DE102014226136B3

DE102014226136B3 - Messschaltung

Info

Publication number: DE102014226136B3
Application number: DE102014226136.8A
Authority: DE
Inventors: c/o Dialog Semiconductor GmbH de Fazio Michele; Andrea c/o Dialog Semiconductor GmbH Acquas; c/o Dialog Semiconductor GmbH Rigoni Fabio
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: US20160169947A1

Abstract

Messschaltung zum Bereitstellen von Informationen bezüglich Maximalspannung und/oder Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals, wobei die Messschaltung (100) umfasst:
– eine Spannungsreferenzeinheit (110), die konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Spannungsreferenzsignale bereitzustellen;
– eine Komparatoreinheit (120), die mehrere Komparatoren (125) umfasst, wobei jeder Komparator (125) das elektrische Eingangssignal an einem ersten Komparatoreingang und ein Spannungsreferenzsignal aus der Spannungsreferenzeinheit (110) an einem zweiten Komparatoreingang empfängt, wobei jeder Komparator (125) ein unterschiedliches Spannungsreferenzsignal empfängt, wobei die Komparatoreinheit (120) mehrere Komparatorausgangssignale basierend auf dem elektrischen Eingangssignal und den Spannungsreferenzsignalen bereitstellt; und
– eine Logikeinheit (130), die konfiguriert ist, die Komparatorausgangssignale zu empfangen, und konfiguriert ist, ein Spannungsausgangssignal bereitzustellen, das die Maximalspannung und/oder Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt;
wobei die Logikeinheit (130) konfiguriert ist, Anpassungsinformationen für die Spannungsreferenzeinheit (110) bereitzustellen, wobei die Anpassungsinformationen von den Komparatorausgangssignalen abhängen und wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) konfiguriert ist, die Spannungsreferenzsignale basierend auf den Anpassungsinformationen anzupassen.

Description

Das vorliegende Dokument bezieht sich auf Messschaltungen. Insbesondere bezieht sich das vorliegende Dokument auf eine Messschaltung, die Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals bereitstellt.
Elektrische Schaltungen, insbesondere digitale Schaltungen, umfassen Spannungsschienen zum Anlegen elektrischer Spannung an Untereinheiten elektrischer Schaltungen. Die Spannung der Spannungsschienen kann aus verschiedenen Gründen variieren, z. B. aufgrund der elektrischen Belastung der Spannungsschiene. Um einen zuverlässigen Betrieb der elektrischen Schaltungen sicherzustellen, sollte die Spannung der Spannungsschienen, insbesondere die Versorgungsspannung der elektrischen Schaltung, in einem bestimmten Bereich liegen. So kann es, um die korrekte Funktion der elektrischen Schaltung zu überprüfen, notwendig sein, die Spannung wenigstens eines elektrischen Eingangssignals zu messen. In vielen Fällen ist der präzise Wert des Eingangssignals nicht wichtig, und es ist ausreichend, den maximalen und/oder minimalen Wert des Eingangssignals zu bestimmen.
Deshalb ist ein Bedarf vorhanden, eine Messschaltung zu schaffen, die ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Spannungsbereichs, in dem die Spannung eines elektrischen Eingangssignals enthalten ist, bereitzustellen. Insbesondere ist ein Bedarf vorhanden für eine Messschaltung, die den maximalen und/oder minimalen Wert eines zeitveränderlichen Eingangssignals bestimmt.
Die Patentschrift US 6 198 420 B1 beschreibt ein gleichstromgekoppeltes serielles Datenflussempfängersystem, dessen Schaltung ausgebildet ist, um eine direkte Schnittstelle mit einem diskreten Faseroptikvorverstärker zu bilden. Der Empfänger ist in der Lage multiple Amplitudenseriendaten, die von multiplen faseroptischen Überträgern erzeugt werden, ohne Datenverlust und ohne Unterbrechung bei einer Datenübertragung zu bearbeiten.
Gemäß einem Aspekt wird eine Messschaltung zum Bereitstellen von Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder Minimalspannung eines elektrischen Eingangssignals offenbart. Die Messschaltung umfasst eine Spannungsreferenzeinheit, die konfiguriert ist, gleichzeitig mehrere unterschiedliche Spannungsreferenzsignale bereitzustellen. Die Spannungsreferenzsignale können verteilt sein, beispielsweise gleichmäßig über einen Referenzspannungsbereich verteilt sein. Die Spannungsreferenzeinheit kann beispielsweise ein Mehrfach-DAC (DAC: Digital/Analog-Umsetzer) sein. Der Mehrfach-DAC kann als N unterschiedliche Widerstands-Reihungs-DACs mit einem dedizierten Einzelausgangsmultiplexierer, oder als ein einzelner Widerstands-Reihungs-DAC mit N eingebauten Einzelausgangsmultiplexierern implementiert sein.
