DE102013109681B4

DE102013109681B4 - Sensorstromschnittstellentransceiver mit adaptiver Linearisierung

Info

Publication number: DE102013109681B4
Application number: DE102013109681.6A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103676721A; US20140062582A1; US9031769B2; DE102013109681A1; CN103676721B

Abstract

Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600), umfassend:eine Referenzspannungsquelle (208; 308; 416; 514), welche eingerichtet ist, ein Referenzsignal (Vref) zu erzeugen,eine Ausgangstreiberstufe (212; 312; 420; 510; 606) mit einer hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a), welche eingerichtet ist, einen hochpegelseitigen Strom zu erzeugen, verbunden in Reihe an einem Ausgangsknoten (218; 314; 412) mit einer niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b), welche eingerichtet ist, einen niederpegelseitigen Strom zu erzeugen,eine geschlossene Regelschleife (210; 310; 418; 504; 604), welche eingerichtet ist, das Referenzsignal (Vref) zu empfangen und ein erstes Signal (DPID) zu erzeugen, welches entweder die hochpegelseitige Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) oder die niederpegelseitige Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) betreibt, um ein Ausgangssignal an dem Ausgangknoten (218; 314; 412) zu erzeugen, undein Linearisierungsmodul (316; 422; 512; 608), welches eingerichtet ist, einen Strom einer Stromquelle, welche nicht zum Erzeugen des Ausgangssignal betrieben wird, zu variieren, um eine Nichtlinearität der Stromquelle, welche betrieben ist, das Ausgangssignal zu erzeugen, zu approximieren, und die approximierte Nichtlinearität zu benutzen, die Nichtlinearität abzumildern.

Description

HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge umfassen eine Vielzahl von Sensoren, wie beispielsweise Airbagsensoren, Reifendrucksensoren, Motorsensoren, Sicherheitssensoren und viele andere Arten von Sensoren. Beispielsweise stellen die Airbagsensoren Daten hinsichtlich des Betriebs des Fahrzeugs (z.B. Reifengeschwindigkeit, Verzögerung etc.) einer Automobilsteuereinheit (ACU, vom Englischen „Automotive Control Unit“) bereit. Basierend auf den von den Airbagsensoren empfangenen Daten kann die ACU bestimmen, wann Airbags innerhalb eines Fahrzeugs ausgelöst werden sollten.
1 zeigt ein Fahrzeugsensorsystem 100 einschließlich eines Sensorschnittstellenmoduls 102. Das Sensorschnittstellenmodul 102 weist eine Steuereinheitsschnittstelle 104 auf, welche mit einer Automobilsteuereinheit 106 gekoppelt ist, und weist zudem eine Sensorschnittstelle 108 auf, welche mit einem Paar von Drähten 110, 112 gekoppelt ist, wobei die Drähte 110, 112 mit einem oder mehreren Sensoren 114 (z.B. 114A, ..., 114N) gekoppelt sind. Um Rauschen zu begrenzen und eine Leitungsresonanz zu dämpfen, kann ein RLC-Netzwerk 116 mit der Sensorschnittstelle 108 gekoppelt sein.
Um Informationen an die Sensoren 114 zu übertragen, umfasst das Sensorschnittstellenmodul 102 eine Modulationseinheit 118, welche eine Versorgungsspannung moduliert (z.B. eine Gleichspannungsversorgungsspannung verändert), um Informationen zu mindestens einem der Sensoren 114 zu übertragen. Wenn keine Daten übertragen werden, stellt die Modulationseinheit 118 häufig eine nicht-modulierte Versorgungsspannung, z.B. eine Gleichspannung, für die Sensoren 114 bereit. Um Informationen von den Sensoren 114 zu empfangen, umfasst das Sensorschnittstellenmodul 102 eine Demodulationseinheit 120, welche ein moduliertes Sensorstromsignal demoduliert, um Informationen von mindestens einem der Sensoren 114 zu empfangen. Eine physikalische Schnittstellenschicht 122 kann zwischen der Modulationseinheit 118 und der Demodulationseinheit 120 angeordnet sein und Drähte 110 und 112 können bereitgestellt sein, um eine von der Demodulationseinheit 120 vorzunehmende Strommessung zu ermöglichen, welche parallel zu der Modulationseinheit 118 geschaltet ist. Die physikalische Schnittstellenschicht 122 kann zudem Filter zur Glättung (Antialiasing) von Eingangssignalen oder zum Entfernen von Quantisierungsrauschen aus einem Ausgangssignal aufweisen. Sie kann zudem Maßnahmen beinhalten, um eine Einhaltung von EMC- und ESD-Spezifikationen sicherzustellen und einen Schutz gegen Kurzschlüsse zu bieten, oder Schalter, um zwischen verschiedenen Versorgungen, z.B. verschiedenen Versorgungsspannungen, zu wechseln. Diese Funktionen sind nur Beispiele und sollten nicht als Einschränkungen gesehen werden.
Die nachveröffentlichte DE 10 2013 103 104 A1 offenbart eine Automobilsteuereinheit und die EP 1 665 532 B1 offenbart eine Steuereinheit, umfassend eine Referenzspannungsquelle zum Erzeugen eines Referenzsignals, eine Ausgangstreiberstufe mit einer hochpegelseitigen Stromquelle und einer niederpegelseitigen Stromquelle. Eine geschlossene Regelschleife empfängt das Referenzsignal und erzeugt ein erstes Signal, welches die hochpegelseitige oder die niederpegelseitige Stromquelle betreibt, um ein Ausgangssignal an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Die US 7 795 904 B1 offenbart eine Steuereinheit, welche ebenfalls eine hochpegelseitige Stromquelle und eine niederpegelseitige Stromquelle aufweist. Durch Variieren eines Stroms einer Stromquelle, welche nicht benutzt wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, kann eine Nichtlinearität einer Stromquelle, mit der das Ausgangssignal erzeugt wird, abgemildert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Automobilsteuereinheiten und entsprechende Verfahren bereitzustellen, welche effizient in derartigen Umgebungen einsetzbar sind und welche beispielsweise Nichtlinearitäten effizient ausgleichen können, ohne dass ein Flächenverbrauch auf einem Chip und/oder eine Stromaufnahme wesentlich erhöht wird.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es werden eine Automobilsteuereinheit nach Anspruch 1, eine Automobilsteuereinheit nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren nach Anspruch 18 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsensorsystems.
2A ist ein Blockdiagramm einer Automobilsteuereinheit mit einem Sensorschnittstellenmodul, welches hochpegelseitige und niederpegelseitige Stromquellen aufweist.
2B ist ein Graph, welcher die Ausgangsspannung der hochpegelseitigen Stromquelle als eine Funktion eines digitalen Steuersignals zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm mancher Ausführungsbeispiele eines Sensorschnittstellenmoduls mit einem Linearisierungsmodul, welches eingerichtet ist, die mit einer Stromausgabe aus einer Stromquelle, welche eingerichtet ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, verknüpfte Linearität zu erhöhen.
4 ist ein Blockdiagramm einiger zusätzlicher Ausführungsbeispiele eines Sensorschnittstellenmoduls mit einem Linearisierungsmodul, welches eingerichtet ist, die mit einer Stromausgabe einer hochpegelseitigen Stromquelle verknüpfte Linearität zu erhöhen.
5 ist ein Blockdiagramm einiger zusätzlicher Ausführungsbeispiele eines Sensorschnittstellenmoduls mit einem Linearisierungsmodul, welches eingerichtet ist, die mit einer Stromausgabe einer hochpegelseitigen Stromquelle verknüpfte Linearität zu verbessern.
6 ist ein Blockdiagramm einiger alternativer Ausführungsbeispiele eines Sensorschnittstellenmoduls mit einem Linearisierungsmodul, welches eingerichtet ist, die Linearität einer Stromausgabe einer hochpegelseitigen Stromquelle zu verbessern.
7 ist ein Graph, welcher eine Stromausgabe aus einer hochpegelseitigen Stromquelle und eine durch das Linearisierungsmodul erzeugte Kompensationsfunktion zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zum Verbessern der Linearisierung einer hochpegelseitigen Stromquelle in einem Sensorschnittstellenmodul.
9-11 zeigen Flussdiagramme von Beispielen von Kalibrierungsprozeduren für das offenbarte Linearisierungsmodul.
12 ist ein Graph, welcher ein Beispiel einer dynamischen Kalibrierungsprozedur für das offenbarte Linearisierungsmodul zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen benutzt werden, um auf einander entsprechende Elemente hinzuweisen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargestellt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsbeispiele zu ermöglichen. Es ist jedoch zu bemerken, dass der Bereich der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt ist und andere Ausführungsbeispiele beispielsweise weniger Merkmale oder alternative Merkmale verglichen mit den dargestellten Ausführungsbeispielen aufweisen können. Zudem können Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
2A zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm einer Automobilsteuereinheit 200 mit einem Sensorschnittstellenmodul 202, welches eingerichtet ist, Datensignale zwischen einer Steuereinheit 204 und einem oder mehreren Sensoren 206 auszutauschen.
