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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Datenerfassungssignalketten und zugehörige Signalverarbeitungsverfahren und insbesondere Datenerfassungssignalketten mit geteiltem Weg und zugehörige Verarbeitungsverfahren.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein Datenerfassungssystem ist eine elektronische Vorrichtung, die typischerweise ein Analogsignal zur Verarbeitung in eine digitale Form umwandelt. Das Analogsignal stellt physische Bedingungen in der echten Welt dar. In einigen Implementierungen weist ein Datenerfassungssystem verschiedene Komponenten zum Bilden einer Datenerfassungssignalkette für die Verarbeitung des Analogsignals auf, etwa einen Sensor zum Umwandeln der physischen Bedingungen in das Analogsignal, Signalaufbereitungsschaltungen zum Umwandeln des Analogsignals in eine Form, die in digitale Form umwandelbar ist, und einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des aufbereiteten Analogsignals in ein Digitalsignal, das gespeichert und/oder analysiert werden kann, beispielsweise durch einen Computer. Häufig erstreckt sich das Analogsignal über einen signifikanten Frequenzbereich (beispielsweise schließt das Analogsignal sowohl hohe AC Frequenzkomponenten als auch DC-Frequenzkomponenten ein), derart, dass die Komponenten der Datenerfassungssignalkette dafür ausgebildet sind, die Verarbeitung für den breiten Frequenzbereich zu optimieren, anstatt die Verarbeitung für einzelne Frequenzkomponenten einzeln zu optimieren. Eine solche Konfiguration kann die Leistung einschränken, insbesondere bei Anwendungen mit Mischsignalen. Obwohl also existierende Datenerfassungssignalketten allgemein für die vorgesehenen Zwecke ausreichend waren, waren sie nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung geht am besten aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren hervor. Es wird betont, dass gemäß der standardmäßigen industriellen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und nur Veranschaulichungszwecken dienen. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können dabei zu Zwecken der Klarheit nach Belieben vergrößert oder verkleinert sein.
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1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Datenerfassungssignalsystems gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften integrierten Schaltung, die eine Datenerfassungssignalkette gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitstellt.
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3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften integrierten Schaltung, die eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitstellt.
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4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften integrierten Schaltung, die eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitstellt.
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5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer anderen beispielhaften integrierten Schaltung, die eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitstellt.
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ÜBERSICHT ÜBER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die vorliegende Offenbarung stellt Datenerfassungssignalketten mit geteiltem Weg und zugehörige Verfahren für die Signalverarbeitung bereit. Eine beispielhafte integrierte Schaltung, die eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg bilden kann, weist Folgendes auf: einen Eingangsanschluss zum Empfangen eines Analogsignals; einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben eines Digitalsignals; und wenigstens zwei Frequenzschaltungswege, die an den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt sind, wobei die wenigstens zwei Frequenzschaltungswege dafür ausgebildet sind, unterschiedliche Frequenzkomponenten des Analogsignals zu verarbeiten und die verarbeiteten unterschiedlichen Frequenzkomponenten neu zu kombinieren, um so das Digitalsignal bereitzustellen. In verschiedenen Implementierungen schließen die wenigstens zwei Frequenzschaltungswege Folgendes ein: einen ersten Frequenzschaltungsweg, der an den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei der erste Frequenzschaltungsweg dafür ausgebildet ist, eine erste Frequenzkomponente des Analogsignals zu verarbeiten; und einen zweiten Frequenzschaltungsweg, der an den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei der zweite Frequenzschaltungsweg dafür ausgebildet ist, eine zweite Frequenzkomponente des Analogsignals zu verarbeiten. In verschiedenen Implementierungen schließt die erste Frequenzkomponente eine AC-Frequenzkomponente ein und die zweite Frequenzkomponente schließt eine DC-Frequenzkomponente ein. In verschiedenen Implementierungen ist der Eingangsanschluss dafür ausgebildet, ein differentielles Analogsignal zu empfangen.
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Der erste Frequenzschaltungsweg kann eine Schaltung auf Kondensatorbasis sein, und der zweite Frequenzschaltungsweg kann eine Schaltung auf Widerstandsbasis sein. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltung auf Kondensatorbasis einen Verstärker der kapazitiven Rückkopplung auf. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung kann Folgendes aufweisen: einen Operationsverstärker (operational amplifier) mit einem invertierenden Eingang, einem nicht-invertierenden Eingang und einem Ausgang; einen ersten Kondensator, der an den Eingangsanschluss und den invertierenden Eingang gekoppelt ist; und einen zweiten Kondensator, der an den invertierenden Eingang und den Ausgang gekoppelt ist. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung kann ferner einen Widerstand mit geschaltetem Kondensator (switched-capacitor resistor) aufweisen, der an den invertierenden Eingang gekoppelt ist. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltung auf Kondensatorbasis ferner einen Analog-Digital-Wandler auf, der an den Verstärker der kapazitiven Rückkopplung gekoppelt ist. Die Schaltung auf Widerstandsbasis kann einen Widerstandsteiler aufweisen. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltung auf Widerstandsbasis ferner einen Analog-Digital-Wandler auf, der an den Widerstandsteiler gekoppelt ist.
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Eine weitere beispielhafte integrierte Schaltung weist Folgendes auf: einen Eingangsanschluss zum Empfangen eines Analogsignals; einen Ausgangsanschluss zum Empfangen eines Digitalsignals; eine Schaltung auf kapazitiver Basis, die an den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Schaltung auf kapazitiver Basis dafür ausgebildet ist, eine erste Frequenzkomponente des Analogsignals zu verarbeiten; und einen Schaltungsweg auf ohmscher Basis, der an den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei der Schaltungsweg auf ohmscher Basis dafür ausgebildet ist, eine zweite Frequenzkomponente des Analogsignals zu verarbeiten. Die Schaltung auf kapazitiver Basis und die Schaltung auf ohmscher Basis sind derart gekoppelt, dass die verarbeitete erste Frequenzkomponente und die verarbeitete zweite Frequenzkomponente kombiniert werden, um das Digitalsignal bereitzustellen. In verschiedenen Implementierungen schließt die erste Frequenzkomponente eine hohe AC-Frequenzkomponente des Analogsignals ein, und die zweite Frequenzkomponente schließt eine DC-Frequenzkomponente des Analogsignals ein. In verschiedenen Implementierungen schließt die zweite Frequenzkomponente ferner eine niedrige AC-Frequenzkomponente des Analogsignals ein.
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In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltung auf kapazitiver Basis einen Verstärker der kapazitiven Rückkopplung und einen ersten Analog-Digital-Wandler auf, der an den Verstärker der kapazitiven Rückkopplung gekoppelt ist. In verschiedenen Implementierungen weist der Schaltungsweg auf ohmscher Basis einen Widerstandsteiler und einen zweite Analog-Digital-Wandler auf, der an den Widerstandsteiler gekoppelt ist. Die Schaltung auf kapazitiver Basis kann ferner eine Skalierungskomponente aufweisen, die an den ersten Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist; und die Schaltung auf ohmscher Basis kann ferner einen Tiefpassfilter aufweisen, der an den zweiten Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltung auf kapazitiver Basis ferner einen Widerstand mit geschaltetem Kondensator auf, der an den Verstärker der kapazitiven Rückkopplung gekoppelt ist, wobei der geschaltete Kondensator-Widerstand und der Tiefpassfilter dafür ausgebildet sind, auf einer einander entsprechenden Taktfrequenz zu arbeiten. In verschiedenen Implementierungen ist der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung. In verschiedenen Implementierungen ist der Eingangsanschluss dafür ausgebildet, ein differentielles Analogsignal zu empfangen.