Die Messschaltung enthält ferner eine Komparatoreinheit, die mehrere Komparatoren umfasst. In Ausführungsformen sind wenigstens 3 Komparatoren vorgesehen. Jeder Komparator empfängt das elektrische Eingangssignal an einem ersten Komparatoreingang und ein Spannungsreferenzsignal aus der Spannungsreferenzeinheit an seinem zweiten Komparatoreingang. Jeder Komparator kann ein unterschiedliches Spannungsreferenzsignal empfangen, d. h. die Spannungswerte der Spannungsreferenzsignale sind unterschiedlich. Die Komparatoreinheit stellt mehrere Komparatorausgangssignale bereit, eines für jeden Komparator, basierend auf dem elektrischen Eingangssignal und den Spannungsreferenzsignalen. Genauer stellt die Komparatoreinheit mehrere Komparatorausgangssignale bereit, wobei jedes Komparatorausgangssignal angibt, ob die Spannung des elektrischen Eingangssignals oberhalb oder unterhalb der Spannung des jeweiligen Spannungsreferenzsignals ist. Das ermöglicht eine Bestimmung des maximalen und/oder minimalen Werts des Eingangssignals.
Schließlich enthält die Messschaltung eine Logikeinheit, die konfiguriert ist, die Komparatorausgangssignale zu empfangen, und ferner konfiguriert ist, ein Spannungsausgangssignal bereitzustellen, das die Maximalspannung und/oder Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt. Um die Spannungsreferenzsignale dynamisch an die Spannung des elektrischen Eingangssignals anzupassen, ist die Logikeinheit konfiguriert, Anpassungsinformationen für die Spannungsreferenzeinheit bereitzustellen. Die Anpassungsinformationen hängen von den Komparatorausgangssignalen ab, d. h. der Spannung des elektrischen Eingangssignals und den Spannungen der Spannungsreferenzsignale. Die Spannungsreferenzeinheit ist konfiguriert, die Spannungsreferenzsignale, die für die Komparatoreinheit bereitgestellt sind, basierend auf den Anpassungsinformationen anzupassen.
Der Hauptvorteil der vorgeschlagenen Messschaltung ist, dass Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals, insbesondere eine Einhüllende der Spannung des elektrischen Eingangssignals, in einer sehr kurzen Zeitspanne bestimmt werden können, bzw. die Spannungseinhüllende durch Anpassen der Spannungsreferenzsignale iterativ verfeinert werden kann. Die Messschaltung kann z. B. in einer elektrischen Schaltung zum Ausführen einer Routine eines eingebauten Selbsttests enthalten sein.
Gemäß Ausführungsformen arbeitet die Messschaltung in Messzyklen, wobei in jedem Messzyklus Spannungsreferenzsignale erzeugt werden, das Eingangssignal mit den Spannungsreferenzsignalen verglichen wird und ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert des Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgaben bestimmt wird. Ferner werden neue Spannungsreferenzsignale bestimmt, um einen Messbereich, in dem die Spannungsreferenzsignale angeordnet sind, anzupassen, um die Messgenauigkeit zu erhöhen und/oder den Messbereich an ein zeitveränderliches Eingangssignal anzupassen. Die angepassten Spannungsreferenzsignale können dann in dem nächsten Messzyklus angelegt werden. In solchen Ausführungsformen arbeitet die Messschaltung typischerweise auf eine synchronisierte Weise, wobei ihre Komponenten durch einen gemeinsamen Takt synchronisiert und angetrieben werden. Je mehr Komparatoren vorgesehen sind, desto besser ist die Genauigkeit der Messung, die in einem Zyklus erhalten werden kann, jedoch auf Kosten erhöhter Hardware-Betriebsmittel. Falls weniger Komparatoren eingesetzt werden, ist die Messgenauigkeit reduziert, was jedoch durch zusätzliche Messzyklen (die mehr Zeit zum Bestimmen des endgültigen Messergebnisses benötigen) kompensiert wird. Da nur Maximum/Minimum-Informationen über das Eingangssignal erzeugt werden, kann die Einhüllende eines Hochfrequenzeingangssignals immer noch mit einer Schaltung von relativ niedriger Komplexität verfolgt werden.
Jeder Messzyklus kann in unterschiedliche Betriebsphasen unterteilt sein, in denen die vorstehend genannten Schritte ausgeführt werden. Eine Steuereinheit kann vorgesehen sein, um die Operationen der Komponenten, insbesondere die Schritte, die in den Betriebsphasen der Messschaltung ausgeführt werden, zu steuern. Die Steuereinheit kann als ein Prozessor implementiert sein, der Anweisungen ausführt, die in Software codiert sind, oder als ein endlicher Zustandsautomat.
