DE102013208894B4

DE102013208894B4 - Digitaler Ereignisgenerator, Komparator, Schaltenergiewandler und Verfahren

Info

Publication number: DE102013208894B4
Application number: DE102013208894.9A
Authority: DE
Inventors: Stephan Henzler
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: US9190906B2; CN103560783A; CN103560783B; DE102013208894A1; US20130307509A1

Abstract

Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700), der Folgendes aufweist: einen Zähler (130; 450; 650; 750), der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert (132) auf der Grundlage eines Taktsignals (110) bereitzustellen; und einen Komparator (140; 200; 460; 660; 760), der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts (132) zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts (132) zu bewerten und das Ereignissignal (120) auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen (112) bereitzustellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen digitalen Ereignisgenerator, einen Komparator und einen Schaltenergiewandler. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, ein Ereignissignal auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen. Digital gesteuerte DC-DC-Wandler sind Schaltnetzteile mit einem digitalen Regelkreis. Neben dem digitalen Kompensator (Steuereinrichtung) ist der digitale Pulsbreitenmodulator ein Kernbauteil der Regelschleife und wirkt als ein Digital-Analog- oder, genauer gesagt, als ein Digital-Zeit-Wandler, der die digitalen Arbeitszyklusinformationen in ein pulsbreitenmoduliertes Signal umwandelt. Er wird für gewöhnlich durch einen Zähler ausgeführt, der als Reaktion auf ein digitales Taktsignal erhöht/erniedrigt wird. Zu Beginn jeder Schaltzeit des DC-DC-Wandlers kann der Zähler mit einem Anfangswert initialisiert werden. In jedem Taktzyklus während jeder Taktschaltzeit wird der Momentanwert des Zählers mit dem digitalen Steuersignal (oder digitalen Steuerwert) verglichen, der durch den Kompensator bereitgestellt wird. Wenn der Zählerwert gleich diesem Steuerwert ist, wird ein Ereignis ausgelöst. Im spezifischen Beispiel des digitalen Pulsbreitenmodulators wird das Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) auf entweder hoch oder auf niedrig eingestellt. Für gewöhnlich sind zusätzliche Komparatoren vorhanden, die den Zählerwert mit anderen Steuersignalen vergleichen und andere Ereignisse erzeugen. Die Abtastung des Rückkopplungs-Analog-Digital-Wandlers (ADC) ist ein Beispiel für ein solches zusätzliches Ereignis: Ein Steuerwert gibt den gewünschten Abtastpunkt an. Wenn der Zähler (oder Zählerwert) gleich diesem Steuersignal (oder Steuerwert) ist, wird ein Abtastereignis ausgegeben.
Bei der Konstruktion von Schaltnetzteilen (DC-DC-Wandlern) besteht ein Trend zur Erhöhung der Schaltfrequenz. Es hat sich gezeigt, dass dies häufig auch eine Erhöhung der Taktfrequenz des digitalen Pulsbreitengenerators (DPWM-Generators) mit sich bringt. Das bedeutet, dass der Zähler häufiger erhöht (oder erniedrigt) wird und dass jeder Vergleich häufiger durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass ein Nachteil ein erhöhter Energieverbrauch des digitalen Regelkreises ist, was einen verminderten Wirkungsgrad des DC-DC-Wandlers zur Folge hat. Letzterer ist jedoch eine Schlüsselleistungsangabe. Für mobile Produkte ist der Wirkungsgrad bei niedrigen Lastströmen besonders wichtig. Es hat sich gezeigt, dass die Verminderung des Wirkungsgrads aufgrund des digitalen Regelkreises leider besonders bei niedrigen Lastströmen sichtbar ist.
Folglich ist die Schaltfrequenz bei einigen herkömmlichen digital gesteuerten DC-DC-Wandlern relativ niedrig. Dies bringt indes die Nachteile mit sich, dass eine langsame Reaktion auf Last- und Leitungssprünge vorliegt und auch die Reaktion für dynamische Spannungsskalierung langsam ist. Auch ist eine solche Architektur unter Verwendung einer relativ niedrigen Schaltfrequenz nicht für Hochgeschwindigkeitswandler, z. B. zur Hüllkurvenverfolgung, ausführbar. Darüber hinaus erfordern DC-DC-Wandler mit einer relativ niedrigen Schaltfrequenz typischerweise große passive Bauteile.
In einigen anderen herkömmlichen DC-DC-Wandlern werden asynchrone oder analoge Techniken angewandt. Zum Beispiel wird der Zähler mit einer verminderten aber konstanten Frequenz ausgeführt und eine hohe Auflösung wird asynchron durch Verzögerungselemente oder Mehrphasentakte erreicht. Ein Nachteil solcher Konzepte ist, dass viele Vorteile der synchronen digitalen Konstruktion, wie beispielsweise Rauschunempfindlichkeit, Robustheit, automatisierter Aufbau, usw. verloren gehen, wenn diese asynchronen Techniken verwendet werden.
Aus der DE 10 2004 032 497 A1 ist ein digitaler Ereignisgenerator bekannt, welcher einen Sensor und ein Überwachungsmodul aufweist.
Aus der US 2002/0190768 A1 ist bekannt, dass die Auslösung eines PWM-Generators mittels eines „duty cycles registers” gesteuert wird. Dabei ist der Inhalt des „duty cycles registers” softwaregesteuert.
In Anbetracht dieser Situation besteht ein Wunsch nach einem energieeffizienten Konzept für eine Bereitstellung eines Ereignissignals mit guter Genauigkeit. Es besteht hier auch ein Wunsch nach einem digital gesteuerten Energiewandler mit gutem Wirkungsgrad, und zwar auch bei relativ hohen Schaltfrequenzen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen digitalen Ereignisgenerator bereit, der einen Zähler, der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert auf der Grundlage eines Taktsignals bereitzustellen, und einen Komparator aufweist, der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Schaltenergiewandler bereit, der eine Leistungsstufe, die einen oder mehrere Schalter aufweist, eine digitale Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um digitale Ereigniszeitinformationen bereitzustellen, um eine elektrische Ausgangsgröße zu steuern oder zu regeln, und einen digitalen Ereignisgenerator zum Erzeugen eines Ereignissignals auf der Grundlage der digitalen Ereigniszeitinformationen aufweist. Der digitale Ereignisgenerator weist einen Zähler, der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert auf der Grundlage eines Taktsignals bereitzustellen, und einen Komparator auf, der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Komparator zum Bereitstellen eines Ereignissignals bereit, wobei der Komparator konfiguriert ist, um einen Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und um als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung eines zweiten Zählwerts zu bewerten und um das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung des Zählwerts zu erzeugen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ereignissignals bereit. Das Verfahren weist das Bereitstellen mehrerer Zählwerte auf der Grundlage eines Taktsignals, das Bewerten eines ersten Abschnitts eines ersten Zählwerts, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, das Bewerten eines zweiten Abschnitts eines zweiten Zählwerts als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses und das Erzeugen des Ereignissignals von der Bewertung des zweiten Abschnitts des zweiten Zählwerts und digitaler Ereigniszeitinformationen auf.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen digitalen Ereignisgenerator bereit, der einen Zähler, der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert bereitzustellen, der auf einem Taktsignal gründet, und einen Komparator aufweist, der konfiguriert ist, um mindestens einen Abschnitt von mindestens einem von den Zählwerten zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses mindestens einen Abschnitt von mindestens einem von den Zählwerten zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung und digitaler Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Schaltenergiewandler bereit, der eine Leistungsstufe, die einen oder mehrere Schalter aufweist, eine digitale Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um digitale Ereigniszeitinformationen bereitzustellen, um eine elektrische Ausgangsgröße zu steuern oder zu regeln, und einen digitalen Ereignisgenerator zum Erzeugen eines Ereignissignals auf der Grundlage der digitalen Ereigniszeitinformationen aufweist. Der digitale Ereignisgenerator weist einen Zähler, der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert bereitzustellen, der auf einem Taktsignal gründet, und einen Komparator auf, der konfiguriert ist, um den mindestens einen Abschnitt des mindestens einen von den Zählwerten zu bewerten, ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses mindestens einen Abschnitt von mindestens einem von den Zählwerten zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung und digitaler Ereigniszeitinformationen zu erzeugen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen digitalen Ereignisgenerator zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen bereit. Der digitale Ereignisgenerator weist einen Zähler auf, der konfiguriert ist, um basierend auf einem Taktsignal Zählwerte bereitzustellen. Der digitale Ereignisgenerator weist auch einen Komparator auf, der konfiguriert ist, um einen Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung (oder sogar mehrere Zählwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung) zu bewerten, der durch den Zähler bereitgestellt wird, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und einen Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung (oder sogar mehrere Zählwerte mit hoher zeitlicher Auflösung) zu bewerten, der durch den Zähler als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses bereitgestellt wird. Der Komparator ist konfiguriert, um das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts (oder sogar der Zählwerte) mit hoher zeitlicher Auflösung und auf der Grundlage der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Zähler ein Zeitgeber oder ein Zeitreferenzgenerator sein.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Komparator zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage eines Zählwerts (oder sogar mehrerer Zählwerte) und digitaler Ereigniszeitinformationen bereit. Der Komparator ist konfiguriert, um einen Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung von (mindestens) einem der Zählwerte zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln und einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung (von mindestens) einem der Zählwerte als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu bewerten. Darüber hinaus ist der Komparator konfiguriert, um das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung des Zählwerts bereitzustellen.
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen Schaltenergiewandler zum Bereitstellen einer elektrischen Ausgangsgröße (zum Beispiel einer Ausgangsspannung oder eines Ausgangsstroms) auf der Grundlage einer elektrischen Eingangsenergie (zum Beispiel von einer Spannungsquelle oder einer Stromquelle) bereit. Der Energiewandler weist eine Leistungsstufe auf, die einen oder mehrere Schalter aufweist. Der Energiewandler weist auch eine digitale Steuerschaltung auf, die konfiguriert ist, um digitale Ereigniszeitinformationen bereitzustellen, um die elektrische Ausgangsgröße zu steuern oder zu regeln. Auch weist der Energiewandler einen digitalen Ereignisgenerator zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage der digitalen Ereigniszeitinformationen auf. Der digitale Ereignisgenerator weist einen Zähler, der konfiguriert ist, um basierend auf einem Taktsignal Zählwerte bereitzustellen, und einen Komparator auf. Der Komparator ist konfiguriert, um einen durch den Zähler bereitgestellten Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln und einen durch den Zähler bereitgestellten Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu bewerten. Der Komparator ist auch konfiguriert, um das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen bereit. Das Verfahren weist das Bereitstellen von Zählwerten auf der Grundlage eines Taktsignals auf. Das Verfahren weist auch das Bewerten eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung auf, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln. Das Verfahren weist auch das Bewerten eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses auf. Das Verfahren weist auch das Bereitstellen des Ereignissignals auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und der digitalen Ereigniszeitinformationen auf.
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung stellt einen digitalen Ereignisgenerator zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen bereit. Der digitale Ereignisgenerator weist einen Zähler, der konfiguriert ist, um Zählwerte auf der Grundlage eines Taktsignals bereitzustellen, und einen Komparator auf, der konfiguriert ist, um einen durch den Zähler bereitgestellten Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und einen durch den Zähler als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses bereitgestellten Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen. Der digitale Ereignisgenerator ist konfiguriert, um eine Zählerschrittweite als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu verringern und eine Zählrate des Zählers als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu erhöhen. Der Komparator ist konfiguriert, um vor der Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung durchzuführen und als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung durchzuführen. Der digitale Ereignisgenerator ist auch konfiguriert, um das nahe Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage des Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu ermitteln. Der Komparator ist konfiguriert, um eine erste Teilmenge von Bit eines Zählwerts des Zählers vor einer Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu bewerten und eine zweite Teilmenge von Bit eines Zählwerts des Zählers als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu bewerten, wobei die erste Teilmenge von Bit einen höherwertigen Abschnitt des Zählwerts beschreibt als die zweite Teilmenge von Bit. Der Komparator ist konfiguriert, um eine entsprechende Zeit, die eine Zeit betrifft, die durch den Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung bestimmt wurde, im Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der Folge werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines digitalen Ereignisgenerators gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
2 ein schematisches Blockdiagramm eines Komparators gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
3 ein schematisches Blockdiagramm eines Energiewandlers gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
4 ein schematisches Blockdiagramm eines Ereignisgenerators gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
5 eine schematische Darstellung von Zählwerten über die Zeit, die in einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung auftreten;
6 ein schematisches Blockdiagramm eines digitalen Ereignisgenerators gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
7 ein schematisches Blockdiagramm eines digitalen Ereignisgenerators gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
8 ein schematisches Blockdiagramm eines Energiewandlers gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
9 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage von digitalen Ereigniszeitinformationen gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung;
10 ein schematisches Blockdiagramm eines herkömmlichen Ereignisgenerators; und
11 eine schematische Darstellung einer zeitlichen Entwicklung von Zählwerten, die in einem herkömmlichen Ereignisgenerator auftritt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines digitalen Ereignisgenerators gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung. Der digitale Ereignisgenerator gemäß 1 wird als Ganzes mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Der digitale Ereignisgenerator 100 empfängt ein Taktsignal 110 (oder erzeugt es auf gleichwertige Weise selbst). Der digitale Ereignisgenerator 100 empfängt typischerweise auch digitale Ereigniszeitinformationen 112, die zum Beispiel die Form eines binär codierten Werts annehmen können. Indes können natürlich unterschiedliche Typen des Codierens des Werts, der die digitalen Ereigniszeitinformationen 112 darstellt, verwendet werden. Andererseits erzeugt der digitale Ereignisgenerator 100 ein Ereignissignal 120, wobei ein Zeitpunkt, zu dem das Ereignissignal (oder, genauer gesagt, ein Impuls oder ein Übergang des Ereignissignals) bereitgestellt wird, durch die digitalen Ereigniszeitinformationen 112 bestimmt wird. Selbstverständlich kann eine Zeitreferenz vorhanden sein, auf die sich die digitalen Ereigniszeitinformationen 112 beziehen, zum Beispiel, ein Zeitpunkt, an dem der Zähler 130 zurückgesetzt wird.