Das Sensorschnittstellenmodul 202 umfasst eine Referenzspannungsquelle 208, welche eingerichtet ist, von der Steuereinheit 204 ein Steuersignal S_CTRL zu empfangen und basierend darauf ein variables Referenzsignal V_ref zu erzeugen. Die Referenzspannungsquelle 208 ist mit einer geschlossenen Regelschleife 210 gekoppelt, welche ein digitales Steuersignal D_PID basierend auf der variablen Referenzspannung Vref erzeugt. Das digitale Steuersignal D_PID wird einer Ausgangstreiberstufe 212 bereitgestellt, welche eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten 218 regelt.
Die Ausgangstreiberstufe 212 umfasst eine hochpegelseitige Stromquelle 214 (High Side) und eine niederpegelseitige Stromquelle 216 (Low Side). Um die Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten 218 zu erhöhen, wird der durch die hochpegelseitige Stromquelle 214 erzeugte Strom erhöht. Alternativ wird zum Verringern der Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten 218 der durch die hochpegelseitige Stromquelle 214 erzeugte Strom verringert, und der durch die niederpegelseitige Stromquelle 216 erzeugte Strom wird erhöht. Die hochpegelseitige Stromquelle 214 kann einen Stromspiegel mit PMOS-Transistoren mit verschiedenen Größenverhältnissen (z.B. ein Breitenverhältnis von 1:200) umfassen. Da die PMOS-Transistoren betrieben werden, die meiste Zeit einen Strom bereitzustellen (z.B. ist die Einschaltdauer des PMOS 98 %, während ein NMOS nur für 2 % der Zeit aktiv ist), tragen die PMOS-Transistoren zu einem großen Teil des Stromverbrauchs des Sensorschnittstellenmoduls 200 bei.
2B zeigt einen Graphen, welcher einen Ausgangsstrom 220 eines PMOS-Transistors innerhalb der hochpegelseitigen Stromquelle 214 als Funktion des digitalen Steuersignals D_PID zeigt. Wenn das digitale Steuersignal D_PID klein ist, arbeitet der PMOS-Transistor in einem linearen Bereich LR₁, in welchem der Ausgangsstrom 220 bezüglich des digitalen Steuersignals D_PID linear ist. Wenn das digitale Steuersignal D_PID ansteigt, um den PMOS-Transistor zu betreiben, einen hohen Strom zu liefern (z.B. für Systeme mit mehreren Sensoren), gelangt der Ausgangsstrom 220 in einen nichtlinearen Bereich NLR₁, in dem das digitale Steuersignal D_PID ohne ein entsprechendes Ansteigen des Ausgangsstroms 220 ansteigt. Daher bewirkt in dem nichtlinearen Bereich NLR₁ die Nichtlinearität des PMOS-Transistors, dass das digitale Steuersignal D_PID eine Nichtlinearität aufweist, da das digitale Steuersignal D_PID überproportional ansteigen wird, um den in Sättigung gelangenden Strom zu kompensieren. Da das digitale Steuersignal D_PID benutzt wird, um ein empfangenes Sensorsignal zu demodulieren, kann ein hoher Grad von Nichtlinearität eine Fehlfunktion der Automobilsteuereinheit bewirken.
Eine Möglichkeit, zu verhindern, dass der PMOS-Transistor in einen Sättigungsbereich gelangt, ist es, die Größe des PMOS-Transistors zu erhöhen. Beispielsweise ist in 2B ein Ausgangsstrom 222 eines größeren Transistors gezeigt, welcher bei einem größeren Wert des digitalen Steuersignals in einen Sättigungsbereich SR₂ gelangt als ein Wert, welcher bewirkt, dass der kleinere Transistor (Ausgangsstrom 220) in einen Sättigungsbereich SR₁ gelangt. Daher können, um die Ausgangstreiberstufe 212 der Automobilsteuereinheit 200 in einem linearen Betriebsbereich zu betreiben, große Transistoren benutzt werden, oder hinreichende Drain-Source-Spannungen auf der Hochpegelseite können angelegt werden. Große Transistoren sind jedoch unerwünscht, da ihre große Größe eine entsprechend große Chipfläche benötigt, was Chipkosten erhöht. Hohe Drain-Source-Spannungen sind ebenso nicht akzeptabel, da sie den Stromverbrauch erhöhen.
Im Folgenden werden daher Verfahren und Vorrichtungen diskutiert, um die Größe und Stromaufnahme einer hochpegelseitigen Stromquelle zu verringern, indem eine Kompensationsfunktion benutzt wird, um einen Bereich von digitalen Steuersignalen zu vergrößern, in dem ein von einer hochpegelseitigen Stromquelle ausgegebener hochpegelseitiger Strom ein lineares Antwortverhalten auf das digitale Steuersignal zeigt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung eine Referenzspannungsquelle, welche eingerichtet ist, eine variable Referenzspannung einer geschlossenen Regelschleife bereitzustellen, welche in Verbindung mit einer Ausgangstreiberstufe steht. Die Ausgangstreiberstufe weist eine hochpegelseitige Stromquelle auf, welche eingerichtet ist, einen hochpegelseitigen Strom zu erzeugen und welche an einem Ausgangsknoten mit einer niederpegelseitigen Stromquelle, welche eingerichtet ist, einen niederpegelseitigen Strom zu erzeugen, in Reihe geschaltet ist. In Antwort auf die variable Referenzspannung erzeugt die geschlossene Regelschleife ein digitales Steuersignal, welches die hochpegelseitige Stromquelle ansteuert, um einen hochpegelseitigen Strom zu erzeugen. Ein Linearisierungsmodul ist eingerichtet, einen Steuercode bereitzustellen, welcher den niederpegelseitigen Strom variiert, welcher durch die niederpegelseitige Stromquelle erzeugt wird. Veränderungen des niederpegelseitigen Stroms bewirken, dass sich das digitale Steuersignal ändert, so dass das Linearisierungsmodul eine oder mehrere Nichtlinearitätseigenschaften der hochpegelseitigen Stromquelle oder der niederpegelseitigen Stromquelle aus dem Steuercode und einem zugeordneten digitalen Steuersignal bestimmen kann. Basierend auf den Nichtlinearitätseigenschaften bestimmt das Linearisierungsmodul eine Kompensationsfunktion, welche benutzt wird, Nichtlinearitäten in der Ausgangstreiberstufe zu verringern.
3 zeigt ein Blockdiagramm mancher Ausführungsbeispiele einer Automobilsteuereinheit 300 mit einem Sensorschnittstellenmodul 302, welches eingerichtet ist, Daten zwischen einer Steuereinheit 304 und einem oder mehreren Sensoren 306 auszutauschen. Das Sensorschnittstellenmodul 302 ist eingerichtet, ein Steuersignal S_CTRL von der Steuereinheit 304 zu empfangen und ein Ausgangssignal Sout basierend auf dem Steuersignal zu erzeugen, welches wiederum den ein oder mehreren Sensoren 306 bereitgestellt wird.
Insbesondere wird das Steuersignal S_CTRL einer Referenzspannungsquelle 308 bereitgestellt, welche eine Referenzspannung basierend auf dem Steuersignal S_CTRL für eine geschlossene Regelschleife 310 bereitstellt. Die geschlossene Regelschleife 310 ist eingerichtet, ein erstes Signal S₁ zu erzeugen, welches eine Ausgangstreiberstufe 312 ansteuert, das Ausgangssignal Sout zu erzeugen. Die Ausgangstreiberstufe 312 umfasst eine hochpegelseitige Stromquelle 312a, welche zwischen einer Versorgungsspannung Vcc und einem Ausgangsknoten 314 verbunden ist, und eine niederpegelseitige Stromquelle 312b, welche zwischen einen Masseanschluss und dem Ausgangsknoten 314 verbunden ist.
Bei normalen Betriebsbedingungen kann entweder die hochpegelseitige Stromquelle 312a oder die niederpegelseitige Stromquelle 312b betrieben werden, um das Ausgangssignal Sout zu erzeugen. Das erste Signal steuert einen Wert des Ausgangssignals Sout, indem ein von der Stromquelle 312a oder 312b erzeugter Strom gesteuert oder geregelt wird. Beispielsweise steuert bei manchen Ausführungsbeispielen das erste Signal S₁ den Betrieb der hochpegelseitigen Stromquelle 312a, um das Ausgangssignal Sout zu erzeugen, während in anderen Fällen oder anderen Ausführungsbeispielen das erste Signal S₁ den Betrieb der niederpegelseitigen Stromquelle 312b steuert, um das Ausgangssignal Sout zu erzeugen.