Gemäß Ausführungsformen umfasst die Spannungsreferenzeinheit mehrere Spannungsreferenzerzeugungseinheiten, wobei jede Spannungsreferenzerzeugungseinheit ausgelegt ist, ein bestimmtes Spannungsreferenzsignal bereitzustellen. Die Spannungsreferenzerzeugungseinheiten können irgendwelche elektrischen Komponenten enthalten, die verwendet werden können, um eine Gleichstromreferenzspannung bereitzustellen. Die Anzahl der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten kann größer sein als die Anzahl von Komparatoren, die in der Komparatoreinheit enthalten sind. Zusätzlich kann jede Spannungsreferenzerzeugungseinheit ein unterschiedliches Spannungsreferenzsignal bereitstellen. Somit sind mehrere Spannungsreferenzsignale verfügbar zum Bestimmen des Spannungsbereichs, in dem das elektrische Eingangssignal enthalten ist.
Gemäß Ausführungsformen ist die Spannungsreferenzeinheit ausgelegt, eine Teilmenge der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten mit der Komparatoreinheit basierend auf den Anpassungsinformationen zu koppeln. Beispielsweise kann die Spannungsreferenzeinheit eine Multiplexiereinheit zum Koppeln einer Anzahl ausgewählter Spannungsreferenzerzeugungseinheiten mit der Komparatoreinheit umfassen. Mit Hilfe der Multiplexiereinheit kann eine Teilmenge der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten selektiv mit der Komparatoreinheit gekoppelt sein, um geeignete Spannungsreferenzsignale für die Komparatoreinheit bereitzustellen.
Gemäß Ausführungsformen ist die Spannungsreferenzeinheit ausgelegt, Anpassungsinformationen zu empfangen, die Adressinformationen enthalten, um die Multiplexiereinheit zu steuern. Mit anderen Worten, die Multiplexiereinheit kann die Anpassungsinformationen empfangen und eine Teilmenge der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten mit der Komparatoreinheit basierend auf Adressinformationen, die in den Anpassungsinformationen enthalten sind, koppeln. Dadurch ist eine selektive Bereitstellung der Spannungsreferenzsignale für die Komparatoreinheit möglich, um die Spannungsreferenzsignale dynamisch an das elektrische Eingangssignal anzupassen.
Gemäß Ausführungsformen umfasst die Spannungsreferenzeinheit mehrere Widerstände, wobei jeder Widerstand eine Spannungsreferenzerzeugungseinheit bildet. Beispielsweise umfasst die Spannungsreferenzeinheit eine oder mehrere Widerstandsketten, wobei jede Widerstandskette mehrere Widerstände umfasst, die in Reihe geschaltet sind. Die Knoten zwischen zwei benachbarten Widerstanden können mit dem Eingang der Multiplexiereinheit gekoppelt sein, um die Spannung, die an diesem Knoten bereitgestellt ist, als ein Spannungsreferenzsignal an die Komparatoreinheit zu liefern. Somit werden mehrere Spannungsreferenzsignale durch eine technisch einfache und zuverlässige Schaltung erzeugt.
Gemäß Ausführungsformen ist die Logikeinheit ausgelegt, die Komparatorausgangssignale basierend auf Informationen, die die Spannungsreferenzsignale angeben, zu decodieren, um das Spannungsausgangssignal bereitzustellen. Abhängig von dem Zusammenhang zwischen dem elektrischen Eingangssignal und dem Spannungsreferenzsignal stellt ein Komparator der Komparatoreinheit einen hohen Pegel (z. B. +5 V) oder einen niedrigen Pegel (z. B. 0 V oder –5 V bereit.
Mit anderen Worten, die Komparatorausgabe in Form eines digitalen Signals (z. B. unter Verwendung der vorstehend genannten Pegel) gibt an, ob das Eingangssignal größer oder kleiner als das jeweilige Spannungsreferenzsignal ist. Unter Berücksichtigung, dass die Komparatoreinheit mehrere Komparatoren umfasst, stellt die Komparatoreinheit ein digitales Wort bereit, das mehrere digitale Datenwerte (Komparatorausgangssignale) enthält, wobei jeder digitale Datenwert jeweils einem bestimmten Komparator mit einem bestimmten Spannungsreferenzsignal zugeordnet ist. Basierend auf den digitalen Daten decodiert die Logikeinheit das digitale Wort durch Bestimmen, ob die digitalen Daten angeben, dass die Spannung des elektrischen Eingangssignals größer ist als die Spannung des Spannungsreferenzsignals, das den digitalen Daten zugeordnet ist, oder nicht. Dadurch ist es möglich einen Spannungsbereich zu bestimmen, in dem das elektrische Eingangssignal enthalten ist. Dieser Spannungsbereich kann auf viele verschiedene Arten in dem Spannungsausgangssignal codiert und für andere Schaltungen bereitgestellt sein, z. B. für eine Steuerschaltung, die den Betrieb eines Geräts steuert und die tätig wird, falls bestimmt wird, dass die maximale Eingangsspannung einen gegebenen Schwellenwert übersteigt (oder die minimale Eingangsspannung unterhalb eines gegebenen Schwellenwerts ist).
