DE102012102672B4

DE102012102672B4 - Empfängerschaltung und Verfahren zum Empfang eines Eingangssignals sowie Lichtmodul mit einer derartigen Empfängerschaltung und Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102012102672B4
Application number: DE102012102672.6A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Greimel-Rechling
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams AG
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: US9356811B2; DE102012102672A1; US20130257308A1

Abstract

Empfängerschaltung zum Empfangen eines Eingangssignals, umfassend: – einen Eingangsanschluss (E110) zum Anlegen des Eingangssignals (IDD, UDD), – eine Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) zum Erzeugen eines Referenzsignals (RS), wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) dazu ausgebildet ist, einen Pegel des Eingangssignals (IDD, UDD) zu detektieren und in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel das Referenzsignal (RS) zu erzeugen, – eine Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) zum Erzeugen eines Vergleichssignals (VS, VS1), wobei die Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist, – wobei die Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) dazu ausgebildet ist, einen Offset-Pegel (UDD_OFF, IDD_OFF_L, IDD_OFF_H, UDD_OFF_L, UDD_OFF_H) zu dem Pegel des Eingangssignals (IDD, UDD) zu addieren und in Abhängigkeit von der Addition den Pegel des Vergleichssignals (VS, VS1) zu erzeugen, – eine Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) zum Erzeugen eines Pegels eines Datensignals (DATA, DH), wobei die Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) mit der Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) und der Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) verbunden ist, – wobei die Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) dazu ausgebildet ist, den Pegel des Datensignals (DATA, DH) in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals (RS) mit dem Pegel des Vergleichssignals (VS, VS1) zu erzeugen, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) als eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten des Eingangssignals und zum Speichern eines Pegels des Eingangssignals oder als eine Filterschaltung zum Ermitteln eines Mittelwerts des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss (E110) anliegenden Pegels des Eingangssignals (IDD, UDD) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung zum Empfang eines Eingangssignals von einem Steuermodul zur Steuerung eines Lichtmoduls. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Lichtmodul, insbesondere ein LED-Modul, zur Erzeugung eines Lichtsignals und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Erzeugung eines Lichtsignals. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswerten eines Eingangssignals für eine Empfängerschaltung zur Erzeugung eines Datensignals, wobei die Empfängerschaltung in einem Lichtmodul zur Kommunikation mit einem Steuermodul eingesetzt werden kann.
Zur Steuerung eines Lichtmoduls, insbesondere eines LED-Moduls, zur Erzeugung eines Lichtsignals kann das Lichtmodul mit einem Steuermodul gekoppelt sein. 1 zeigt ein solches Lichtmodul 1, das mit einem Steuermodul 2 zur Steuerung der Erzeugung eines Lichtsignals verbunden ist. Das Lichtmodul kann ein LED-Modul beziehungsweise ein Blitzlichtmodul zur Erzeugung eines Blitzlichts sein. Ein externer Anschluss A1 des Lichtmoduls 1 ist mit einem externen Anschluss A2 des Steuermoduls 2 verbunden. An den Verbindungspfad zwischen dem externen Anschluss A1 des Lichtmoduls 1 und dem externen Anschluss A2 des Steuermoduls 2 kann ein Kondensator 70 gegen Masse geschaltet sein. Die Kommunikation zwischen dem Steuermodul und dem Lichtmodul kann in bidirektionaler Richtung erfolgen, so dass Steuersignale von dem Steuermodul 2 zu dem Lichtmodul 1 als auch Antwortsignale in umgekehrter Richtung von dem Lichtmodul 1 zu dem Steuermodul 2 übertragen werden können.
Das Steuermodul 2 kann beispielsweise als eine integrierte Treiberschaltung ausgebildet sein, die getrennt von dem Lichtmodul 1 in einem separaten Gehäuse angeordnet ist. Das Steuermodul 2 weist einen Bezugsspannungsanschluss B2a auf, der über einen Kondensator 60 mit einem Bezugsspannungsanschluss M, beispielsweise einem Masseanschluss, verbunden ist. Ein weiterer Bezugsspannungsanschluss B2b kann ebenfalls mit einem Massepotential verbunden sein. Das Steuermodul weist des Weiteren einen externen Anschluss A2 zur Erzeugung eines Steuersignals I_DD auf. Das Steuersignal kann beispielsweise ein Steuerstrom sein, der von dem Steuermodul zur Steuerung des Lichtmoduls 1 mit verschiedenen Pegeln erzeugt wird und an dem externen Anschluss A2 bereitgestellt wird.
Das Steuermodul 2 umfasst eine Steuersignalerzeugungseinrichtung 30 zur Erzeugung des Steuersignals I_DD. Die Steuersignalerzeugungseinrichtung 30 weist eine steuerbare Stromquelle 31 und eine Steuereinheit 32 zur Steuerung der steuerbaren Stromquelle 31 auf. Die Steuersignalerzeugungseinrichtung 30 erzeugt beispielsweise verschiedene Pegel des Steuersignals I_DD in Abhängigkeit von der Modulation der steuerbaren Stromquelle 31 durch die Steuereinheit 32. Das Steuersignal I_DD kann beispielsweise ein Strom sein, der in Abhängigkeit von der Modulation der Stromquelle 31 unterschiedliche Strompegel aufweist.
Das Lichtmodul 1 erzeugt als Reaktion auf das Steuersignal I_DD des Steuermoduls ein Antwortsignal V_DD, das dem externen Anschluss A2 des Steuermoduls zuführbar ist. Das Antwortsignal kann zum Beispiel ein Spannungssignal sein. Zum Empfang und zum Auswerten des Antwortsignals umfasst das Steuermodul 2 eine Empfangseinrichtung 40.
Das Lichtmodul 1 umfasst eine Empfangseinrichtung 10 zum Empfang des Steuersignals I_DD und eine Lichterzeugungseinrichtung 20. Die Lichterzeugungseinrichtung 20 kann beispielsweise Leuchtdioden 21 zur Erzeugung eines Lichtsignals, beispielsweise eines Blitzlichts, umfassen.
Die Empfangseinrichtung 10 weist einen Signalanschluss S10 auf, mit dem sie mit dem externen Anschluss A1 des Lichtmoduls verbunden ist. An einem Bezugsspannungsanschluss B10 ist die Empfangseinrichtung 10 mit einem externen Bezugsspannungsanschluss B1 des Lichtmoduls 1 verbunden, der seinerseits mit einem Bezugsspannungspotential M gekoppelt sein kann.
Die Empfängerschaltung 10 umfasst eine Speicherschaltung 12, die beispielsweise als ein EEPROM und als ein digitaler Schaltkreis ausgebildet sein kann. In der Speichereinheit können beispielsweise Informationen bezüglich der Leuchtstärke der Lichterzeugungseinrichtung 20 gespeichert sein. Des Weiteren umfasst die Empfangseinrichtung 10 eine Spannungsbegrenzungsschaltung 11, die beispielsweise als eine steuerbare Zener-Diode ausgebildet sein kann.
Die Kommunikation zwischen dem Steuermodul 2 und dem Lichtmodul 1 erfolgt, indem unterschiedliche Pegel des Steuersignals I_DD an den externen Anschluss A1 angelegt werden. Die Pegel des Steuersignals werden von der Empfangseinrichtung 10 empfangen und ausgewertet. Die Spannungsbegrenzungsschaltung 11 kann als ein geregelter Nebenwiderstand (Shunt-Regler) ausgebildet sein, der bewirkt, dass im Kommunikationsbetrieb des Lichtmoduls mit dem Steuermodul 1 an der Lichterzeugungseinrichtung 20 eine konstante Spannung anliegt, die unter der zum Betreiben der Leuchtdioden 21 erforderlichen Spannung liegt. Somit wird im Kommunikationsbetrieb von den Leuchtdioden 21 kein Lichtsignal erzeugt.
Zur Kommunikation des Steuermoduls 2 mit dem Lichtmodul 1 kann gemäß einer möglichen Ausführungsform das Steuermodul 2 an dem externen Anschluss A2 das Steuersignal mit verschiedenen Pegeln erzeugen, die von der Empfangseinrichtung 10 des Lichtmoduls 1 empfangen und ausgewertet werden. Die Empfangseinrichtung 10 kann beispielsweise Strompegel des Steuersignals I_DD empfangen und die Strompegel auswerten. In Abhängigkeit von den absoluten Pegeln des Steuerstroms kann die Empfangseinrichtung ein Daten- und Taktsignal erzeugen.