Ein Linearisierungsmodul 316 ist eingerichtet, ein zweites Signal S₂ zu erzeugen, welches den Strom einer Stromquelle modifiziert, welche unter normalen Betriebsbedingungen nicht betrieben wird, das Ausgangssignal Sout zu erzeugen. Das Linearisierungsmodul 316 misst eine Antwort der Stromquelle, welche betrieben wird, das Ausgangssignal Sout zu erzeugen, und berechnet basierend auf der gemessenen Antwort eine Nichtlinearität der Stromquelle, welche betrieben wird, das Ausgangssignal Sout zu erzeugen. Das Linearisierungsmodul 316 ist weiter eingerichtet, ein Kompensationssignal S_comp aus der berechneten Nichtlinearität zu erzeugen, welches benutzt werden kann, die Größe eines linearen Betriebsbereichs zwischen einem aus der Ausgangstreiberstufe 312 ausgegebenen Strom und einem Signal, welches innerhalb eines Prozessierungsblocks 318, welcher das Signal als Repräsentation des Stroms benutzt, benutzt wird, zu vergrößern.
Beispielsweise betreibt für Sensoren 306, welche zwischen den Ausgangsknoten 314 und einem Masseanschluss geschaltet sind, das erste Signal S₁ die hochpegelseitige Stromquelle 312a, um das Ausgangssignal S_out zu erzeugen, und das aus dem Linearisierungsmodul 316 ausgegebene zweite Signal S₂ modifiziert den niederpegelseitigen Strom, welcher in die gleiche Richtung geht wie der hochpegelseitige Strom. Das Linearisierungsmodul 316 misst die Antwort des ersten Signals S₁ und berechnet basierend auf der gemessenen Antwort die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 312a.
Für Sensoren, welche zwischen den Ausgangsknoten 314 und eine hochpegelseitige Versorgungsspannung geschaltet sind, betreibt das erste Signal S₁ die niederpegelseitige Stromquelle 312b, um das Ausgangssignal Sout zu erzeugen, und das aus dem Linearisierungsmodul 316 ausgegebene zweite Signal S₂ modifiziert den hochpegelseitigen Strom, welcher in die gleiche Richtung wie der niederpegelseitige Strom geht. Das Linearisierungsmodul 316 misst die Antwort des ersten Signals S₁ und berechnet basierend auf der gemessenen Antwort die Nichtlinearität der niederpegelseitigen Stromquelle 312b.
4 zeigt ein Blockdiagramm einiger zusätzlicher Ausführungsbeispiele einer Automobilsteuereinheit 400 (z.B. einer Motorsteuereinheit, einer Airbagsteuereinheit, etc.) mit einem Sensorschnittstellenmodul 402, welches eingerichtet ist, Datensignale zwischen einer Steuereinheit 406 und einem oder mehreren Sensoren 408 auszutauschen.
Das Sensorschnittstellenmodul 402 umfasst eine Steuereinheitsschnittstelle 404, welche eine Schnittstelle zu der Steuereinheit 406 bildet, und eine Sensorschnittstelle 410, welche eine Schnittstelle zu einem Paar von Drähten 412, 414 bildet, welche mit einem oder mehreren Sensoren 408 gekoppelt sind. Das Sensorschnittstellenmodul 402 umfasst weiter eine Referenzspannungsquelle 416, welche eingerichtet ist, ein Steuersignal S_CTRL von der Steuereinheit 406 zu empfangen und basierend hierauf ein variables Referenzsignal Vref zu erzeugen. Die Referenzspannungsquelle 416 ist mit einer geschlossenen Regelschleife 418 gekoppelt, welche ein digitales Steuersignal D_PID erzeugt, welches einem Steueranschluss einer Ausgangstreiberstufe 420 zugeführt wird. Das digitale Steuersignal D_PID treibt die Ausgangstreiberstufe 420, d.h. steuert diese an, um eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten 424 zu regulieren.
Die Ausgangstreiberstufe 420 umfasst eine hochpegelseitige Stromquelle 420a und eine niederpegelseitige Stromquelle 420b, welche an dem Ausgangsknoten 424 des Sensorschnittstellenmoduls 402 in Reihe verbunden sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die hochpegelseitige Stromquelle einen Stromspiegel mit einem ersten PMOS-Transistor mit einer ersten Breite und einem zweiten PMOS-Transistor mit einer zweiten Breite größer als der ersten Breite.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Steuereinheit 406 eingerichtet, die Referenzspannungsquelle 416 zu steuern, eine variable Referenzspannung Vref entsprechend Signalen, welche zu den ein oder mehreren Sensoren 408 zu senden sind, zu erzeugen. Basierend auf der variablen Referenzspannung Vref passt die geschlossene Regelschleife 418 das digitale Steuersignal D_PID an, bis die Spannung an dem Ausgangsknoten 424 zu der variablen Referenzspannung Vref passt, beispielsweise mit dieser übereinstimmt. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist ein Dämpfungsnetzwerk 426 umfassend einen Widerstand, eine Kapazität und/oder eine Induktivität zwischen der Sensorschnittstelle 410 und den ein oder mehreren Sensoren 408 angeordnet. Das Dämpfungsnetzwerk 426 ist eingerichtet, eine Resonanz zwischen der Leitungsinduktivität und Kapazitäten auf der Sensorseite ebenso wie auf der Steuereinheitseite zu dämpfen.
Ein Linearisierungsmodul 422 ist mit der geschlossenen Regelschleife 418 und mit der Ausgangstreiberstufe 420 verbunden. Das Linearisierungsmodul 422 ist eingerichtet, einen Steuercode S_CC für die niederpegelseitige Stromquelle 420b bereitzustellen, welcher den niederpegelseitigen Strom, der von der niederpegelseitigen Stromquelle 420b ausgegeben wird, steuert. Das Linearisierungsmodul 422 ist zudem eingerichtet, das digitale Steuersignal D_PID zu empfangen, welches die hochpegelseitige Stromquelle 420a steuert.
Während des Normalbetriebs steuert die geschlossene Regelschleife 418 einen Ausgangsstrom der Ausgangstreiberstufe 420 durch Betreiben der hochpegelseitigen Stromquelle 420a. In einer Kalibrierungsbetriebsart ist das Linearisierungsmodul 422 jedoch eingerichtet, eine Kalibrierungsprozedur durchzuführen, welche eine Kompensationsfunktion bestimmt, welche eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle oder der niederpegelseitigen Stromquelle verringert oder deren Auswirkungen abschwächt. Das Linearisierungsmodul 422 bestimmt die Kompensationsfunktion durch Steuern des Stroms, welcher durch die niederpegelseitige Stromquelle 420b erzeugt wird, in einer kontrollierten Weise, und durch Bestimmen einer Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 420a oder der niederpegelseitigen Stromquelle 420b basierend auf einem Vergleich des niederpegelseitigen Steuercodes S_CC und des hochpegelseitigen Steuersignals D_PID. Aus der Nichtlinearität wird eine Kompensationsfunktion bestimmt.
Wenn beispielsweise der von der niederpegelseitigen Stromquelle 420b erzeugte Strom innerhalb eines nichtlinearen Betriebsbereichs der hochpegelseitigen Stromquelle 420a variiert wird, wird das aus der geschlossenen Regelschleife 418 ausgegebene digitale Steuersignal D_PID in nichtlinearer Weise variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen variiert das Linearisierungsmodul 422 den niederpegelseitigen Strom durch Modifizieren des niederpegelseitigen Steuercodes (z.B. durch Addieren von Versatzschritten), während bei anderen Ausführungsbeispielen das Linearisierungsmodul 422 eingerichtet ist, eine zusätzliche niederpegelseitige Stromquelle zu betreiben, um einen zusätzlichen niederpegelseitigen Strom zu erzeugen, welcher zu den Strömen an dem Ausgangsknoten oder irgendwo innerhalb der Ausgangstreiberstufe 420 hinzu addiert wird.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist das Linearisierungsmodul 422 eingerichtet, die Kalibrierungsprozedur dynamisch durchzuführen, um Änderungen der Nichtlinearität zu berücksichtigen. Beispielsweise wird bei manchen Ausführungsbeispielen der Kalibrierungsprozedur durchgeführt, indem ein Wert des Steuercodes S_CC angepasst wird und damit der niederpegelseitige Strom angepasst bzw. geändert wird. Das Anpassen bzw. Ändern des niederpegelseitigen Stroms bewirkt eine Änderung des von der hochpegelseitigen Stromquelle 420a erzeugten hochpegelseitigen Stroms und daher eine Änderung des digitalen Steuersignals D_PID.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann, da das Sensorschnittstellenmodul 402 alternativ Daten zu den Sensoren 408 sendet und von diesen empfängt, die Kalibrierungsprozedur eingerichtet sein, das digitale Steuersignal D_PID und den Steuercode S_CC über normale Betriebszyklen zu messen, während Änderungen des niederpegelseitigen Stroms (z.B. Änderungen des niederpegelseitigen Steuercodes S_CC) zwischen Daten vorgenommen werden, welche von den Sensoren 408 empfangen werden.