Gemäß Ausführungsformen ist die Logikeinheit ausgelegt, eine Verfeinerungsprozedur zum Erhöhen der Genauigkeit der Messung und des Spannungsausgangssignals in einem nächsten Messzyklus auszuführen, wie vorstehend erwähnt wurde. Mit anderen Worten, nach dem Bestimmen eines groben Spannungsbereichs wird ein Anpassungssignal für die Spannungsreferenzeinheit bereitgestellt, um die Spannungsreferenzsignale zu aktualisieren. Die Spannungsreferenzsignale können so gewählt sein, dass der Spannungsbereich, der durch die Spannungsreferenzsignale abgedeckt ist, reduziert ist, aber die Spannung des elektrischen Eingangssignals immer noch in dem reduzierten Spannungsbereich enthalten ist. Dadurch wird das Spannungsausgangssignal iterativ an das elektrische Eingangssignal angepasst.
Gemäß Ausführungsformen ist die Logikeinheit ausgelegt, ein minimales Spannungsreferenzsignal und/oder ein maximales Spannungsreferenzsignal aus den mehreren unterschiedlichen Spannungsreferenzsignale und/oder die Spannungsdifferenz von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Spannungsreferenzsignalen basierend auf den Komparatorausgangssignalen und/oder dem vorhandenen Spannungsreferenzsignal zu ändern. Zusätzlich kann die Logikeinheit Informationen bezüglich der Spannungsreferenzsignale, die an die Komparatoren der Komparatoreinheit zum Anpassen der Spannungsreferenzsignale angelegt sind, empfangen. Nach dem Bestimmen eines Spannungsreferenzsignals, das beispielsweise einen Spannungsbereich, in dem die Spannung des Eingangssignals enthalten ist, oder einen maximalen/minimalen Wert des Eingangssignals angibt, kann wenigstens eine Teilmenge der Spannungsreferenzsignale angepasst werden. Beispielsweise kann das minimale Spannungsreferenzsignal (d. h. das Spannungsreferenzsignal mit der niedrigsten Spannung aus den Spannungsreferenzsignalen) auf den höchsten Spannungsreferenzsignalwert, der einem Komparator zugeordnet ist, der angibt, dass das Eingangssignal größer ist als sein Spannungsreferenzsignal, aktualisiert werden. Mit anderen Worten, das minimale Spannungsreferenzsignal wird auf einen Wert erhöht, der geringfügig unterhalb der vorher detektierten Spannung des Eingangssignals ist. Zusätzlich können die Spannungsreferenzsignale zwischen dem minimalen und dem maximalen Spannungsreferenzsignal angepasst werden, so dass die Spannungsreferenzsignale gleichmäßig über den neu bestimmten minimalen und maximalen Bereich der Referenzspannung verteilt sind, d. h. die Spannungsstufen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsreferenzsignalen sind ungefähr gleich. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verteilung der Spannungsreferenzsignale nicht gleichmäßig und die Spannungsschritte gleich sein dürfen. Andere Aufteilungen des Referenzspannungsbereichs sind ebenfalls möglich.
Gemäß Ausführungsformen sind die Logikeinheit und/oder die Komparatoreinheit ausgelegt, ein Taktsignal zu empfangen, um die Komparatorausgangssignale und/oder den Ausgang der Logikeinheit mit dem Taktsignal zu synchronisieren. Dadurch stellt die Komparatoreinheit aktualisierte Komparatorausgangssignale an vordefinierten Zeitpunkten bereit, oder die Logikeinheit übernimmt die Komparatorausgangssignale zu vorbestimmten Zeitpunkten. Somit wird auch das Spannungsausgangssignal gemäß dem Taktsignal aktualisiert, und dadurch wird vermieden, dass Fluktuationen des elektrischen Eingangssignals die Messergebnisse verfälschen können. Das Taktsignal kann verwendet werden, um den Betrieb der Komponenten der Messschaltung zu synchronisieren, z. B. den Betrieb der Spannungsreferenzeinheit, der Komparatoreinheit und/oder der Logikeinheit gemäß den Teilphasen eines Messzyklus zu steuern.