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Ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen durch eine integrierte Schaltung, wie sie hier beschrieben wird, schließt Folgendes ein: Empfangen eines Analogsignal, das wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten aufweist; separates Verarbeiten der wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten; und Bereitstellen eines Digitalsignals durch Kombinieren der wenigstens zwei verarbeiteten Frequenzsignalkomponenten. In verschiedenen Implementierungen schließen die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten eine AC-Signalkomponente und eine DC-Signalkomponente ein.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren der verschiedenen Merkmale der vorliegenden Offenbarung bereit. Im Folgenden werden spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dies sind natürlich bloße Beispiele und sind nicht einschränkend zu verstehen. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen in verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und gibt als solche kein Verhältnis zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Datenerfassungssystems 10 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Datenerfassungssystem 10 ist eine elektronische Vorrichtung (mit einer elektronischen Schaltung und/oder einer oder mehreren Komponenten), die dafür ausgebildet ist, Signale (wie etwa Analogsignale) in eine digitale Form umzuwandeln. Insbesondere wandelt das Datenerfassungssystem 10 physische Bedingungen in digitale Form um, die gespeichert und/oder analysiert werden kann. In 1 weist das Datenerfassungssystem 10 einen Eingang 20 auf, der eine physikalische Größe darstellt oder ist, etwa Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Flussrate, Position oder eine andere physikalische Größe, oder eine Kombination davon. Ein Sensorblock 25 empfängt den Eingang 20 und wandelt die physikalische Größe (dargestellt durch den Eingang 20) in ein elektrisches Signal wie etwa ein Analogsignal 30 um. Das Analogsignal 30 kann eine Spannung oder ein Strom sein, die bzw. der die physikalische Größe (dargestellt durch das Eingangssignal 20) darstellt. Ein Signalaufbereitungsblock 35 empfängt das Analogsignal 30 und passt es innerhalb eines akzeptablen Bereichs eines Analog-Digital-Wandler an, wie er etwa an einem Analog-Digital-Wandler-(ADW-)Block 45 bereitgestellt wird, und stellt so ein aufbereitetes Analogsignal 40 bereit. Der Signalaufbereitungsblock 35 kann das Analogsignal 30 verstärken, abschwächen, filtern und/oder andere Funktionen daran ausführen. Der ADW-Block 45 empfängt das aufbereitete Analogsignal 40 und wandelt es in digitale Form um und stellt so ein Digitalsignal 50 bereit. Das Digitalsignal 50 stellt die physikalische Größe dar, die von dem Sensor über das eingehende Signal 20 empfangen wird. Ein Digitalsignalprozessor (DSP) 55 empfängt und verarbeitet das Digitalsignal 50. 1 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, um die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen. Im Datenerfassungssystem 10 können weitere Merkmale hinzugefügt werden, und einige der unten beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen des Datenerfassungssystems 10 ersetzt oder weggelassen werden.
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2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften integrierten Schaltung 100 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die integrierte Schaltung 100 bildet eine einzelne Datenerfassungssignalkette. In verschiedenen Implementierungen ist das Datenerfassungssystem 100 eine elektronische Vorrichtung (mit einer elektronischen Schaltung und/oder einer oder mehreren Komponenten), die dafür ausgebildet ist, Signale (wie etwa Analogsignale) in eine digitale Form umzuwandeln. Die integrierte Schaltung 100 kann somit alternativ auch als ein Datenerfassungssystem bezeichnet werden. 2 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, um die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen. In der integrierten Schaltung 100 können weitere Merkmale hinzugefügt werden, und einige der unten beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen der integrierten Schaltung 100 ersetzt oder weggelassen werden.
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Die integrierte Schaltung 100 weist einen Eingangsanschluss 102 auf, der ein Eingangssignal 104 empfängt, und einen Ausgangsanschluss 106, der ein Ausgangssignal 108 ausgibt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Eingangssignal 104 ein Analogsignal mit verschiedenen Frequenzkomponenten, beispielsweise einer AC-(Wechselstrom)Frequenzkomponente und einer DC-(Gleichstrom-)Frequenzkomponente; und das Ausgangssignal 108 ist ein Digitalsignal. Die integrierte Schaltung 100 verarbeitet das Eingangssignal 104, um das Ausgangssignal 108 in digitaler Form an den Ausgangsanschluss 106 bereitzustellen. Der Eingangsanschluss 102 kann an eine Quelle (beispielsweise eine Quellschaltung) gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen ist die Quelle ein Sensor, der das Eingangssignal 104 liefert, wobei das Eingangssignal 104 ein Analogsignal ist, das eine physikalische Größe darstellt, etwa Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Flussrate, Position, andere physikalische Größe oder eine Kombination davon. Der Ausgangsanschluss 106 kann an eine Last (etwa eine Lastschaltung) gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen ist die Last ein Digitalsignalprozessor, der das Ausgangssignal 108 empfängt. Zu beachten ist, dass der Eingangsanschluss 102 in verschiedenen Implementierungen mehr als eine Eingangsverbindung (Beispielsweise ein Paar Eingangsverbindungen) zum Tragen eines differentiellen Eingangssignals aufweisen kann. Ferner kann der Ausgangsanschluss 106 mehr als eine Ausgangsverbindung (beispielsweise ein Paar Ausgangsverbindungen) zum Tragen eines differentiellen Ausgangssignals aufweisen.
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In der dargestellten Ausführungsform bildet die integrierte Schaltung 100 eine Einzelweg-Datenerfassungssignalkette, die das Eingangssignal 104 (hier an Analogsignal über einen Frequenzbereich) verarbeitet, um ein Ausgangssignal 108 bereitzustellen (hier ein Digitalsignal über einen Frequenzbereich). Beispielsweise weist die integrierte Schaltung 100 einen Verstärker 110, einen Verstärker 120, einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 130 und einen Filter 140 auf. Der Verstärker 110 und der Verstärker 120 bereiten das Eingangssignal 104 auf, derart, dass das Eingangssignal 104 innerhalb eines akzeptablen Bereichs für die Verarbeitung durch den ADW 130 liegt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Verstärker 110 ein Instrumentierungsverstärker, der das Signal aufbereitet, und der Verstärker 120 ist ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung, der das Signal puffert und verstärkt. Wenn das Signal aufbereitet wurde und innerhalb eines für die Verarbeitung akzeptablen Bereichs liegt, wandelt der ADW 130 das aufbereitete Analogsignal in ein äquivalentes Digitalsignal um. Der Filter 140 empfängt und filtert, abhängig von den Auslegungsanforderungen der integrierten Schaltung 100, das äquivalente Digitalsignal, um das digitale Ausgangssignal 208 bereitzustellen.
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Wie erwähnt, kann das analoge Eingangssignal 104 verschiedene Frequenzkomponenten von den hohen AC-Frequenzkomponenten bis zu den DC-Frequenzkomponenten aufweisen. Die integrierte Schaltung 100 (und insbesondere der Verstärker 110, Verstärker 120, ADW 130 und Filter 140) sind somit dafür ausgebildet, die Signalverarbeitung für die verschiedenen Frequenzkomponenten innerhalb eines jeweiligen Frequenzbands zu optimieren. Da jede Komponente der integrierten Schaltung 100 das jeweilige Frequenzband angemessen verarbeiten muss, kann möglicherweise keine optimale Signalverarbeitung für die einzelnen Frequenzkomponenten erreicht werden, was in bestimmten Anwendungen zu einer weniger wünschenswerten Signalverarbeitung führen kann, etwa in Instrumentierungs- und Industrieanwendungen. Beispielsweise können Signale in einigen Anwendungen einen Dynamikbereich von mehr als 120dB aufweisen, einschließlich DC-Frequenzkomponenten. Ferner können Signalspannungen bipolar sein und überschreiten häufig die begrenzten Versorgungsspannungen, die von der integrierten Schaltung 100 implementiert werden. Obwohl die integrierte Schaltung 100 eine ausreichende Verarbeitung für eine solche Anwendung bietet, sind Verbesserungen zur Verarbeitung von Mischsignalen erwünscht. Im Folgenden werden verschiedene integrierte Schaltungen beschrieben, die Verbesserungen in der Signalverarbeitung erreichen können, indem Datenerfassungssignalketten implementiert werden, die die Verarbeitung für die verschiedenen Frequenzkomponenten separat optimieren.
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3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften integrierten Schaltung 200 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die integrierte Schaltung 200 bildet eine Datenerfassungssignalkette, insbesondere eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg. In verschiedenen Implementierungen ist das Datenerfassungssystem 200 eine elektronische Vorrichtung (mit einer elektronischen Schaltung und/oder einer oder mehreren Komponenten), die dafür ausgebildet ist, Signale (wie etwa Analogsignale) in eine digitale Form umzuwandeln. Die integrierte Schaltung 200 kann somit alternativ auch als ein Datenerfassungssystem bezeichnet werden. 3 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, um die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen. In der integrierten Schaltung 200 können weitere Merkmale hinzugefügt werden, und einige der unten beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen der integrierten Schaltung 200 ersetzt oder weggelassen werden.