Das Linearisierungsmodul 422 ist in der Lage, eine oder mehrere Eigenschaften, im Folgenden auch als Dateneigenschaften bezeichnet, der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle aus dem Steuercode S_CC und einer mit der hochpegelseitigen Stromquelle 420a verknüpften Antwort zu bestimmen. Beispielsweise ist bei manchen Ausführungsbeispielen das Linearisierungsmodul 420 in der Lage, eine oder mehrere Dateneigenschaften der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle aus dem Steuercode S_CC und dem entsprechenden digitalen Steuersignal D_PID zu bestimmen. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das Linearisierungsmodul 422 in der Lage, eine oder mehrere Dateneigenschaften der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle aus dem Steuercode S_CC und einem entsprechenden hochpegelseitigen Strom, welcher den ein oder mehreren Sensoren 408 bereitgestellt wird, zu bestimmen.
Das Linearisierungsmodul 422 ist eingerichtet, die eine oder mehreren Dateneigenschaften zu benutzen, die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 420a zu approximieren. Die approximierte Nichtlinearität kann benutzt werden, eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche die der hochpegelseitigen Stromquelle 420a zugeordnete Nichtlinearität abmildert, was effektiv eine Größe eines Bereichs des linearen Betriebs der hochpegelseitigen Stromquelle 420a vergrößert. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Linearisierungsmodul 422, um die Nichtlinearität abzumildern, die Kompensationsfunktion an dem Eingang der hochpegelseitigen Stromquelle 420 oder an dem Eingang eines Verarbeitungsblocks 428, welcher das digitale Steuersignal D_PID als eine Darstellung eines den Sensoren 408 bereitgestellten Ruhestroms benutzt, zuführen. Beispielsweise kann bei manchen Ausführungsbeispielen das Linearisierungsmodul 422 die Kompensationsfunktion an dem Eingang eines Verarbeitungsblocks 428 zuführen, welcher einen Empfänger umfasst, welcher eingerichtet ist, von den ein oder mehreren Sensoren 408 empfangene Signale zu demodulieren.
Durch Abmildern der der hochpegelseitigen Stromquelle 420a zugeordneten Nichtlinearität kann die Größe der hochpegelseitigen Stromquelle 420a verringert werden (was z.B. eine Chipfläche verringert), und/oder die Versorgungsspannung der hochpegelseitigen Stromquelle 420a kann verringet werden (was z.B. den Stromverbrauch verringert).
5 zeigt ein Blockdiagramm mancher detaillierteren Ausführungsbeispiele einer Automobilsteuereinheit 500 mit einem Sensorschnittstellenmodul 502, welches ein Linearisierungsmodul 512 umfasst, welches eingerichtet ist, einer hochpegelseitigen Stromquelle 510a zugeordnete Nichtlinearitäten abzumildern. Das Linearisierungsmodul 512 ist eingerichtet, die durch die hochpegelseitige Stromquelle 510 eingeführte Nichtlinearität von einem digitalen Steuersignal D_PID, bevor das Steuersignal von einem Empfänger 524 empfangen wird, abzumildern.
Insbesondere umfasst das Sensorschnittstellenmodul 502 eine geschlossene Regelschleife 504, welche ein Vergleichselement 506 und einen PID-Regler 508 (vom Englischen „Proportional-Integral-Derivative“) umfasst. Das Vergleichselement 506 (z.B. ein Komparator oder ein Analog/Digital-Wandler) weist einen ersten Eingang, welcher mit einer Referenzspannungsquelle 514 verbunden ist, und einen zweiten Eingang, welcher eingerichtet ist, ein Rückkopplungssignal von einem Ausgangsknoten 522 zu empfangen, auf. Die Spannungsreferenzquelle 514 ist eingerichtet, eine Referenzspannung Vref auszugeben, welche die Spannung an dem Ausgangsknoten 522 steuert. Ein Ausgangssignal des Vergleichselements 506 ist mit einem Eingang des PID-Reglers 508 gekoppelt, welcher eingerichtet ist, ein digitales Steuersignal D_PID zu erzeugen, welches einer Ausgangstreiberstufe 510 bereitgestellt wird, welche eine hochpegelseitige Stromquelle 510a und eine niederpegelseitige Stromquelle 510 aufweist. Da die geschlossene Regelschleife 504 das digitale Steuersignal D_PID basierend auf einer Spannung an dem Ausgangsknoten 522 erzeugt, welche von der hochpegelseitigen Stromquelle 510 gesteuert wird, wird das digitale Steuersignal D_PID Nichtlinearitäten enthalten, welche durch die nichtlinearen Eigenschaften der hochpegelseitigen Stromquelle 510a verursacht werden.
Das Sensorschnittstellenmodul 502 umfasst weiter ein Linearisierungsmodul 512 umfassend eine Teststeuerung 518 und einen adaptiven Nichtlinearitätsblock 520. Die Teststeuerung 518 umfasst einen ersten und einen zweiten Ausgangsknoten. Der erste Ausgangsknoten ist mit der Ausgangstreiberstufe 510 verbunden und ist eingerichtet, einen Steuercode S_CC an die niederpegelseitige Stromquelle 510b auszugeben. Der zweite Ausgangsknoten ist mit dem adaptiven Nichtlinearitätsblock 520 verbunden. Die Teststeuerung 518 umfasst weiter einen ersten Eingangsknoten, welcher mit dem Ausgang der geschlossenen Regelschleife 504 verbunden ist und eingerichtet ist, das digitale Steuersignal D_PID zu empfangen.
Während des Betriebs ist die Teststeuerung 518 eingerichtet, eine Kalibrierungsprozedur durchzuführen, welche den Steuercode S_CC variiert, welcher der niederpegelseitigen Stromquelle 510b bereitgestellt wird, was bewirkt, dass die niederpegelseitige Stromquelle 510b einen Wert eines von ihr erzeugten niederpegelseitigen Stroms variiert. In Antwort auf Variationen des niederpegelseitigen Stroms wird die geschlossene Regelschleife 504 das der hochpegelseitigen Stromquelle 510a bereitgestellte digitale Steuersignal D_PID variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der Steuercode S_CC über eine Vielzahl von Werten verändert, um eine Vielzahl von entsprechenden digitalen Steuersignalen D_PID zu bestimmen, welche einem hochpegelseitigen Strom, der von der hochpegelseitigen Stromquelle 510a ausgegeben wird, zugeordnet sind. Basierend auf der Vielzahl von Steuercodes S_CC und digitalen Steuersignalen D_PID ist die Teststeuerung 518 eingerichtet, eine oder mehrere Dateneigenschaften von Nichtlinearitäten der hochpegelseitigen Stromquelle 510a zu bestimmen (d.h. unbekannte Parameter einer nichtlinearen Funktion zu bestimmen, welche eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle approximiert).
Beispielsweise kann, sobald das Sensorschnittstellenmodul 502 hochgefahren ist und die Ausgangsspannung eingeschwungen ist (z.B. einen stabilen Zustand erreicht hat) die Teststeuerung 518 den Steuercode S_CC langsam inkrementieren, um den niederpegelseitigen Strom schrittweise zu erhöhen. Das Erhöhen des niederpegelseitigen Stroms bewirkt, dass sich ein hochpegelseitiger Strom (d.h. Ruhestrom), welcher von der hochpegelseitigen Stromquelle 510 ausgegeben wird, schrittweise verändert. Die Teststeuerung empfängt eine Antwort der hochpegelseitigen Stromquelle 510a in Form des digitalen Steuersignals D_PID. Solange sich die hochpegelseitige Stromquelle 510a in einem linearen Betriebsbereich befindet, wird ein Ansteigen des niederpegelseitigen Stroms zu einem proportionalen Ansteigen des digitalen Steuersignals D_PID führen, welcher die hochpegelseitige Stromquelle 510a steuert. Wenn die hochpegelseitige Stromquelle 510a jedoch in einen nichtlinearen Betriebsbereich gerät, wird ein Ansteigen des niederpegelseitigen Stroms durch ein überproportionales oder unterproportionales Ansteigen des digitalen Steuersignals D_PID kompensiert, welches die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 510a berücksichtigt. Aus dem nicht-proportionalen Ansteigen des digitalen Steuersignals D_PID kann die Teststeuerung 518 eine oder mehrere Dateneigenschaften der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle bestimmen.