Gemäß Ausführungsformen umfasst die Komparatoreinheit mehrere einrastende Komparatoren, die ausgelegt sind, ein Taktsignal zu empfangen, um die Komparatorausgangssignale mit dem Taktsignal zu synchronisieren. Die einrastenden Komparatoren können ausgelegt sein, die Komparatorausgangssignale an einem bestimmten Pegel oder Flanke des Taktsignals zu bestimmen und weiterzuleiten, und dadurch die Komparatorausgangssignale auf das Taktsignal zu synchronisieren. Die Komparatoren können wenigstens eine flankensensitive oder pegelsensitive Kippstufe enthalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen bezüglich der Minimalspannung und/oder Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte:

– Bereitstellen mehrere unterschiedlicher Spannungsreferenzsignale;
– Vergleichen mit Hilfe mehrerer Komparatoren eines elektrischen Eingangssignals mit den mehreren unterschiedlichen Spannungsreferenzsignalen und dadurch Erhalten von Komparatorausgangssignalen;
– Bereitstellen eines Ausgangssignals, das die Maximalspannung und/oder die Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt; und
– Anpassen der Spannungsreferenzsignale basierend auf den Komparatorausgangssignalen.

Gemäß Ausführungsformen wird das niedrigste Spannungsreferenzsignal erhöht, falls wenigstens eines der Komparatorausgangssignale angibt, dass die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals oberhalb eines bestimmten Spannungsschwellenwerts ist, d. h. eines Spannungsreferenzsignals. Dadurch wird die Untergrenze des Referenzspannungsbereichs auf die vorhandene Spannung des Eingangssignals angepasst, und ein Verfeinerungsmessungszyklus kann folgen, wobei der maximale Wert des Eingangssignals mit erhöhter Genauigkeit bestimmt wird. Durch Anpassen (typischerweise Erhöhen) der Untergrenze des Referenzspannungsbereichs wird ein neuer und kleinerer Referenzspannungsbereich für den folgenden Messzyklus bestimmt. Gemäß Ausführungsformen werden die Spannungsreferenzsignale so angepasst, dass die Spannungen der Spannungsreferenzsignale über den neu bestimmten Referenzspannungsbereich gleichmäßig verteilt sind. Die gleichmäßige Verteilung ist vorteilhaft, weil die Spannungsstufen zwischen benachbarten Spannungsreferenzsignalen gleich sind und dadurch zu große Spannungsbereiche vermieden werden.
Auf ähnliche Weise können die Spannungsreferenzsignale und der Spannungsreferenzbereich an ein zeitveränderliches Eingangssignal angepasst werden. Beispielsweise, falls die Komparatorausgangssignale angeben, dass sich das Maximum des Eingangssignals verändert hat, insbesondere sich erhöht hat, kann ein neuer Spannungsreferenzbereich für das geänderte Eingangssignal bestimmt werden. Im Einzelnen kann das niedrigste Spannungsreferenzsignal erhöht werden, falls wenigstens eines der Komparatorausgangssignale angibt, dass die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals oberhalb eines bestimmten Spannungsschwellenwerts, z. B. des vorhergehenden niedrigsten Spannungsreferenzsignals oder des nächsten Spannungsreferenzsignals, ist.
Gemäß Ausführungsformen wird das höchste Spannungsreferenzsignal erhöht, falls eine Änderung des Komparatorausgangssignals eines Komparators, der das maximale Spannungsreferenzsignal empfängt, angibt, dass die Spannung des elektrischen Eingangssignals größer ist als das maximale Spannungsreferenzsignal. Dadurch kann die Obergrenze des Referenzspannungsbereichs erweitert werden, falls die Spannung des elektrischen Eingangssignals das maximale Spannungsreferenzsignal übersteigt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Verfahren und Systeme einschließlich ihrer bevorzugten Ausführungsformen, wie in der vorliegenden Patentschrift behandelt, alleinstehend oder in Kombination mit den anderen Verfahren und Systemen, die in diesem Dokument offenbart sind, verwendet werden können. Darüber hinaus können alle Aspekte der Verfahren und Systeme, die in der vorliegenden Patentschrift behandelt sind, beliebig kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden. Ferner können, falls nicht ausdrücklich anders angegeben, Ausführungsformen der Erfindung miteinander frei kombiniert werden.
Die Erfindung ist nachstehend auf beispielhafte Weise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert, wobei
1 ein schematisches Beispielblockdiagramm der Messschaltung darstellt;
2 einen schematischen Ablaufplan zeigt, der die Schritte eines Verfahrens zum Bereitstellen von Maximum/Minimum-Spannungsinformationen darstellt; und
3 ein schematisches Beispielblockdiagramm der Spannungsreferenzeinheit darstellt.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Messung der Spitze/Mulde (Maximum/Minimum) einer Spannungsschiene innerhalb einer Schaltung über der Zeit, und auf das Testen einer solchen Eigenschaft innerhalb einer Schaltung. In vielen Anwendungen kann es wesentlich sein, diese Eigenschaft zu testen/messen, wie z. B. zum Schutz mit Stromzufuhrschienen verbundener Geräte in einer Strommanagementanwendung, oder zur Fehlersuche und -korrektur.