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Die integrierte Schaltung 200 weist einen Eingangsanschluss 202 auf, der ein Eingangssignal 204 empfängt, und einen Ausgangsanschluss 206, der ein Ausgangssignal 208 ausgibt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Eingangssignal 204 ein Analogsignal mit verschiedenen Frequenzkomponenten, beispielsweise einer AC-(Wechselstrom)Frequenzkomponente und einer DC-(Gleichstrom-)Frequenzkomponente; und das Ausgangssignal 208 ist ein Digitalsignal. Die integrierte Schaltung 200 verarbeitet das Eingangssignal 204, um das Ausgangssignal 208 in digitaler Form an den Ausgangsanschluss 206 bereitzustellen. Der Eingangsanschluss 202 kann an eine Quelle (beispielsweise eine Quellschaltung) gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen ist die Quelle ein Sensor, der das Eingangssignal 204 liefert, wobei das Eingangssignal 204 ein Analogsignal ist, das eine physikalische Größe darstellt, etwa Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Flussrate, Position, andere physikalische Größe oder eine Kombination davon. Der Ausgangsanschluss 206 kann an eine Last (etwa eine Lastschaltung) gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen ist die Last ein Digitalsignalprozessor, der das Ausgangssignal 208 empfängt. Zu beachten ist, dass der Eingangsanschluss 202 in verschiedenen Implementierungen mehr als eine Eingangsverbindung (Beispielsweise ein Paar Eingangsverbindungen) zum Tragen eines differentiellen Eingangssignals aufweisen kann. Ferner kann der Ausgangsanschluss 206 mehr als eine Ausgangsverbindung (beispielsweise ein Paar Ausgangsverbindungen) zum Tragen eines differentiellen Ausgangssignals aufweisen.
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Die integrierte Schaltung 200 ist dafür ausgebildet, die Frequenzkomponenten des Eingangssignals 204 (hier eine Frequenzkomponente 204A und eine Frequenzkomponente 204B) zur Verarbeitung zu trennen und dann die verarbeiteten Frequenzkomponenten (hier dargestellt durch ein Ausgangssignal 210A und ein Ausgangssignal 210B) neu zu kombinieren, um das Ausgangssignal 208 zu liefern. Beispielsweise sind eine Frequenzschaltungsweg 220 und eine Frequenzschaltungsweg 230 an den Eingangsanschluss 202 und den Ausgangsanschluss 206 gekoppelt und derart ausgebildet, dass das Eingangssignal 204 in die Frequenzkomponente 204A und die Frequenzkomponente 204B vom Knoten 212 getrennt wird. Der Frequenzschaltungsweg 220 verarbeitet die Frequenzkomponente 204A und stellt so ein Ausgangssignal 210A bereit, und der Frequenzschaltungsweg 230 verarbeitet die Frequenzkomponente 204B und stellt so ein Ausgangssignal 210B bereit. In der dargestellten Ausführungsform ist der Frequenzschaltungsweg 220 ein Hochfrequenzschaltungsweg, der hohe Frequenzen durchlässt, und der Frequenzschaltungsweg 230 ist ein Niederfrequenzschaltungsweg, der niedrige Frequenzen durchlässt (niedrigere Frequenzen als die Frequenzen, die der Frequenzschaltungsweg 220 durchlässt). Beispielsweise verarbeitet der Frequenzschaltungsweg 220 eine AC-Frequenzkomponente, etwa hohe AC-Frequenzen, des Eingangssignals 204, und der Frequenzschaltungsweg 230 verarbeitet eine DC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204. Als Weiterführung des vorliegenden Beispiels kann der Frequenzschaltungsweg 230 ferner eine AC-Frequenzkomponente verarbeiten, wie etwa niedrige AC-Frequenzen (Frequenzen zwischen der DC-Frequenzkomponente und der hohen AC-Frequenzkomponente). Entsprechend stellt in dem vorliegenden Beispiel die Frequenzkomponente 204A die hohe AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar, und Frequenzkomponente 204B stellt die DC- und niedrige AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar.
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Der Frequenzschaltungsweg 220 weist eine Schaltung auf Kondensatorbasis auf, die die Frequenzkomponente 204A des Eingangssignals 204 verarbeitet (hier die Hochfrequenzkomponente, die hohe AC-Frequenzen aufweisen kann). Beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 220 einen Verstärker der kapazitiven Rückkopplung auf (alternativ auch als kapazitiver Abschwächer bezeichnet). Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung weist einen Verstärker 240 auf, etwa einen Operationsverstärker. Im vorliegenden Beispiel weist der Verstärker 240 einen invertierenden Eingang auf, der an den Knoten 212 (und den Eingangsanschluss 202) gekoppelt ist, und einen nicht-invertierenden Eingang, der an einen Spannungsreferenzanschluss 242 (beispielsweise einen Erdungsanschluss) gekoppelt ist. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung weist ferner einen Kondensator C1 auf, der an den Knoten 212 und den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 gekoppelt ist, und einen Kondensator C2, der an den invertierenden Eingang und den Ausgang des Verstärkers 240 gekoppelt ist. Der Kondensator C1 ist an einem Verbindungsknoten 243 an den Kondensator C2 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform kann der Kondensator C1 die DC-Frequenzkomponente blockieren und zugleich die AC-Frequenzkomponente (insbesondere die hohe AC-Frequenzkomponente) zum Verstärker 240 durchlassen, und der Kondensator C2 (alternativ als ein Rückkopplungskondensator bezeichnet) kann eine Rückkopplung vom Ausgang an den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 bereitstellen. In verschiedenen Implementierungen kann der Verstärker 240 ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung sein. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung empfängt die Frequenzkomponente 204A und bereitet sie auf (verstärkt sie beispielsweise) und stellt so ein aufbereitetes Signal 244 an einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 246 bereit. Beispielsweise ist der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung dafür ausgebildet, die Frequenzkomponente 204A derart zu verarbeiten, dass das aufbereitete Signal 244 ein Analogsignal innerhalb eines optimalen Bandbereichs des ADW 246 ist. Der ADW 246 wandelt das aufbereitete Signal 244 (im vorliegenden Beispiel eine aufbereitete hohe AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204) zur weiteren Verarbeitung, etwa einer nachfolgenden Digitalverarbeitung, in ein äquivalentes Digitalsignal, Ausgangssignal 210A, um.
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Der Frequenzschaltungsweg 220 optimiert die Verarbeitung der Frequenzkomponente 204A (hier der hohen AC-Frequenzkomponente) des Eingangssignals 204. Da beispielsweise der Frequenzschaltungsweg 220 den Verstärker 240 gegenüber der Frequenzkomponente 204B (hier der DC-Frequenzkomponente) im Wesentlichen blockiert, kann eine DC-Signalschwankung am differentiellen Eingangspaar des Verstärkers 240 verringert (oder beseitigt) werden, so dass das differentiellen Eingangspaar mit einer niedrigen Versorgungsspannung betrieben werden kann. Eine solche Konfiguration bewirkt minimales Rauschen und stellt zugleich ausreichend Leistung für den Betrieb des Verstärkers 240 bereit. Im Gegensatz zu üblichen Konfiguration, die häufig einen Instrumentenverstärker aufweisen (siehe 2), um die Frequenzkomponente 204A zu beobachten, kann der Frequenzschaltungsweg 220 ein einzelnes differentiellen Eingangspaar des Verstärkers 240 zum Beobachten der Frequenzkomponente 204A implementieren und so einen effizienten Ausgleich zwischen der aufgenommenen Leistung und internen Rauschpegeln schaffen. Weiterhin kann der ADW 246 zum Verarbeiten der Frequenzkomponente optimiert werden, die der Frequenzschaltungsweg 220 durchlässt, hier die Frequenzkomponente 204A. Da die Frequenzkomponente 204A im vorliegenden Beispiel nicht die DC-Frequenzkomponente aufweist, ist der ADW 246 dafür ausgebildet, die notwendige Bandbreite bereitzustellen, ohne dass Offset-Problemen größere Beachtung geschenkt wird.