Der Zähler 130 empfängt typischerweise das Taktsignal 110 oder alternativ eine ausgeblendete oder vorgeteilte Version 110' davon. Der Zähler 130 stellt Zählwerte 132 auf der Grundlage des Taktsignals 110 (oder der ausgeblendeten oder vorgeteilten Version 110' davon) bereit. Es sei erwähnt, dass der Zähler 130 typischerweise eine schnelle Folge von Zählwerten bereitstellt, wobei mit dem Begriff ”Zählwert” ein Wert gemeint ist, der durch den Zähler an einem spezifischen Zeitpunkt bereitgestellt wird. Zählwerte, die zu verschiedenen Zeitpunkten bereitgestellt werden, werden indes typischerweise durch den digitalen Ereignisgenerator 100 bewertet. Darüber hinaus sei erwähnt, dass die Zählwerte 132, die durch den Zähler 130 bereitgestellt werden, typischerweise digital codiert, zum Beispiel binär codiert sind.
Der digitale Ereignisgenerator 100 weist auch einen Komparator 140 auf, der konfiguriert ist, um einen Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten, der durch den Zähler 130 bereitgestellt wird, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln. Diese Funktionalität kann zum Beispiel durch einen Schaltungsblock 142 erhalten werden. In einigen Ausführungsformen ist indes kein dedizierter Schaltungsblock erforderlich. Es sei erwähnt, dass der Begriff ”Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung” einen Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung eines ”vollständigen” Zählwerts 132 einschließt, wie zum Beispiel eine Teilmenge von höherwertigen Bit eines Zählwerts oder eine gerundete Version des Zählwerts. Darüber hinaus ist der Komparator 140 konfiguriert, um einen Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten, der durch den Zähler 130 als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses bereitgestellt wird. Diese Funktionalität kann zum Beispiel durch einen Schaltungsblock 144 erhalten werden. In einigen Ausführungsformen ist indes kein dedizierter Schaltungsblock erforderlich. Es sei erwähnt, dass der Begriff ”Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung” auch einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung eines ”vollständigen” Zählwerts 132 einschließt, wie zum Beispiel eine Teilmenge von niederwertigeren Bit eines (vollständigen) Zählwerts. Darüber hinaus ist der Komparator 140 konfiguriert, um das Ereignissignal 120 auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 bereitzustellen. Diese Funktionalität kann zum Beispiel durch einen Schaltungsblock 146 erhalten werden. In einigen Ausführungsformen ist indes kein dedizierter Schaltungsblock erforderlich.
Zusammengefasst weist der digitale Ereignisgenerator 100 den Zähler 130 auf, der konfiguriert ist, um Zählwerte 132 auf der Grundlage eines Taktsignals 110 bereitzustellen, und der digitale Ereignisgenerator 100 weist auch einen Komparator 140 auf, der konfiguriert ist, um einen durch den Zähler bereitgestellten Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung (unter den mehreren Zählwerten) zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und einen durch den Zähler 132 als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses bereitgestellten Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung (unter den mehreren Zählwerten) zu bewerten und das Ereignissignal 120 auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 bereitzustellen.
Was die Funktionalität des digitalen Ereignisgenerators 100 betrifft, so sei erwähnt, dass der Komparator 140 besonders effizient arbeitet, weil nur ein oder (typischerweise) mehrere Zählwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung zu einem Zeitpunkt bewertet werden, an dem ein Auftreten eines Ereignisses in der nahen zeitlichen Zukunft nicht erwartet wird (d. h. zeitlich weit genug von einem Ereignis entfernt). Folglich wird ein Energieverbrauch aufgrund der Tatsache, dass die Bewertung (sowie die Bereitstellung) von Zählwerten mit niedriger zeitlicher Auflösung mit einer (im Vergleich zu einer Bewertung von Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung) vergleichsweise niedrigen Rate durchgeführt werden kann, niedrig gehalten. Es ist typischerweise auch nicht erforderlich, die vollständigen Zählwerte 132, die durch den Zähler 130 bereitgestellt werden, zu bewerten (zum Beispiel Vergleichen mit einem Wert, der von den digitalen Ereigniszeitinformationen 112 abgeleitet wird). Stattdessen reicht es häufig aus, einen Abschnitt mit niedriger zeitlichen Auflösung der durch den Zähler 130 bereitgestellten Zählwerte 132 zu bewerten, um das nahe Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, was beim Energiesparen hilft.
Nachdem das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt wurde, d. h., nachdem herausgefunden wurde, dass ein Ereignis innerhalb eines vergleichsweise kleinen Intervalls von durch den Zähler 130 bereitgestellten Zählwerten 132 erwartet wird, werden einer oder mehrere Zählwerte mit hoher zeitlicher Auflösung bewertet, um das tatsächliche Ereignis zu ermitteln. Mit anderen Worten, als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses wird die zeitliche Auflösung, mit der die Zählwerte 132 bewertet werden (und möglicherweise aber nicht notwendigerweise, die zeitliche Auflösung, mit der die Zählwerte 132 bereitgestellt oder erzeugt werden) erhöht. Hier sind verschiedene Konzepte möglich. Zum Beispiel kann die zeitliche Auflösung der Zählwerte 132 selbst erhöht werden (zum Beispiel durch Betreiben des Zählers 130 mit erhöhter zeitlicher Auflösung, wie weiter unten erörtert). Alternativ oder kombiniert mit dem Konzept ist es möglich, einen unterschiedlichen Abschnitt (zum Beispiel einen niederwertigeren Abschnitt) der Zählwerte 132 zu bewerten, bei Vergleich zu einem Betriebsmodus, in dem das nahe Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln ist. In diesem Fall kann in dem Betriebsmodus, in dem die tatsächliche Zeit eines Ereignisses zu ermitteln ist, die Präzision der Bewertung erhöht werden, indem die Präzision (zeitliche Auflösung) der Zählwerte 132, die durch den Zähler 130 bereitgestellt werden, erhöht wird und/oder durch Bewerten niederwertigerer Bit der Zählwerte 132 (im Vergleich zum Betriebsmodus, in dem das nahe Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln ist).
So kann zum Schalten zwischen einer Bewertung von Zählwerten mit niedriger zeitlicher Auflösung zum Ermitteln eines nahen Auftretens eines Ereignisses, und einer Bewertung von Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung zum Ermitteln eines tatsächlichen Auftretens eines Ereignisses eine Anzahl verschiedener Konzepte verwendet werden. Typischerweise löst die Ermittlung des tatsächlichen Auftretens eines Ereignisses das Bereitstellen eines Impulses des Ereignissignals oder einer Flanke des Ereignissignals 120 aus.
Eine Annahme ist, dass es ausreicht, die Zählwerte 132 mit niedrigerer zeitlicher Auflösung, die durch den Zähler 130 bereitgestellt werden, zu bewerten, solange (zum Beispiel durch den Komparator 140) festgestellt wird, dass ein tatsächliches Ereignis immer noch weit genug entfernt ist, und es reicht aus, auf eine Bewertung von einem oder mehreren Zählwerten 132 mit hoher zeitlicher Auflösung, die durch den Zähler 130 bereitgestellt werden, umzuschalten, wenn (zum Beispiel durch den Komparator 140) bestimmt wird, dass das Auftreten eines Ereignisses in der sehr nahen Zukunft erwartet wird. Zum Beispiel kann ein Schalten von der Bewertung eines Zählwerts mit einer niedrigen zeitlichen Auflösung zu einer Bewertung eines Zählwerts mit einer hohen zeitlichen Auflösung durchgeführt werden, wenn (zum Beispiel als Ergebnis der Bewertung der Zählerwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung) festgestellt wird, dass ein Ereignis wahrscheinlich (oder sicher) vor einer nächsten Bewertung des Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung auftreten wird. Daher kann mehr Energie gespart werden, wenn die Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung (die normalerweise mehr Energie verbraucht als eine Bewertung eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung) nur kurz vor dem tatsächlichen Auftreten eines Ereignisses, aber nicht während eines vollständigen Zählzyklus des Zählers 130 durchgeführt wird. Dementsprechend kann unter Verwendung des digitalen Ereignisgenerators 100 im Vergleich zu einem herkömmlichen digitalen Ereignisgenerator, der eine vergleichbare zeitliche Auflösung aufweist, eine beträchtliche Menge an Energie eingespart werden.
In einigen Fällen können die Zählwerte mit hoher Auflösung nur erzeugt werden, wenn der Ereigniszeitpunkt sich bald annähert. Dementsprechend kann der Energieverbrauch sogar noch weiter verringert werden. Mit anderen Worten, es kann auch Energie gespart werden, weil weniger Zählwerte erzeugt werden, während der digitale Ereignisgenerator sich in seinem Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung befindet.
In der Folge werden einige wahlfreie Gesichtspunkte des digitalen Ereignisgenerators 100 beschrieben.
In einer beispielhaften Ausführung ist der digitale Ereignisgenerator 100 konfiguriert, um eine Zählerschrittweite des Zählers 130 als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu verringern und eine Zählertaktrate des Zählers 130 als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu erhöhen. Zum Beispiel kann der Zähler 130 konfiguriert sein, um bei einer ersten, vergleichsweise großen Schrittweite vorwärts oder rückwärts zu zählen, wenn bestimmt wird, dass kein Ereignis innerhalb eines bestimmten Zeitraums auftreten wird (oder wenn keine Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses vorliegt). Zum Beispiel kann der Zähler 130 gesteuert werden, um mit einer ersten Schrittweite vorwärts oder rückwärts zu zählen, wenn, zum Beispiel durch den Komparator 140, bestimmt wird, dass kein Ereignis innerhalb eines Zeitraums auftreten wird, der durch einen Schritt (oder eine vorbestimmte Anzahl von Schritten) der ersten Schrittweite beschrieben wird. Im Gegensatz dazu kann, wenn, zum Beispiel durch den Komparator 140, bestimmt wird, dass ein Ereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums eintreten wird, der zum Beispiel durch einen oder mehrere Schritte mit der ersten Schrittweite bestimmt ist, der Zähler (zum Beispiel durch den Komparator 140 oder eine Steuerschaltung, die zwischen dem Komparator und dem Zähler gekoppelt ist) gesteuert werden, um mit einer zweiten Schrittweite zu zählen, die kleiner ist als die erste Schrittweite. Dies kann durch Ändern der Schrittweite des Zählers erreicht werden. Die Taktrate des geschalteten oder vorgeteilten Taktsignals 110', das in den Zähler 130 (zum Takten des Zählers) eingegeben wird, kann indes auch auf der Grundlage dessen geändert werden, ob bestimmt wird, dass ein Ereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums eintreten wird (was auch als eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses betrachtet werden sollte). Zum Beispiel kann die Taktrate des geschalteten oder vorgeteilten Taktsignals 110' als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses um denselben Faktor erhöht werden, um den die Schrittweite des Zählers 130 vermindert wird. So kann sich der Zählwert 130, der durch den Zähler bereitgestellt wird, als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses pro Zeiteinheit häufiger ändern als vor der Ermittlung des nahen Auftretens des Ereignisses. Es kann indes erreicht werden, dass eine Änderung der Zählwerte 132, die durch den Zähler 130 pro Zeiteinheit bereitgestellt werden, vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses und nach der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses gleich sein kann. Mit anderen Worten, ein Produkt der Zählerschrittweite des Zählers 130 und der Taktrate des vorgeteilten oder ausgeblendeten Taktsignals 110' kann sowohl vor der Ermittlung des nahen Auftretens des Ereignisses als auch nach der Ermittlung (d. h. als Reaktion darauf) identisch sein. Dementsprechend kann eine Bewertung der Zählwerte einfach gehalten werden, während eine Leistung, die zur Bereitstellung der Zählwerte erforderlich ist, vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses gering gehalten werden kann.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Komparator 140 konfiguriert sein, um vor einer Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung durchzuführen und als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung durchzuführen. Ein Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung kann zum Beispiel eine Bewertung einer ersten Teilmenge von Bit von einem oder mehreren Zählwerten des Zählers aufweisen. Ein Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung kann zum Beispiel eine Bewertung einer zweiten Menge von Bit von einem oder mehreren Zählwerten des Zählers aufweisen. So kann die erste Teilmenge von Bit einen höherwertigen Abschnitt der Zählwerte beschreiben als die zweite Teilmenge von Bit. Folglich kann ein Energieverbrauch für den Vergleich in beiden Betriebsmodi (Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung und Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung) niedrig gehalten werden.