Das vorgeschlagene System ist konstruiert, um eine Einhüllende der Schienenspannung zu erzeugen, um eine adaptive Detektion der Spannungs-Spitze/Mulde zu erhalten. Eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems umfasst einen Mehrfach-DAC, der eine Gruppe von N Kanälen mit N getrennten Spannungsreferenzen, eine Gruppe von N Komparatoren und einen endlichen Zustandsautomaten (FSM) zum Bereitstellen der gemessenen Spitze/Mulde in der notwendigen Form und/oder zum Steuern der N Spannungsreferenzkanäle basierend auf den N Komparatorausgängen umfasst. Die Spannungsreferenzen können während der Spannungs-Spitzen/Mulden-Auswertung dynamisch verändert im Wert verändert werden.
Der Mehrfach-DAC erzeugt N unterschiedliche Referenzspannungen, die innerhalb eines MIN/MAX-Spannungsbereichs verteilt sind. Die N Komparatoren vergleichen die Schienenspannung V_rail mit den N Referenzspannungen, die von dem Mehrfach-DAC zu den Komparatoren verbunden sind. Falls die Spannung V_rail höher/niedriger ist als eine Referenzspannung, stellt der entsprechende Komparator diese Informationen einer Logikeinheit zur Verfügung. Basierend auf der Kombination der N Informationen, die aus den N Komparatoren kommen, kann die Logikeinheit den Bereich berechnen, in dem die Spitze/Mulde während einer bestimmten Messung war. Die niedrigsten und höchsten Komparatoren können die min- und max-Spannung in dem ausgewählten Spannungsbereich detektieren.
Der FSM ermöglicht den Betrieb und die Steuerung aufeinanderfolgender adaptiver Messungen. Ein Messungs-Trigger, ein Messungs-Stoppsignal und/oder ein Timeout-Signal werden optional durch den FSM bereitgestellt, um die Messung zu steuern. Das System kann deshalb adaptiv nach der Spitzen/Mulden-Spannung suchen. Beispielsweise kann der FSM die Mehrfach-DAC-Referenzausgaben jedes Mal ändern, wenn wenigstens einer der N Komparatoren den Zustand ändert (es wird darauf hingewiesen, dass der FSM den Bereich auch in dem Fall ändern kann, wenn kein Komparator umschaltet, was auftreten kann, wenn der Referenzspannungsbereich Vref oberhalb der Spitze der Schienenspannung V_rail ist, wie nachstehend erläutert ist). In der nachfolgenden Messung kann der FSM den Bereich der Mehrfach-DAC-Referenzspannungen ändern. Der FSM kann die minimale Referenz auf den Wert der höchsten Referenz einstellen, bei der einer der N Komparatoren in der vorhergehenden Messung ausgelöst hat. Falls sich die Spannung V_rail oberhalb/unterhalb der maximalen Spitzen/Mulden-Referenz bewegt, kann das System optional die maximale Referenzspannung erhöhen, um den Bereich an der oberen Seite zu erweitern, in dem Fall, dass die höchste verfügbare Spannungsreferenz nicht ab dem Beginn der Messung verwendet wurde.
1 zeigt eine schematische Struktur einer Schaltung 100 zur adaptiven Detektion von Maximalspannungs- und/oder Minimalspannungsinformationen. Insbesondere stellt die Schaltung 100 adaptiv Informationen bezüglich des Spannungsbereichs bereit, der die Spannung eines elektrischen Eingangssignals enthält. Die Spannungsbereichsinformationen können beispielsweise in Anwendungen für eingebauten Selbsttest (BIST-Anwendungen) verwendet werden, wo eine interne Logik eines Geräts verwendet wird, um eine oder mehrere Funktionen oder Blöcke des Geräts zu testen. Die erzeugten Informationen über einen Spannungsbereich eines Eingangssignals (maximale und/oder minimale Spannung) können durch den BIST z. B. verwendet werden, um korrekte Betriebsbedingungen für das Gerät zu bestimmen, wie z. B. ob die Eingangsspannung einen vorbestimmten maximalen Schwellenwert übersteigt.