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Der Frequenzschaltungsweg 230 weist eine Schaltung auf Widerstandsbasis auf, derart, dass die Frequenzwegschaltung 230 die Frequenzkomponente 204B des Eingangssignals 204 (hier die Niederfrequenzkomponente, die die DC-Frequenzkomponente und/oder die niedrige AC-Frequenzkomponente aufweisen kann) verarbeitet. Beispielsweise weist ein Frequenzschaltungsweg 230 einen Widerstandsteiler (alternativ als ohmscher Abschwächer bezeichnet) auf, der einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2 aufweist, die in Reihe an den Knoten 212 und einen Spannungsreferenzanschluss 250 (beispielsweise einen Erdungsanschluss) gekoppelt sind. In verschiedenen Implementierungen sind der Widerstand R1 und/oder der Widerstand R2 Dünnfilmwiderstände. Der Widerstandsteiler empfängt die Frequenzkomponente 204B und bereit sie auf (schwächt sie beispielsweise ab) und stellt so ein aufbereitetes Signal 252 an einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 256 bereit, der an den Widerstandsteiler gekoppelt ist und insbesondere an den Verbindungsknoten 254 zwischen Widerstand R1 und Widerstand R2 gekoppelt ist. Der Widerstandsteiler ist dafür ausgebildet, die Frequenzkomponente 204B zu verarbeiten, derart, dass das aufbereitete Signal 252 ein Analogsignal innerhalb eines Bandbereichs von ADW 256 ist. In der dargestellten Ausführungsform schwächt der Widerstandsteiler die DC-Frequenzkomponente (und/oder niedrige AC-Frequenzkomponente) ab (skaliert sie), da sie potenziell groß ist, derart, dass das aufbereitete Signal 252 eine für die nachfolgende Digitalisierung geeignete Größe aufweist. Der ADW 256 wandelt das aufbereitete Signal 252 (m vorliegenden Beispiel eine aufbereitete DC- und/oder niedrige AC-Frequenzkomponente) zur weiteren Verarbeitung, etwa einer nachfolgenden Digitalverarbeitung, in ein äquivalentes Digitalsignal, Ausgangssignal 210B, um.
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Der Frequenzschaltungsweg 230 optimiert die Verarbeitung der Frequenzkomponente 204B (hier der DC- und/oder niedrigen AC-Frequenzkomponente) des Eingangssignals 204. Da beispielsweise der Frequenzschaltungsweg 230 dafür ausgebildet ist, eine niedrige Bandbreite (hier die DC-Frequenzkomponente und/oder niedrige AC-Frequenzkomponente) zu verarbeiten, übersteigt integriertes Rauschen von Widerstand R1 und Widerstand R2 nicht den zulässigen Rahmen, und etwaige Parasitärkapazität im Zusammenhang mit Widerstand R1 und Widerstand R2 beeinträchtigt die Verarbeitungsfähigkeit des Frequenzschaltungswegs 230 nicht. In verschiedenen Implementierungen kann der Widerstandsteiler (Widerstand R1 und Widerstand R2) zum Erreichen einer höheren Impedanz außerhalb des Chips implementiert sein. Ferner kann der ADW 256 zum Verarbeiten der Frequenzkomponente 204B optimiert sein. Da die Frequenzkomponente 204B im vorliegenden Beispiel die DC-Frequenzkomponente aufweist, kann der ADW 256 ein ADW mit niedriger Bandbreite sein, der Zerhackung und/oder andere Ansätze zum Minimieren von Versatzfehler (offset error) und/oder Störrauschen [1/f-Rauschen] implementiert.
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Da das Eingangssignal 204 zur Verarbeitung in mehr als eine Frequenzkomponente (hier Frequenzkomponente 204A zum Verarbeiten durch den Frequenzschaltungsweg 220 und Frequenzkomponente 204B zur Verarbeitung durch den Frequenzschaltungsweg 230) geteilt wurde, ist die integrierte Schaltung 200 ferner dafür ausgebildet, die verarbeiteten Signalkomponenten (hier das Ausgangssignal 210A und das Ausgangssignal 210B) zu kombinieren, so dass das Ausgangssignal 208 das Eingangssignal 204 korrekt darstellt. Die integrierte Schaltung 200 weist beispielsweise eine Schaltkomponente 260, etwa einen Summierer, auf, die das Ausgangssignal 210A (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal, das die Hochfrequenzkomponente des Eingangssignals 204 darstellt) und das Ausgangssignal 210B (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal, das die Niederfrequenzkomponente des Eingangssignals 204 darstellt) kombiniert, um das Ausgangssignal 208 (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal über einen Bereich von Frequenzen) zu erzeugen. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltkomponente 260 eine digitale Additionsschaltung auf. In verschiedenen Implementierungen kann eine Umwandlungsaddition der ADW-Digitalausgänge (beispielsweise Ausgangssignal 201A und Ausgangssignal 210B) durch übliche digitale logische Gates durchgeführt werden, etwa eine Sammlung binärer Addierglieder. In verschiedenen Implementierungen, in denen die integrierte Schaltung 200 einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller aufweist, kann die Addition alternativ von einer Softwareroutine ausgeführt werden, die Umwandlung für Umwandlung eine arithmetische Addition der ADW-Digitaldaten (beispielsweise Ausgangssignal 201A und Ausgangssignal 210B) durchführt, um einen resultierenden Datenstrom (beispielsweise das Ausgangssignal 208) zu liefern.
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Indem das Eingangssignal 204 in mehr als eine Frequenzkomponente geteilt wird, optimiert die integrierte Schaltung 200 die Signalverarbeitung für verschiedene Frequenzkomponenten und verbessert so die Signalverarbeitung. Indem insbesondere Frequenzschaltungswege bereitgestellt werden, die für bestimmte Frequenzkomponenten eines Analogsignals optimiert sind, kann die integrierte Schaltung 200 ein resultierendes Digitalsignal derart optimieren, dass es das Analogsignal besser darstellt. Indem in der dargestellten Ausführungsform der Frequenzschaltungsweg 220 als eine Schaltung auf kapazitiver Basis ausgebildetist und der Frequenzschaltungsweg 230 als eine Schaltung auf ohmscher Basis ausgebildetist, optimiert die integrierte Schaltung 200 die Verarbeitung sowohl für die Hoch- als auch Niederfrequenzkomponenten des Eingangssignals 204. Ferner minimieren die passiven Eingänge des Frequenzschaltungswegs 220 und des Frequenzschaltungswegs 230 Verzerrung und/oder Versatzfehler in verarbeiteten Signalen. Der Frequenzschaltungsweg 220 und der Frequenzschaltungsweg 230 können mit einer unterschiedlichen und variablen internen Verstärkung ausgebildetsein, um einen größeren Dynamikbereich für AC-Frequenzkomponenten zu ermöglichen. Die integrierte Schaltung 200 kann auf diese Weise eine hohe DC-Eingangsimpedanz ermöglichen und zugleich eine optimale Gesamtfrequenzantwort aufrechterhalten und Rauschen minimieren. Eine solche Konfiguration kann auch Eingangssignale (wie etwa das Eingangssignal 204) ermöglichen, die Stromversorgungsschienen übersteigen, und/oder das Verarbeiten von differentiellen Signalen mit Gleichtaktunterdrückung. Unterschiedliche Ausführungsformen können andere als die hier beschriebenen Vorteile aufweisen, und von einer jeweiligen Ausführungsform wird kein bestimmter Vorteil zwingend verlangt.
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Die integrierte Schaltung 200 kann dafür ausgebildet sein, das Eingangssignal 204 in mehr als zwei Frequenzkomponenten zu teilen, wie in der dargestellten Ausführungsform, wobei wenigstens zwei Frequenzschaltungswege zum Verarbeiten von zwei oder mehr Frequenzkomponenten des eintreffenden Signals 204 implementiert sind, wobei jeder Frequenzschaltungsweg für einen Teil des Frequenzspektrums optimiert ist. Beispielsweise kann die integrierte Schaltung 200 dafür ausgebildet sein, den Frequenzschaltungsweg 220 zum Verarbeiten hoher AC-Frequenzen, den Frequenzschaltungsweg 230 zum Verarbeiten von DC-Frequenzen und eine weitere Frequenzwegschaltung zum Verarbeiten niedriger AC-Frequenzen aufzuweisen. Alternativ kann die integrierte Schaltung 200 mit Frequenzschaltungswegen ausgebildetsein, die zum Verarbeiten anderer Frequenzkomponenten des Eingangssignals 204 optimiert sind, als sie hier unter Bezugnahme auf 3 und im Folgenden beschrieben sind. Es ist ferner zu beachten, dass die integrierte Schaltung 200 asymmetrisch (single-ended) ausgebildetist, doch die vorliegende Offenbarung sieht auch Konfigurationen vor, in denen die integrierte Schaltung 200 mit differentiellen Eingängen arbeitet.
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4 ist ein schematisches Schaltbild einer beispielhaften integrierten Schaltung 300 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die integrierte Schaltung 300 bildet eine Datenerfassungssignalkette, insbesondere eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg. In verschiedenen Implementierungen ist das Datenerfassungssystem 300 eine elektronische Vorrichtung (mit einer elektronischen Schaltung und/oder einer oder mehreren Komponenten), die dafür ausgebildet ist, Signale (wie etwa Analogsignale) in eine digitale Form umzuwandeln. Die integrierte Schaltung 300 kann somit alternativ auch als ein Datenerfassungssystem bezeichnet werden. Die Ausführungsform aus 4 gleicht in vielerlei Hinsicht der Ausführungsform aus 3. Daher werden ähnliche Merkmale in 3 und 4 der Klarheit und Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen versehen. 4 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, um die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen. In der integrierten Schaltung 300 können weitere Merkmale hinzugefügt werden, und einige der unten beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen der integrierten Schaltung 300 ersetzt oder weggelassen werden.