Mit anderen Worten, der Komparator kann konfiguriert sein, um die Teilmenge von höherwertigen Bit (die zum Beispiel die höchstwertigen Bit aufweist und eines oder mehrere der niederwertigsten Bit des betrachteten Zählwerts nicht aufweist) mit einem Abschnitt der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 (zum Beispiel ein Abschnitt der digitalen Ereigniszeitinformationen 112, der die höchstwertigen Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen aufweist, aber eines oder mehrere der niederwertigsten Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen nicht aufweist) vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses (d. h. beim Prüfen auf das nahe Auftreten eines Ereignisses) zu vergleichen. Auch kann der Komparator als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses anstatt der Bewertung eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung eine Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung durchführen, wobei die Bewertung einen Vergleich aufweisen kann, der auf einer Teilmenge von Bit eines Zählwerts 132 gründet, die ein niederwertigstes Bit aufweist, aber nicht notwendigerweise eines oder mehrere der höchstwertigen Bit des Zählwerts 132 aufweist. Es versteht sich indes, dass im Prinzip der vollständige Zählwert zum Vergleich verwendet werden kann, wobei die Verwendung der Teilmenge typischerweise von Vorteil ist. Die Teilmenge von Bit des gegenwärtig betrachteten Zählwerts 132 kann mit einer Teilmenge von Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 verglichen werden, die zum Beispiel das niederwertigste Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen aufweist, aber nicht notwendigerweise eines oder mehrere der höchstwertigen Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 aufweist. Die Teilmenge von Bit des gegenwärtig betrachteten Zählwerts 132, der vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses durch den Komparator 140 bewertet wurde, kann die Teilmenge von Bit des gegenwärtig betrachteten Zählwerts 132, der durch den Komparator als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses bewertet wird, überlappen oder nicht überlappen. In einer möglichen Ausführung überlappen sich indes zwei Teilmengen von Bit des Zählwerts 132 nicht, da auf diese Weise ein sehr hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator 100 konfiguriert werden, um das nahe Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage des Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu ermitteln, der durch den Komparator 140 durchgeführt wird. So kann das nahe Auftreten eines Ereignisses mit vergleichsweise geringem Aufwand ermittelt werden, da der Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung (zum Beispiel zwischen einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung der Zählwerte 132 und einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen 112) keine hohe Energiemenge erfordert. Die Verwendung eines Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung bringt den Vorteil mit sich, dass die Anzahl von Vergleichen pro Zeiteinheit vergleichsweise gering gehalten werden kann und dass die Anzahl von Bit der Zählwerte 132, die in dem/den Vergleich/en bewertet werden, auch vergleichsweise gering gehalten werden kann.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Komparator konfiguriert sein, um eine erste Teilmenge von Bit eines gegenwärtig betrachteten Zählwerts (oder der Zählwerte) 132 des Zählers 130 vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisse zu bewerten und eine zweite Teilmenge von Bit des gegenwärtig betrachteten Zählwerts (oder der Zählwerte) 132 des Zählers als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses zu bewerten. In einer Ausführungsform beschreibt die erste Teilmenge von Bit einen höherwertigen Abschnitt des Zählwerts (oder der Zählwerte) als die zweite Teilmenge von Bit.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Komparator 140 konfiguriert sein, um eine entsprechende Zeit, die eine Zeit betrifft, die durch den Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung bestimmt wird, im Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten. Mit anderen Worten dient die Bewertung des Zählwerts (oder der Zählwerte) 132 mit niedriger zeitlicher Auflösung, die vor der Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses durchgeführt wird, um das nahe Eintreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Grundlage für eine entsprechende Zeitbewertung in einem zweiten Schritt. Es kann ausgenutzt werden, dass eine entsprechende Zeitdifferenz zwischen der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses und dem tatsächlichen Auftreten des Ereignisses durch eine Teilmenge von einem oder mehreren niederwertigsten Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen beschrieben wird. Dementsprechend kann die Ermittlung des nahen Auftretens des Ereignisses anzeigen, dass ein Zeitwert (der durch den Zählwert 132 beschrieben ist) erreicht wurde, was durch eine Teilmenge von höchstwertigen Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen beschrieben wird. Dementsprechend zeigt die Tatsache, dass das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird, an, dass eine Zeitspanne zwischen der Ermittlung des nahen Auftretens des Ereignisses und dem tatsächlichen Auftreten des Ereignisses durch einen entsprechenden Zeitwert (zum Beispiel durch eine Teilmenge von einem oder mehreren niederwertigsten Bit der digitalen Ereigniszeitinformationen) beschrieben wird.
So reicht es nach der Ermittlung des tatsächlichen Auftretens eines Ereignisses aus, entsprechende Zeitinformationen (zum Beispiel eine Teilmenge von einem oder mehreren niederwertigsten Bit der Zählwerte 132 und der Ereigniszeitinformationen) zu bewerten, um die tatsächliche Zeit des Ereignisses zu ermitteln. Dies erhöht die Effizienz des Verfahrens.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator konfiguriert sein, um zurückzuschalten, um im Anschluss an eine Bereitstellung eines Ereignissignals (oder, genauer gesagt, eines Impulses des Ereignissignals oder einer Flanke des Ereignissignals) auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung einen oder mehrere Zählwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten. Durch das Zurückschalten auf die Bewertung eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung kann beim Fortsetzen der Zähloperation ein Energieverbrauch verringert werden. In einer Fortsetzung der Zähloperation im Anschluss an die Bereitstellung eines Ereignissignals (oder, genauer gesagt, eines Impulses oder einer Flanke des Ereignissignals) kann ein Zählzyklus vollendet werden und die Bereitstellung von einem oder mehreren zusätzlichen Ereignissignalen vorbereitet werden.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator 100 konfiguriert sein, um während mindestens einer vorbestimmten Anzahl von Zählerschritten des Zählers 130 in einem Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung zu bleiben. Eine solche Funktionalität ermöglicht es, dass Ereignissignale für mehrere Ereignisse als Reaktion auf ein einziges Schalten in einen Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt werden. Dieser Gedanke gründet darauf, dass herausgefunden wurde, dass in vielen Umständen mehrere Ereignisse zeitlich nahe beieinander liegend auftreten. Dementsprechend wird es vermieden, unnötig oft zwischen dem Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit einer niedrigen zeitlichen Auflösung und dem Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit einer hohen zeitlichen Auflösung umzuschalten.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator konfiguriert sein, um eine vorbestimmte Anzahl von Zählerschritten nach dem Umschalten auf einen Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung zurückzuschalten, um einen Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten. So wird die zeitliche Steuerung vereinfacht. Es kann auch erreicht werden, dass eine Länge eines Zeitraums, während dessen eine Bewertung von Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung durchgeführt wird, gleich einer oder einem Vielfachen einer Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bewertungen von Zählwerten mit niedriger zeitlicher Auflösung ist. Dementsprechend kann ein gleichförmiges Zeitraster erhalten werden, wobei eine oder mehrere Bewertungen von einem oder mehreren Zählwerten mit niedriger zeitlicher Auflösung durch eine Folge von Bewertungen von Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung ersetzt werden.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Komparator 140 konfiguriert sein, um als Reaktion auf ein einzelnes Umschalten von einem Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung in einen Betriebsmodus für eine Bewertung eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung den Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung mit mehreren Abschnitten mit hoher zeitlicher Auflösung von digitalen Ereigniszeitinformationen, die mehreren Ereignissen zugehörig sind, zu vergleichen, um Ereignissignale für mehrere Ereignisse bereitzustellen. So ist es in einigen Gesichtspunkten möglich, Ereignissignale effizient für mehrere Ereignisse bereitzustellen, die zeitlich nahe beieinander liegen.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Zähler 130 ein synchroner Zähler sein, wobei mehrere Zählerstufen mit einem gemeinsamen Taktsignal getaktet werden. Auch kann der digitale Ereignisgenerator 100 einen Taktteiler oder ein Taktgatter 116 aufweisen, um das gemeinsame Taktsignal (zum Beispiel das ausgeblendete oder vorgeteilte Taktsignal 110') für den Zähler 130 von einem Eingangstaktsignal (zum Beispiel von dem Taktsignal 110) abzuleiten. Eine solche Ausführung sorgt für ein schnelles und welligkeitsfreies Zählen (aufgrund der synchronen Beschaffenheit des Zählers). Auch kann durch die Verwendung des schaltbaren Taktgatters oder Vorteilers 116 der Energieverbrauch gesenkt werden, da die Anzahl von Zähloperationen des Zählers 130 pro Zeiteinheit im Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung niedrig gehalten werden kann.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator 110 konfiguriert sein, um den Taktteiler (auch als Vorteiler bezeichnet) oder das Taktgatter zu steuern, um vor einer Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses ein Taktsignal mit einer ersten, niedrigeren Taktrate als derjenigen des gemeinsamen Taktsignals 110' für den Zähler 130 bereitzustellen, und als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses ein Taktsignal mit einer zweiten, höheren Taktrate als derjenigen des gemeinsamen Taktsignals 110' für den Zähler 130 bereitzustellen. So kann die Zählrate (im Sinne von Zähloperationen pro Zeiteinheit) des Zählers 130 verringert werden, wenn kein Ereignis in der sehr nahen Zukunft erwartet wird. Dies hilft beim Energiesparen.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist der digitale Ereignisgenerator derart konfiguriert, dass eine Anzahl von Vergleichen, die pro Zeiteinheit zwischen den Zählwerten mit niedriger zeitlicher Auflösung und einem ersten Abschnitt der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 vor einer Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses durchgeführt werden, kleiner ist als eine Anzahl von Vergleichen, die pro Zeiteinheit zwischen den Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung und einem zweiten Abschnitt der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 nach der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses durchgeführt werden. Dementsprechend kann die Tatsache, dass der Zähler für die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses (im Vergleich zu der Identifizierung des tatsächlichen Ereignisses) weniger Zähloperationen pro Zeiteinheit durchführt, ausgenutzt werden, um auch auf der Seite des Komparators 140 Energie zu sparen.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der digitale Ereignisgenerator ferner einen Digital-Zeit-Wandler (in 1 nicht gezeigt) aufweisen, der konfiguriert ist, um als Eingangssignal das Ereignissignal zu empfangen, das durch den Komparator 130 bereitgestellt wird, und als Ausgangssignal ein fein eingestelltes Ereignissignal zu erzeugen. Der Komparator 130 kann konfiguriert sein, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage eines Abschnitts mit niedriger zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 zu ermitteln und auf der Grundlage eines Abschnitts mit mittlerer zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen 112 das Ereignissignal erzeugen. Der Digital-Zeit-Wandler kann konfiguriert sein, um das fein eingestellte Ereignissignal auf der Grundlage eines Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen. Dementsprechend können Einheiten mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung zusammenwirken, um ein Ereignissignal (oder, genauer gesagt, einen Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals) mit höherer zeitlicher Genauigkeit bereitzustellen, während der Energieverbrauch so niedrig wie möglich gehalten wird.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Digital-Zeit-Wandler eine angezapfte Verzögerungsleitung aufweisen, wobei die angezapfte Verzögerungsleitung konfiguriert ist, um das durch den Komparator 130 bereitgestellte Ereignissignal zu empfangen, und wobei der Digital-Zeit-Wandler derart konfiguriert ist, dass eine Anzapfung der angezapften Verzögerungsleitung für die Bereitstellung des fein eingestellten Ereignissignals auf der Grundlage des Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen ausgewählt wird. Dementsprechend kann eine besonders hohe zeitliche Auflösung erhalten werden.
Gemäß einem wahlfreien Gesichtspunkt kann der Zähler konfiguriert sein, um zyklisch von einem Anfangswert neu anzufangen. Dementsprechend ist es möglich, zum Beispiel eine Pulsbreitenmodulation mit hoher Genauigkeit mit einer konstanten Zyklusdauer zu erreichen.
Zusammenfassend wurden vorhergehend einige wahlfreie Verbesserungen des digitalen Ereignisgenerators 112 beschrieben. Es sei indes erwähnt, dass die vorhergehend erörterten Gesichtspunkte in einigen Ausführungsformen nicht implementiert werden müssen. Auch können die vorhergehend erörterten Verbesserungen wahlweise in die in der Folge beschriebenen digitalen Ereignisgeneratoren aufgenommen werden.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Komparators 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Es sei erwähnt, dass der Komparator 200 im Wesentlichen identisch mit dem Komparator 140 ist, der unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben wurde. Dementsprechend wird für Details auf die vorhergehende Erörterung verwiesen. Es sei indes erwähnt, dass zumindest einige der hier beschriebenen Vorteile sogar erreicht werden können, wenn der Komparator 200 mit einem herkömmlichen Zähler verwendet wird.
Ein Schalten des Komparators zwischen der Bewertung der Zählwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung zum Ermitteln eines nahen Auftretens eines Ereignisses und der Bewertung von Zählwerten mit hoher zeitlicher Auflösung als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zum Bestimmen des tatsächlichen Auftretens des Ereignisses ermöglicht im Vergleich zu einem herkömmlichen Komparator eine beträchtliche Verringerung des Energieverbrauchs. So ist der Komparator 200 gemäß 2 an sich schon ein nützliches Bauteil.
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Schaltenergiewandlers 300 gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung. Der Schaltenergiewandler 300 ist konfiguriert, um elektrische Eingangsenergie 310 (zum Beispiel von einer Spannungsquelle oder einer Stromquelle) zu empfangen und eine elektrische Ausgangsgröße 312 auf der Grundlage der elektrischen Eingangsenergie 310 bereitzustellen. Die elektrische Ausgangsmenge kann zum Beispiel eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom sein.
Der Energiewandler 300 weist eine Leistungsstufe 320 auf, die in einer Ausführungsform einen oder mehrere Schalter aufweist. Die Leistungsstufe 320 ist typischerweise konfiguriert, um die eigentliche Energieumwandlung durchzuführen, wobei der eine oder die mehreren Schalter mit einem oder mehreren passiven Bauteilen, wie beispielsweise Induktoren, Kondensatoren, Dioden und so weiter, interagieren können.
Der Energiewandler 300 weist auch eine digitale Steuerschaltung 330 auf, die konfiguriert ist, um digitale Ereigniszeitinformationen 332 zu erzeugen und die elektrische Ausgangsgröße 312 zu steuern oder zu regulieren. Die digitalen Ereigniszeitinformationen 332 können zum Beispiel eine gewünschte Einschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe 320, eine gewünschte Abschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe 320 oder eine Abtastzeit eines Analog-Digital-Wandlers zum Abtasten der elektrischen Ausgangsgröße 312 oder eine Zwischengröße beschreiben. Im Allgemeinen können die digitalen Ereigniszeitinformationen 332 irgendeine Steuerzeit beschreiben, die innerhalb des Energiewandlers 300 verwendet wird.
Der Energiewandler 300 weist auch einen digitalen Ereignisgenerator 340 auf, der die digitalen Ereigniszeitinformationen 332 empfängt und ein Ereignissignal 342 erzeugt. Das Ereignissignal 342 kann zum Beispiel ein Antriebssignal zum Antreiben eines oder mehrerer der Schalter der Leistungsstufe 320 sein. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Ereignissignal 344, das durch den digitalen Ereignisgenerator 340 bereitgestellt wird, eine zeitliche Steuerung der digitalen Steuerschaltung oder eine zeitliche Steuerung eines Analog-Digital-Wandlers zum Abtasten einer elektrischen Größe für die Steuerung oder Regelung der elektrischen Ausgangsgröße 312 oder dergleichen steuern. Der digitale Ereignisgenerator 340 kann identisch mit dem vorhergehend beschriebenen digitalen Ereignisgenerator 100 sein und kann zum Beispiel einen Komparator 200 aufweisen, wie vorhergehend beschrieben.
Der Energiewandler 300 gründet auf der Erkenntnis, dass eine digitale Steuerung eines Energiewandlers unter Verwendung einer digitalen Steuerschaltung 330 bei der Implementierung Vorteile mit sich bringt. Eine digitale Steuerschaltung 330 kann häufig bei niedrigeren Kosten und/oder einem niedrigeren Energieverbrauch implementiert werden als eine analoge Steuerschaltung. Auch können die Steueralgorithmen (oder Regelungsalgorithmen) in einer solchen digitalen Steuerschaltung typischerweise mit geringem Aufwand an die Anforderungen angepasst werden.