Die Schaltung 100 umfasst eine Spannungsreferenzeinheit 110, eine Komparatoreinheit 120 und eine Logikeinheit 130. Die Komparatoreinheit 120 umfasst mehrere Komparatoren 125, wobei jeder Komparator 125 wenigstens einen ersten und einen zweiten Eingang und wenigstens einen Ausgang umfasst. Die ersten Eingänge der Komparatoren 125 empfangen ein zeitveränderliches elektrisches Eingangssignal V_rail. Die zweiten Eingänge der Komparatoren 125 sind mit der Spannungsreferenzeinheit 110 zum Empfangen unterschiedlicher Spannungsreferenzsignale verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren 125 sind mit Eingängen der Logikeinheit 130 verbunden, um Komparatorausgangssignale für die Logikeinheit 130 bereitzustellen. Die Logikeinheit 130 ist ausgelegt, Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder der Minimalspannung des zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals V_rail an einem ersten Ausgang 131 und Anpassungsinformationen an einem zweiten Ausgang 132 bereitzustellen. Der zweite Ausgang der Logikeinheit 130 ist mit dem Eingang der Spannungsreferenzeinheit 110 gekoppelt, um die Anpassungsinformationen für die Spannungsreferenzeinheit 110 bereitzustellen. Die Spannungsreferenzeinheit 110 kann beispielsweise ein Digital/Analog-Umsetzer (Mehrfach-DAC) sein, der mehrere unterschiedliche Spannungsreferenzsignale basierend auf den durch die Logikeinheit 130 bereitgestellten Anpassungsinformationen bereitstellt.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen von Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder der Minimalspannung des zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals. Zuerst wird ein zeitveränderliches elektrisches Eingangssignal V_rail für die ersten Eingänge der Komparatoren 125 der Komparatoreinheit 120 bereitgestellt (S200). Zusätzlich werden mehrere unterschiedliche Spannungsreferenzsignale für die zweiten Eingänge der Komparatoren 125 der Komparatoreinheit 120 bereitgestellt (S210), d. h. jeder Komparator 125 empfängt ein unterschiedliches Spannungsreferenzsignal an seinem zweiten Eingang. Die Spannungen der Spannungsreferenzsignale können über einen Referenzspannungsbereich verteilt sein. Vorzugsweise können die Spannungen der Spannungsreferenzsignale gleichmäßig über den Referenzspannungsbereich verteilt sein, d. h. die Spannungsstufen zwischen zwei benachbarten Spannungsreferenzsignalen sind gleich.
Die Komparatoren 125 jeder Komparatoreinheit 120 vergleichen das elektrische Eingangssignal V_rail mit dem jeweiligen Spannungsreferenzsignal (S220). Die Komparatoren 125 können Operationsverstärker (OPs) enthalten, von denen jeder das elektrische Eingangssignal V_rail und eines der Spannungsreferenzsignale empfängt, um Informationen abzuleiten, ob die Spannung des elektrischen Eingangssignals höher oder niedriger als die Spannung des Spannungsreferenzsignals ist. An dem Ausgang jedes Komparators 125 ist ein Komparatorausgangssignal bereitgestellt. Das Komparatorausgangssignal kann digitale Informationen sein, die den Zusammenhang (größer/kleiner) zwischen dem Eingangssignal und dem jeweiligen Spannungsreferenzsignal des Komparators angeben. Die digitalen Informationen können beispielsweise +5 V sein in dem Fall, dass das elektrische Eingangssignal V_rail größer als das Spannungsreferenzsignal ist, und 0 V oder –5 V sein in dem Fall, dass das elektrische Eingangssignal V_rail niedriger ist als das Spannungsreferenzsignal.
Die Logikeinheit 130 empfängt die Komparatorausgangssignale und stellt ein Spannungsausgangssignal bereit, das die Maximalspannung und/oder Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt (S230). Vorzugsweise kann das Spannungsausgangssignal Informationen enthalten, in welchem Spannungsbereich das elektrische Eingangssignal enthalten ist, oder kann direkt den maximalen oder minimalen Wert des Eingangssignals für den letzten Messzyklus angeben. Beispielsweise war das Maximum der Spannung des Eingangssignals V_rail 3,8 V. Das Spannungsausgangssignal kann dann einen Spannungsbereich zwischen 3 V und 4 V angeben, oder ein Maximum, das größer als 3 V ist. Das Spannungsausgangssignal kann basierend auf den Komparatorausgangssignalen und Informationen bezüglich der Spannungsreferenzsignale, die an die Komparatoren 125 der Komparatoreinheit 120 angelegt sind, erzeugt werden.
Beispielsweise empfängt ein erster Komparator 125 ein Spannungsreferenzsignal VRS = 2 V, der zweite Komparator 125 empfängt ein Spannungsreferenzsignal VRS = 3 V und der dritte Komparator empfängt ein Spannungsreferenzsignal VRS = 4 V. Die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals V_rail ist 3,8 V. Somit stellen die Ausgaben des ersten und des zweiten Komparators 125 Komparatorausgangssignale bereit, die angeben, dass die Spannung des elektrischen Eingangssignals V_rail für diesen letzten Messzyklus größer war als die Spannung der Spannungsreferenzsignale, die für den ersten und den zweiten Komparator 125 bereitgestellt sind. Im Gegensatz dazu stellt der dritte Komparator 125 Informationen bereit, dass die Spannung des elektrischen Eingangssignals V_rail niedriger war als die Spannung des Spannungsreferenzsignals, das an den dritten Komparator 125 angelegt ist. So kann, basierend auf den Komparatorausgangssignalen, die Logikeinheit 130 Informationen bezüglich des Spannungsbereichs, in dem die Spannung des elektrischen Eingangssignals V_rail enthalten war, ableiten.