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Ähnlich wie die integrierte Schaltung 200 weist die integrierte Schaltung 300 den Eingangsanschluss 202, der das Eingangssignal 204 empfängt, und den Ausgangsanschluss 206 auf, der das Ausgangssignal 208 ausgibt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Eingangssignal 204 ein Analogsignal mit verschiedenen Frequenzkomponenten, beispielsweise einer AC-(Wechselstrom) Frequenzkomponente und einer DC-(Gleichstrom-)Frequenzkomponente; und das Ausgangssignal 208 ist ein Digitalsignal. Die integrierte Schaltung 300 verarbeitet das Eingangssignal 204, um das Ausgangssignal 208 in digitaler Form an den Ausgangsanschluss 206 bereitzustellen. Ferner ist die integrierte Schaltung 300 in ähnlicher Weise dafür ausgebildet, die Frequenzkomponenten des Eingangssignals 204 (die Frequenzkomponente 204A und die Frequenzkomponente 204B) zur Verarbeitung zu trennen und dann die verarbeiteten Frequenzkomponenten (hier ein Ausgangssignal 310A und ein Ausgangssignal 310B) neu zu kombinieren, um das Ausgangssignal 208 an den Ausgangsanschluss 206 zu liefern. Beispielsweise sind eine Frequenzschaltungsweg 320 und eine Frequenzschaltungsweg 330 an den Eingangsanschluss 202 und den Ausgangsanschluss 206 gekoppelt und derart ausgebildet, dass das Eingangssignal 204 in die Frequenzkomponente 204A und die Frequenzkomponente 204B vom Knoten 212 getrennt wird. Der Frequenzschaltungsweg 320 verarbeitet die Frequenzkomponente 204A und stellt so ein Ausgangssignal 310A bereit, und der Frequenzschaltungsweg 330 verarbeitet die Frequenzkomponente 204B und stellt so ein Ausgangssignal 310B bereit. In der dargestellten Ausführungsform ist der Frequenzschaltungsweg 320 ein Hochfrequenzschaltungsweg, der hohe Frequenzen durchlässt, und der Frequenzschaltungsweg 330 ist ein Niederfrequenzschaltungsweg, der niedrige Frequenzen durchlässt (niedrigere Frequenzen als die Frequenzen, die der Frequenzschaltungsweg 320 durchlässt). Beispielsweise verarbeitet der Frequenzschaltungsweg 320 eine AC-Frequenzkomponente, etwa eine hohe AC-Frequenzkomponente, des Eingangssignals 204, und der Frequenzschaltungsweg 330 verarbeitet eine DC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204. Als Weiterführung des vorliegenden Beispiels kann der Frequenzschaltungsweg 330 ferner eine AC-Frequenzkomponente, etwa eine Niedrig-AC-Frequenzkomponente (Frequenzen zwischen der DC-Frequenzkomponente und der Hoch-AC-Frequenzkomponente) verarbeiten. Entsprechend stellt in dem vorliegenden Beispiel die Frequenzkomponente 204A die hohe AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar, und Frequenzkomponente 204B stellt die DC- und niedrige AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar.
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Der Frequenzschaltungsweg 320 gleicht dem Frequenzschaltungsweg 220 in vielerlei Hinsicht. Beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 320 eine Schaltung auf Kondensatorbasis auf, die die Frequenzkomponente 204A (hier die Hochfrequenzkomponente, die hohe AC-Frequenzen aufweisen kann) des Eingangssignals 204 verarbeitet. Beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 320 den Verstärker der kapazitiven Rückkopplung auf, der den Verstärker 240 aufweist. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung weist ferner den Kondensator C1 auf, der an den Knoten 212 und den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 gekoppelt ist, und den Kondensator C2, der an den invertierenden Eingang und den Ausgang des Verstärkers 240 gekoppelt ist. Der Kondensator C1 und der Kondensator C2 sind in ähnlicher Weise am Knoten 243 aneinander gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform kann der Kondensator C1 die DC-Frequenzkomponente blockieren und zugleich die AC-Frequenzkomponente (insbesondere die hohen AC-Frequenzen) zum Verstärker 240 durchlassen, und der Kondensator C2 kann eine Rückkopplung vom Ausgang des Verstärkers 240 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 bereitstellen.
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Im Gegensatz zum Frequenzschaltungsweg 220 ist bei dem Frequenzschaltungsweg 320 der Verstärker 240 ein Operationsverstärker, dessen invertierender Eingang an den Knoten 212 und dessen nicht-invertierender Eingang an einen Spannungsreferenzanschluss 343 gekoppelt ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Spannungsreferenzanschluss 343 auf eine Gleichtaktspannung (Vcm) des Verstärkers 240 eingestellt. Alternativ ist der Spannungsreferenzanschluss 343 ein Erdungsanschluss. In der dargestellten Ausführungsform ist der Verstärker 240 ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung weist ferner Schaltungen zum Herstellen eines DC-Betriebspotenzials am Eingang des Verstärkers 240 auf. In der dargestellten Ausführungsform beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 320 ferner einen Widerstand 344 mit geschaltetem Kondensator auf. Der geschaltete Kondensator-„Widerstand” 344 weist einen Kondensator C3 und einen Schalter S auf. In einem Zustand koppelt der Schalter S den Kondensator C3 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 und einen Spannungsreferenzanschluss 345 (beispielsweise einen Erdungsanschluss), derart, dass der Kondensator C3 ein DC-Potenzial an einem Übergang zwischen Kondensator C1 und Kondensator C2 herstellt. Eine solche Konfiguration erleichtert das Aufheben von Frequenzkomponenten (wie etwa Frequenzkomponente 204B), die niedriger als die Grenzfrequenz der Kondensatoren C1, C2 und/oder C3 sind. Der Frequenzschaltungsweg 320 kann auf diese Weise in der dargestellten Ausführungsform ein Hochpassnetz bilden. In einem anderen Zustand koppelt der Schalter S den Kondensator C3 an den Ausgang des Verstärkers 240 und den Spannungsreferenzanschluss 345. Alternativ kann anstelle der Implementierung eines Widerstands mit geschaltetem Kondensator der Frequenzschaltungsweg 320 einen Rückkopplungswiderstand aufweisen, der an den Ausgang und den invertierenden Eingang des Verstärkers 240 gekoppelt ist, um das DC-Betriebspotenzial herzustellen. Obwohl der Rückkopplungswiderstand abhängig von seinen Auslegungsanforderungen ein Aufheben von Frequenzen unterhalb seiner Grenzfrequenz ermöglichen kann, kann ein Wirkwiderstand, um dieses zu erreichen, relativ größer als für die integrierte Schaltung 300 gewünscht sein. Ähnlich wie bei dem Frequenzschaltungsweg 220 empfängt beim Frequenzschaltungsweg 320 der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung die Frequenzkomponente 204A und bereitet sie auf (verstärkt sie beispielsweise) und stellt so das aufbereitete Signal 244 an den ADW 246 bereit. Der ADW 246 wandelt das aufbereitete Signal 244 (im vorliegenden Beispiel ein aufbereitetes hohes AC-Frequenzkomponentensignal) zur weiteren Verarbeitung, etwa einer nachfolgenden Digitalverarbeitung, in ein äquivalentes Digitalsignal, etwa das Ausgangssignal 210A, um.
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Der Frequenzschaltungsweg 330 gleicht dem Frequenzschaltungsweg 230 in vielerlei Hinsicht. Beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 330 eine Schaltung auf Widerstandsbasis auf, derart, dass die Frequenzwegschaltung 330 die Frequenzkomponente 204B (hier die Niederfrequenzkomponente, die die DC-Frequenzkomponente und/oder die niedrige AC-Frequenzkomponente aufweisen kann) des Eingangssignals 204 verarbeitet. Beispielsweise weist ein Frequenzschaltungsweg 330 den Widerstandsteiler (alternativ als ohmscher Abschwächer bezeichnet) auf, der den Widerstand R1 und den Widerstand R2 aufweist, die in Reihe an den Knoten 212 und den Spannungsreferenzanschluss 250 gekoppelt sind. Der Widerstandsteiler empfängt die Frequenzkomponente 204B und bereitet sie auf (schwächt sie beispielsweise ab) und stellt so das aufbereitete Signal 252 an den ADW 256 bereit, der an den Widerstandsteiler gekoppelt ist. Der Widerstandsteiler ist dafür ausgebildet, das aufbereitete Signal 252 innerhalb eines Bereichs des ADW 256 bereitzustellen. In der dargestellten Ausführungsform schwächt der Widerstandsteiler die DC-Frequenzkomponente (und/oder niedrige AC-Frequenzkomponente) ab (skaliert sie), da sie potenziell groß ist, derart, dass das aufbereitete Signal 252 eine für die nachfolgende Digitalisierung geeignete Größe aufweist. Der ADW 256 wandelt das aufbereitete Signal 252 (im vorliegenden Beispiel ein aufbereitetes Signal der DC- und/oder niedrigen AC-Frequenzkomponente) zur weiteren Verarbeitung, etwa einer nachfolgenden Digitalverarbeitung, in ein äquivalentes Digitalsignal, etwa das Ausgangssignal 210B, um.