Darüber hinaus ist es möglich, den Wirkungsgrad des Energiewandlers (im Vergleich zu herkömmlichen digital gesteuerten Energiewandlern) unter Verwendung des digitalen Ereignisgenerators 340 gemäß der vorliegenden Offenbarung beträchtlich zu verbessern. Es hat sich herausgestellt, dass der digitale Ereignisgenerator 340 die Bereitstellung von einem oder mehreren Ereignissignalen mit hoher Genauigkeit der zeitlichen Steuerung ohne einen hohen Energieverbrauch ermöglicht. Dies bringt unter Bedingungen mit niedriger Last besondere Vorteile mit sich, da der Energieverbrauch des digitalen Ereignisgenerators 340 einen wichtigen Teil des gesamten Energieverbrauchs unter diesen Lastbedingungen bildet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung des digitalen Ereignisgenerators 340 im Energiewandler 300 eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrads mit sich bringt.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Ereignisgenerators gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung und eine Signaldarstellung eines Takts eines Ereignisgenerators.
Der Ereignisgenerator 400 empfängt ein Eingangstaktsignal 410, das zum Beispiel aber nicht notwendigerweise eine feste Frequenz aufweisen kann. Darüber hinaus empfängt der Ereignisgenerator 400 typischerweise Ereigniszeitinformationen 412, die zum Beispiel die Form eines binär codierten Werts annehmen können. Der Ereignisgenerator 400 stellt auch ein Ereignissignal 420 bereit, wobei zum Beispiel ein Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals 420 ein Ereignis beschreibt.
Der Ereignisgenerator 400 weist eine Taktausblendungseinheit 440 auf, die konfiguriert ist, um das Eingangstaktsignal 410 zu empfangen und auf der Grundlage des Eingangstaktsignals 410 ein ausgeblendetes Taktsignal 442 zu erzeugen. Die Taktausblendungseinheit 440 kann zum Beispiel ein Taktausblendungssteuersignal 444 empfangen. Zum Beispiel kann die Taktausblendungseinheit 440 konfiguriert sein, um entweder alle Taktimpulse des Eingangstaktsignals 410 schaltbar durchzulassen, derart, dass das ausgeblendete Taktsignal 442 dieselbe Frequenz aufweist wie das Eingangstaktsignal 410 (Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung) oder einen oder mehrere Impulse des Eingangstaktsignals 410 zu unterdrücken (auszublenden), derart, dass die Frequenz der ausgeblendeten Taktsignale 442 niedriger ist als die Frequenz des Eingangstaktsignals 410 (Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung). Zum Beispiel kann die Taktausblendungseinheit 440 konfiguriert sein, um auf der Grundlage eines Zustands des Taktausblendungssteuersignals 444 entweder jeden Impuls des Eingangstaktsignals 410 durchzulassen oder nur einen von i Impulsen (zum Beispiel jeden i-ten Impuls) des Eingangstaktsignals 410 durchzulassen. So kann die Frequenz des ausgeblendeten Taktsignals 442 auf der Grundlage des Taktausblendungssteuersignals zwischen einem vergleichsweise höheren Wert und einem vergleichsweise niedrigeren Wert geschaltet werden.
Der Ereignisgenerator 400 weist auch einen Zähler 450 auf, der das ausgeblendete Taktsignal 442 als einen Zähltakt empfängt. Der Zähler 450 kann zum Beispiel ein synchroner Zähler sein. Der Zähler 450 stellt typischerweise eine Folge von Zählwerten 452 bereit, wobei der Zählwert 452, der durch den Zähler 450 bereitgestellt wird, sich als Reaktion auf eine Flanke des ausgeblendeten Taktsignals 442 ändern kann. Der Zähler 450 empfängt auch ein Zählerschritt-Steuersignal 454. Der Zähler 450 kann derart konfiguriert sein, dass ein Zählerschritt auf der Grundlage des Zählerschritt-Steuersignals 454 ausgewählt wird. So kann der Zähler 450 zum Beispiel in einem Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung mit einer Schrittweite von 1 vorwärts oder rückwärts zählen und in einem Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung mit einer Schrittweite von i vorwärts oder rückwärts zählen. Der Betriebsmodus kann durch das Zählerschritt-Steuersignal 454 angezeigt werden.
Der Ereignisgenerator 400 weist auch einen Komparator 460 auf. Der Komparator 460 empfängt eine Folge von Zählwerten 452 vom Zähler 450 und stellt auch das Taktausblendungssteuersignal 442 und das Zählerschritt-Steuersignal 454 bereit. Darüber hinaus empfängt der Komparator grobe Ereigniszeitinformationen 462 und feine Ereigniszeitinformationen 464 von einem Ereignis-Splitter 470. Der Komparator 460 stellt auch das Ereignissignal 420 bereit.
Darüber hinaus weist der Ereignisgenerator 400 einen Ereignis-Splitter 470 auf, der auf der Grundlage der Eingangsereigniszeitinformationen 412 die groben Ereigniszeitinformationen 462 und die feinen Ereigniszeitinformationen 464 bereitstellt.
Der Komparator 460 ist konfiguriert, um einen Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung (wie zum Beispiel einen Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung von einem oder mehreren Zählwerten, die durch den Zähler 452 bereitgestellt werden) zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln und als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung (wie zum Beispiel einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung von einem oder mehreren der Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 bereitgestellt werden) zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung bereitzustellen. Der Komparator 460 ist auch konfiguriert, um die groben Ereigniszeitinformationen 462 und die feinen Ereigniszeitinformationen 464 beim Bereitstellen des Ereignissignals 420 zu nutzen.
Wenn der Komparator 460, zum Beispiel auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung von einem oder mehreren Zählwerten 452 und den groben Ereigniszeitinformationen 462, die durch den Ereignis-Splitter 470 bereitgestellt werden, ermittelt, dass ein Ereignis (dessen Zeitpunkt durch die Ereigniszeitinformationen 412 beschrieben wird) in der nahen Zukunft auftreten wird, signalisiert der Komparator dem Zähler 450, dass er eine kleine Schrittweite verwenden muss (Betriebsmodus des Zählers 450 mit hoher zeitlicher Auflösung). In diesem Fall signalisiert der Komparator auch der Taktausblendungseinheit, das ausgeblendete Taktsignal 442 mit einer hohen Frequenz bereitzustellen, d. h. jeden Impuls des Eingangstaktsignals 410 durchzulassen (Betriebsmodus der Taktausblendungseinheit 440 mit hoher zeitlicher Auflösung). So schaltet der Komparator 460 die Taktausblendungseinheit 440 und den Zähler 450 als Reaktion auf die Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses wirksam in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung. Vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses werden die Taktausblendungseinheit 440 und der Zähler 450 typischerweise in einem Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung betrieben, was bedeutet, dass die Taktausblendungseinheit 440 ein ausgeblendetes Taktsignal 442 mit einer vergleichsweise niedrigen Frequenz bereitstellt (zum Beispiel durch Ausblenden der meisten Impulse des Eingangstaktsignals 410), und was auch bedeutet, dass der Zähler 450 mit einer relativ großen Schrittweite zählt. So ist ersichtlich, dass die Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 im Betriebsmodus mit der niedrigen zeitlichen Auflösung bereitgestellt werden, nur Zählwerte mit niedriger zeitlicher Auflösung bilden, da die Schrittweite des Zählers 450 größer als 1 ist und das ausgeblendete Taktsignal 442, das den Zähler 450 taktet, eine vergleichsweise niedrige Frequenz aufweist. Folglich kann eine Bewertung von einem oder mehreren niederwertigsten Bit der Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 bereitgestellt werden, durch den Komparator 460 weggelassen werden, da das eine oder die mehreren niederwertigsten Bit im Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung der Taktausblendungseinheit 440 und des Zählers 450 bedeutungslos (oder zumindest von geringer Relevanz) ist/sind. Wenn der Komparator 460 indes auf der Grundlage des Vergleichs zwischen den Zählwerten 452 mit niedriger zeitlicher Auflösung und den groben Ereigniszeitinformationen 462 das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt, werden sowohl die Taktausblendungseinheit 440 als auch der Zähler in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung geschaltet. Dementsprechend weisen die Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 im Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt werden, eine hohe zeitliche Genauigkeit auf und ändern sich pro Zeiteinheit häufiger (im Vergleich zum Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung). Dementsprechend berücksichtigt der Komparator 460 typischerweise die niederwertigsten Bit der Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 im Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt werden. Der Komparator 460 vergleicht typischerweise einen Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung mit den feinen Ereigniszeitinformationen 464 und stellt als Reaktion auf den Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung, der gleich den feinen Ereigniszeitinformationen 464 ist, einen Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals 420 bereit. Es sei indes erwähnt, dass es nicht notwendig ist, den vollständigen Zählwert 452 zu bewerten, der durch den Zähler im Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt wird. Stattdessen kann es ausreichen, einen Abschnitt davon zu bewerten, der eines oder mehrere der niederwertigsten Bit aufweist, da der Abschnitt mit den niederwertigsten Bit tatsächlich die relevanten Informationen mit der hohen zeitlichen Auflösung trägt (während der höherwertige Abschnitt die Informationen mit der niedrigen zeitlichen Auflösung trägt, die möglicherweise bereits beim Ermitteln des nahen Auftretens eines Ereignisses bewertet wurden). Mit anderen Worten, diese höherwertigen Bit, die bereits zum Ermitteln des nahen Auftretens eines Ereignisses bewertet wurden, müssen nicht notwendigerweise erneut bewertet werden, wenn ein Vergleich mit einer hohen zeitlichen Auflösung durchgeführt wird.
So kann es ausreichen, dass der Komparator 460 einen Abschnitt des Zählwerts 452, der eines oder mehrere der niederwertigsten Bit aufweist, mit den feinen Ereigniszeitinformationen 462 vergleicht, um die tatsächliche Zeit des Ereignisses zu bestimmen und dadurch einen Impuls oder eine Kante des Ereignissignals bereitzustellen. Der Komparator 460 kann indes nach der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses alternativ den vollständigen Zählwert 452 mit den ”vollständigen” Ereigniszeitinformationen 412 vergleichen.
Es sei auch erwähnt, dass die groben Zeitereignisinformationen 462 und die feinen Zeitereignisinformationen 464 sich nicht überlappende Abschnitte einer digitalen Darstellung (zum Beispiel einer binär codierten Darstellung) der Ereigniszeitinformationen 412 sein können. Alternativ können die groben Ereigniszeitinformationen 462 und die feinen Ereigniszeitinformationen 464 indes sich überlappende Abschnitte einer digitalen Darstellung der Ereigniszeitinformationen 412 sein. Dementsprechend werden die groben Ereigniszeitinformationen 462 mit dem entsprechenden Abschnitt der Zählwerte 452 verglichen, die durch den Zähler 450 im Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung (d. h. vor der Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses) bereitgestellt werden, und die feinen Ereigniszeitinformationen 464 können mit einem entsprechenden Abschnitt der Zählwerte 452 verglichen werden, die durch den Zähler als Reaktion auf die (d. h. nach der) Ermittlung des nahen Auftretens des Ereignisses bereitgestellt werden. So können die groben Ereigniszeitinformationen 462 zum Bestimmen des nahen Auftretens des Ereignisses dienen und die feinen Ereigniszeitinformationen 464 können verwendet werden, um die tatsächliche (genaue) Zeit des Ereignisses zu bestimmen.
Zur weiteren Erleichterung des Verständnisses wird die zeitliche Steuerung des Zählertaktsignals unter Bezugnahme auf eine grafische Darstellung 480 des Eingangstaktsignals 410 und des ausgeblendeten Taktsignals 442 beschrieben. Eine erste Signaldarstellung 482 beschreibt das Eingangstaktsignal. Eine zweite Signaldarstellung 484 beschreibt das ausgeblendete Taktsignal 442. Wie ersichtlich ist, werden die Taktausblendungseinheit 440 und der Zähler 450 in einem Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt t1 in einem Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung betrieben. In dem Zeitraum bis zum Zeitpunkt t1 beträgt die Frequenz des Zählertakts (ausgeblendetes Taktsignal) 442 lediglich ein Viertel der Frequenz des Eingangstaktsignals 410 (das kurz auch als ”Takt” bezeichnet wird). Mit anderen Worten, nur einer von vier Taktimpulsen des Eingangstaktsignals 410 wird durch die Taktausblendungseinheit 440 durchgelassen, während drei von vier Taktimpulsen des Eingangstaktsignals 410 durch die Taktausblendungseinheit 440 ausgeblendet (gesperrt) werden. So zählt der Zähler 450 mit einer Zählrate (Anzahl von Zähloperationen pro Zeiteinheit) von lediglich einem Viertel der Frequenz des Eingangstaktsignals. An irgendeinem Zeitpunkt innerhalb des Zeitraums 490 wird indes das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt. Die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses kann auf der Feststellung gründen, dass der Zählwert, der durch einen Taktimpuls 492 erreicht wird (oder ein höchstwertiger Abschnitt des Zählwerts) mit einer Ereigniszeit zusammenfällt, die durch die groben Ereigniszeitinformationen 462 beschrieben wird. Dementsprechend schaltet der Komparator 460, der das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt, sowohl die Taktausblendungseinheit als auch den Zähler in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung. Zum Beispiel wird die Taktausblendungseinheit zum Zeitpunkt t1 oder kurz vor dem Zeitpunkt t1 in einen Betriebsmodus geschaltet, in dem alle Taktimpulse des Eingangstaktsignals 410 durchgelassen werden. Dieses Schalten kann durch das Taktausblendungssteuersignal 444 durchgeführt werden. Auf ähnliche Weise kann der Zähler 450 unter Verwendung des Zählerschritt-Steuersignals 454 auf einen kleinen Zählschritt eingestellt werden, zum Beispiel einen Zählschritt von 1 zum Zeitpunkt t1 oder kurz vor dem Zeitpunkt t1, aber typischerweise niedriger als ein Taktzyklus vor dem Zeitpunkt t1. Dementsprechend können sowohl die Taktausblendungseinheit 440 als auch der Zähler 450 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in einem Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung betrieben werden. Der Zähler 450 kann bei einer (vergleichsweise) hohen Taktrate, die durch das ausgeblendete Taktsignal 442 definiert wird, aber mit einer kleinen Schrittweite (von zum Beispiel 1) vorwärts zählen oder rückwärts zählen. Dementsprechend weisen die Zählwerte 452, die zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bereitgestellt werden, eine besonders hohe zeitliche Auflösung auf und können durch den Komparator 460 bewertet werden, um eine tatsächliche Zeit eines Ereignisses zu bestimmen. Das tatsächliche Ereignis kann zum Beispiel irgendwo zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 liegen. Zum Zeitpunkt t2 kann der Komparator 460 die Taktausblendungseinheit 440 und den Zähler 450 zum Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung zurückschalten. Dementsprechend wird die Frequenz des ausgeblendeten Taktsignals 442 wieder verringert.