2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Steuermodul 2 verschiedene Pegel des Steuersignals I_DD, beispielsweise Strompegel eines Steuerstroms, erzeugt. Die Pegel des Steuersignals I_DD werden einer Empfangseinrichtung des Lichtmoduls zugeführt und von dieser ausgewertet, indem sie beispielsweise mit vorgegebenen Schwellwerten verglichen werden. Die absoluten Pegel des Steuersignals I_DD sind jedoch empfindlich in Bezug auf fertigungstechnische Schwankungen, die bei der Fertigung des Steuermoduls 2 auftreten. Des Weiteren bewirken Verlustströme der Leuchtdioden 21 und Toleranzen von Bauteilen der Empfangseinrichtung 10, beispielsweise herstellungstechnisch bedingte Toleranzen von Komparatoren sowie das beim Betreiben des Lichtmoduls in der Schaltung auftretende Rauschen, dass der von der Empfangseinrichtung 10 empfangene Pegel I_{DD_B}, der einem Bezugspegel entspricht, der Pegel I_{DD_L}, der einem Low-Pegel (0-Pegel) entspricht, und der Pegel I_{DD_H}, der einem High-Pegel (1-Pegel) entspricht, in bestimmten Toleranzbereichen schwanken.
2 zeigt drei verschiedene Sollpegel I_{DD_B}, I_{DD_L} und I_{DD_H}, die von dem Steuermodul idealerweise erzeugt werden sollen. Aufgrund von fertigungstechnisch bedingten Toleranzen der Schaltkreise des Steuermoduls 2 schwankt der Pegel I_{DD_B} beispielsweise jedoch zwischen einem niedrigen Pegel I_{DD_B_MIN} und einem hohen Pegel I_{DD_B_MAX}, der Pegel I_{DD_L} zwischen einem niedrigen Pegel I_{DD_L_MIN} und einem höheren Pegel I_{DD_L_MAX} und der Strompegel I_{DD_H} zwischen einem niedrigeren Pegel I_{DD_H_MIN} und einem höheren Pegel I_{DD_H_MAX}.
Aufgrund von Leckströmen der Leuchtdioden 21 und sonstigen herstellungstechnisch bedingten Toleranzen der Schaltkreise auf Seiten des Lichtmoduls 1 schwanken diese MIN-/MAX-Pegel im Lichtmodul erneut. Somit kann an dem Signalanschluss S10 der Bezugspegel I_{DD_B} des Steuersignals I_DD zwischen den Pegeln I_{TB_MAX} und I_{TLB_MIN} und der Low-Pegel I_{DD_L} des Steuersignals zwischen den Pegeln I_{TLB_MAX} und I_{TLH_MIN} und der High-Pegel I_{DD_H} des Steuersignals zwischen den Pegeln I_{TLH_MAX} und I_{DDMAX_MIN} schwanken.
Um die Schwankungsbreite des Bezugspegels B, des Low-Pegels L und des High-Pegels H zu begrenzen, muss die Empfangseinrichtung 10 eine gute absolute Spannungs- und Strompegelgenauigkeit, niedrige Offsets von Stromkomparatoren der Empfängerschaltung und hohe Schaltschwellwerte aufweisen. Um diesen Erfordernissen zu genügen, müssten sowohl die Schaltung des Steuermoduls als auch die Schaltung des Lichtmoduls eine große Chipfläche einnehmen und hätten einen hohen Stromverbrauch.
Die Druckschrift DE 10 2008 044 147 A1 betrifft eine Empfangsstufe für ein auf einer Versorgungsspannung moduliertes mehrstufiges Datensignal. Das aufmodulierte Datensignal wird mittels Komparatoren erfasst, wobei die Komparatoren nicht mit einer festen Spannungsreferenz arbeiten, sondern Schwellwerte aufweisen, die sich mit der Versorgungsspannung ändern.
Die Druckschrift DE 11 2006 003 744 T5 betrifft einen Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis für ein Fahrzeug, mit dem ein Einfluss eines Spannungsabfalls, der in einer Impedanzkomponente zwischen einer Fahrzeugkarosseriemasse und einer Schaltkreismasse auftritt, eliminiert werden kann.
In der Druckschrift US 2005/0200287 A1 ist eine Fahrzeuglampe mit miniaturisierter Bauform beschrieben, bei der eine Vielzahl von Signalen über eine Signalleitung übertragen werden.
Die Druckschrift DE 36 87 621 T2 betrifft ein Kommunikationssystem, das das Ersetzen variabler Übertrager in einem herkömmlichen analogen Steuersystem oder die Einrichtung verfahrensvariabler Übertrager in einem neuen analogen Steuersystem erlaubt.
Es ist wünschenswert, eine Empfängerschaltung zum Empfang eines Eingangssignals anzugeben, bei der Pegel des Eingangssignals eindeutig erkannt werden und die sich dennoch auf platzsparende Weise realisieren lässt. Des Weiteren soll ein Lichtmodul zur Erzeugung eines Lichtsignals mit einer derartigen Empfängerschaltung sowie eine Schaltungsanordnung mit einem Lichtmodul und einem Steuermodul, die miteinander sicher und zuverlässig kommunizieren, angegeben werden. Weiterhin ist es wünschenswert, ein Verfahren zum Auswerten eines Eingangssignals für eine Empfängerschaltung zur Erzeugung eines Datensignals anzugeben, bei dem Zustände des Eingangssignals sicher erkannt und das Datensignal somit zuverlässig erzeugt wird.
Eine Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen eines Eingangssignals umfasst einen Eingangsanschluss zum Anlegen des Eingangssignals und eine Detektorschaltung zum Erzeugen eines Referenzsignals, wobei die Detektorschaltung mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. Die Detektorschaltung ist dazu ausgebildet, einen Pegel des Eingangssignals zu detektieren und in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel das Referenzsignal zu erzeugen. Die Empfängerschaltung umfasst weiter eine Offset-Schaltung zum Erzeugen eines Vergleichssignals, wobei die Offset-Schaltung mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. Die Offset-Schaltung ist dazu ausgebildet, einen Offset-Pegel zu dem Pegel des Eingangssignals zu addieren und in Abhängigkeit von der Addition den Pegel des Vergleichssignals zu erzeugen. Die Empfängerschaltung umfasst des Weiteren eine Komparatorschaltung zum Erzeugen eines Pegels eines Datensignals, wobei die Komparatorschaltung mit der Offset-Schaltung und der Detektorschaltung verbunden ist. Die Komparatorschaltung ist dazu ausgebildet, den Pegel des Datensignals in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals mit dem Pegel des Vergleichssignals zu erzeugen. Die Detektorschaltung ist als eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten des Eingangssignals und zum Speichern eines Pegels des Eingangssignals oder als eine Filterschaltung zum Ermitteln eines Mittelwerts des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss anliegenden Pegels des Eingangssignals ausgebildet.
Eine Ausführungsform eines Lichtmoduls zur Erzeugung eines Lichtsignals umfasst eine Empfängerschaltung zum Empfangen eines Eingangssignals gemäß der oben angegebenen Ausführungsform und eine Lichterzeugungseinrichtung zur Erzeugung des Lichtsignals. Das Lichtmodul ist in einem ersten Betriebszustand betreibbar, in dem die Empfängerschaltung in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals den Pegel des Datensignals erzeugt und das Erzeugen des Lichtsignals durch die Lichterzeugungseinrichtung unterbrochen ist. Das Modul ist in einem zweiten Betriebszustand betreibbar, in dem die Lichterzeugungseinrichtung das Lichtsignal erzeugt und in dem die Erzeugung des Datensignals durch Auswerten des Eingangssignals durch die Empfängerschaltung unterbrochen ist.
Eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Steuerung der Erzeugung eines Lichtsignals umfasst ein Lichtmodul zur Erzeugung eines Lichtsignals nach der oben genannten Ausführungsform mit einem externen Anschluss zum Anlegen des Steuersignals, wobei das Lichtmodul das Eingangssignal in Abhängigkeit von dem Steuersignal erzeugt. Die Schaltungsanordnung umfasst des Weiteren ein Steuermodul zur Steuerung der Erzeugung des Lichtsignals mit einem externen Anschluss zur Erzeugung des Steuersignals für das Lichtmodul. Der externe Anschluss des Lichtmoduls ist mit dem externen Anschluss der Steuerschaltung gekoppelt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Auswerten eines Eingangssignals für eine Empfängerschaltung zur Erzeugung eines Datensignals angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Anlegen des Eingangssignals an die Empfängerschaltung,
– Detektieren eines Pegels des Eingangssignals und Erzeugen eines Referenzsignals in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel des Eingangssignals,
– Addieren eines Offset-Pegels zu dem Pegel des Eingangssignals und Erzeugen eines Pegels eines Vergleichssignal in Abhängigkeit von der Addition,
– Erzeugen eines Pegels eines Datensignals in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals mit dem Pegel des Vergleichssignals, und
– wobei der Pegel des Referenzsignals (RS) durch einen der folgenden Schritte erzeugt wird:
a) Abtasten eines Strompegels des Eingangssignals und Speichern des Strompegels als Pegel des Referenzsignals, oder
b) Abasten eines Spannungspegels des Eingangssignals und Speichern des Spannungspegels als Pegel des Referenzsignals,
c) Ermitteln eines Mittelwerts des während einer Zeitdauer an der Empfängerschaltung anliegenden Eingangssignals, indem der Mittelwert des Strompegels des Eingangssignals oder der Mittelwert des Spannungspegels des Eingangssignals ermittelt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Kommunikation eines Steuermoduls mit einem Lichtmodul,
2 absolute Pegel eines Eingangssignals an einer Empfängerschaltung eines Lichtmoduls zur Steuerung des Lichtmoduls,
3 eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Kommunikation eines Steuermoduls mit einem Lichtmodul,
4 eine Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum absoluten Auswerten von Pegeln eines Eingangssignals,
5 einen Schwankungsbereich von Pegeln eines Steuersignals
6A eine Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
6B eine weitere Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
7A eine weitere Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
7B eine weitere Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
8A eine weitere Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
8B eine weitere Ausführungsform einer Empfängerschaltung zum Empfangen und Auswerten eines Eingangssignals,
9 Pegel eines Eingangssignals bezogen auf einen Bezugspegel.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung mit einem Lichtmodul 1, insbesondere einem LED-Modul oder einem Blitzlichtmodul, und einem Steuermodul 2, deren externe Anschlüsse A1 und A2 miteinander gekoppelt sind, so dass die beiden Module miteinander kommunizieren können. Das Steuermodul 2 weist einen Versorgungsspannungsanschluss V2 zum Anlegen einer Versorgungsspannung und einen Bezugsspannungsanschluss B2 zum Anlegen eines Bezugspotentials auf. Zur Erzeugung eines Steuersignals I_DD zur Kommunikation mit dem Lichtmodul 1 umfasst das Steuermodul 2 eine Steuersignalerzeugungseinrichtung 30 mit einer steuerbaren Stromquelle 31 zur Erzeugung eines Steuerstroms I_DD und einer Steuereinheit 32 zur Steuerung der steuerbaren Stromquelle 31. Die Steuersignalerzeugungseinrichtung ist dazu ausgebildet, das Steuersignal I_DD mit unterschiedlichen Pegeln zu erzeugen und an dem externen Anschluss A1 bereitzustellen. Die Steuersignalerzeugungseinrichtung kann das Steuersignal I_DD beispielsweise mit einem Bezugspegel I_{DD_B}, einem Low-Pegel I_{DD_L} und einem High-Pegel I_{DD_H} erzeugen. Zum Empfang eines Antwortsignals V_DD, das von dem Lichtmodul 1 erzeugt wird, weist das Steuermodul 2 eine Empfangseinrichtung 40 auf, die eine Empfängerschaltung 41 enthält.
Das Lichtmodul 1 weist einen externen Anschluss A1 auf, an dem das Steuersignal I_DD empfangen wird, und einen Bezugsspannungsanschluss B1 zum Anlegen eines Bezugspotentials. Des Weiteren umfasst das Lichtmodul 1 eine Empfängereinrichtung 100, die als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein kann, und eine Lichterzeugungseinrichtung 20, die Leuchtdioden 21 umfassen kann. Die Lichterzeugungseinrichtung 20 und die Empfängereinrichtung 100 sind zwischen den externen Ausgangsanschluss A1 und den Bezugsspannungsanschluss B1 geschaltet.
Die Empfängereinrichtung 100 umfasst eine Empfängerschaltung 110, einen Shunt-Regulator 120, der das Antwortsignal V_DD erzeugt, und eine Steuersignalerzeugungseinrichtung 130. Ein Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110 ist mit dem externen Anschluss A1 des Lichtmoduls verbunden. Das an dem externen Anschluss A1 anliegende Steuersignal I_DD wird der Empfängerschaltung 110 an dem Eingangsanschluss E110 als Eingangssignal I_DD zugeführt. Die Empfängerschaltung 110 ist dazu ausgebildet, die Pegelzustände des Eingangssignals I_DD auszuwerten und in Abhängigkeit von der Auswertung Pegel eines Daten- und Taktsignals zu erzeugen. Der Shunt-Regulator 120 dient zur Begrenzung der an der Lichterzeugungseinrichtung 20 anliegenden Spannung. Im Betriebszustand des Lichtmoduls, in dem eine Kommunikation zwischen dem Steuermodul 2 und dem Lichtmodul 1 erfolgt, steuert der Shunt Regulator den Spannungspegel der an der Lichterzeugungseinrichtung anliegenden Spannung derart, dass der Pegel unter einem Pegel, der zum Auslösen eines Lichtsignals durch die Lichtquelle 20 erforderlich ist, liegt. Die Steuersignalerzeugungseinrichtung 130 erzeugt zur Kommunikation mit dem Steuermodul 2 ein Antwortsignal V_DD, das an dem externen Anschluss A1 bereitgestellt und zur Auswertung durch die Empfängerschaltung 41 dem Steuermodul 2 zugeführt wird.
4 zeigt eine Ausführungsform 110' der Empfängerschaltung zur absoluten Auswertung von Pegeln des Eingangssignals I_DD. An dem externen Anschluss A1 des Lichtmoduls wird das Steuersignal I_DD empfangen. Das Steuersignal I_DD kann beispielsweise ein Steuerstrom sein, der von dem nicht dargestellten Steuermodul 2 bereitgestellt wird. Eine Strom-/Spannungskonverterschaltung 250 mit einem Strom-/Spannungskonverter 251, der beispielsweise als ein Widerstand ausgebildet sein kann, wandelt das Steuerstromsignal I_DD in ein Spannungssignal um. Das Spannungssignal wird einem Eingangsanschluss E110' der Empfängerschaltung 110' als Eingangssignal U_DD zugeführt.
Die Empfängerschaltung 110' weist einen Spannungskomparator 210 und einem Spannungskomparator 220 auf, denen das Eingangssignal U_DD zugeführt wird. Der Spannungskomparator 210 vergleicht den ihm zugeführten Spannungspegel des Eingangssignals U_DD mit einer Referenzspannung, die von einer Referenzspannungsquelle 230 bereitgestellt wird. Der Spannungskomparator 210 erzeugt ausgangsseitig ein Datensignal DATA mit einem High-Pegel, wenn der absolute Pegel des Eingangssignals U_DD über einem vorgegebenen Schwellwert, der von der Referenzspannungsquelle 230 bereitgestellt wird, liegt. Wenn der Pegel des Eingangssignals U_DD unter dem Pegel des Referenzsignals liegt, wird das Datensignal DATA mit einem Low-Pegel erzeugt.
Die Komparatorschaltung 220, die ebenfalls als ein Spannungskomparator ausgebildet sein kann, ist zur Erzeugung eines Taktsignals CLK vorgesehen. Der Komparatorschaltung 220 wird eingangsseitig das Eingangssignal U_DD und ein Referenzsignal, das von einer Referenzspannungsquelle 240 erzeugt wird, zugeführt. In Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Eingangssignals U_DD mit einem voreingestellten Schwellwert, der von der Spannungsquelle 240 bereitgestellt wird, erzeugt die Komparatorschaltung 220 ausgangsseitig steigende und fallende Flanken des Taktsignals CLK.