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Da das Eingangssignal 204 zur Verarbeitung in mehr als eine Frequenzkomponente (hier Frequenzkomponente 204A zum Verarbeiten durch den Frequenzschaltungsweg 320 und Frequenzkomponente 204B zur Verarbeitung durch den Frequenzschaltungsweg 330) geteilt wurde, ist die integrierte Schaltung 300 ferner dafür ausgebildet, die verarbeiteten Signalkomponenten zu kombinieren, so dass das Ausgangssignal 208 das Eingangssignal 204 korrekt darstellt. Da eine interne Verstärkung des Frequenzschaltungswegs 320 und des Frequenzschaltungswegs 330 zum Optimieren eines Signal-Rausch-Verhältnisses angepasst werden und damit bewirken kann, dass das Ausgangssignal 210A und das Ausgangssignal 210B unterschiedliche Verstärkungspegel aufweisen ist die integrierte Schaltung 300 ferner dafür ausgebildet, die „analoge” Verstärkung (etwa im Zusammenhang mit dem Signal 244 und/oder dem Signal 252) der Frequenzwegschaltungen zu kalibrieren, damit sie ihrer jeweiligen „digitalen” Verstärkung (etwa im Zusammen mit dem Ausgangssignal 210A und/oder dem Ausgangssignal 210B) entsprechen. Beispielsweise weist der Frequenzschaltungsweg 320 ferner eine Skalierungsschaltkomponente 348 auf, die an den ADW 246 gekoppelt ist und das Ausgangssignal 210A skaliert und auf diese Weise das Ausgangssignal 310A bereitstellt; und der Frequenzschaltungsweg 330 weist ferner einen Filter 358 auf, der an den ADW 358 gekoppelt ist und das Ausgangssignal 210B filtert und auf diese Weise das Ausgangssignal 310B bereitstellt. Im Frequenzschaltungsweg 320 verstärkt der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung die Frequenzschaltkomponente 204A um ein aufbereitetes Signal 244 über einem Rauschteppich des ADW 246 bereitzustellen, damit der ADW 246 das aufbereitete Signal 244 angemessen in sein äquivalentes Digitalsignal (Ausgangssignal 210A) umwandeln kann, und Skalierungsschaltkomponente 348 skaliert das Digitalsignal (Ausgangssignal 210A) neu und stellt es wieder her, um das Ausgangssignal 310A mit dem gleichen Skalierungsfaktor zu liefern, wie ihn das Digitalsignal (Ausgangssignal 310B) aufweist, das vom Frequenzschaltungsweg 330 geliefert wird. Eine solche Konfiguration kann sicherstellen, dass das aufbereitete Signal 244 nicht durch Rauschen von dem ADW 246 beeinträchtigt wird (und ermöglicht so eine Konfiguration, wobei der ADW 246 keinen so großen Dynamikbereich benötigt), während ferner sichergestellt wird, dass die kombinierten Digitalsignale, also Ausgangssignal 310A und Ausgangssignal 310B, einen einander entsprechenden Digitalpegel aufweisen. Im Frequenzschaltungsweg 330 kann der Filter 358 einen Tiefpassfilter aufweisen, der Niederfrequenzsignale (wie etwa die niedrigen AC-Frequenzen) durchlässt, wodurch weiter sichergestellt wird, dass der Frequenzschaltungsweg 330 die Frequenzkomponente 204B durchlässt.
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Die integrierte Schaltung 300 weist auch die Schaltkomponente 260, etwa einen Summierer, auf, die das Ausgangssignal 310A (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal, das die Hochfrequenzkomponente des Eingangssignals 204 darstellt) und das Ausgangssignal 310B (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal, das die Niederfrequenzkomponente des Eingangssignals 204 darstellt) kombiniert, um das Ausgangssignal 208 (in der dargestellten Ausführungsform ein Digitalsignal über einen Bereich von Frequenzen) zu erzeugen. In verschiedenen Implementierungen weist die Schaltkomponente 260 eine digitale Additionsschaltung auf. Im vorliegenden Beispiel können die Skalierungsschaltkomponente 348 und der Filter 358 jeweils sicherstellen, dass das Ausgangssignal 310A und das Ausgangssignal 310B einander entsprechen, so dass die Schaltkomponente 260 das Ausgangssignal 310A und das Ausgangssignal 310B addieren kann, um das Ausgangssignal 208 zu erzeugen.
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In Weiterführung der dargestellten Ausführungsform, wobei der Frequenzschaltungsweg 320 im Wesentlichen ein Hochpassnetz ist und der Frequenzschaltungsweg 330 im Wesentlichen ein Tiefpassnetz ist, ist die integrierte Schaltung 300 ferner dafür ausgebildet, die Transferfunktion des Frequenzschaltungswegs 320 mit einer Transferfunktion des Frequenzschaltungswegs 330 zu kombinieren, derart, dass die Übergangsfrequenzen der zwei Wege komplementär sind, wodurch ein Gesamtergebnis (Ausgangssignal 208) mit Allpasseigenschaft ohne Schwankungen über die Frequenz hinweg erzielt wird. In der dargestellten Ausführungsform beispielsweise sind der geschaltete Kondensator-„Widerstand” 344 und der Filter 358 mit einer einander entsprechenden Taktfrequenz ausgebildet, derart, dass der geschaltete Kondensator-Widerstand 344 (des Frequenzschaltungswegs 320) mit einem dem Filter 358 (des Frequenzschaltungswegs 330) entsprechenden Takt arbeitet. Eine solche Konfiguration bewirkt, dass die verschiedenen Frequenzkomponentenkennlinien einander aufheben, so dass die kombinierte Gesamttransferfunktion der unterschiedlichen Frequenzschaltungswege gegenüber der gewählten Taktung unempfindlich ist und dadurch einen gleichmäßigen Allpassfrequenzgang bereitstellt.
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Indem das Eingangssignal 204 in mehr als eine Frequenzkomponente geteilt wird, kann integrierte Schaltung 300 die Signalverarbeitung für verschiedene Frequenzkomponenten optimieren und so die Signalverarbeitung verbessern, wie oben in Bezug auf die integrierte Schaltung 200 aus 3 beschrieben wurde. Indem insbesondere Frequenzschaltungswege bereitgestellt werden, die für verschiedene Frequenzkomponenten eines Analogsignals optimiert sind, kann die integrierte Schaltvorrichtung 300 ein resultierendes Digitalsignal derart optimieren, dass es das Analogsignal besser darstellt. Die integrierte Schaltung 300 kann dafür ausgebildet sein, das Eingangssignal 204 in mehr als zwei Frequenzkomponenten zu teilen, wie dargestellt, wobei wenigstens zwei Frequenzschaltungswege zum Verarbeiten von zwei oder mehr Frequenzkomponenten des eintreffenden Signals 204 dienen, wobei jeder Frequenzschaltungsweg für einen Teil des Frequenzspektrums optimiert ist. Beispielsweise kann die integrierte Schaltung 200 dafür ausgebildet sein, den Frequenzschaltungsweg 320 zum Verarbeiten hoher AC-Frequenzen, den Frequenzschaltungsweg 330 zum Verarbeiten von DC-Frequenzen und eine weitere Frequenzwegschaltung zum Verarbeiten niedriger AC-Frequenzen aufzuweisen. Alternativ kann die integrierte Schaltung 200 mit Frequenzschaltungswegen ausgebildetsein, die zum Verarbeiten anderer Frequenzkomponenten des Eingangssignals 204 optimiert sind, als sie hier unter Bezugnahme auf 4 beschrieben sind. Es ist ferner zu beachten, dass die integrierte Schaltung 300 asymmetrisch ausgebildetist, doch die vorliegende Offenbarung sieht auch Konfigurationen vor, in denen die integrierte Schaltung 300 mit differentiellen Eingängen arbeitet.