Der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 weist einen ersten Eingangsknoten auf, welcher mit dem Ausgang der geschlossenen Regelschleife 504 verbunden ist, und einen zweiten Eingangsknoten auf, welcher mit der Teststeuerung 518 verbunden ist. Der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 ist eingerichtet, von der geschlossenen Regelschleife 504 das digitale Steuersignal D_PID und von der Teststeuerung 518 die eine oder mehreren Dateneigenschaft(en) zu empfangen. Der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 ist eingerichtet, basierend auf den empfangenen Signalen eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 510 abmildert. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Kompensationsfunktion gleich der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 510a. Wenn der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 eine nichtlineare Eingabe empfängt, wird die Kompensationsfunktion dem digitalen Steuersignal D_PID eingefügt, beispielsweise hinzugefügt, um die Nichtlinearität zu entfernen, bevor das Signal zu dem Empfänger 524 geht, so dass das in den Empfänger 524 hineingehende Signal linear ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist ein Filter (z.B. ein Tiefpassfilter) und/oder ein Dezimator 526 zwischen dem Ausgang der geschlossenen Regelschleife 504 und dem adaptiven Nichtlinearitätsblock 520 angeordnet. Durch Anordnen eines Tiefpassfilters und/oder eines Dezimators vor den adaptiven Nichtlinearitätsblock 520 kann die Komplexität der Berechnung, welche benutzt wird, um die Kompensationsfunktion zu erzeugen, verringert werden, indem die Berechnung in verschiedene aufeinanderfolgende Schritte aufgeteilt wird. Dies verringert die Hardwarekomplexität.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 eine Look-Up-Tabelle 528, welche benutzt werden kann, die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 510a zu bestimmen. Bei derartigen Ausführungsbeispielen werden das digitale Steuersignal D_PID und ein niederpegelseitiger Steuercode S_CC als Eingänge für die Look-Up-Tabelle 528 empfangen, welche basierend hierauf eine approximierte Nichtlinearität ausgibt. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden das digitale Steuersignal D_PID und ein niederpegelseitiger Steuercode S_CC als Eingänge der Look-Up-Tabelle 528 empfangen, welche einen Grenzpunkt als Ausgabe liefert. Der adaptive Nichtlinearitätsblock 520 interpoliert dann zwischen Grenzpunkten, um eine Funktion zu approximieren, welche die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 510b beschreibt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Teststeuerung 518 zudem einen zweiten Eingangsknoten, welcher eingerichtet ist, von dem Empfänger 524 ein Statussignal S_status zu empfangen. Das Statussignal S_status teilt der Teststeuerung 518 mit, ob die Automobilsteuereinheit 500 in einer Normalbetriebsart oder einer Linearitätstestbetriebsart, welche die Kalibrierungsprozedur durchführt, arbeitet. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann das Statussignal S_status auch andere Informationen von dem Empfänger 524 zu der Teststeuerung 518 übermitteln. 6 zeigt ein Blockdiagramm einiger alternativer Ausführungsbeispiele einer Automobilsteuereinheit 600 mit einem Sensorschnittstellenmodul 602, umfassend ein Linearisierungsmodul 608, welches eingerichtet ist, Nichtlinearitäten einer hochpegelseitigen Stromquelle 606a abzumildern. Das Linearitätsmodul 608 ist eingerichtet, ein von einer geschlossenen Regelschleife 604 ausgegebenes digitales Steuersignal D_PID zu modifizieren, um zu bewirken, dass sich die hochpegelseitige Stromquelle 606a linear verhält.
Insbesondere umfasst das Linearisierungsmodul 608 eine Teststeuerung 610 und einen adaptiven Nichtlinearitätsblock 612. Die Teststeuerung 610 arbeitet wie oben bezüglich 5 beschrieben. Der adaptive Nichtlinearitätsblock 612 ist in einer Steuerleitung angeordnet, welche sich zwischen dem Ausgang der geschlossenen Regelschleife 604 und der hochpegelseitigen Stromquelle 606a erstreckt.
Während des Betriebs ist die Teststeuerung 610 eingerichtet, eine Kalibrierungsprozedur durch Variieren des Steuercodes S_CC, welcher einer niederpegelseitigen Stromquelle 606b zugeführt wird, durchzuführen, was bewirkt, dass die niederpegelseitige Stromquelle 606b einen Wert des niederpegelseitigen Stroms, welchen sie erzeugt, variiert. In Antwort auf Variationen des niederpegelseitigen Stroms wird die geschlossene Regelschleife 604 das digitale Steuersignal D_PID, welches der hochpegelseitigen Stromquelle 606a bereitgestellt wird, variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der Steuercode S_CC über eine Vielzahl von Werten verändert, um eine Vielzahl entsprechender digitaler Steuersignale D_PID zu ermitteln. Basierend auf der Vielzahl von Steuersignalen S_CC und digitaler Steuersignale D_PID ist die Teststeuerung 610 eingerichtet, eine oder mehrere Dateneigenschaft(en) von Nichtlinearitäten der hochpegelseitigen Stromquelle 606a zu bestimmen.
Die eine oder mehreren Dateneigenschaft(en) werden dem adaptiven Nichtlinearitätsblock 612 bereitgestellt. Der adaptive Nichtlinearitätsblock 612 ist eingerichtet, eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 606a zu approximieren und eine Kompensationsfunktion zu bestimmen, welche sich reziprok zu der approximierten Nichtlinearität verhält. Die Kompensationsfunktion wird mit dem digitalen Steuersignal D_PID kombiniert, um ein adaptiertes digitales Steuersignal D_PID, zu erzeugen. Das adaptierte digitale Steuersignal D_PID, berücksichtigt die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle 606a, so dass die hochpegelseitige Stromquelle 606a einen linearisierten Ausgangsstrom liefert, was zu einem linearisierten digitalen Steuersignal D_PID führt.
7 ist ein Graph 700, welcher einen hochpegelseitigen Strom und eine von einem Linearisierungsmodul wie hier beschrieben erzeugte Kompensationsfunktion, um eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle zu berücksichtigen, zeigt.
Der Graph 700 zeigt einen hochpegelseitigen Strom 702 mit einer Nichtlinearität und eine entsprechende Kompensationsfunktion 704, welche durch einen adaptiven Nichtlinearitätsblock erzeugt wird. Um ein von einem oder mehreren Sensoren empfangenes Signal akkurat zu demodulieren, muss der hochpegelseitige Strom 702 zwischen einem maximalen Toleranzwert 708a und einem minimalen Toleranzwert 708b liegen. Wenn der hochpegelseitige Strom 702 außerhalb des maximalen und minimalen Toleranzwertes 708a und 708b ist, kann eine Demodulation eines von einem oder mehreren Sensoren empfangenen modulierten Stroms ungenau sein.
Wie in Graph 700 dargestellt ist der hochpegelseitige Strom 702 nicht innerhalb der maximalen und minimalen Toleranzwerte 708a und 708b. Das Anwenden der Kompensationsfunktion 704 auf das hochpegelseitige digitale Steuersignal (D_PID) führt jedoch zu einem linearisierten hochpegelseitigen Strom 706. Der linearisierte hochpegelseitige Strom 706 liegt zwischen dem maximalen Toleranzwert 708a und dem minimalen Toleranzwert 708b bis zu einem Sättigungslimit bei 0,5 und ermöglicht daher eine genaue Demodulation von empfangenen Signalen.
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens 800 zum Verbessern der Linearisierung eines hochpegelseitigen Stroms in einem Sensorschnittstellenmodul.
Während offenbarte Verfahren (z.B. Verfahren 800 bis 1100) untenstehend als Abfolge von Vorgängen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben sind, ist zu bemerken, dass die dargestellte Reihenfolge derartiger Vorgänge oder Ereignisse nicht als einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise können manche Vorgänge in andere Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Vorgängen oder Ereignissen außer den dargestellten und/oder beschriebenen stattfinden. Zudem können bei anderen Ausführungsbeispielen manche der dargestellten Vorgänge weggelassen sein, da nicht notwendigerweise alle Vorgänge oder Ereignisse zur Implementierung notwendig sind. Weiterhin können einer oder mehrere der hier dargestellten Vorgänge in einen oder mehreren getrennten Vorgängen und/oder Phasen durchgeführt werden.
Bei 802 wird eine Automobilsteuereinheit umfassend eine Ausgangstreiberstufe mit einer niederpegelseitigen Stromquelle und einer hochpegelseitigen Stromquelle bereitgestellt. Die hochpegelseitige Stromquelle der Ausgangstreiberstufe ist eingerichtet, eine Spannung zu steuern, welche an einen oder mehrere Sensoren, die mit der Automobilsteuereinheit verbunden sind, ausgegeben wird.
Bei 804 wird eine Kalibrierungsprozedur durch Betreiben der niederpegelseitigen Stromquelle durchgeführt, um eine oder mehrere Dateneigenschaften einer Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle zu bestimmen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird die Kalibrierungsprozedur durch einen iterativen Prozess durchgeführt. Der iterative Prozess umfasst ein Einstellen eines Wertes eines Steuercodes, welcher der niederpegelseitigen Stromquelle bei 806 bereitgestellt wird. Wenn der Wert des Steuercodes geändert wird, wird dies einen von der niederpegelseitigen Stromquelle ausgegebenen Strom verändern, was eine Änderung eines digitalen Steuersignals bewirkt, welches eingerichtet ist, einen von der hochpegelseitigen Stromquelle ausgegebenen hochpegelseitigen Strom zu steuern. Basierend auf dem digitalen Steuersignal und dem Steuercode werden bei 808 eine oder mehrere Dateneigenschaften einer Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle bestimmt.