Zur weiteren Vereinfachung des Verständnisses wird eine zeitliche Entwicklung der Zählwerte und auch der anderen relevanten Signale unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 zeigt eine grafische Darstellung eines Zählwerts des Zählers 450, eines Zustands des Taktausblendungssteuersignals 444, eines Zustands des Zählerschritt-Steuersignals 454 und des Ereignissignals 420. Eine Abszisse 510 beschreibt die Zeit. Eine Ordinate 512 beschreibt die Zählwerte 452, die durch den Zähler 450 bereitgestellt werden. Eine Ordinate 514 beschreibt einen Zustand des Taktausblendungssteuersignals 444 und des Zählerschritt-Steuersignals 454 und eine Ordinate 514 beschreibt einen Zustand des Ereignissignals 420. Mit anderen Worten zeigt 5 den Betrieb eines erfindungsgemäßen digitalen Ereignisgenerators, wie beispielsweise eines digitalen Pulsbreitenmodulator(DPWM)-Zählers. Eine hohe Rate und Genauigkeit wird nur in der Nähe eines Ereignisses (d. h. in der Nähe des Auftretens eines Ereignisses) verwendet, wie in der Folge ausführlicher beschrieben wird.
Wie ersichtlich ist, wird der Zähler zu einem Zeitpunkt t0 auf einen Anfangswert eingestellt. Anschließend zählt der Zähler zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 rückwärts. Zum Beispiel zählt der Zähler zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 mit einer Schrittweite von 4 (oder, allgemeiner, einer Schrittweite i) rückwärts. Zum Beispiel kann der Zähler 450 pro i Impulse des Eingangstaktsignals 410 einmal rückwärts zählen.
Zum Zeitpunkt t1 oder kurz vor dem Zeitpunkt t1 oder kurz nach dem Zeitpunkt t1 kann indes das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt werden. Zum Beispiel kann ein Vergleich des Zählwerts, der unmittelbar vor dem Zeitpunkt t1 vorhanden ist, mit den groben Ereigniszeitinformationen 462 das nahe Auftreten eines Ereignisses angeben. Alternativ kann indes ein Vergleich zwischen dem Zählwert, der zum Zeitpunkt t1 erreicht wird, mit den groben Ereigniszeitinformationen 462 das nahe Auftreten eines Ereignisses angeben. Dementsprechend werden zum Zeitpunkt t1 das Taktausblendungssteuersignal 444 und das Zählerschritt-Steuersignal 454 aktiviert, was zum Beispiel angibt, dass das Ausblenden von Taktimpulsen des Eingangstaktsignals 410 deaktiviert werden sollte (derart, dass zum Beispiel alle Taktimpulse des Eingangstaktsignals 410 durch das ausgeblendete Taktsignal 442 durchgelassen werden) und dass die Schrittweite des Zählers 450 vermindert werden sollte (zum Beispiel bis herunter auf eine Mindestschrittweite von 1). Dementsprechend werden sowohl die Taktausblendungseinheit 440 als auch der Zähler 450 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in einem Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung betrieben. Wie ersichtlich, zählt der Zähler bei erhöhter Zählfrequenz (zum Beispiel einmal pro Impuls des Eingangstaktsignals 410) und verminderter Schrittweite (zum Beispiel einer Schrittweite von 1) rückwärts. So weisen die Zählwerte, die durch den Zähler 450 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bereitgestellt werden, eine höhere zeitliche Auflösung auf und sind genauer.
Zum Zeitpunkt t2 werden das Taktausblendungssteuersignal 444 und das Zählerschritt-Steuersignal 454 wieder deaktiviert, wodurch sowohl die Taktausblendungseinheit 440 als auch der Zähler 450 zurück in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung geschaltet werden. Die Deaktivierung des Taktausblendungssteuersignals 444 und des Zählerschritt-Steuersignals 454 zum Zeitpunkt t2 kann zum Beispiel durch die Ermittlung vorgenommen werden, dass eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen des Eingangstaktsignals 410 nach dem Schalten auf den Betriebsmodus mit der hohen zeitlichen Auflösung aufgetreten sind. Es können indes auch andere Mechanismen zum Deaktivieren des Taktausblendungssteuersignals 444 und des Zählerschritt-Steuersignals 454 verwendet werden.
Wie ersichtlich ist, wird zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine Zählerschrittweite ΔN verringert, zum Beispiel bis herunter auf ΔN_fine = 1, im Vergleich zu einer Zählerschrittweite ΔN_coarse zwischen den Zeitpunkten t0 und t1. So nimmt der Zählerwert zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in kleineren Schritten ab als zwischen den Zeitpunkten t0 und t1. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird eine Zählrate (Anzahl von Zähloperationen pro Zeiteinheit) indes im Vergleich zu einer Zählrate zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 erhöht. Dementsprechend werden zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 im Vergleich zu den Zählwerten, die zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 bereitgestellt werden, Zählwerte mit einer höheren zeitlichen Auflösung bereitgestellt. Die zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bereitgestellten Zählwerte oder zumindest Abschnitte mit hoher zeitlicher Auflösung davon werden mit Ereigniszeitinformationen (oder zumindest einem Abschnitt davon mit hoher zeitlicher Auflösung) verglichen.
Wie in 5 ersichtlich ist, ermittelt der Komparator zum Zeitpunkt te, dass der Zählwert (mit hoher zeitlicher Auflösung) des Zählers einen Wert erreicht, der durch die Ereigniszeitinformationen (oder einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung davon) definiert wird. Dementsprechend wird das Ereignissignal aktiviert. Zum Zeitpunkt tf ändert sich der Zählwert des Zählers wieder (er nimmt ab), derart, dass der Zählwert des Zählers nicht mehr gleich einem Zählwert ist, der durch die Ereigniszeitinformationen (oder einen Abschnitt davon mit hoher Auflösung) definiert wird. Folglich deaktiviert der Komparator das Ereignissignal wieder, derart, dass ein kurzer Impuls des Ereignissignals zwischen den Zeitpunkten te und tf bereitgestellt wird.
Wie vorhergehend erwähnt, schalten der Zähler und der Komparator zum Zeitpunkt t2 zurück in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung. Das Zurückschalten kann zum Beispiel auf der Tatsache basieren, dass der Komparator herausfindet, dass seit dem Zeitpunkt t1, d. h. nach dem Schalten in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung, eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Zum Beispiel kann der Komparator herausfinden, dass ein Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung des Zählwerts sich von einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung einer durch die Ereigniszeitinformationen beschriebenen Zeit unterscheidet. Mit anderen Worten, wenn der Komparator herausfindet, dass ein Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung des Zählwerts sich von einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen (oder von mehr als einem digitalen Ereigniszeitinformationselement) unterscheidet, kann der Zähler ein Zurückschalten in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung einleiten. Anders ausgedrückt, das Zurückschalten in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung kann durchgeführt werden, wenn der Komparator herausfindet, dass ein nahes Auftreten eines Ereignisses nicht erwartet wird.
Im Anschluss an den Zeitpunkt t2 zählt der Zähler mit einer niedrigen Zählrate (d. h. bei einer niedrigen Anzahl von Zähloperationen pro Zeiteinheit), zum Beispiel mit einer selben Zählrate, die während der Zeitpunkte t0 und t1 verwendet wurde, rückwärts. Auch wird der Zählschritt wieder erhöht, wenn zum Zeitpunkt t2 in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung zurückgeschaltet wird. Zum Beispiel kann der Zählschritt zum Zeitpunkt t2 zum selben Zählschritt zurückgeschaltet werden, der zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 verwendet wird. Das Zurückschalten auf den Betriebsmodus mit der niedrigen zeitlichen Auflösung wird durch eine Deaktivierung des Taktausblendungssteuersignals 444 und des Zählschritt-Steuersignals 454 signalisiert. Dementsprechend zählt der Zähler zum Beispiel ab dem Zeitpunkt t2 rückwärts, bis zum Zeitpunkt t3 ein vorbestimmter Mindestzählwert erreicht wird. Der Mindestzählwert kann ein vorbestimmter Wert sein und kann willkürlich definiert sein. Alternativ kann der Mindestzählwert indes durch eine Zählerunterschreitung (oder Zählerüberschreitung) definiert sein. Bei der Ermittlung, dass ein Mindestzählwert erreicht ist, kann der Zähler auf einen Anfangswert zurückgesetzt werden, derart, dass ein zyklischer Zählprozess erreicht wird. Alternativ kann der Zähler durch eine Zählerunterschreitung (oder Zählerüberschreitung) zum Anfangswert zählen. Der Mindestzählwert kann indes durch eine Steuerschaltung variiert werden, um dadurch eine Dauer eines Zählzyklus zu variieren.
In einer alternativen Ausführung kann der Zähler bei einer dritten Zählrate zählen (zum Beispiel rückwärts zählen), die sich von den Zählraten zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 und zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 unterscheidet. Mit anderen Worten können zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 eine erste Zählrate (Frequenz_1) und ein erster Zählschritt (Erniedrigung_1) verwendet werden, können zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine zweite Zählrate (Frequenz_2) und ein zweiter Zählschritt (Erniedrigung_2) verwendet werden und können zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 eine dritte Zählrate (Frequenz_3) und ein dritter Zählschritt (Erniedrigung_3) verwendet werden. So können drei oder sogar mehr verschiedene Zählraten verwendet werden, was Vorteile mit sich bringen kann, wenn zum Beispiel verschiedene zeitliche Auflösungen zum Bereitstellen eines ersten Ereignissignals und eines oder mehrerer darauf folgender Ereignissignale innerhalb eines Zählzyklus erforderlich sind.
Es sei erwähnt, dass es möglich ist, während eines Zyklus des Zählers, d. h. zwischen den Zeitpunkten t0 und t3, in einen Betriebsmodus mit einer hohen zeitlichen Auflösung zu schalten. Dementsprechend können die Ereignissignale (Impulse oder Kanten des Ereignissignals) während eines Zählzyklus für mehrere Ereignisse bereitgestellt werden. Auch können mehrere Ereignissignale (Impulse oder Flanken des Ereignissignals) als Reaktion auf ein einzelnes Schalten vom Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt werden.
6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ereignisgenerators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Ereignisgenerator 600 ist konfiguriert, um ein Eingangstaktsignal 610 zu empfangen, das auch als ”Schnelltakt” bezeichnet wird. Der Ereignisgenerator empfängt auch Ereigniszeitinformationen 612, die typischerweise einen Abschnitt von höherwertigen Bit und einen Abschnitt von niedrigerwertigen Bit aufweisen. Die Ereigniszeitinformationen 612 können in digitaler Form, zum Beispiel in einer binären Form oder in einer binär codierten dezimalen Form, codiert sein. Darüber hinaus stellt der Ereignisgenerator 600 ein Ereignissignal 620 bereit, von dem ein Impuls oder eine Flanke zum Beispiel das Ereignis beschreiben kann. Mit anderen Worten, der Zeitpunkt des Ereignisses wird durch den Zeitpunkt beschrieben, an dem ein Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals 620 auftritt.
Der Ereignisgenerator 600 weist eine Taktausblendungseinheit 640 auf, die das Eingangstaktsignal 610 (Schnelltakt) und ein Freigabesignal 644 empfängt. Die Taktausblendungseinheit 640 stellt ein ausgeblendetes Taktsignal 642 bereit, wobei eine Taktausblendung durch die Taktausblendung 640 durchgeführt wird, wenn das Taktausblendungsfreigabesignal 644 aktiv ist.
Der Ereignisgenerator 600 weist auch einen Zähler 650 auf, der konfiguriert ist, um das ausgeblendete Taktsignal 642 und ein Grob/Fein-Auswahlsignal 654 zu empfangen, das auch als ein Zählerschritt-Steuersignal betrachtet werden kann. Der Zähler 650 stellt eine Folge von Zählwerten 652 bereit. Der Zähler 650 kann zum Beispiel ein getaktetes Mehrbitregister 650a aufweisen, das einen Eingangswert 650b von einem Schalter (oder Multiplexer) 650c empfängt und den Eingangswert 650b, der an seinem Eingang als Reaktion auf das ausgeblendete Taktsignal 642 (zum Beispiel als Reaktion auf eine Flanke des ausgeblendeten Taktsignals 642) bereitgestellt wird, übernimmt und speichert. Dementsprechend kann das Mehrbitregister 650a mehrere Ein-Bit-Latch oder Flipflops aufweisen, die mit demselben Taktsignal, nämlich dem ausgeblendeten Taktsignal 642, getaktet sind. Das Mehrbitregister 650a stellt einen Ausgangswert 650d bereit, der eine gelatchte Version seines Eingangswerts 650b ist. Der Ausgangswert 650d kann ein Mehrbitwert sein, der den Zählwert 652 darstellt. Der Ausgangswert 650d kann zu einem Addierer oder Subtrahierer 650e rückgekoppelt werden, der einen Schrittwert 650f zum Ausgangswert 650d addiert oder der den Schrittwert 650f vom Ausgangswert 650d des Mehrbit-Latchs 650a subtrahiert, um dadurch einen aktualisierten Wert 650g bereitzustellen. Der Schrittwert 650f kann dem Addierer oder Subtrahierer 650e von einem Schalter oder Multiplexer 650h bereitgestellt werden, der auf der Grundlage eines Zustands des Grob/Fein-Auswahlsignals 654 selektiv einen vergleichsweise hohen Schrittwert (Erhöhungswert oder Erniedrigungswert) bereitstellt, der auch als ”grober” Wert bezeichnet wird, oder einen vergleichsweise niedrigen Schrittwert (Erhöhungswert oder Erniedrigungswert) bereitstellt, der auch als ”feiner Wert” bezeichnet wird. Mit anderen Worten, der Schrittwert 650f nimmt in Abhängigkeit vom Grob/Fein-Auswahlsignal 654 einen vergleichsweise niedrigen Wert (zum Beispiel einen Wert von i = 1) oder einen vergleichsweise hohen Wert (zum Beispiel einen Wert von i > 1) an. Der Schalter oder Multiplexer 650c stellt in Abhängigkeit von einem Rücksetzsignal oder einem Einstellsignal selektiv den aktualisierten Wert 650g oder einen zurückgesetzten Wert, zum Beispiel einen zurückgesetzten Wert von 0, als den Eingangswert 650b für den Mehrbit-Latch 650a bereit. Alternativ zum zurückgesetzten Wert kann der Schalter oder Multiplexer 650c selektiv einen gewünschten Neuladewert bereitstellen, falls der Zähler einmal pro Zyklus auf einen Neuladewert eingestellt wird. Dementsprechend wird der Zählwert 652 als Reaktion auf jeden Impuls oder jede Flanke des ausgeblendeten Taktsignals 642 um den gegenwärtig ausgewählten Schrittwert 650f erhöht oder erniedrigt, es sei denn, das Einstellsignal oder Rücksetzsignal ist aktiv. Wenn das Einstellsignal oder Rücksetzsignal aktiv ist, wird der Zählwert 652 eingestellt oder zurückgesetzt, um den Rücksetzwert anzunehmen, der auf den Schalter oder Multiplexer 650c angewandt wird.