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5 ist ein schematisches Schaltbild einer beispielhaften integrierten Schaltung 400 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die integrierte Schaltung 400 bildet eine Datenerfassungssignalkette, insbesondere eine Datenerfassungssignalkette mit geteiltem Weg. In verschiedenen Implementierungen ist das Datenerfassungssystem 400 eine elektronische Vorrichtung (mit einer elektronischen Schaltung und/oder einer oder mehreren Komponenten), die dafür ausgebildet ist, Signale (wie etwa Analogsignale) in eine digitale Form umzuwandeln. Die integrierte Schaltung 400 kann somit alternativ auch als ein Datenerfassungssystem bezeichnet werden. Die Ausführungsform aus 5 gleicht in vielerlei Hinsicht den Ausführungsformen aus 3 und 4. Daher werden ähnliche Merkmale in 3–5 der Klarheit und Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen versehen. 5 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, um die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen. Beispielsweise ist die integrierte Schaltung 400 asymmetrisch ausgebildet, doch die vorliegende Offenbarung sieht auch Konfigurationen vor, in denen die integrierte Schaltung 400 mit differentiellen Eingängen arbeitet. In der integrierten Schaltung 400 können weitere Merkmale hinzugefügt werden, und einige der unten beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen der integrierten Schaltung 400 ersetzt oder weggelassen werden.
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Ähnlich wie die integrierte Schaltung 200 und die integrierte Schaltung 300 weist die integrierte Schaltung 400 den Eingangsanschluss 202, der das Eingangssignal 204 empfängt, und den Ausgangsanschluss 206 auf, der das Ausgangssignal 208 ausgibt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Eingangssignal 204 ein Analogsignal mit verschiedenen Frequenzkomponenten, beispielsweise einer AC-(Wechselstrom)Frequenzkomponente und einer DC-(Gleichstrom-)Frequenzkomponente; und das Ausgangssignal 208 ist ein Digitalsignal. Die integrierte Schaltung 400 verarbeitet das Eingangssignal 204, um das Ausgangssignal 208 in digitaler Form an den Ausgangsanschluss 206 bereitzustellen. Ferner ist die integrierte Schaltung 400 in ähnlicher Weise dafür ausgebildet, die Frequenzkomponenten des Eingangssignals 204 (die Frequenzkomponente 204A und die Frequenzkomponente 204B) zur Verarbeitung zu trennen und dann die verarbeiteten Frequenzkomponenten (hier ein Ausgangssignal 410A und ein Ausgangssignal 410B) neu zu kombinieren, um das Ausgangssignal 208 an den Ausgangsanschluss 206 zu liefern. Beispielsweise sind ein Frequenzschaltungsweg 420 und ein Frequenzschaltungsweg 430 an den Eingangsanschluss 202 und den Ausgangsanschluss 206 gekoppelt und derart ausgebildet, dass das Eingangssignal 204 in die Frequenzkomponente 204A und die Frequenzkomponente 204B vom Knoten 212 getrennt wird. Der Frequenzschaltungsweg 420 verarbeitet die Frequenzkomponente 204A und stellt so ein Ausgangssignal 410A bereit, und der Frequenzschaltungsweg 430 verarbeitet die Frequenzkomponente 204B und stellt so ein Ausgangssignal 410B bereit. In der dargestellten Ausführungsform ist der Frequenzschaltungsweg 420 ein Hochfrequenzschaltungsweg, der hohe Frequenzen durchlässt, und der Frequenzschaltungsweg 430 ist ein Niederfrequenzschaltungsweg, der niedrige Frequenzen durchlässt (niedrigere Frequenzen als die Frequenzen, die der Frequenzschaltungsweg 420 durchlässt). Beispielsweise verarbeitet der Frequenzschaltungsweg 420 eine AC-Frequenzkomponente, etwa eine hohe AC-Frequenzkomponente, des Eingangssignals 204, und der Frequenzschaltungsweg 430 verarbeitet eine DC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204. Als Weiterführung des vorliegenden Beispiels kann der Frequenzschaltungsweg 430 ferner eine AC-Frequenzkomponente, etwa eine Niedrig-AC-Frequenzkomponente (Frequenzen zwischen der DC-Frequenzkomponente und der Hoch-AC-Frequenzkomponente) verarbeiten. Entsprechend stellt in dem vorliegenden Beispiel die Frequenzkomponente 204A die hohe AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar, und Frequenzkomponente 204B stellt die DC- und niedrige AC-Frequenzkomponente des Eingangssignals 204 dar.
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Ähnlich wie die integrierte Schaltung 200 und die integrierte Schaltung 300 weist bei der integrierten Schaltung 400 der Frequenzschaltungsweg 420 eine Schaltung auf Kondensatorbasis auf, die die Frequenzkomponente 204A (hier die Hochfrequenzkomponente, die hohe AC-Frequenzen aufweisen kann) des Eingangssignals 204 verarbeitet, und die Frequenzschaltungsweg 430 weist eine Schaltung auf Widerstandsbasis auf, derart, dass die Frequenzwegschaltung 430 die Frequenzkomponente 204B (hier die Niederfrequenzkomponente, die die DC-Frequenzkomponente und/oder die Niedrig-AC-Frequenzkomponente aufweisen kann) des Eingangssignals 204 verarbeitet. In der dargestellten Ausführungsform weist der Frequenzschaltungsweg 420 einen kapazitiven Teiler (alternativ auch als kapazitiven Abschwächer bezeichnet) auf, der einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2 aufweist, die in Reihe an den Knoten 212 und einen Spannungsreferenzanschluss 250 (beispielsweise einen Erdungsanschluss) gekoppelt sind. Der Verstärker der kapazitiven Rückkopplung empfängt die Frequenzkomponente 204A und bereitet sie auf (schwächt sie beispielsweise ab) und liefert so ein aufbereitetes Ausgangssignal 410A. Der kapazitive Teiler lässt die Frequenzkomponente 204B nicht durch und stellt sicher, dass der Frequenzschaltungsweg 420 in der dargestellten Ausführungsform ein Hochpassnetz ist. In Weiterführung der dargestellten Ausführungsform weist der Frequenzschaltungsweg 430 einen Widerstandsteiler (alternativ auch als ohmsches Dämpfungsglied bezeichnet) auf, der einen Widerstand R1 und Widerstand R2 aufweist, die in Reihe an den Knoten 212 und den Spannungsreferenzanschluss 250 gekoppelt sind. Der Widerstandsteiler empfängt die Frequenzkomponente 204B und bereitet sie auf (schwächt sie beispielsweise ab) und liefert so das aufbereitete Ausgangssignal 410B.
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Wie oben beschrieben sind die integrierte Schaltung 200 und die integrierte Schaltung 300 dafür ausgebildet, die aufbereiteten Analogsignale in äquivalente Digitalsignale in jeweils separaten Frequenzschaltungswegen umzuwandeln und dann die äquivalenten Digitalsignale der separaten Frequenzschaltungswege neu zu kombinieren, um das Ausgangssignal 208 zu liefern. Im Gegensatz dazu ist die integrierte Schaltung 400 dafür ausgebildet, die aufbereiteten Analogsignale neu zu kombinieren und dann das kombinierte aufbereitete Analogsignal in ein äquivalentes Digitalsignal umzuwandeln und auf diese Weise das Ausgangssignal 208 an den Ausgangsanschluss 206 zu liefern. Beispielsweise sind der Frequenzschaltungsweg 420 und der Frequenzschaltungsweg 430 derart ausgebildet, dass das aufbereitete Ausgangssignal 410A und das aufbereitete Ausgangssignal 410B kombiniert werden, um ein aufbereitetes Signal 412 (hier ein aufbereitetes Analogsignal über einen Frequenzbereich) an einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 446 bereitzustellen. Der ADW 446 wandelt dann das aufbereitete Signal 412 zur nachfolgenden Verarbeitung, etwa der nachfolgenden Digitalverarbeitung, in ein äquivalentes Digitalsignal um, etwa das Ausgangssignal 208.