Bei 810 wird eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle basierend auf der einen oder den mehreren Dateneigenschaften der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle bestimmt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle unter Benutzung einer Look-Up-Tabelle approximiert werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Look-Up-Tabelle eingerichtet, näherungsweise Werte eine Nichtlinearität verknüpft mit der einen oder den mehreren Dateneigenschaften zu speichern. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel werden die extrahierten Dateneigenschaften mit der Look-Up-Tabelle verglichen, um eine näherungsweise Nichtlinearität zu bestimmen.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle unter Benutzung einer spärlichen (spärlich besetzten) Look-Up-Tabelle approximiert werden. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel weist die spärliche Look-Up-Tabelle lediglich eine Anzahl von Grenzpunkten (z.B. 3-10 Grenzpunkte) auf, welche eine Approximation der hochpegelseitigen Linearität definieren, und einen oder mehrere Interpolationskoeffizienten. Ein adaptiver Nichtlinearitätsblock ist eingerichtet, zwischen den in der spärlichen Look-Up-Tabelle enthaltenen Grenzpunkten zu interpolieren, um eine Nichtlinearität zu approximieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Interpolation durch Benutzung eines Polynomfits (z.B. eines Polynomfits zweiter Ordnung) durchgeführt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Interpolation unter Benutzung eines linearen Fits oder eines abschnittsweise linearen Fits (z.B. Spline) durchgeführt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Interpolation unter Benutzung einer Funktion durchgeführt werden, welche die Sättigung mit einer geringen Anzahl von Parametern beschreibt. Beispielsweise $F (x) = a \cdot b \cdot \frac{x}{{(x^{n} + b^{n})}^{1 / n}}$
wobei n = 4 und a und b zu fittende, d.h. anzupassende, Parameter sind.
Bei 812 wird eine Kompensationsfunktion, welche benutzt wird, eine Nichtlinearität des hochpegelseitigen Stroms zu berücksichtigen, aus der approximierten Nichtlinearität erzeugt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Kompensationsfunktion mit dem digitalen Steuersignal kombiniert werden, bevor es der hochpegelseitigen Stromquelle bereitgestellt wird, um zu bewirken, dass sich die hochpegelseitige Stromquelle linear verhält. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird ein nichtlineares digitales Steuersignal der Steuerung, welche die hochpegelseitige Stromquelle steuert, basierend auf der Kompensationsfunktion angepasst, um die Nichtlinearität zu entfernen, bevor es einem Empfänger bereitgestellt wird.
Es ist zu bemerken, dass bei verschiedenen Ausführungsbeispielen die oben erwähnte Kalibrierungsprozedur an verschiedenen Zeitpunkten des Betriebs einer Automobilsteuereinheit durchgeführt werden kann. Die 9-11 veranschaulichen Beispiele von Kalibrierungsprozeduren, welch durch das oben erläuterte Linearisierungsmodul implementiert werden können. Die Kalibrierungsprozeduren der 9-11 sind Beispiele mancher Kalibrierungsprozeduren und sind nicht als einschränkend auszulegen.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Kalibrierungsprozedur 900 beim Hochfahren für das diskutierte Linearisierungsmodul.
Bei 902 wird eine mit einem oder mehreren Sensoren verbundene Automobilsteuereinheit bereitgestellt. Die Automobilsteuereinheit umfasst eine geschlossene Regelschleife, welche eingerichtet ist, eine Ausgangstreiberstufe mit einer niederpegelseitigen Stromquelle und einer hochpegelseitigen Stromquelle zu treiben. Die hochpegelseitige Stromquelle der Ausgangstreiberstufe ist eingerichtet, eine Spannung zu steuern, welche an die ein oder mehreren Sensoren ausgegeben wird.
Bei 904 werden die ein oder mehreren Sensoren von der Automobilsteuereinheit (ACU) getrennt. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist ein großes Schaltelement eingerichtet, die ein oder mehreren Sensoren wahlweise von der Automobilsteuereinheit, welche die Ausgangstreiberstufe mit der hochpegelseitigen Stromquelle und der niederpegelseitigen Stromquelle aufweist, zu trennen.
Bei 906 wird ein von der niederpegelseitigen Stromquelle ausgegebener niederpegelseitiger Strom schrittweise erhöht, um das der hochpegelseitigen Stromquelle bereitgestellte digitale Steuersignal zu variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der niederpegelseitigen Stromquelle ein Steuercode zugeführt, um den niederpegelseitigen Strom zu variieren. Das Erhöhen des niederpegelseitigen Stroms in einer schrittweisen Art und Weise bewirkt, dass die geschlossene Regelschleife das digitale Steuersignal, welches der hochpegelseitigen Stromquelle bereitgestellt wird, anpasst.
Bei 908 werden Paare eines Steuercodes und eines zugeordneten digitalen Steuersignals aufgenommen.
Bei 910 werden die aufgenommenen Paare benutzt, die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle zu approximieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die aufgenommenen Paare benutzt, eine Funktion zu fitten, welche die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle approximiert.
10 zeigt ein Flussdiagramm einer alternativen Kalibrierungsprozedur 900 für das beschriebene Linearisierungsmodul, welche ohne ein Schaltelement durchgeführt werden kann.
Bei 1002 wird eine Automobilsteuereinheit, welche mit einem oder mit mehreren Sensoren verbunden ist, bereitgestellt. Die Automobilsteuereinheit umfasst eine geschlossene Regelschleife, welche eingerichtet ist, eine Ausgangstreiberstufe mit einer niederpegelseitigen Stromquelle und einer hochpegelseitigen Stromquelle zu treiben. Die hochpegelseitige Stromquelle der Ausgangstreiberstufe ist eingerichtet, eine Spannung zu steuern, welche an die ein oder mehreren Sensoren ausgegeben wird.
Bei 1004 werden die ein oder mehreren Sensoren in eine Wartebetriebsart versetzt. Während sie in der Wartebetriebsart sind, übertragen die Sensoren keine Daten, außer sie empfangen ein anfängliches Signal von der Automobilsteuereinheit.
Bei 1006 wird der Steuercode, welcher die Ausgabe des niederpegelseitigen Stroms aus der niederpegelseitigen Stromquelle steuert, schrittweise erhöht, um ein digitales Steuersignal, welches der hochpegelseitigen Stromquelle bereitgestellt wird, zu variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der niederpegelseitigen Stromquelle ein Steuercode bereitgestellt, um den niederpegelseitigen Strom zu variieren.
Bei 1008 werden Paare des Steuercodes und eines zugeordneten hochpegelseitigen digitalen Steuersignals aufgenommen. Die Vorgänge 1006 und 1008 können iterativ durchgeführt werden, so dass der Steuercode und das digitale Steuersignal zumindest einmal mehr oder genauso oft wie eine Anzahl unbekannter Variablen, welche in einer Linearisierungsfunktion verwendet werden, aufgenommen werden.
Bei 1010 werden die aufgenommenen Paare benutzt, die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle zu approximieren. Bei 1012 werden die Sensoren in den Normalbetrieb zurückversetzt. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Sensoren in den Normalbetrieb versetzt werden, indem das erste Synchronisationssignal oder der erste Befehl gesendet wird, welcher die Antwort der Sensoren initiiert.
11 zeigt ein Flussdiagramm einer alternativen dynamischen Kalibrierungsprozedur 1100 für das beschriebene Linearisierungsmodul. Im Gegensatz zu den oben diskutierten Kalibrierungsprozeduren kann die Kalibrierungsprozedur 1100 benutzt werden, um Änderungen des Sensorsystems während des Betriebs zu berücksichtigen. Beispielsweise verändert sich die Sättigungsgrenze mit der Temperatur, so dass sich, wenn sich eine Betriebstemperatur der Steuereinheit ändert, der Sättigungspegel verändern wird und die Linearisierungsfunktion dann nicht mehr genau die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle berücksichtigen wird. Die dynamische Kalibrierungsprozedur 1100 berücksichtigt derartige dynamische Änderungen der Temperatur.
Bei 1102 wird eine Automobilsteuereinheit (ACU), welche mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist, bereitgestellt. Die Automobilsteuereinheit umfasst eine geschlossene Regelschleife, welche eingerichtet ist, eine Ausgangstreiberstufe mit einer niederpegelseitigen Stromquelle und einer hochpegelseitigen Stromquelle zu treiben. Die hochpegelseitige Stromquelle der Ausgangstreiberstufe ist eingerichtet, eine Spannung zu steuern, welche an die ein oder mehreren Sensoren ausgegeben wird.
Bei 1104 wird optional beim Hochfahren eine Kalibrierungsprozedur durchgeführt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Kalibrierungsprozedur beim Hochfahren die Kalibrierungsprozedur 900 der 9 umfassen.
Bei 1106 wird der normale Busbetrieb gestartet. Während des normalen Busbetriebs werden Signalen zwischen der Automobilsteuereinheit und den ein oder mehreren Sensoren ausgetauscht (beispielsweise über leitende Drähte).
Bei 1108 werden Werte eines Steuersignals, welches die hochpegelseitige Stromquelle steuert, und optional eines niederpegelseitigen Steuercodes oder Modulationsschritte eines niederpegelseitigen Steuercodes aufgenommen. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden der niederpegelseitige Steuercode und das zugeordnete Steuersignal gemessen, während Daten zwischen der Automobilsteuereinheit und den ein oder mehreren Sensoren ausgetauscht werden.