5 zeigt mögliche absolute Schwankungen eines Pegels des Steuersignals I_DD bezogen auf einen Bezugspegel GL, beispielsweise einen Massepegel. Das Eingangssignal U_DD der Empfängerschaltung weist einen Schwankungsbereich in derselben Größenordnung auf. In Abhängigkeit von fertigungstechnisch bedingten Toleranzen von Schaltungsstrukturen auf Seiten des Steuermoduls und des Lichtmoduls sowie aufgrund von Leckströmen der Leuchtdioden 21 schwankt ein Sollpegel I_{DD_H} des Steuersignals I_DD, der einem 1-Pegel entspricht, zwischen einem Minimalwert I_{DD_H_MIN} und einem Maximalpegel I_{DD_H_MAX}.
Die Komparatorschaltung 210 vergleicht den ihr eingangsseitig zugeführten Pegel des Eingangssignals mit dem Referenzpegel, der von der Referenzspannungsquelle 230 erzeugt wird. Der Referenzspannungspegel entspricht in der Stromdomäne einem Referenzstrompegel, der in 5 mit TL bezeichnet ist. Aufgrund der Pegelschwankungen des Steuersignals I_DD liegt der Minimalpegel I_{DD_H_MIN} des High-Pegels des Steuersignals I_DD nur knapp über dem Pegel TL des Referenzsignals, so dass der High-Zustand des Datensignals DATA gerade noch von der Komparatorschaltung 210 erkannt wird. Wenn jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen, Leckströmen und des Rauschens der Minimalpegel des High-Zustands des Steuersignals I_DD unter den voreingestellten Pegel TL des Referenzsignals fällt, erkennt die Komparatorschaltung 210 den High-Zustand des Steuersignals I_DD nicht mehr.
Die 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B zeigen Ausführungsformen der Empfängerschaltung 110 zum Empfangen und zum Auswerten eines Eingangssignals in Form eines Eingangsstroms I_DD oder einer Eingangsspannung U_DD. Das Eingangssignal ist dabei abhängig von dem an dem externen Anschluss A1 anliegenden Steuersignal. Das Steuersignal I_DD kann beispielsweise ein amplitudenmodulierter Steuerstrom sein.
Die Empfängerschaltungen 110a, 110c und 110e sind dazu ausgebildet eine Eingangsspannung U_DD auszuwerten. Vor dem Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltungen 110a, 110c und 110e ist daher eine Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 mit einem Strom-/Spannungskonverter 141 geschaltet, durch den der an dem externen Anschluss A1 anliegende amplitudenmodulierte Steuerstrom I_DD in eine amplitudenmodulierte Steuerspannung U_DD umgewandelt wird. Der Strom-/Spannungskonverter 141 kann beispielsweise ein Widerstand sein. Die Empfängerschaltungen 110b, 110d und 110f empfangen und werten unmittelbar den amplitudenmodulierten Steuerstrom I_DD aus. Den Eingangsanschlüssen E110 der Empfängerschaltungen 110b. 110d und 110f wird daher unmittelbar der an dem externen Anschluss A1 anliegende Steuerstrom als Eingangssignal zugeführt.
Bei den in den 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B gezeigten Ausführungsformen der Empfängerschaltungen werden die Pegel des Eingangssignals I_DD, U_DD nicht absolut sondern relativ zu einem Bezugspegel ausgewertet. Dazu wird zunächst ein Bezugspegel I_{DD_B}, U_{DD_B} des Eingangssignals mittels einer Detektorschaltung ermittelt. Der Bezugspegel entspricht keinem High- oder Low-Pegel des Steuersignals. Der Low-/High-Pegel kann jeweils, wie in 2 gezeigt, über dem Bezugspegel I_{DD_B} liegen oder der Bezugspegel des Steuersignals kann auch zwischen dem Low-/High-Pegel des Steuersignals liegen.
Nach dem Ermitteln des Bezugspegels I_{DD_B}, U_{DD_B} werden die tatsächlichen Low- und High-Pegel des Eingangssignals I_DD, U_DD nicht mit einem voreingestellten Referenzpegel sondern mit dem ermittelten Bezugspegel des Eingangssignals verglichen. Der ermittelte Bezugspegel des Eingangssignals enthält bereits die Abweichungen von dem Sollbezugspegel des Eingangssignals, die sich aufgrund der Toleranzen der Bauelemente/Schaltkreise der Module, der Leckströme und des Rauschens in den Modulen ergeben. Die Low- und High-Pegel des Eingangssignals sind mit den gleichen Fehlern behaftet. Aufgrund des Vergleichs der Low- und High-Pegel des Eingangssignals mit dem Bezugspegel des Eingangssignal erfolgt die Auswertung der Signalpegel relativ statt absolut bezogen auf einen festen Referenzpegel, wie dies bei der Empfängerschaltung der 4 der Fall ist. Da der Bezugspegel und der Low-/High-Pegel mit den gleichen Fehlern behaftet sind, erfolgt die Auswertung der Signalpegel des Eingangssignals I_DD, U_DD fehlerkompensiert.
Die Empfängerschaltung 110a und 110b erzeugen nach einem Vergleich des aktuellen Pegels des Eingangssignals I_DD, U_DD mit dem Bezugspegel I_{DD_B}, U_{DD_B} ein Datensignal DATA mit einem High- oder Low-Pegel. Die Empfängerschaltungen 110c, 110d, 110e und 110f erzeugen nach einem Vergleich des aktuellen Pegels des Eingangssignals I_DD, U_DD mit dem Bezugspegel I_{DD_B}, U_{DD_B} ein Datensignal DH, ein Datensignal DL und ein Taktsignal CLK. Das Datensignal DH wird mit einem 1-Pegel und das Datensignal DL wird mit einem 1-Pegel erzeugt, wenn das Eingangssignal I_DD, U_DD beziehungsweise das Steuersignal I_DD den High-Pegel aufweist. Das Datensignal DH wird mit einem 0-Pegel und das Datensignal DL wird mit einem 1-Pegel erzeugt, wenn das Eingangssignal I_DD, U_DD den 0-Pegel aufweist.
Bei der in 6A gezeigten Ausführungsform 110a der Empfängerschaltung 110 wird der Steuerstrom I_DD, der an dem externen Anschluss A1 anliegt, durch eine Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 und insbesondere den Strom-/Spannungskonverter 141 in das Eingangssignal U_DD in Form einer Eingangsspannung umgewandelt und dem Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110a zugeführt.
Die Empfängerschaltung 110a umfasst eine Detektorschaltung 111a zum Ermitteln des Bezugspegels U_{DD_B} des Eingangssignals U_DD. Die Detektorschaltung 111a ist dazu ausgebildet, den Bezugspegel U_{DD_B} des Eingangssignals U_DD zu detektieren und in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel das Referenzsignal RS zu erzeugen. Die Detektorschaltung 111a erzeugt ausgangsseitig beispielsweise ein Referenzsignal RS, das einer Referenzspannung mit dem Bezugspegel U_{DD_B} entspricht.
Die Detektorschaltung 111a ist mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden. Sie ist als eine Abtast-Halte(sample and hold)-Schaltung ausgebildet, die nach einem Abtasten der Eingangsspannung U_DD den Bezugsspannungspegel U_{DD_B} der Eingangsspannung speichert. Die Abtast- und Halteschaltung 111a kann als analoge Schaltung ausgeführt sein. Die Detektorschaltung 111a kann einen steuerbaren Schalter 1111 und einen Kondensator 1112 aufweisen, wobei der steuerbare Schalter in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist. Im ersten Zustand ist der Kondensator hochohmiger als in dem zweiten Zustand des steuerbaren Schalters mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden. Der steuerbare Schalter kann beispielsweise gesperrt oder leitend gesteuert werden. Im ersten, hochohmigen beziehungsweise gesperrten Zustand des steuerbaren Schalters kann der Kondensator von dem Eingangsanschluss getrennt werden, während er im zweiten, niederohmigen beziehungsweise leitenden Zustand mit dem Eingangsanschluss verbunden ist.
Des Weiteren umfasst die Empfängerschaltung 110a eine Offset-Schaltung 112a zum Erzeugen eines Vergleichssignals VS, die mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden ist. Die Offset-Schaltung 112a addiert einen Offset-Pegel U_{DD_OFF} zu dem Pegel des Steuersignals U_DD und erzeugt in Abhängigkeit von der Addition einen Pegel des Vergleichssignals VS. Der Offset-Pegel U_{DD_OFF} kann der Hälfte des High-Pegels oder Low-Pegels des Steuersignals U_DD entsprechen.