Der Ereignisgenerator 600 weist auch einen Komparator 660 auf, der die Ereigniszeitinformationen 612 und den Zählwert 652 empfängt. Der Komparator 660 stellt auf der Grundlage dessen das Ereignissignal 620 und ein Genauigkeitsauswahlsignal 662 bereit. Der Komparator 660 weist zum Beispiel einen Analysator 660a für die höherwertigen Bit und einen Analysator 660b für die niedrigerwertigen Bit auf. Der Analysator 660a für die höherwertigen Bit kann zum Beispiel eine Teilmenge von höherwertigen Bit 652a des Zählwerts 652 und eine Teilmenge von höherwertigen Bit 612a der Ereigniszeitinformationen 612 empfangen. Dementsprechend kann der Analysator 660a für die höherwertigen Bit die Teilmenge 652a von höherwertigen Bit des Zählwerts 652 (die als ein Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung des Zählwerts 652 betrachtet werden kann) und die Teilmenge 612a von höherwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 612 vergleichen, die als Abschnitt mit geringer zeitlicher Genauigkeit der Ereigniszeitinformationen 612 betrachtet werden kann. Als Reaktion auf den Vergleich kann der Analysator 660a für die höherwertigen Bit ein Signal bereitstellen, das ein nahes Auftreten eines Ereignisses angibt. Mit anderen Worten kann das Auftreten eines Ereignisses signalisiert werden, wenn die Bit der Teilmenge 652a der Bit des Zählwerts 652 identisch mit den Bit der Teilmenge 612a der Ereigniszeitinformationen 612 sind. Dementsprechend wird das Genauigkeitsauswahlsignal 662 bereitgestellt, um eine hohe Genauigkeit (hohe zeitliche Auflösung) anzugeben, wenn der Analysator 660a für die höherwertigen Bit eine Übereinstimmung der Werte, die durch die höherwertigen Bit des Zählwerts 652 dargestellt werden, und der höherwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 612 feststellt. Darüber hinaus ist der Analysator 660b für die niedrigstwertigen Bit typischerweise konfiguriert, um die niedrigstwertigen Bit der Zählwerte 652 mit den niedrigstwertigen Bit 612b der Ereigniszeitinformationen 612 zu vergleichen. Mit anderen Worten, ein Abschnitt 652b mit hoher zeitlicher Auflösung der Zählwerte 652 wird durch den Analysator 660b für die niedrigstwertigen Bit mit einem Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen 612 verglichen, und der Komparator 660 stellt als Reaktion auf eine Übereinstimmung der niedrigstwertigen Bit 652 des Zählwerts 652 mit den niedrigstwertigen Bit 612b der Ereigniszeitinformationen 612 einen Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals 620 bereit, vorausgesetzt, dass das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt wurde (d. h. eine Übereinstimmung zwischen den höchstwertigen Bit 652 des Zählwerts und den höchstwertigen Bit 612a der Ereigniszeitinformationen 612 in einem vorherigen Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung ermittelt wurde, die durch den Analysator 660a für die höchstwertigen Bit durchgeführt wurde).
Der Ereignisgenerator 600 weist auch eine Steuereinheit 680 auf, die konfiguriert ist, um das Genauigkeitsauswahlsignal 662 von dem Komparator 660 zu empfangen, und die basierend darauf das Freigabesignal 644 und das Grob/Fein-Auswahlsignal 652 bereitstellt. Zum Beispiel kann die Taktausblendung deaktiviert werden, wenn das Genauigkeitsauswahlsignal 662 angibt, dass ein Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Genauigkeit gewünscht ist, und die periodische Taktausblendung kann aktiviert werden (um Impulse des Schnelltaktsignals 610 auszublenden), wenn das Genauigkeitsauswahlsignal 662 angibt, dass eine niedrige zeitliche Auflösung gewünscht wird. Zum Beispiel kann einer von i Taktimpulsen an den Zähler weitergegeben werden, wenn die (periodische) Taktausblendung aktiviert ist. Mit anderen Worten, der Takt wird typischerweise nicht vollständig ausgeblendet, wenn die Taktausblendung aktiviert ist. Auf ähnliche Weise kann das Grob/Fein-Auswahlsignal 654 eingestellt werden, um einen feinen Zählschritt anzugeben, wenn ein Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung oder ein feiner Betriebsmodus (auch als Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Genauigkeit bezeichnet) gewünscht wird, und um einen vergleichsweise größeren Zählschritt anzugeben, wenn eine niedrige zeitliche Auflösung oder ein grober Betriebsmodus (auch als Betriebsmodus mit geringer zeitlicher Genauigkeit bezeichnet) gewünscht wird.
Es sei auch erwähnt, dass der Analysator 660a für die höchstwertigen Bit verwendet werden kann, um das nahe Auftreten eines Ereignisses festzustellen, wobei als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses ein Schalten in den Betriebsmodus mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird. Der Analysator 660b für die niedrigstwertigen Bit kann im Betriebsmodus mit geringer zeitlicher Genauigkeit inaktiv sein und kann im Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Genauigkeit, d. h. als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses, aktiviert werden. Im Gegensatz dazu kann der Analysator 660a für die höchstwertigen Bit weiterhin im Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung betrieben werden, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem der Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung zu verlassen ist (durch Zurückschalten in den Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung). Wenn zum Beispiel die höchstwertigen Bit 652a des Zählwerts 652 nicht mehr mit den höchstwertigen Bit 612a der Ereigniszeitinformationen 612 übereinstimmen, kann ein Zurückschalten in den Betriebsmodus mit geringer zeitlicher Genauigkeit durchgeführt werden.
Darüber hinaus sei erwähnt, dass der Ereignisgenerator 600 die Funktionalität des Ereignisgenerators 100 und/oder des Ereignisgenerators 400 erfüllen kann. Die zusätzliche wahlfreie Verbesserung, die hier erörtert wird, kann indes auch auf den Ereignisgenerator 600 angewandt werden.
7 zeigt ein Blockdiagramm eines Ereignisgenerators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der Ereignisgenerator 700 ist ähnlich wie der Ereignisgenerator 600, derart, dass identische Mittel und Signale hier nicht nochmals beschrieben werden.
Der Ereignisgenerator 700 empfängt ein Eingangstaktsignal (Schnelltakt) 710, das dem Eingangstaktsignal 610 gleichwertig ist. Darüber hinaus empfängt der Ereignisgenerator 700 Ereigniszeitinformationen 712, die den Ereigniszeitinformationen 612 ähnlich sind, aber eine höhere zeitliche Auflösung aufweisen können. Der Ereignisgenerator 700 stellt auch ein Ereignissignal 720 bereit, das dem Ereignissignal 620 ähnlich ist, aber eine höhere zeitliche Auflösung aufweisen kann.
Der Ereignisgenerator 700 weist eine Taktausblendungseinheit 740 auf, die der Taktausblendungseinheit 640 gleichwertig ist. Der Ereignisgenerator 700 weist einen Zähler 750 auf, der dem Zähler 650 gleichwertig sein kann. Der Ereignisgenerator 700 weist auch einen Komparator 760 auf, der dem Komparator 660 gleichwertig sein kann. Der Komparator 760 empfängt indes grobe Ereigniszeitinformationen 712a, die dem Abschnitt 612a mit niedriger zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen 612, d. h. den höchstwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 612, gleichwertig sein können. Zusätzlich empfängt der Komparator 760 feine Ereigniszeitinformationen 712b, die dem Abschnitt 612b mit hoher zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen 612, d. h. den niedrigstwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 612, gleichwertig sein können. Der Komparator 760 stellt ein (vergleichsweise) grobes Ereignissignal 762 bereit, das dem Ereignissignal 620 gleichwertig sein kann, das durch den Komparator 660 bereitgestellt wird.
Zusätzlich zu den Elementen des Ereignisgenerators 600 weist der Ereignisgenerator 700 ferner eine Feineinstellungsschaltung für die zeitliche Steuerung auf, die das grobe Ereignissignal 762 empfängt und basierend darauf das feine Ereignissignal 720 bereitstellt, derart, dass eine Genauigkeit der Einstellung der zeitlichen Steuerung des feinen Ereignissignals 720 im Vergleich zur Genauigkeit der Einstellung der zeitlichen Steuerung des groben Ereignissignals 762 erhöht wird. Zum Beispiel weist der Ereignisgenerator 700 einen Digital-Zeit-Wandler 780 auf, der das grobe Ereignissignal 762 in einem normalen Betriebsmodus des Digital-Zeit-Wandlers 780 über einen Multiplexer oder Schalter 764 empfängt. Darüber hinaus stellt der Digital-Zeit-Wandler im normalen Betriebsmodus das feine Ereignissignal 720 auf der Grundlage des groben Ereignissignals 762 bereit. Auch empfängt der Digital-Zeit-Wandler 780 ultrafeine Ereigniszeitinformationen 712c, die im Vergleich zu dem groben Ereignissignal 762 (oder, genauer gesagt, einem Impuls oder einer Flanke davon) eine zeitliche Steuerung des feinen Ereignissignals 720 (oder, genauer gesagt, eines Impulses oder einer Flanke davon) bestimmen.
Der Ereignisgenerator weist auch einen Ereignis-Splitter 790 auf, der die Ereigniszeitinformationen 712 empfängt und die Ereigniszeitinformationen 712 in mehrere Komponenten, nämlich in die groben Ereigniszeitinformationen 712a, die feinen Ereigniszeitinformationen 712b und die ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712c, unterteilt. Dementsprechend können die groben Ereigniszeitinformationen 712a ein Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen 712, zum Beispiel eine Teilmenge von höchstwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 712, sein. Darüber hinaus können die feinen Ereigniszeitinformationen 712 ein Abschnitt mit mittlerer zeitlicher Genauigkeit der Ereigniszeitinformationen 712, zum Beispiel eine Teilmenge von mittelwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 712 (d. h. eine Untermenge von Bit, die nicht eines oder mehrere der höchstwertigen Bit aufweisen und die nicht eines oder mehrere der niedrigstwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen aufweisen) sein. Darüber hinaus können die ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712c ein Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung der Ereigniszeitinformationen 712 sein, d. h. sie können eine Teilmenge von niedrigstwertigen Bit der Ereigniszeitinformationen 712 aufweisen. Dementsprechend kann der Ereigniszeit-Splitter 790 die Ereigniszeitinformationen 712 in drei Komponenten 712a, 712b, 712c mit unterschiedlicher zeitlicher Genauigkeit unterteilen. Im Fall einer binären Codierung der Ereigniszeitinformationen 712 kann der Ereignis-Splitter die Ereigniszeitinformationen in verschiedene, sich nicht überlappende Abschnitte der binären Darstellung unterteilen, derart, dass die groben Ereigniszeitinformationen 712a eine Teilmenge der höchstwertigen Bit aufweisen, und derart, dass die ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712 eine Teilmenge von einem oder mehreren der niedrigstwertigen Bit aufweisen.
Der Digital-Zeit-Wandler 780 kann zum Beispiel eine Kette von Verzögerungselementen 780a bis 780f aufweisen, die in Reihe geschaltet sind und in ihrer Gesamtheit auch als eine Verzögerungsleitung bezeichnet werden können. Die Kette von Verzögerungselementen (Verzögerungsleitung) weist eine Anzahl von Anzapfungen 780g bis 780l auf. Ein erstes Verzögerungselement der Kette von Verzögerungselementen empfängt das grobe Ereignissignal 762 über den Schalter (oder Multiplexer) 764 in einem normalen Betriebsmodus. Der Digital-Zeit-Wandler 780 weist auch eine Auswahlvorrichtung 780m auf, die eine der Anzapfungen der Kette von Verzögerungselementen (die auch als angezapfte Verzögerungsleitung bezeichnet wird) auswählt, um das feine Ereignissignal 720 auf der Grundlage des an der ausgewählten Anzapfung der angezapften Kette von Verzögerungselementen (angezapfte Verzögerungsleitung) vorhandenen Signals bereitzustellen. Dementsprechend wird eine Anzahl von Verzögerungselementen der angezapften Kette von Verzögerungselementen, die zwischen dem Ausgang des Komparators 760 und dem Ausgang für das feine Ereignissignal 720 geschaltet werden, auf der Grundlage der ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712c eingestellt. Durch die Verwendung einer angezapften Verzögerungsleitung kann eine besonders hohe zeitliche Auflösung erhalten werden. Mit anderen Worten, die zeitliche Auflösung des (vergleichsweise groben) Ereignissignals 762 kann durch die Einstellung der Verzögerung zwischen dem groben Ereignissignal 762 und dem feinen Ereignissignal 720 auf der Grundlage der ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712c weiter verbessert werden. Ein Vorteil der Grob/Fein-Unterteilung ist, dass weniger grobe Ereignisse in den Digital-Zeit-Wandler eingespeist werden, und so wird der Energieverbrauch des letzteren vermindert.
Es sei erwähnt, dass der Ereignisgenerator 700 auch eine Abstimmungs- und Kalibrierungseinheit 796 aufweisen kann. Die Abstimmungs- und Kalibrierungseinheiten 796 können zum Beispiel das Eingangstaktsignal 710 (Schnelltakt) empfangen. Darüber hinaus kann die Abstimmungs- und Kalibrierungseinheit 796 in einem Abstimmungsbetriebsmodus des Digital-Zeit-Wandlers 780 über den Schalter (oder Multiplexer) 764 ein Eingangssignal für den Digital-Zeit-Wandler 780 (oder, genauer gesagt, für die angezapfte Kette von Verzögerungselementen davon) bereitstellen. In diesem Fall kann die Abstimmungs- und Kalibrierungseinheit 796 auch ein Ausgangssignal der angezapften Kette von Verzögerungselementen empfangen. Dementsprechend kann die Abstimmungs- und Kalibrierungseinheit zum Beispiel eine Gesamtverzögerung der Kette von Verzögerungselementen oder darauf basierende Informationen bereitstellen. Dementsprechend können Kalibrierungsinformationen bereitgestellt werden, die verwendet werden, um auf der Grundlage der ultrafeinen Ereigniszeitinformationen 712c eine richtige Anzapfung der Kette von Verzögerungselementen auszuwählen oder die Verzögerung der Verzögerungselemente abzustimmen.