Bei 1110 wird ein hochpegelseitiger Strom, welcher durch die hochpegelseitige Stromquelle geliefert wird, vergrößert, indem ein Offset-Strom durch die lineare niederpegelseitige Stromquelle programmiert wird. Beispielsweise kann bei manchen Ausführungsbeispielen der hochpegelseitige Strom vergrößert werden, indem ein Steuercode bereitgestellt wird, der bewirkt, dass die lineare niederpegelseitige Stromquelle den Offset-Strom erzeugt. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird ein Wert des Steuercodes zwischen dem Empfangen von Daten von einem oder mehreren Sensoren verändert oder angepasst.
Bei 1112 kann ein Empfänger optional angepasst werden, um mit Änderungen der hochpegelseitigen Strompegel für die nächste Übertragung zu berücksichtigen.
Bei 1114 werden der Steuercode und das Steuersignal, welche benutzt werden, die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle zu approximieren, aktualisiert.
Einer oder mehrere der Vorgänge 1108 bis 1114 kann/können iterativ durchgeführt werden, um Änderungen der hochpegelseitigen Stromquelle zu folgen. Beispielsweise werden während einer ersten Iteration ein niederpegelseitiger Steuercode und ein zugeordnetes hochpegelseitiges Steuersignal aufgenommen (Vorgang 1108). Die aufgenommenen Daten werden benutzt, den Steuercode und den Ruhestrom, welche benutzt werden, um die Nichtlinearität zu approximieren, zu aktualisieren. Der Ruhestrom wird dann vergrößert, indem der Steuercode angepasst wird (Vorgang 1110), bevor ein zweiter niederpegelseitiger Steuercode und zugeordnetes hochpegelseitiges Steuersignal aufgenommen werden (Vorgang 1108).
12 zeigt einen Graphen 1200, welcher eine stückweise lineare Interpolation zeigt, welche nichtlineare Eigenschaften der hochpegelseitigen Stromquelle unter Benutzung einer spärlichen Look-Up-Tabelle approximiert. Der Graph 1200 zeigt auf der x-Achse einen Steuercode, welcher einer niederpegelseitigen Stromquelle bereitgestellt wird, und auf der y-Achse einen entsprechenden Ausgangsstrom der hochpegelseitigen Stromquelle.
Um die Interpolation durchzuführen, werden ein niederpegelseitiger Steuercode und ein entsprechender hochpegelseitiger Steuersignalwert für einen Ruhestrom und für einen Modulationsschritt Δx(I_mod) gemessen (z.B. für einen Ruhestrom entsprechend einer „0“ und einen Modulationsschritt entsprechend einer „1“). Der Steuercode wird dann um einen konstanten Wert Δx_LS1 erhöht, was zu einem Ansteigen des hochpegelseitigen Steuersignals, welches von der geschlossenen Regelschleife (z.B. PID-Regler) ausgegeben wird, führt. Das aus der geschlossenen Regelschleife ausgegebene Steuersignal und der niederpegelseitige Steuercode werden wiederum gemessen. Zwei Linien 1202 und 1204 werden durch die Paare entsprechender Punkte von beiden Messungen gefittet. Der Kreuzungspunkt der Linien 1202 und 1204 wird berechnet und als Grenzknoten für die stückweise lineare Funktion ausgewählt. Wenn die Steigungsdifferenz oder Gain-Differenz zwischen den beiden Linien hinreichend niedrig ist, endet die Prozedur hier.
Wenn die Steigungsdifferenz oder Gain-Differenz zwischen den Linien 1202 und 1204 nicht hinreichend klein ist (z.B. nicht unterhalb eines vorgegebenen Wertes ist), wird der Steuercode um einen konstanten Wert Δx_LS2 vergrößert, und zwei weitere Linien werden durch die Punkte, welche zu dem zweiten Ansteigen des niederpegelseitigen Stroms gehören, gefittet (die gefitteten Linien sind im Graphen 1200 nicht gezeigt). Die Kreuzungspunkte mit den bereits existierenden Linien werden berechnet und zu der Liste von Grenzknoten hinzugefügt. Zusätzliche Punkte können anschließend bestimmt werden, indem der Steuercode vergrößert wird, um eine gewünschte Genauigkeit des Fits zu erreichen.
Zu bemerken ist, dass die obigen Ausführungsbeispiele nicht als einschränkend auszulegen sind, sondern Modifizierungen und Abwandlungen möglich sind.

Claims

Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600), umfassend: eine Referenzspannungsquelle (208; 308; 416; 514), welche eingerichtet ist, ein Referenzsignal (V_ref) zu erzeugen, eine Ausgangstreiberstufe (212; 312; 420; 510; 606) mit einer hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a), welche eingerichtet ist, einen hochpegelseitigen Strom zu erzeugen, verbunden in Reihe an einem Ausgangsknoten (218; 314; 412) mit einer niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b), welche eingerichtet ist, einen niederpegelseitigen Strom zu erzeugen, eine geschlossene Regelschleife (210; 310; 418; 504; 604), welche eingerichtet ist, das Referenzsignal (V_ref) zu empfangen und ein erstes Signal (D_PID) zu erzeugen, welches entweder die hochpegelseitige Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) oder die niederpegelseitige Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) betreibt, um ein Ausgangssignal an dem Ausgangknoten (218; 314; 412) zu erzeugen, und ein Linearisierungsmodul (316; 422; 512; 608), welches eingerichtet ist, einen Strom einer Stromquelle, welche nicht zum Erzeugen des Ausgangssignal betrieben wird, zu variieren, um eine Nichtlinearität der Stromquelle, welche betrieben ist, das Ausgangssignal zu erzeugen, zu approximieren, und die approximierte Nichtlinearität zu benutzen, die Nichtlinearität abzumildern.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach Anspruch 1, wobei die geschlossene Regelschleife (210; 310; 418; 504, 604) umfasst: einen Komparator (506) oder Analog/Digital-Wandler, welcher eingerichtet ist, ein Signal basierend auf einem Vergleich des Referenzsignals (V_ref) mit einem Rückkopplungssignal, welches von dem Ausgangsknoten gehalten wird, und abhängig von dem hochpegelseitigen Strom zu erzeugen, und einen PID-Regler (508), welcher eingerichtet ist, das Signal zu empfangen, um ein digitales Steuersignal (D_PID) zu erzeugen, welcher die hochpegelseitige Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) treibt, um das Ausgangssignal an dem Ausgangsknoten (218, 314; 412) zu erzeugen, wobei das digitale Steuersignal (D_PID) Nichtlinearitäten der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) angibt, da das Rückkopplungssignal von dem hochpegelseitigen Strom abhängt.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach Anspruch 2, wobei das Linearisierungsmodul (316; 422; 512; 608) eine Teststeuerung (518; 610) umfasst, welche eingerichtet ist: das digitale Steuersignal (D_PID) zu empfangen, welches den Betrieb der Ausgangstreiberstufe (212; 312; 420; 510; 606) treibt, einen Steuercode für die niederpegelseitige Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) zu modifizieren, was einen Wert des digitalen Steuersignals (D_PID) variiert, indem ein von der niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) ausgegebener niederpegelseitiger Strom verändert wird, und eine oder mehrere Dateneigenschaften der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) aus dem Steuercode (S_CC) und dem digitalen Steuersignal (D_PID) zu bestimmen.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach Anspruch 3, wobei das Linearisierungsmodul (316; 422; 512; 608) weiter umfasst: einen adaptiven Nichtlinearitätsblock (520; 612), welcher zwischen einem Ausgang der geschlossenen Regelschleife (210; 310; 418; 504; 604) und der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) angeordnet ist, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520; 612) eingerichtet ist, die eine oder mehreren Dateneigenschaften von der Teststeuerung (518; 610) zu empfangen, die Nichtlinearität basierend auf den ein oder mehreren Dateneigenschaften zu approximieren und basierend auf der Nichtlinearität eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche Nichtlinearitäten in dem digitalen Steuersignal (D_PID) abmildert.