Die Empfängerschaltung 110a umfasst des Weiteren eine Komparatorschaltung 113a zum Erzeugen eines Low- oder High-Pegels des Datensignals DATA. Die Komparatorschaltung 113a ist mit der Offset-Schaltung 112a und der Detektorschaltung 111a verbunden, so dass ihr eingangsseitig das Vergleichssignal VS und das Referenzsignal RS zugeführt wird. Die Komparatorschaltung 113a ist dazu ausgebildet, den Pegel des Datensignals DATA in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals RS mit dem Pegel des Vergleichssignals VS zu erzeugen. Die Komparatorschaltung 113a kann als Spannungskomparator ausgebildet sein.
Zum Erzeugen des Datensignals DATA wird an den externen Anschluss A1 der Steuerstrom I_DD angelegt, der durch die Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 in die Eingangsspannung U_DD umgewandelt wird. Die Steuerspannung U_DD liegt an dem Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110 an. Zum Ermitteln des Bezugsspannungspegels U_{DD_B} der Steuerspannung U_DD wird der steuerbare Schalter 1111 nach einer Initialisierungsphase für eine definierte Zeit, beispielsweise eine Zeit zwischen 50 μs und 200 μs, in den geschlossenen, leitenden Zustand geschaltet. Während der Initialisierungsphase liegt an dem externen Anschluss A1 das Steuersignal I_DD mit dem Bezugspegel I_{DD_B} an. Nach Ablauf der Initialisierungsphase wird der steuerbare Schalter 1111 wieder gesperrt gesteuert. Auf dem Kondensator 1112 ist nun eine Ladung gespeichert, die dem Bezugspegel U_{DD_B} des Eingangssignals entspricht. Der Komparatoren 113a vergleichen beim Anlegen des Steuersignals I_DD an den externen Anschluss A1 den Spannungspegel U_{DD_B} des Referenzsignals RS mit den Vergleichssignalen VS. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird der Pegel des Datensignals DATA erzeugt. Somit werden die Pegel des Eingangssignals U_DD relativ zu dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} ausgewertet.
6B zeigt eine weitere Ausführungsform 110b der Empfängerschaltung 110. Wie bei der in 6A gezeigten Ausführungsform wertet die Empfängerschaltung 110b Spannungspegel des Eingangssignals aus. Dazu wird das Steuersignal I_DD durch die Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 in ein Eingangsspannungssignal U_DD umgewandelt. Die Offset-Schaltungen 112b und die Komparatorschaltung 113b entsprechen der Offset-Schaltung und Komparatorschaltung der Empfängerschaltung 110a.
Im Unterschied zu der in 6B gezeigten Ausführungsform der Empfängerschaltung ist die Detektorschaltung 111b als eine Filterschaltung zum Ermitteln eines Mittelwertes des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss E110 anliegenden Pegels des Eingangssignals U_DD ausgebildet. Der ermittelte Mittelwert des Eingangssignals wird als Referenzsignal RS der Komparatorschaltung 113b zugeführt. Die Detektorschaltung 111b umfasst einen Widerstand 1113 und einen Kondensator 1114. Optional kann wie bei der in 6A gezeigten Ausführungsform ein steuerbarer Schalter 1111 vorgesehen werden.
Zum Ermitteln des Mittelwerts des Eingangssignals U_DD können während einer Initialisierungsphase an den Eingangsanschluss E110 wechselnde Pegel des Eingangssignals U_DD anliegen. Der Low- und der High-Pegel des Eingangssignals U_DD kann beispielsweise um einen Bezugsspannungspegel U_{DD_B} des Eingangssignals schwanken. Der Low-Pegel kann beispielsweise unter dem Bezugsspannungspegel liegen und der High-Pegel kann über dem Bezugsspannungspegel liegen. Falls die Detektorschaltung den steuerbaren Schalter 1111 aufweist, ist der steuerbare Schalter 1111 während der Initialisierungsphase in den leitenden beziehungsweise niederohmigen Zustand geschaltet. Nach der Initialisierungsphase, die beispielsweise zwischen 50 μs und 200 μs dauern kann, ist der während dieser Zeit an dem Eingangsanschluss E110 anliegende Mittelwert U_{DD_B} des Eingangssignals in der Detektorschaltung 111b gespeichert. In einem nachfolgenden Schritt werden an den Eingangsanschluss E110 Eingangssignalpegel des Steuerstrom I_DD zum Auswerten angelegt. Der steuerbare Schalter wird dann gesperrt gesteuert.
Zur Auswertung der an den Eingangsanschluss E110 anliegenden Eingangssignalpegel wird von der Detektorschaltung 111b das Referenzsignal RS mit dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} dem Spannungskomparator 113b zugeführt. Der Spannungskomparator 113b vergleicht das Vergleichssignal VS mit dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} des Referenzsignals RS und erzeugen das Datensignal DATA mit einem High- oder Low-Pegel. Somit werden die Pegel des Eingangssignals U_DD relativ zu dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} ausgewertet.
Bei der in 7A gezeigten Ausführungsform 110c der Empfängerschaltung 110 wird der Steuerstrom I_DD, der an dem externen Anschluss A1 anliegt, durch die Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 und insbesondere den Strom-/Spannungskonverter 141 in das Eingangssignal U_DD in Form einer Eingangsspannung umgewandelt und dem Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110c zugeführt.
Die Empfängerschaltung 110c umfasst eine Detektorschaltung 111c zum Ermitteln des Bezugspegels U_{DD_B} des Eingangssignals U_DD. Die Detektorschaltung 111c ist dazu ausgebildet, den Bezugspegel U_{DD_B} des Eingangssignals U_DD zu detektieren und in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel das Referenzsignal RS zu erzeugen. Die Detektorschaltung 111c erzeugt ausgangsseitig beispielsweise ein Referenzsignal RS, das einer Referenzspannung mit dem Bezugspegel U_{DD_B} entspricht.
Die Detektorschaltung 111c ist mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden. Sie ist als eine Abtast-Halte(sample and hold)-Schaltung ausgebildet, die nach einem Abtasten der Eingangsspannung U_DD den Bezugsspannungspegel U_{DD_B} der Eingangsspannung speichert. Die Abtast- und Halteschaltung 111c kann als analoge Schaltung ausgeführt sein. Die Detektorschaltung 111c weist einen steuerbaren Schalter 1111 und einen Kondensator 1112 auf. Die Detektorschaltung ist derart ausgebildet, dass der steuerbare Schalter 1111 in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist. Im ersten Zustand ist der Kondensator 1112 hochohmiger als in dem zweiten Zustand des steuerbaren Schalters mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden. Der steuerbare Schalter kann beispielsweise in einen gesperrten und einen leitenden Zustand geschaltet werden. Im ersten, hochohmigen beziehungsweise gesperrten Zustand des steuerbaren Schalters kann der Kondensator 1112 von dem Eingangsanschluss getrennt werden, während er im zweiten, niederohmigen beziehungsweise leitenden Zustand mit dem Eingangsanschluss verbunden ist.
Des Weiteren umfasst die Empfängerschaltung 110c eine Offset-Schaltung 112c zum Erzeugen eines Vergleichssignals VS1, die mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden ist. Die Offset-Schaltung 112c addiert einen Offset-Pegel U_{DD_OFF_H} zu dem Pegel des Steuersignals U_DD und erzeugt in Abhängigkeit von der Addition einen Pegel eines Vergleichssignals VS1. Der Offset-Pegel U_{DD_OFF_H} kann der Hälfte des High-Pegels entsprechen. Des Weiteren umfasst die Empfängerschaltung 110c eine Offset-Schaltung 114c zum Erzeugen eines Vergleichssignals VS2, die ebenfalls mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden ist. Die Offset-Schaltung 114c addiert einen Offset-Pegel U_{DD_OFF_L} zu dem Pegel des Steuersignals U_DD und erzeugt in Abhängigkeit von der Addition einen Pegel des Vergleichssignals VS2. Der Offset-Pegel U_{DD_OFF_L} kann der Hälfte des Low-Pegels entsprechen.