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Die integrierte Schaltung 400 stellt einen simplen, minimalistischen Hardware-Ansatz (beispielsweise einen einzelnen ADW) zum Teilen des Eingangssignals 204 in mehr als eine Frequenzkomponente bereit, um die Signalverarbeitung für verschiedene Frequenzkomponenten zu optimieren und so die Signalverarbeitung zu verbessern. Insbesondere benutzt die integrierte Schaltung 400 separate Frequenzschaltungswege, um die Signalaufbereitung für die verschiedenen Frequenzkomponenten zu optimieren. Allerdings ist zu beachten, dass eine solche Konfiguration zwar die gewünschten Signalverarbeitungsverbesserungen erreicht, die integrierte Schaltung 400 im Gegensatz zu der integrierten Schaltung 200 aus 3 und der integrierten Schaltung 300 aus 4 jedoch nicht dafür ausgebildet ist, unterschiedliche Verstärkungseinstellungen für unterschiedliche Frequenzschaltungswege (etwa einen AC-Frequenzschaltungsweg und einen DC-Frequenzschaltungsweg) zu ermöglichen, um Signalkennlinien anzupassen oder eine Optimierung des ADW für eine bestimmte Frequenzkomponente zu ermöglichen. Ferner ist abhängig von den Auslegungsanforderungen die Übernahmefrequenz (zwischen den unterschiedlichen Frequenzschaltungswegen) durch die Widerstands- und Kondensatorwerte eingeschränkt, derart, dass integriertes Rauschen von den Widerständen für das Erreichen einer gewünschten hohen DC-Impedanz übermäßig sein kann.
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Ein Verfahren, das von der integrierten Schaltung 200, der integrierten Schaltung 300 und/oder der integrierten Schaltung 400 ausgeführt werden kann, kann die folgenden Schritte aufweisen. Das Verfahren beginnt mit dem Empfang eines Analogsignals. Das Analogsignal kann verschiedene Frequenzkomponenten aufweisen. Das Verfahren kann fortfahren, indem das Analogsignal in wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten geteilt wird. In verschiedenen Implementierungen schließen die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten eine AC-Signalkomponente und eine DC-Signalkomponente ein. In verschiedenen Implementierungen schließt die AC-Signalkomponente hohe AC-Frequenzen ein und die DC-Signalkomponente schließt niedrige AC-Frequenzen und DC-Frequenzen ein. Das Verfahren fährt fort, indem die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten separat verarbeitet werden. In verschiedenen Implementierungen werden die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten separat aufbereitet und in ein äquivalentes Digitalsignal umgewandelt. In verschiedenen Implementierungen werden die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten separat aufbereitet. Das Verfahren fährt fort, indem die wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten nach dem Verarbeiten kombiniert werden, wodurch ein Digitalsignal bereitgestellt wird. In verschiedenen Implementierungen werden die äquivalenten Digitalsignale der wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten kombiniert, um das Digitalsignal bereitzustellen. In verschiedenen Implementierungen werden die aufbereiteten Signale der wenigstens zwei Frequenzsignalkomponenten kombiniert und dann in ein äquivalentes Digitalsignal umgewandelt, um das Digitalsignal bereitzustellen. Vor, im und nach dem Verfahren können weitere Schritte vorgesehen sein und einige der beschriebenen Schritte können für andere Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt werden oder wegfallen.
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In verschiedenen Implementierungen können das Datenerfassungssystem 10, die integrierte Schaltung 100, die integrierte Schaltung 200, die integrierte Schaltung 300 und die integrierte Schaltung 400 der FIGUREN an eine Hauptplatine einer zugeordneten elektronischen Vorrichtung oder eines zugeordneten elektronischen Systems gekoppelt sein. Die Hauptplatine kann eine allgemeine Leiterplatte sein, die verschiedene Komponenten eines internen elektronischen Systems der elektronischen Vorrichtung aufweist, und kann ferner Anschlüsse für andere Peripheriegeräte bereitstellen. Insbesondere kann die Hauptplatine die elektrischen Verbindungen bereitstellen, mit denen die anderen Komponenten des Systems kommunizieren können. Es können beliebige geeignete Prozessoren (einschließlich Digitalsignalprozessoren, Mikroprozessoren, unterstützende Chipsätze usw.), Speicherelemente usw. auf Grundlage bestimmter Konfigurationserfordernisse, Verarbeitungsanforderungen, Computerauslegungen, anderer zu berücksichtigender Umstände oder Kombinationen davon in geeigneter Weise an die Platine gekoppelt werden. Andere Komponenten wie etwa externer Speicher, Steuereinrichtungen für die Videoanzeige, Ton und Peripheriegeräte können als Einsteckkarten oder über Kabel an die Hauptplatine angebracht werden oder in die Hauptplatine selbst integriert sein.
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In den vorstehenden Erörterungen der Ausführungsformen können die Kondensatoren, Puffer, Grafikelemente, Filter, zusammengeschaltete Platinen, Taktgeber, ADW, Sensoren, Teiler, Induktoren, Widerstände, Verstärker, Schalter, Digitalkern, Transistoren und/oder andere Komponenten ohne Weiteres ersetzt, substituiert oder anderweitig modifiziert werden, um eine Anpassung an bestimmte Schalterfordernisse zu erreichen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Benutzung komplementärer elektronischer Vorrichtungen Hardware, nicht-transitorischer Software usw. eine ebenso gültige Option zum Implementieren der Lehren der vorliegenden Offenbarung bietet.
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In verschiedenen Implementierungen, können das Datenerfassungssystem 10, die integrierte Schaltung 100, die integrierte Schaltung 200, die integrierte Schaltung 300 und die integrierte Schaltung 400 der FIGUREN in unabhängigen Modulen (beispielsweise einer Vorrichtung mit zugehörigen Bauteilen und Schaltungen, die zum Ausführen einer bestimmten Anwendung oder Funktion ausgebildetsind) eingebettet oder als Steckmodule in anwendungsspezifischer Hardware elektronischer Vorrichtungen integriert sein. Es ist zu beachten, dass bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne Weiteres in ein System-on-Chip-(SOC)-Gehäuse aufgenommen werden können. Ein SOC stellt eine integrierte Schaltung dar, die Komponenten eines Computers oder anderen elektronischen Systems auf einem einzelnen Chip integriert. Sie kann Digital-, Analog-, Mischsignal- und häufig Funkfrequenzfunktionen enthalten: All diese können auf einem einzelnen Chipsubstrat bereitgestellt werden. Andere Ausführungsformen können ein Mehrchipmodul (MCM) mit mehreren integrierten Schaltungen innerhalb eines einzelnen elektronischen Gehäuses aufweisen und dafür ausgebildet sein, über das elektronische Gehäuse eng miteinander zu interagieren. In anderen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Abschwächungsfunktionen in einem oder mehreren Halbleiterkernen (etwa Siliziumkernen) in anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs), anderen Halbleiterchips oder Kombinationen davon implementiert sein.
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Die hier angegebenen Spezifikationen, Abmessungen und Beziehungen dienen nur als Beispiele und zur Veranschaulichung. Sie können allesamt relativ stark abgewandelt werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung oder dem Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Die Spezifikationen gelten nur für nicht einschränkende Beispiele und sind daher in entsprechender Weise auszulegen. In der vorstehenden Beschreibung wurden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf bestimmte Bauteileanordnungen beschrieben. Es können verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind daher im veranschaulichenden und nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen.
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Ferner veranschaulichen die Vorgänge und Schritte, die unter Bezugnahme auf die vorstehenden FIGUREN beschrieben wurden, nur einige der möglichen Szenarien, die von oder in den verschiedenen hier beschriebenen Geräten, Prozessoren, Vorrichtungen und/oder Systemen ausgeführt werden können. Einige dieser Vorgänge können bei Bedarf wegfallen oder entfernt werden, oder diese Schritte können in hohem Maße verändert werden, ohne vom Umfang der erörterten Konzepte abzuweichen. Die Ergebnisse, die in dieser Offenbarung gelehrt werden können auch dann erzielt werden, wenn die Zeitfolge dieser Vorgänge stark verändert wird. Die vorstehenden Betriebsabläufe wurden als Beispiele und zu Erläuterungszwecken bereitgestellt. Das System bietet jedoch hohe Flexibilität, da beliebige geeignete Anordnungen, Chronologien, Konfigurationen und Zeitfolgemechanismen vorgesehen sein können, ohne von den Lehren der erörterten Konzepte abzuweichen.
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Vorstehend wurden Merkmale mehrerer Ausführungsformen beschrieben, damit Fachleute die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser nachvollziehen können. Fachleute werden verstehen, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als Grundlage zum Auslegen oder Modifizieren anderer Vorgänge und Strukturen heranziehen können, um die gleichen Zwecke zu erfüllen und/oder die gleichen Vorteile wie die hier vorgestellten Ausführungsformen zu erzielen. Fachleute werden erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Anpassungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Ein Fachmann wird zahlreiche andere Änderungen, Ersetzungen, Abwandlungen und Modifikationen ermitteln können, und es ist vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung alle derartigen Änderungen, Ersetzungen, Abwandlungen und Modifikationen einschließt, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