Automobilsteuereinheit nach Anspruch 3 oder 4, weiter umfassend: einen Empfänger (524), welcher eingerichtet ist, das digitale Steuersignal (D_PID) zu empfangen und das digitale Steuersignal (D_PID) zu modulieren, um Daten von ein oder mehreren mit der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) verbundenen Sensoren (206; 306; 408) zu empfangen.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach Anspruch 5, wobei das Linearisierungsmodul (316; 422; 512; 608) weiter umfasst: einen adaptiven Nichtlinearitätsblock (520), welcher zwischen einen Ausgang der geschlossenen Regelschleife (504) und den Empfänger (524) angeordnet ist, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520; 612) eingerichtet ist, die eine oder mehreren Dateneigenschaften von der Teststeuerung (518; 610) zu empfangen, die Nichtlinearität basierend auf den ein oder mehreren Dateneigenschaften zu approximieren und basierend auf der Nichtlinearität eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche Nichtlinearitäten in dem digitalen Steuersignal (D_PID) abmildert.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach Anspruch 6, weiter umfassend einen Filter oder Dezimator (526), welcher mit einem Ausgang der geschlossenen Regelschleife (504) und einem Eingang des adaptiven Nichtlinearitätsblocks (520) verbunden ist.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eine Look-Up-Tabelle (528) umfasst, welche eingerichtet ist, eine mit dem Steuercode (S_CC) und dem digitalen Steuersignal (D_PID) zugeordnete approximierte Nichtlinearität zu speichern.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eine Look-Up-Tabelle (528) umfasst, welche eingerichtet ist, mit dem Steuercode (S_CC) und dem digitalen Steuersignal (D_PID) verknüpfte Grenzpunkte zu speichern, und wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eingerichtet ist, eine Interpolation der Grenzpunkte durchzuführen, um eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (510a) zu approximieren.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 9, wobei die Interpolation eine stückweise lineare Interpolation umfassend eine erste Linie und eine zweite Linie, welche eine Vielzahl von Paaren von niederpegelseitigen Steuercodes (S_Cc) und hochpegelseitigen Steuersignalwerten (D_PID) schneiden, umfasst.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 10, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eingerichtet ist, eine Anzahl von bei der stückweise linearen Interpolation benutzten Linien zu vergrößern, wenn eine Steigungsdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Linie nicht unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.
Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die hochpegelseitige Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) einen Stromspiegel mit einem ersten PMOS-Transistor einer ersten Breite und einem zweiten PMOS-Transistor mit einer zweiten Breite größer der ersten Breite umfasst.
Automobilsteuereinheit (500; 600), umfassend: eine Ausgangstreiberstufe (510; 606) mit einer hochpegelseitigen Stromquelle (510a; 606a), welche an einem Ausgangsknoten in Reihe zu einer niederpegelseitigen Stromquelle (510b; 606b) geschaltet ist, einen Komparator (506) oder Analog/Digital-Wandler, welcher eingerichtet ist, ein Referenzsignal (V_ref) von einer Referenzspannungsquelle (514) mit einem Rückkopplungssignal von dem Ausgangsknoten zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich ein Ausgangssignal zu bilden, einen PID-Regler (508, welcher eingerichtet ist, das Ausgangssignal zu empfangen und ein digitales Steuersignal (D_PID) zu bilden, welches die hochpegelseitige Stromquelle (510a; 606a) steuert, eine Teststeuerung (518; 610), welche eingerichtet ist, einen Steuercode (S_CC) auszugeben, welcher einen von der niederpegelseitigen Stromquelle (510b; 606b) ausgegebenen niederpegelseitigen Strom variiert, das digitale Steuersignal (D_PID) zu empfangen und eine oder mehrere Dateneigenschaften entsprechend einer Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (510a; 606a) aus dem Steuercode (S_CC) und dem digitalen Steuersignal (D_PID) zu bestimmen, und einen adaptiven Nichtlinearitätsblock (520; 612), welcher eingerichtet ist, die Dateneigenschaften zu empfangen, eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (510a; 606a) basierend auf den Dateneigenschaften zu approximieren und die approximierte Nichtlinearität zu benutzen, eine Größe eines linearen Betriebsbereichs zwischen einem aus der Ausgangstreiberstufe (510; 606) ausgegebenen Strom und einem Signal, welches innerhalb eines Prozessierungsblocks benutzt wird, welcher das digitale Steuersignal (D_PID) als repräsentativ für den Strom benutzt, zu vergrößern.
Automobilsteuereinheit (600) nach Anspruch 13, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (612) zwischen einem Ausgang des PID-Reglers (508) und der hochpegelseitigen Stromquelle (606a) angeordnet ist, und wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (612) eingerichtet ist, die Dateneigenschaften von der Teststeuerung (610) zu empfangen, die Nichtlinearität basierend auf den Dateneigenschaften zu approximieren und basierend auf der Nichtlinearität eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche das digitale Steuersignal (D_PID) modifiziert, um eine Größe eines linearen Betriebsbereichs der hochpegelseitigen Stromquelle (606a) zu vergrößern.
Automobilsteuereinheit (500; 600) nach Anspruch 13 oder 14, weiter umfassend: einen Empfänger (524), welcher eingerichtet ist, das digitales Steuersignal (D_PID) zu empfangen und das digitale Steuersignal (D_PID) zu demodulieren, um Signale, welche von ein oder mehreren mit der Automobilsteuereinheit (500; 600) verbundenen Sensoren ausgegeben werden, wiederzugewinnen.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 15, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) zwischen einem Ausgang des PID-Reglers (508) und einem Eingang des Empfängers (524) angeordnet ist, und wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eingerichtet ist, die Dateneigenschaften von der Teststeuerung (518) zu empfangen, die Nichtlinearität basierend auf den Dateneigenschaften zu approximieren und basierend auf der Nichtlinearität eine Kompensationsfunktion zu erzeugen, welche die Nichtlinearität in dem digitalen Steuersignal (D_PID) abmildert, bevor das digitale Steuersignal (D_PID) dem Empfänger (524) bereitgestellt wird.
Automobilsteuereinheit (500) nach Anspruch 16, wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eine Look-Up-Tabelle umfasst, welche eingerichtet ist, mit den Steuercodes (S_CC) und dem digitalen Steuersignal (D_PID) verknüpfte Grenzpunkte zu speichern, und wobei der adaptive Nichtlinearitätsblock (520) eingerichtet ist, eine lineare Interpolation der Grenzpunkte durchzuführen, um eine Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (510a) zu approximieren.
Verfahren zum Abmildern einer Nichtlinearität einer hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) in einer Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600), umfassend: Bereitstellen einer Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) umfassend eine Ausgangstreiberstufe (212; 312; 420; 510; 606) mit der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) und einer niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b), welche an einem Ausgangsknoten (218, 314; 412) der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) in Reihe geschaltet sind, Durchführen einer Kalibrierungsprozedur, um eine Kompensationsfunktion aus einer Approximation der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) basierend auf einer oder mehreren Dateneigenschaften der Nichtlinearität, welche durch Variieren einer Ausgabe eines niederpegelseitigen Stroms aus der niederpegelseitigen Stromquelle (216) bestimmt werden, zu erzeugen, und Benutzen der Kompensationsfunktion, um die Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) abzumildern.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Kalibrierungsprozedur umfasst: Ändern eines Wertes eines Steuercodes (S_CC), welcher der niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) bereitgestellt wird, um eine Ausgabe des niederpegelseitigen Stroms aus der niederpegelseitigen Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b) zu variieren, Empfangen eines entsprechenden digitalen Steuersignals (D_PID), welches eingerichtet ist, den Betrieb der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) zu treiben, Bestimmen der einen oder mehreren Dateneigenschaften der Nichtlinearität basierend auf dem digitalen Steuersignal (D_PID) und dem Steuercode (S_CC), und Approximieren der Nichtlinearität der hochpegelseitigen Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) basierend auf der einen oder mehreren Dateneigenschaften.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kalibrierungsprozedur umfasst: Trennen von ein oder mehren Sensoren (206; 306; 408) von der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600), Vergrößern des hochpegelseitigen Stroms durch Programmieren eines Offset-Stroms durch die niederpegelseitige Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b), Aufnehmen eines Steuercodes (S_CC) und eines zugeordneten digitalen Steuersignals (D_PID), und Benutzen des Steuercodes (S_CC) und des zugeordneten digitalen Steuersignals (D_PID), um die Nichtlinearität zu approximieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, wobei die Kalibrierungsprozedur umfasst: Betreiben eines oder mehrerer Sensoren (206; 306; 408), welche mit der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) verbunden sind, in einer Wartebetriebsart, in welcher keine Signale zwischen der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) und den ein oder mehreren Sensoren (206; 306; 408) übertragen werden, Bereitstellen eines Steuercodes (S_CC) für die niederpegelseitige Stromquelle (216; 312b; 420b; 510b; 606b), um ein digitales Steuersignal (D_PID), welches die hochpegelseitige Stromquelle (214; 312a; 420a; 510a; 606a) treibt, zu variieren, Aufnehmen eines Steuercodes (S_CC) und eines zugeordneten digitalen Steuersignals (D_PID), Benutzen des Steuersignals (S_CC) und des zugeordneten digitalen Steuersignals (D_PID), um die Nichtlinearität zu approximieren, und Betreiben der ein oder mehreren Sensoren (206; 306; 408) in einer Normalbetriebsart, in welcher Signale zwischen der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) und den ein oder mehreren Sensoren (206; 306; 408) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Steuercode (S_CC) und das zugeordnete digitale Steuersignal (D_PID) gemessen werden, während Daten zwischen der Automobilsteuereinheit (100; 200; 300; 400; 500; 600) und den ein oder mehreren Sensoren (206; 306; 408) ausgetauscht werden, und wobei der Wert des Steuercodes (S_Cc) zwischen dem Empfang von Daten von den ein oder mehreren Sensoren (206; 306; 408) angepasst wird.