Die Empfängerschaltung 110c umfasst des Weiteren eine Komparatorschaltung 113c zum Erzeugen eines Pegels des Datensignals DH. Die Komparatorschaltung 113c ist mit der Offset-Schaltung 112c und der Detektorschaltung 111c verbunden, so dass ihr eingangsseitig das Vergleichssignal VS1 und das Referenzsignal RS zugeführt wird. Die Komparatorschaltung 113c ist dazu ausgebildet, den Pegel des Datensignals DH in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals RS mit dem Pegel des Vergleichssignals VS1 zu erzeugen. Des Weiteren umfasst die Empfängerschaltung 110c eine Komparatorschaltung 115c zum Erzeugen eines Pegels eines Datensignals DL. Die Komparatorschaltung 115c ist mit der Offset-Schaltung 114c und der Detektorschaltung 111c verbunden, so dass der Komparatorschaltung 115c eingangsseitig das Vergleichssignal VS2 und das Referenzsignal RS zugeführt wird. Die Komparatorschaltung 115c ist dazu ausgebildet, den Pegel des Datensignals DL in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals RS mit dem Pegel des Vergleichssignals VS2 zu erzeugen.
Die Komparatorschaltungen 113c und 115c können als Spannungskomparatoren ausgebildet sein. Die Komparatorschaltung 113c vergleicht einen Spannungspegel des Referenzsignals RS mit einem Spannungspegel des Vergleichssignals VS1 und erzeugt in Abhängigkeit von dem Vergleich den Pegel des Datensignals DH. Die Komparatorschaltung 115c vergleicht den Spannungspegel des Referenzsignals RS mit einem Spannungspegel des Vergleichssignals VS2 und erzeugt in Abhängigkeit von dem Vergleich den Pegel des Datensignals DL. Die Datensignale DH und DL werden einer Logikschaltung 116 zugeführt, die ausgangsseitig nach einer logischen Verknüpfung der Datensignale DH und DL ein Taktsignal CLK erzeugt.
Zum Erzeugen der Datensignale DH und DL und des Taktsignals CLK wird an den externen Anschluss A1 der Steuerstrom I_DD angelegt, der durch die Strom-/Spannungskonverterschaltung 120 in die Eingangsspannung U_DD umgewandelt wird. Die Steuerspannung U_DD liegt an dem Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110 an. Zum Ermitteln des Bezugsspannungspegels U_{DD_B} der Steuerspannung U_DD wird der steuerbare Schalter 1111 nach einer Initialisierungsphase für eine definierte Zeit, beispielsweise eine Zeit zwischen 50 μs und 200 μs, in den geschlossenen, leitenden Zustand geschaltet. Während der Initialisierungsphase liegt an dem externen Anschluss A1 das Steuersignal I_DD mit dem Bezugspegel I_{DD_B} an. Nach Ablauf der Initialisierungsphase wird der steuerbare Schalter 1111 wieder gesperrt gesteuert. Auf dem Kondensator 1112 ist nun eine Ladung gespeichert, die dem Bezugspegel U_{DD_B} des Eingangssignals entspricht. Die Komparatoren 113c und 115c vergleichen beim Anlegen des Steuersignals I_DD an den externen Anschluss A1 den Spannungspegel U_{DD_B} des Referenzsignals RS mit den Vergleichssignalen VS1 und VS2. In Abhängigkeit von dem Vergleich werden die Datensignale DH und DL erzeugt und daraus das Taktsignal CLK.
7B zeigt eine weitere Ausführungsform 110d der Empfängerschaltung 110. Im Unterschied zu der in 6A gezeigten Ausführungsform wertet die Empfängerschaltung 110d direkt die an dem externen Anschluss A1 anliegenden Strompegel des Steuersignals I_DD aus. Somit ist eine Umwandlung eines Strompegels in einen Spannungspegel nicht mehr erforderlich. Das Eingangssignal am Eingangsanschluss E110 entspricht somit dem Steuersignal I_DD.
Die Empfängerschaltung 110d umfasst eine Detektorschaltung 111d, die mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden ist. Der Detektorschaltung 111d ist der Steuerstrom I_DD als Steuersignal zuführbar. Die Detektorschaltung 111d ist als eine Abtast-Halte-Schaltung ausgebildet, die nach einem Abtasten des Steuerstroms I_DD einen Strompegel des Steuerstroms speichert.
Der gespeicherte Strompegel des Steuerstroms ist einer Komparatorschaltung 113d und einer Komparatorschaltung 115d als Referenzsignal RS zuführbar. Die Komparatorschaltungen 113d und 115d sind jeweils als Stromkomparatoren ausgebildet. Die Komparatorschaltung 113d ist mit einer Offset-Schaltung 112d verbunden. Die Offset-Schaltung 112d ist an den Eingangsanschluss E110 angeschlossen. Die Komparatorschaltung 115d ist an eine Offset-Schaltung 114d angeschlossen. Die Offset-Schaltung 114d ist mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden.
Die Offset-Schaltung 112d addiert zu dem Eingangssignal I_DD einen Offset-Pegel T_{DD_OFF_H}, der der Hälfte des High-Pegels des Eingangssignals I_DD entsprechen kann, und erzeugt ausgangsseitig das Vergleichssignal VS1 mit dem zuvor aus der Addition berechneten Pegel. Das Vergleichssignal VS1 wird dem Stromkomparator 113d zugeführt. Somit vergleicht der Stromkomparator 113d einen Strompegel des Referenzsignals RS mit einem Strompegel des Vergleichssignals VS1 und erzeugt ausgangsseitig das Datensignal DH. Die Offset-Schaltung 114d addiert zu dem Eingangssignal I_DD einen Offset-Pegel I_{DD_OFF_L}, der der Hälfte des Low-Pegels des Eingangssignals I_DD entsprechen kann und erzeugt ausgangsseitig das Vergleichssignal VS2. Das Vergleichssignal VS2 wird dem Stromkomparator 115d zugeführt. Der Stromkomparator 115d vergleicht einen Strompegel des Referenzsignals RS mit einem Strompegel des Vergleichssignals VS2 und erzeugt in Abhängigkeit von dem Vergleich das Datensignal DL. Die Datensignale DH und DL werden einer Logikschaltung 116, beispielsweise einer ODER-Schaltung, zum Erzeugen des Taktsignals CLK zugeführt.
Wie bei der in 7A gezeigten Ausführungsform so wird auch bei der in 7B gezeigten Ausführungsform der Empfängerschaltung 110d in einer Initialisierungsphase an den externen Anschluss A1 das Steuersignals I_DD mit dem Bezugspegel I_{DD_B} angelegt. Der Bezugspegel I_{DD_B} wird mittels der Detektorschaltung 111d detektiert und gespeichert. Anschließend wird die Abtast- und Halteschaltung 111d von dem Eingangsanschluss E110 getrennt und die Stromkomparatoren 113d und 115d vergleichen nach dem Anlegen der High- und Low-Pegel des Steuersignals I_DD an den externen Anschluss A1 die Pegel der Vergleichssignale VS1 und VS2 mit dem Bezugspegel I_{DD_B} des Referenzsignals RS. Somit erfolgt auch bei der in 6B dargestellten Empfängerschaltung eine relative Auswertung der anliegenden Low- und High Pegel des Steuersignals I_DD bezogen auf den Bezugspegel I_{DD_B}.
8A zeigt eine weitere Ausführungsform 110e der Empfängerschaltung 110. Wie bei der in 7A gezeigten Ausführungsform wertet die Empfängerschaltung 110e Spannungspegel des Eingangssignals aus. Dazu wird das Steuersignal I_DD durch die Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 in ein Eingangsspannungssignal U_DD umgewandelt. Die Offset-Schaltungen 112c, 114c und die Komparatorschaltungen 113c, 115c entsprechen den Offset-Schaltungen und Komparatorschaltungen der Empfängerschaltung 110c.
Im Unterschied zu der in 7A gezeigten Ausführungsform der Empfängerschaltung ist die Detektorschaltung 111e als eine Filterschaltung zum Ermitteln eines Mittelwertes des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss E110 anliegenden Pegels des Eingangssignals U_DD ausgebildet. Der ermittelte Mittelwert des Eingangssignals wird als Referenzsignal RS den Komparatorschaltungen 113c und 115c zugeführt. Die Detektorschaltung 111e ist wie bei der in 6B gezeigten Ausführungsform aufgebaut und umfasst einen Widerstand 1113, einen Kondensator 1114 und optional den steuerbaren Schalter 1111.