Zusammenfassend kann der Ereignisgenerator 700 unter Verwendung des Digital-Zeit-Wandlers 780, der ultrafeine Ereigniszeitinformationen 712c empfangen kann, die von den Gesamtereigniszeitinformationen 712 unter Verwendung des Ereignissplitters 790 erhalten (zum Beispiel abgespalten) werden, die Genauigkeit der zeitlichen Steuerung des feinen Ereignissignals 720 (im Vergleich zu einer Genauigkeit der zeitlichen Steuerung des (vergleichsweise) groben Ereignissignals 762) verbessern. Wahlweise kann in einem Kalibrierungsbetriebsmodus eine Kalibrierung des Digital-Zeit-Wandlers 780 durch die Abstimmungs- und Kalibrierungseinheit 796 durchgeführt werden.
So kann eine Genauigkeit der zeitlichen Steuerung bereitgestellt werden, die sogar noch höher ist als eine Periodenzeit des Eingangstaktsignals 710 (wobei zum Beispiel eine Genauigkeit der zeitlichen Steuerung des groben Ereignissignals 762 gleich (oder in der Größenordnung von) einer Periodenzeit des Eingangstaktsignals 710 sein kann).
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Energiewandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Energiewandler 800 gemäß 8 ist ähnlich wie der Energiewandler 300 gemäß 3.
Der Energiewandler 800 empfängt eine elektrische Eingangsenergie und stellt basierend darauf eine elektrische Ausgangsgröße 812, zum Beispiel eine elektrische Ausgangsspannung oder einen elektrischen Ausgangsstrom, bereit.
Der Energiewandler 800 weist eine Leistungsstufe 820 auf, die konfiguriert ist, um die elektrische Ausgangsgröße 812 auf der Grundlage der elektrischen Eingangsenergie bereitzustellen. Die Leistungsstufe kann zum Beispiel einen Abwärtswandler, einen Aufwärtswandler oder einen Abwärts/Aufwärtswandler aufweisen. Es können indes auch andere Schaltungen verwendet werden. Der Energiewandler 800 weist auch eine digitale Steuerschaltung 830 auf, die konfiguriert sein kann, um über einen Analog-Digital-Wandler 826 digitale Informationen 832 zu empfangen, die eine abgetastete Ausgangsspannung (oder einen abgetasteten Ausgangsstrom) darstellen. Ein Eingang des Analog-Digital-Wandlers 826 ist zum Beispiel an einen Ausgang (oder alternativ an einen Zwischenknoten) der Leistungsstufe 820 gekoppelt. Zum Beispiel kann der Analog-Digital-Wandler 826 eine Ausgangsspannung der Leistungsstufe abtasten, um die abgetasteten Ausgangsspannungsinformationen 832 bereitzustellen.
Die digitale Steuerschaltung 830 kann zum Beispiel eine Proportional-Integral-Differential-Steuerung (PID-Steuerung) und eine digitale Pulsbreitenmodulationssteuerung aufweisen. Es können indes auch andere Typen von Reglern (die sich von einer PID-Steuerung unterscheiden) verwendet werden. Die digitale Steuerschaltung 830 stellt unter Verwendung der digitalen Pulsbreitenmodulationssteuerung digitale Informationen bereit, die eine Einschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe und/oder eine Abschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe und/oder eine Abtastzeit des Analog-Digital-Wandlers und/oder irgendeinen anderen Steuerungszeitpunkt darstellen (zum Beispiel einen Zeitpunkt beschreiben, zu dem ein Steuerereignis auftreten sollte). Die digitalen Informationen, die die Einschaltzeit und/oder die Ausschaltzeit und/oder die Abtastzeit und/oder die Steuerzeit beschreiben, können als digitale Ereigniszeitinformationen 832 betrachtet werden.
Der Energiewandler 800 weist auch einen digitalen Ereignisgenerator 840 auf, der ein Eingangstaktsignal (Schnelltakt) 840a und die digitalen Ereigniszeitinformationen 832 empfängt. Der digitale Ereignisgenerator 840 weist ein Taktgatter 842a, einen Zähler 842b und einen Komparator 842c auf. Das Taktgatter 842a kann dem Taktgatter 116 oder dem Taktgatter 440 gleichwertig sein und der Zähler 842b kann dem Zähler 130 oder dem Zähler 450 gleichwertig sein. Der Komparator 842c kann dem Komparator 140 oder dem Komparator 460 gleichwertig sein. Auch kann die Interaktion zwischen dem Taktgatter 842, dem Zähler 842b und dem Komparator 842c sein, wie vorhergehend beschrieben. Der Komparator 842c kann indes ein Einschaltereignissignal 844a, ein Ausschaltereignissignal 844b, ein Abtastereignissignal 844c und ein Steuerereignissignal 844d bereitstellen. Eine zeitliche Steuerung des Einschaltereignissignals 844a kann durch die Einschaltzeitinformationen definiert sein, eine zeitliche Steuerung des Ausschaltereignissignals 844b kann durch die Ausschaltzeitinformationen definiert sein, eine zeitliche Steuerung des Abtastereignissignals 844c kann durch die Abtastzeitinformationen definiert sein und eine zeitliche Steuerung des Steuerereignissignals 844d kann durch die Steuerzeitinformationen definiert sein. Mit anderen Worten, der Komparator kann konfiguriert sein, um mehrere Ereignissignale für die mehreren digitalen Ereigniszeitwerte bereitzustellen, die die Einschaltzeit, die Ausschaltzeit, die Abtastzeit und die Steuerzeit beschreiben.
Mit anderen Worten, der digitale Ereignisgenerator 840 kann konfiguriert sein, um mehrere Ereignissignale 844a, 844b, 844c, 844d auf der Grundlage der mehreren digitalen Ereigniszeitwerte 832 bereitzustellen. Typischerweise können einige der Ereignisse in naher zeitlicher Nähe sein, derart, dass einige der Ereignissignale 844a, 844b, 844c, 844d als ein Ergebnis eines einzelnen Schaltens von dem Betriebsmodus mit niedriger zeitlicher Auflösung in den Betriebsmodus mit hoher zeitlicher Auflösung bereitgestellt werden.
Durch die Verwendung des digitalen Ereignisgenerators 840 im Energiewandler 800, wie hier beschrieben, kann sogar in Bedingungen mit niedriger Last ein hoher Wirkungsgrad des Energiewandlers 800 erreicht werden. Es sei indes erwähnt, dass der digitale Ereignisgenerator, der hier beschrieben wird, auch in vielen unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden kann.
In der Folge wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, die ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 900 zeigt.
Das Verfahren 900 weist das Bereitstellen 910 der Zählwerte auf der Grundlage eines Taktsignals auf. Es sei erwähnt, dass das Bereitstellen 910 der Zählwerte parallel mit den anderen Schritten durchgeführt werden kann, die in der Folge beschrieben werden.
Das Verfahren 900 weist auch das Bewerten 920 eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung auf, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln. Eine Bestimmung, zum Beispiel in der Form eines Vergleichs, wird durchgeführt, um zu entscheiden, ob ein nahes Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird oder nicht. Wenn kein nahes Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird, wird der Schritt 920 wiederholt, wie im Bezugszeichen 924 angegeben.
Wenn indes das nahe Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird, wird anschließend ein Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung bewertet (Schritt 940). Dementsprechend wird zum Beispiel unter Verwendung eines Vergleichs 944 bestimmt, ob ein Ereignis ermittelt wird oder nicht. Wenn kein Ereignis ermittelt wird, wird der Schritt 940 des Bewertens eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung wiederholt.
Wenn indes ein Ereignis ermittelt wird, wird ein Ereignissignal bereitgestellt (Schritt 960).
Mit anderen Worten, die Bewertung eines Zählwerts mit niedriger zeitlicher Auflösung wird wiederholt, bis ein nahes Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird. Wenn ein solches nahes Auftreten eines Ereignisses ermittelt wird, werden einer oder mehrere Zählwerte mit hoher zeitlicher Auflösung bewertet, bis das tatsächliche Ereignis ermittelt wird. Wenn das tatsächliche Ereignis ermittelt wird, wird ein Ereignissignal (oder ein Impuls oder ein Übergang davon) bereitgestellt.
Es sei erwähnt, dass das Verfahren 900 gemäß 9 durch irgendeines oder irgendeine der hier beschriebenen Merkmale und Funktionalitäten ergänzt werden kann. Zum Beispiel können solche Merkmale und Funktionalitäten, die in Bezug auf die Vorrichtungen beschrieben wurden, auch in das Verfahren 900 aufgenommen werden.
In der Folge wird ein Bezugsbeispiel kurz unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben.
10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines herkömmlichen Ereignisgenerators gemäß einem Bezugsbeispiel. Der Ereignisgenerator 1000 empfängt ein Eingangstaktsignal 1010 und Ereigniszeitinformationen 1012. Der Ereignisgenerator 1000 stellt basierend darauf ein Ereignissignal 1020 bereit. Der Ereignisgenerator 1000 weist einen Zähler 1030 auf, der das Eingangstaktsignal 1010 an einem Takteingang empfängt, das eine Folge von Zählwerten 1032 für einen Komparator 1040 bereitstellt. Der Komparator empfängt auch die Ereigniszeitinformationen 1012 und vergleicht die Zählwerte 1032 mit den Ereigniszeitinformationen 1012. Wenn durch den Komparator 1040 festgestellt wird, dass der Zählwert gleich den Ereigniszeitinformationen 1012 ist, stellt der Komparator einen Impuls oder eine Flanke des Ereignissignals 1020 bereit. Wie in einer Signaldarstellung 1080 ersichtlich, ist ein Zählertakt, gemäß dem der Zähler 1030 zählt, gleich dem Eingangstakt 1010. So zählt der Zähler an jeder steigenden Flanke oder jeder fallenden Flanke des Eingangstaktsignals 1010.
Dementsprechend muss der Zähler 1030 hergestellt sein, um ständig mit einer sehr hohen Zählfrequenz zu zählen, um eine hohe Genauigkeit der zeitlichen Steuerung zu empfangen. Dies bringt einen sehr hohen Energieverbrauch mit sich.
Unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung 1100 der Zählwerte des Zählers ist die zeitliche Entwicklung der Zählwerte ersichtlich. Eine Abszisse 1110 beschreibt eine Zeit und eine Ordinate 1112 beschreibt einen Zählwert. Wie ersichtlich, zählt der Zähler zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 ausgehend von einem Anfangswert rückwärts. Ein Impuls des Ereignissignals, dessen zeitliche Entwicklung am Bezugszeichen 1140 gezeigt ist, wird erzeugt, wenn der Zählwert einen Wert erreicht, der durch die Ereigniszeitinformationen beschrieben wird.
Es ist indes ersichtlich, dass der Zähler mit einer sehr hohen Zählfrequenz (Anzahl von Zählschritten pro Zeiteinheit) und einer vergleichsweise kleinen Schrittweite rückwärts zählt. Dies verursacht einen unnötig hohen Energieverbrauch, der in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen vermieden wird.
In der Folge werden einige Schlüsselgedanken der vorliegenden Erfindung kurz zusammengefasst.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass die Zeitpunkte, an denen die Ereignisse bevorstehen, in Ereignisgeneratoren für gewöhnlich im Voraus, häufig zu Beginn eines Schaltzyklus (oder Zählzyklus), gut bekannt sind. Gemäß einem Gedanken der Erfindung wurde daraus gefolgert, dass der Zähler nicht immer mit der vollständigen Genauigkeit und somit der vollen Taktrate ausgeführt werden muss. Es wurde auch festgestellt, dass der Zähler während einer Phase, in der Sicherheit herrscht (oder, für die auf gleichwertige Weise bestimmt werden kann), dass kein Ereignis auftritt (oder auftreten wird), um einen höheren Wert aber mit einer niedrigeren Taktfrequenz erhöht oder erniedrigt werden kann. Tatsächlich kann die Änderungsrate des Zählerwerts (d. h. die Änderung des Zählwerts pro Zeiteinheit) unverändert bleiben. Mit anderen Worten, die Änderungsrate des Zählwerts kann sowohl in einer Phase, in der bekannt ist, dass kein Ereignis auftreten wird, als auch in einer Phase, in der erwartet wird, dass ein Ereignis auftreten wird, gleich sein. Es sind indes weniger Taktereignisse, weniger Schaltereignisse im Zähler selbst und weniger Vergleichsaufgaben der Komparatoren vorhanden (wenn der Zähler um einen höheren Wert aber mit einer niedrigeren Taktfrequenz erhöht/erniedrigt wird). So wird der Energieverbrauch um den Faktor verringert, um den die Taktfrequenz verringert wird und um den der Erhöhungs/Erniedrigungswert erhöht wird. In der Nähe eines Ereignisses (d. h. nahe bei einem Auftreten eines Ereignisses) wird der Takt zurück auf die ursprüngliche Rate (zum Beispiel auf eine volle Rate) geschaltet und auch der Erhöhungs/Erniedrigungswert wird auf seinen ursprünglichen Wert (zum Beispiel auf einen kleinen Wert, wie zum Beispiel auf einen Wert von 1) eingestellt. Das bedeutet, dass der Zähler schnell aber mit einer kleinen, d. h. genauen Erhöhung/Erniedrigung arbeitet. Mit anderen Worten, der Zähler arbeitet mit einer geringen Genauigkeit (zum Beispiel mit einer geringen zeitlichen Genauigkeit), wenn gewährleistet (oder durch eine zweckmäßige Bewertung eines Zählwerts mit einer niedrigen zeitlichen Auflösung bestimmt) ist, dass kein Ereignis auftritt (zumindest nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums), und mit einer hohen Genauigkeit, wenn es sicher (oder zumindest sehr wahrscheinlich) ist, dass ein Ereignis bald (zum Beispiel innerhalb einer vorbestimmten Zeit) auftreten wird. Durch diesen Ansatz weist die digitale Schaltung lediglich in der Nähe des Auftretens eines Ereignisses (d. h. nahe beim Auftreten eines Ereignisses) einen relativ hohen Energieverbrauch auf. Der durchschnittliche Energieverbrauch wird erheblich gesenkt.
