskondensator 442 gekoppelt. Die andere Seite des ersten Entkopplungskondensators 440 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 444 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt, und die andere Seite des zweiten Entkopplungskondensators 442 ist über den Ausgangsstufen-Eingangsweg 446 elektrisch an die Ausgangsstufe 410 gekoppelt.
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Die Ausgänge der Ausgangsstufe 410 sind über die Ausgangsstufen-Eingangswege 444 und 446 elektrisch an die Eingänge der Ausgangsstufe 410 zurückgekoppelt.
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Der zweite automatisch nullende gechoppte Komparator 400 stellt während der ersten Phase und der zweiten Phase schnelle und kontinuierliche, gültige Ausgangssignale bereit und nullt während der dritten und vierten Phase automatisch.
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Obwohl hier spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, ist für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele durch vielfältige alternative und/oder äquivalente Implementierungen ersetzbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Varianten der hier erläuterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Die Erfindung ist daher nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente zu begrenzen.