Zum Ermitteln des Mittelwerts des Eingangssignals U_DD können während einer Initialisierungsphase an den Eingangsanschluss E110 wechselnde Pegel des Eingangssignals U_DD anliegen. Der Low- und der High-Pegel des Eingangssignals U_DD kann beispielsweise um einen Bezugsspannungspegel U_{DD_B} des Eingangssignals schwanken. Der Low-Pegel kann beispielsweise unter dem Bezugsspannungspegel liegen und der High-Pegel kann über dem Bezugsspannungspegel liegen. Falls die Detektorschaltung 111e den steuerbaren Schalter 1111 aufweist, wird dieser während der Initialisierungsphase leitend gesteuert. Nach der Initialisierungsphase, die beispielsweise zwischen 50 μs und 200 μs dauern kann, ist der während dieser Zeit an dem Eingangsanschluss E110 anliegende Mittelwert U_{DD_B} des Eingangssignals in der Detektorschaltung gespeichert. Zum Auswerten der Eingangssignalpegel des Steuerstroms I_DD wird der steuerbare Schalter wieder gesperrt gesteuert.
Zur Auswertung der an den Eingangsanschluss E110 anliegenden Eingangssignalpegel wird von der Detektorschaltung 111e das Referenzsignal RS mit dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} den Spannungskomparatoren 113c und 115c zugeführt. Im Folgenden vergleichen die Spannungskomparatoren 113c und 115c die Vergleichssignale VS1 und VS2 mit dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} des Referenzsignals RS und erzeugen das Datensignal DH und das Datensignal DL. Somit werden die Pegel des Eingangssignals U_DD relativ zu dem Bezugsspannungspegel U_{DD_B} ausgewertet.
Die in 8B gezeigte Ausführungsform der Empfängerschaltung 110f entspricht bis auf die Detektorschaltung 111f der in 7B gezeigten Ausführungsform der Empfängerschaltung 110b. Somit werden auch bei der Empfängerschaltung 110f direkt die Strompegel des Steuersignals I_DD als Eingangssignal an den Eingangsanschluss E110 der Empfängerschaltung 110f angelegt. Die Stromkomparatoren 113d und 115d vergleichen die von den Offset-Schaltungen 112d und 114d erzeugten Vergleichssignale VS1 und VS2 mit einem Referenzsignal RS, das von der Detektorschaltung 111f erzeugt wird.
Die Detektorschaltung 111f ist als eine Filterschaltung ausgebildet. Die Detektorschaltung 111f ermittelt einen Mittelwert des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss E110 anliegenden Pegel des Eingangsstroms I_DD. Wenn der Low- und High-Pegel des Steuerstroms I_DD um einen Bezugsstrompegel I_{DD_B} schwankt, ermittelt die Detektorschaltung 111f den Bezugsstrompegel I_{DD_B}, der dem Mittelwert des Eingangsstroms zwischen dem Low- und High-Pegel entspricht. Dazu wird die Detektorschaltung 111f während einer Initialisierungsphase mit dem Eingangsanschluss E110 verbunden. Während dieser Zeit wird der Bezugsstrompegel I_{DD_B} in der Detektorschaltung 111f gespeichert. Nach der Initialisierungsphase bleibt der Bezugsstrompegel I_{DD_B} in der Detektorschaltung gespeichert und wird der Referenzstrompegel des Referenzsignals RS den Stromkomparatoren 113d und 115d zugeführt. Die Stromkomparatoren 113d und 115d vergleichen somit die Vergleichssignale VS1 und VS2 jeweils mit dem Bezugsstrompegel I_{DD_B} des Steuerstroms I_DD.
8 zeigt die Auswertung eines an dem Eingangsanschluss E110 empfangenen Strom- beziehungsweise Spannungspegels I_{DD_L}, U_{DD_L} in Bezug auf den Bezugsstrompegel I_{DD_B} beziehungsweise den Bezugsspannungspegel U_{DD_B}. Der Offset-Strompegel I_{DD_OFF_L} beziehungsweise der Offset-Spannungspegel U_{DD_OFF_L} entspricht der Hälfte des Strom- beziehungsweise Spannungspeaks für den Low-Pegel. Die Auswertung des an dem Eingangsanschuss E110 anliegenden Eingangssignals erfolgt somit nicht mehr absolut bezogen auf einen voreingestellten Bezugspegel, beispielweise einen Massepegel, sondern relativ bezogen auf den ermittelten Bezugsstrom- beziehungsweise Bezugsspannungspegel I_{DD_B}, U_{DD_B}.
Die Empfängerschaltung 41 des Steuermoduls 2 kann ebenfalls nach einer der Ausführungsformen 110a, 110c oder 110e ausgebildet sein. An dem externen Anschluss A2 des Steuermoduls wird das Antwortsignal V_DD empfangen. Das Antwortsignal wird der Empfängerschaltung 41 als Eingangssignal V_DD zugeführt. Wenn das Antwortsignal V_DD ein Spannungssignal ist, kann die Strom-/Spannungskonverterschaltung 140 entfallen. Wenn die Empfängerschaltung 41 zum relativen Auswerten von Spannungspegeln ausgebildet ist, kann das Antwortspannungssignal V_DD der Empfängerschaltung 41 direkt als Eingangssignal zugeführt werden. Somit kann auch die Auswertung eines Antwortsignals V_DD auf Seiten des Steuermoduls durch relative Auswertung von Signalpegeln anstelle der absoluten Auswertung von Signalpegeln erfolgen. Eine derartige Implementierung des Steuermoduls erlaubt auf Seiten des Lichtmoduls größere Änderungen der Shunt-Regler-Spannung des Shunt-Reglers 120 zuzulassen.
In der Lichterzeugungseinrichtung 20 eine Vielzahl von Leuchtdioden in Serie zusammengeschaltet werden und in einer Daisy-Chain Konfiguration betrieben werden kann. Jede der Leuchtdioden der Serienschaltung kann durch Lese- und Schreibbefehlsfunktionen separat angesprochen werden. Die Leuchtdioden können auch parallel angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Lichtmodul
2: Steuermodul
10: Empfangseinrichtung
20: Lichterzeugungseinrichtung
30: Steuersignalerzeugungseinrichtung
40: Empfangseinrichtung
41: Empfängerschaltung
100: Empfangseinrichtung
110: Empfängerschaltung
120: Shunt-Regulator/Strom-/Spannungskonverter
130: Steuersignalerzeugungseinrichtung
111: Detektorschaltung
112: Offset-Schaltung
113: Komparatorschaltung
114: Offset-Schaltung
115: Komparatorschaltung
116: Logikschaltung
I_DD: Steuersignal, Eingangssignal
U_DD: Eingangssignal
VS: Vergleichssignal
RS: Referenzsignal
DH, DL: Datensignal
CLK: Taktsignal

Claims

Empfängerschaltung zum Empfangen eines Eingangssignals, umfassend: – einen Eingangsanschluss (E110) zum Anlegen des Eingangssignals (I_DD, U_DD), – eine Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) zum Erzeugen eines Referenzsignals (RS), wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) dazu ausgebildet ist, einen Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD) zu detektieren und in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel das Referenzsignal (RS) zu erzeugen, – eine Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) zum Erzeugen eines Vergleichssignals (VS, VS1), wobei die Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist, – wobei die Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) dazu ausgebildet ist, einen Offset-Pegel (U_{DD_OFF}, I_{DD_OFF_L}, I_{DD_OFF_H}, U_{DD_OFF_L}, U_{DD_OFF_H}) zu dem Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD) zu addieren und in Abhängigkeit von der Addition den Pegel des Vergleichssignals (VS, VS1) zu erzeugen, – eine Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) zum Erzeugen eines Pegels eines Datensignals (DATA, DH), wobei die Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) mit der Offset-Schaltung (112a, 112b, 112c, 112d) und der Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) verbunden ist, – wobei die Komparatorschaltung (113a, 113b, 113c, 113d) dazu ausgebildet ist, den Pegel des Datensignals (DATA, DH) in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals (RS) mit dem Pegel des Vergleichssignals (VS, VS1) zu erzeugen, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f) als eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten des Eingangssignals und zum Speichern eines Pegels des Eingangssignals oder als eine Filterschaltung zum Ermitteln eines Mittelwerts des während einer Zeitdauer an dem Eingangsanschluss (E110) anliegenden Pegels des Eingangssignals (I_DD, U_DD) ausgebildet ist.