In einer Ausführungsform wird die Taktfrequenz nicht durch Taktteiler sondern durch Taktausblendung verringert. Dadurch wird eine zusätzliche Synchronisierung vermieden und die Synthese vereinfacht.
Es sei erwähnt, dass erfindungsgemäße Ausführungsformen in der Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen werden, wenn eine Entwicklung hin zu höheren Schaltfrequenzen gewünscht wird. Dennoch ist bereits heute ein relativ hoher Energieverbrauch in der digitalen Steuerlogik ein Problem, derart, dass durch die Verwendung des hier offenbarten Ereigniserzeugungskonzepts Verbesserungen erzielt werden können.
In der Folge werden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen digitalen Ereignisgenerators kurz beschrieben. Eine einfache Ausführungsform eines digitalen Ereignisgenerators weist einen Zähler auf, der eine Phase innerhalb einer nahezu periodischen Folge angibt. Das Auftreten von einem oder mehreren Ereignissen wird durch digitale Werte beschrieben, die kontinuierlich (oder nahezu kontinuierlich) mit dem Zähler verglichen werden. Der Zähler wird mit einer niedrigen Rate und einer groben Schrittweite ausgeführt, wenn kein Ereignis erwartet wird. Darüber hinaus wird der Zähler mit einer hohen Rate und einer feinen Schrittweite ausgeführt, wenn in Kürze ein Ereignis auftreten wird.
Dieser Ereignisgenerator kann wahlweise unter Verwendung eines Ereignis-Splitters verbessert werden, der von jedem Ereignis ein grobes Ereignis und ein feines Ereignis erzeugt. Das grobe Ereignis (oder die groben Ereigniszeitinformationen) werden während des groben Betriebs des Zählers für den Vergleich mit dem Zählerwert verwendet. Das feine Ereignis (oder die feinen Ereigniszeitinformationen) werden während des feinen Betriebs des Zählers für den Vergleich mit dem Zählerwert verwendet.
Gemäß einer wahlfreien Verbesserung wird während des groben Betriebs des Zählers ein grober Komparator aktiviert und während des feinen Betriebs des Zählers deaktiviert.
Gemäß einer weiteren wahlfreien Verbesserung wird während des feinen Betriebs des Zählers ein feiner Komparator aktiviert und während des groben Betriebs des Zählers deaktiviert.
Gemäß einer weiteren wahlfreien Verbesserung kann der feine Komparator nur relative Ereignisse mit Bezug auf einen groben Schritt des Zählers lösen.
Gemäß einer weiteren wahlfreien Verbesserung kann eine interne Unterbrechung den Zähler in einen bestimmten Betriebsmodus schalten.
Gemäß einer weiteren wahlfreien Verbesserung wird in einem ersten Schritt nach dem Beginn einer neuen Periode der Zähler von seinem Anfangswert zum nächsten Vielfachen der groben Erhöhung/Erniedrigung geschaltet.
Zusammenfassend ermöglichen Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung das Bereitstellen eines hohen Wirkungsgrads bei niedrigen Lastströmen in einem Energiewandler. Ein Energieverbrauch des digitalen Ereignisgenerators ist vergleichsweise niedrig. Nur in der Nähe eines Ereignisses ist ein etwas erhöhter Energieverbrauch erforderlich, derart, dass ein guter Gesamtenergiewirkungsgrad erreicht werden kann.
Gesichtspunkte der Erfindung erzeugen eine digitale Pulsbreite mit niedriger Leistung und einen Ereignisgenerator. Die Erfindung kann in einer Power Management Einheit verwendet werden.

Claims

Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700), der Folgendes aufweist: einen Zähler (130; 450; 650; 750), der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert (132) auf der Grundlage eines Taktsignals (110) bereitzustellen; und einen Komparator (140; 200; 460; 660; 760), der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts (132) zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts (132) zu bewerten und das Ereignissignal (120) auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen (112) bereitzustellen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt derselbe Abschnitt sind.
Digitaler Ereignisgenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Zählwert und der zweite Zählwert (100; 400; 600; 700) derselbe Zählwert (132) sind.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Abschnitt oder der zweite Abschnitt einen höchstwertigen Teil einer Zahlendarstellung des mindestens einen Zählwerts (132), einen niedrigstwertigen Teil der Zahlendarstellung des mindestens einen Zählwerts (132) oder einen mittleren Teil der Zahlendarstellung des mindestens einen Zählwerts (132) aufweist.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Komparator (140; 200; 460; 660; 760) konfiguriert ist, um den ersten Abschnitt durch Durchführen eines Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten und den zweiten Abschnitt durch Durchführen eines Vergleichs mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um eine Zählerschrittweite als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu verringern und eine Zählertaktrate als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu erhöhen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 6, wobei der Komparator (140) konfiguriert ist, um den ersten Abschnitt vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses durch Durchführen eines Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten und den zweiten Abschnitt als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses durch Durchführen eines Vergleichs mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 7, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um das nahe Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage des Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu ermitteln.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Abschnitt eine erste Menge von Bit aufweist und der zweite Abschnitt eine zweite Menge von Bit aufweist, wobei die erste Menge von Bit einen höherwertigen Abschnitt des mindestens einen Zählwerts als die zweite Menge von Bit beschreibt.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Komparator (140) konfiguriert ist, um eine entsprechende Zeit, die eine Zeit betrifft, die durch den Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung bestimmt wurde, im Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um zurückzuschalten, um im Anschluss an eine Bereitstellung eines Ereignissignals auf der Grundlage der Bewertung des zweiten Abschnitts durch Durchführen des Vergleichs des Zählwerts (132) mit hoher zeitlicher Auflösung den ersten Abschnitt durch Durchführen eines Vergleichs des Zählwerts (132) mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 11, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um in einem zweiten Betriebsmodus zu arbeiten, um den zweiten Abschnitt durch Durchführen eines Vergleichs des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung für mindestens eine vorbestimmte Anzahl von Zählerschritten zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um zurückzuschalten, um nach dem Schalten in einen zweiten Betriebsmodus zum Bewerten des zweiten Abschnitts durch Durchführen des Vergleichs des Zählwerts (132) mit hoher zeitlicher Auflösung den ersten Abschnitt durch Durchführen eines Vergleichs des Zählwerts (132) mit niedriger zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um als Reaktion auf ein einzelnes Schalten in einen zweiten Betriebsmodus zum Bewerten des zweiten Abschnitts durch Durchführen des Vergleichs des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung Ereignissignale für mehrere Ereignisse bereitzustellen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Komparator konfiguriert ist, um mehrere Ereignissignale durch Vergleichen eines Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung mit mehreren digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen, die mehreren Ereignissen zugehörig sind.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Zähler ein synchroner Zähler ist, wobei mehrere Zählerstufen mit einem gemeinsamen Taktsignal getaktet sind, und wobei der digitale Ereignisgenerator einen Taktteiler oder ein Taktgatter aufweist, um das gemeinsame Taktsignal für den Zähler von einem Eingangstaktsignal abzuleiten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 16, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um den Taktteiler oder das Taktgatter zu steuern, ein Taktsignal mit einer ersten, niedrigen Taktrate als das gemeinsame Taktsignal für den Zähler vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses bereitzustellen und um als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses ein Taktsignal mit einer zweiten, höheren Taktrate als das gemeinsame Taktsignal für den Zähler bereitzustellen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses eine kleinere Anzahl von Vergleichen pro Zeiteinheit durchzuführen als als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der digitale Ereignisgenerator ferner einen Digital-Zeit-Wandler aufweist, der konfiguriert ist, um als Eingangssignal das durch den Komparator bereitgestellte Ereignissignal zu empfangen und als Ausgangssignal ein fein eingestelltes Ereignissignal bereitzustellen, wobei der Komparator (140) konfiguriert ist, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage eines Abschnitts mit niedriger zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen zu ermitteln und das Ereignissignal auf der Grundlage eines Abschnitts mit mittlerer zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen, und wobei der Digital-Zeit-Wandler konfiguriert ist, um das zeiteingestellte Ereignissignal auf der Grundlage eines Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach Anspruch 19, wobei der Digital-Zeit-Wandler eine angezapfte Verzögerungsleitung aufweist, wobei die angezapfte Verzögerungsleitung konfiguriert ist, um das durch den Komparator bereitgestellte Ereignissignal zu empfangen, und wobei der Digital-Zeit-Wandler konfiguriert ist, um eine Anzapfung der angezapften Verzögerungsleitung auszuwählen, um das fein eingestellte Ereignissignal auf der Grundlage des Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Zähler konfiguriert ist, um zyklisch von einem Anfangswert neu zu starten.
Schaltenergiewandler (300), der Folgendes aufweist: eine Leistungsstufe (320), die einen oder mehrere Schalter aufweist; eine digitale Steuerschaltung (330), die konfiguriert ist, um digitale Ereigniszeitinformationen (332) bereitzustellen, um eine elektrische Ausgangsgröße (312) zu steuern oder zu regeln; und einen digitalen Ereignisgenerator (340) zum Erzeugen eines Ereignissignals auf der Grundlage der digitalen Ereigniszeitinformationen (332), wobei der digitale Ereignisgenerator Folgendes aufweist: einen Zähler, der konfiguriert ist, um mindestens einen Zählwert auf der Grundlage eines Taktsignals bereitzustellen; und einen Komparator (200), der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts zu bewerten und das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen bereitzustellen.
Energiewandler (300) nach Anspruch 22, wobei die digitalen Ereigniszeitinformationen (332) eine Einschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe (320), eine Ausschaltzeit eines Schalters der Leistungsstufe (320), eine Abtastzeit eines Analog-Digital-Wandlers oder eine Steuerzeit beschreiben.
Komparator (200) zum Bereitstellen eines Ereignissignals, wobei der Komparator konfiguriert ist, um einen Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und um als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen Abschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung eines zweiten Zählwerts zu bewerten und um das Ereignissignal auf der Grundlage der Bewertung des Abschnitts mit hoher zeitlicher Auflösung des Zählwerts zu erzeugen.
Komparator (200) nach Anspruch 24, wobei der Komparator konfiguriert ist, um das nahe Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung des ersten Zählwerts und einem Abschnitt mit niedriger zeitlicher Auflösung der digitalen Ereigniszeitinformationen zu ermitteln.
Komparator (200) nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Komparator konfiguriert ist, um vor einer Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses eine erste Teilmenge von Bit von mindestens dem ersten Zählwert zu bewerten und als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses eine zweite Teilmenge von Bit des zweiten Zählwerts zu bewerten, wobei die erste Teilmenge von Bit einen höherwertigen Abschnitt der Zählwerte beschreibt als die zweite Teilmenge von Bit.
Komparator (200) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei der Komparator konfiguriert ist, um eine entsprechende Zeit, die eine Zeit betrifft, die durch einen Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung bestimmt wurde, in einem Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Verfahren zum Bereitstellen eines Ereignissignals, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bereitstellen (910) von mehreren Zählwerten auf der Grundlage eines Taktsignals; Bewerten (920) eines ersten Abschnitts eines ersten Zählwerts, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln; Bewerten (940) eines zweiten Abschnitts eines zweiten Zählwerts als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses; und Erzeugen (960) des Ereignissignals von der Bewertung des zweiten Abschnitts des zweiten Zählwerts und der digitalen Ereigniszeitinformationen.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei eine Taktrate, gemäß der die Zählwerte bereitgestellt werden, als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses von einem ersten Taktwert zu einem zweiten Wert geschaltet wird, der kleiner als der erste Wert ist.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700), der Folgendes aufweist: einen Zähler (450), der konfiguriert ist, um mehrere Zählwerte (452) auf der Grundlage eines Taktsignals (442) bereitzustellen; und einen Komparator (460), der konfiguriert ist, um einen ersten Abschnitt eines ersten Zählwerts zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses einen zweiten Abschnitt eines zweiten Zählwerts zu bewerten und das Ereignissignal (420) auf der Grundlage der Bewertung und der digitalen Ereigniszeitinformationen (412) bereitzustellen; wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um eine Zählerschrittweite als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu verringern und eine Taktrate des Zählers als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses zu erhöhen; wobei der Komparator konfiguriert ist, um vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung durchzuführen und als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses einen Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung durchzuführen; wobei der digitale Ereignisgenerator konfiguriert ist, um das nahe Auftreten eines Ereignisses auf der Grundlage des Vergleichs mit niedriger zeitlicher Auflösung zu ermitteln; wobei der Komparator konfiguriert ist, um vor der Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses eine erste Teilmenge von Bit des ersten Zählwerts zu bewerten und als Reaktion auf die Ermittlung des nahen Auftretens eines Ereignisses eine zweite Teilmenge von Bit des zweiten Zählwerts zu bewerten, wobei die erste Teilmenge von Bit einen höherwertigen Abschnitt der Zählwerte beschreibt als die zweite Teilmenge von Bit; und wobei der Komparator konfiguriert ist, um eine entsprechende Zeit, die eine Zeit betrifft, die durch den Vergleich mit niedriger zeitlicher Auflösung bestimmt wurde, im Vergleich mit hoher zeitlicher Auflösung zu bewerten.
Digitaler Ereignisgenerator (100; 400; 600; 700) zum Bereitstellen eines Ereignissignals auf der Grundlage digitaler Ereigniszeitinformationen, wobei der digitale Ereignisgenerator Folgendes aufweist: einen Zähler (130; 450; 650; 750), der konfiguriert ist, um Zählwerte (452) in Abhängigkeit von einem Taktsignal (442) bereitzustellen; und einen Komparator (140; 200; 460; 760), der konfiguriert ist, um einen Zählwert mit niedriger zeitlicher Auflösung, der durch den Zähler (450) bereitgestellt wird, zu bewerten, um ein nahes Auftreten eines Ereignisses zu ermitteln, und um einen Zählwert mit hoher zeitlicher Auflösung, der durch den Zähler (450) als Reaktion auf eine Ermittlung eines nahen Auftretens eines Ereignisses bereitgestellt wird, zu bewerten, und um das Ereignissignal (420) auf der Grundlage der Bewertung des Zählwerts mit hoher zeitlicher Auflösung und in Abhängigkeit von den digitalen Ereignisinformationen bereitzustellen.