Empfängerschaltung nach Anspruch 1, – wobei der Detektorschaltung (111a, 111c) eine Eingangsspannung als Eingangssignal zuführbar ist, – wobei die Abtast-Halte-Schaltung dazu ausgebildet ist, nach einem Abtasten der Eingangsspannung (U_DD) einen Spannungspegel der Eingangsspannung zu speichern, – wobei der gespeicherte Spannungspegel der Eingangsspannung der Komparatorschaltung (113a, 113c) als Referenzsignal (RS) zuführbar ist.
Empfängerschaltung nach Anspruch 2, wobei die Komparatorschaltung (113a, 113c) als Spannungskomparator ausgebildet ist, der einen Spannungspegel des Referenzsignals (RS) mit einem Spannungspegel des Vergleichssignals (VS, VS1) vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vergleich der Spannungspegel den Pegel des Datensignals (DATA, DH) erzeugt.
Empfängerschaltung nach Anspruch 1, – wobei der Detektorschaltung (111d) ein Eingangsstrom (I_DD) als Eingangssignal zuführbar ist, – wobei die Abtast-Halte-Schaltung dazu ausgebildet ist, nach einem Abtasten des Eingangsstroms (I_DD) einen Strompegel des Eingangsstroms zu speichern, – wobei der gespeicherte Strompegel des Eingangsstroms der Komparatorschaltung (113d) als Referenzsignal (RS) zuführbar ist.
Empfängerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Komparatorschaltung (113d) als ein Stromkomparator ausgebildet ist, der einen Strompegel des Referenzsignals (RS) mit einem Strompegel des Vergleichssignals (VS1) vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vergleich der Strompegel den Pegel des Datensignals (DH) erzeugt.
Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111c) einen steuerbaren Schalter (1111) und einen Kondensator (1112) aufweist, – wobei die Detektorschaltung (111a, 111c) derart ausgebildet ist, dass der steuerbare Schalter (1111) in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei der Kondensator (1112) in dem ersten Zustand des steuerbaren Schalters (1111) hochohmiger als in dem zweiten Zustand des steuerbaren Schalters (1111) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist.
Empfängerschaltung nach Anspruch 6, wobei die Detektorschaltung (111a, 111c) derart ausgebildet ist, dass der steuerbare Schalter (1111) für eine definierte Zeitdauer in den zweiten Zustand schaltbar ist.
Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der von der Filterschaltung ermittelte Mittelwert des Eingangssignals (I_DD, U_DD) der Komparatorschaltung (113b, 113c, 113d) als Referenzsignal (RS) zuführbar ist.
Empfängerschaltung nach Anspruch 8, wobei die Detektorschaltung (111b, 111e, 111f) dazu ausgebildet ist, den Mittelwert des Spannungspegels der Eingangsspannung (U_DD) oder den Mittelwert des Strompegels des Eingangsstroms (I_DD) zu ermitteln.
Empfängerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: – eine weitere Offset-Schaltung (114c, 114d) zum Erzeugen eines weiteren Vergleichssignals (VS2), wobei die weitere Offset-Schaltung (114c, 114d) mit dem Eingangsanschluss (E110) verbunden ist, – wobei die weitere Offset-Schaltung (114c, 114d) dazu ausgebildet ist, einen weiteren Offset-Pegel (I_{DD_OFF_L}, U_{DD_OFF_L}) zu dem Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD) zu addieren und in Abhängigkeit von der Addition einen Pegel des weiteren Vergleichssignals (VS2) zu erzeugen, – eine weitere Komparatorschaltung (115c, 115d) zum Erzeugen eines Pegels eines weiteren Datensignals (DL), wobei die weitere Komparatorschaltung (115c, 115d) mit der weiteren Offset-Schaltung (114c, 114d) und der Detektorschaltung (111c, 111d, 111e, 111f) verbunden ist, – wobei die weitere Komparatorschaltung (115c, 115d) dazu ausgebildet ist, den Pegel des weiteren Datensignals (DL) in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals (RS) mit dem Pegel des weiteren Vergleichssignals (VS2) zu erzeugen.
Lichtmodul zur Erzeugung eines Lichtsignals, umfassend: – eine Empfängerschaltung (110) zum Empfangen eines Eingangssignals (I_DD, U_DD) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, – eine Lichterzeugungseinrichtung (20) zur Erzeugung des Lichtsignals, – wobei das Lichtmodul (1) in einem ersten Betriebszustand betreibbar ist, in dem die Empfängerschaltung in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD) den Pegel des Datensignals (DATA, DH) erzeugt und das Erzeugen des Lichtsignals durch die Lichterzeugungseinrichtung (20) unterbrochen ist, – wobei das Lichtmodul in einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist, in dem die Lichterzeugungseinrichtung (20) das Lichtsignal erzeugt und in dem die Erzeugung des Datensignals (DATA, DH) durch Auswerten des Eingangssignals (I_DD, U_DD) durch die Empfängerschaltung (110) unterbrochen ist.
Schaltungsanordnung zur Steuerung der Erzeugung eines Lichtsignals, umfassend: – ein Lichtmodul (1) zur Erzeugung eines Lichtsignals nach Anspruch 11 mit einem externen Anschluss zum Anlegen des Steuersignals (I_DD), wobei das Lichtmodul (1) das Eingangssignal (I_DD, U_DD) in Abhängigkeit von dem Steuersignal (I_DD) erzeugt, – ein Steuermodul (2) zur Steuerung der Erzeugung des Lichtsignals mit einem externen Anschluss (A2) zur Erzeugung des Steuersignals (I_DD) für das Lichtmodul (1), – wobei der externe Anschluss (A1) des Lichtmoduls (1) mit dem externen Anschluss (A2) der Steuerschaltung (2) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, – wobei das Lichtmodul (1) eine Steuersignalerzeugungsschaltung (130) zum Erzeugung eines Antwortsignals (V_DD) für das Steuermodul (2) umfasst, – wobei das Antwortsignal (V_DD) an dem externen Anschluss (A1) des Lichtmoduls ausgebbar und dem externen Anschluss (A2) des Steuermoduls (2) zuführbar ist, – wobei das Steuermodul (2) eine Empfängerschaltung (41) zum Empfang eines weiteren Eingangssignals (V_DD) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, – wobei das Steuermodul (2) dazu ausgebildet ist, das weitere Eingangssignal (V_DD) in Abhängigkeit von dem Antwortsignal (V_DD) zu erzeugen.
Verfahren zum Auswerten eines Eingangssignals für eine Empfängerschaltung zur Erzeugung eines Datensignals, umfassend: – Anlegen des Eingangssignals (I_DD, U_DD) an die Empfängerschaltung (1), – Detektieren eines Pegels des Eingangssignals (I_DD, U_DD) und Erzeugen eines Referenzsignals (RS) in Abhängigkeit von dem detektierten Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD), – Addieren eines Offset-Pegels (U_{DD_OFF}, I_{DD_OFF_H}, U_{DD_OFF_H}) zu dem Pegel des Eingangssignals (I_DD, U_DD) und Erzeugen eines Pegels eines Vergleichssignals (VS, VS1) in Abhängigkeit von der Addition, – Erzeugen eines Pegels eines Datensignals (DATA, DH) in Abhängigkeit von einem Vergleich des Pegels des Referenzsignals (RS) mit dem Pegel des Vergleichssignals (VS, VS1), – wobei der Pegel des Referenzsignals (RS) durch einen der folgenden Schritte erzeugt wird: a) Abtasten eines Strompegels des Eingangssignals (I_DD) und Speichern des Strompegels als Pegel des Referenzsignals (RS), oder b) Abasten eines Spannungspegels des Eingangssignals (U_DD) und Speichern des Spannungspegels als Pegel des Referenzsignals (RS), c) Ermitteln eines Mittelwerts des während einer Zeitdauer an der Empfängerschaltung (110) anliegenden Eingangssignals (I_DD, U_DD), indem der Mittelwert des Strompegels des Eingangssignals oder der Mittelwert des Spannungspegels des Eingangssignals ermittelt wird.