Um den Spannungsbereich genauer zu bestimmen, ist die Logikeinheit ausgelegt, eine Verfeinerungsroutine durch Bereitstellen von Anpassungsinformationen für die Spannungsreferenzeinheit 110 zu triggern (S240). Die Anpassungsinformationen können Informationen enthalten, wie die Spannungsreferenzsignale angepasst werden sollten, um die Genauigkeit des Spannungsausgangssignals, das durch die Logikeinheit 130 bereitgestellt ist, zu verfeinern. Zusätzlich kann die Logikeinheit 130 die Option aufeinanderfolgender Messungen zum Ausführen eines eingebauten Selbsttests (BIST) bereitstellen. Ein Messungs-Trigger und ein Messungs-Stopp oder ein Timeout können optional bereitgestellt sein, um den BIST auszuführen. Das System kann deshalb adaptiv nach der maximalen/minimalen Spannung suchen.
Die Logikeinheit 130 kann die Spannungsreferenzsignale, die durch die Spannungsreferenzeinheit 110 bereitgestellt sind, für jeden Messzyklus oder jedes Mal, wenn wenigstens einer der Komparatoren 125 den Zustand geändert hat, ändern. In der nachfolgenden Messung kann die Logikeinheit 130 beispielsweise den Spannungsreferenzbereich der Mehrfach-DAC-Referenzspannungen ändern und das minimale Spannungsreferenzsignal auf den Wert des Spannungsreferenzsignals einstellen, das an den Komparator 125 angelegt war, der seinen Zustand in dem vorhergehenden Messzyklus geändert hat, und dadurch angeben, dass sich der maximale Wert des Eingangssignals geändert hat.
Die Spannungsreferenzeinheit 110 kann die Anpassungsinformationen empfangen und die Spannungsreferenzsignale basierend auf den Anpassungsinformationen ändern (S250). Basierend auf den geänderten Spannungsreferenzsignalen kann das Spannungsausgangssignal, das durch die Logikeinheit 130 bereitgestellt ist, verfeinert werden (S260). Bezug nehmend auf das oben genannte Beispiel können die Anpassungsinformationen Informationen für die Spannungsreferenzeinheit 110 bereitstellen zum Erhöhen der Spannungen der Spannungsreferenzsignale, die für den ersten und den zweiten Komparator bereitgestellt sind. Dadurch wird der Bereich, der durch die Spannungsreferenzsignale abgedeckt wird, erniedrigt, und die Genauigkeit des Spannungsausgangssignals wird verbessert. Beispielsweise können die angepassten Spannungen der Spannungsreferenzsignale 3 V, 3,5 V und 4 V sein. Somit kann das Spannungsausgangssignal angeben, dass die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals V_rail (von dem angenommen wird, dass es immer noch 3,8 V ist) in dem Bereich zwischen 3,5 V und 4 V ist. Das Verfahren kann zu Schritt S210 zurückgehen, wo die angepassten Spannungsreferenzsignale an die Komparatoren der Komparatoreinheit angelegt werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt empfängt die Logikeinheit 130 die durch die Komparatoreinheit 120 bereitgestellten Komparatorausgangssignale. Die Logikeinheit kann Komponenten enthalten, insbesondere Hardware-Komponenten, zum Decodieren der Komparatorausgangssignale basierend auf den Spannungsreferenzsignalen, die für die Komparatoreinheit 120 bereitgestellt sind. Beispielsweise kann die Logikeinheit 130 einen endlichen Zustandsautomaten enthalten, der ausgelegt ist, die Komparatorausgangssignale basierend auf den Spannungsreferenzsignalen, die für die Komparatoreinheit 120 bereitgestellt sind, in ein Spannungsausgangssignal zu transformieren. Basierend auf den durch die Komparatoren bereitgestellten Komparatorausgangssignalen kann die Logikeinheit die Spannungsreferenzsignale spezifizieren, die eine untere und eine obere Grenze für das Maximum des Eingangssignals bilden. Basierend auf den Informationen, welches Spannungsreferenzsignal für den jeweiligen Komparator bereitgestellt ist, können die Komparatorausgangssignale in das Spannungsbereichsausgangssignal transformiert werden.
Um ein zuverlässiges Messergebnis für zeitveränderliche Eingangssignale zu erreichen, sollten die Variationen der maximalen und minimalen Werte des Eingangssignals langsamer sein als die Messzeit, die notwendig ist, um die gewünschte Messgenauigkeit zu erreichen, d. h. die Zeitspanne, die zum Verfeinern des Spannungsausgangssignals durch Verwenden der vorstehend genannten Verfeinerungs-Routine notwendig ist.
Vorzugsweise können die Schaltung 100 oder Untereinheiten der Schaltung 100 durch Verwenden eines Taktsignals synchronisiert werden, um die Komponenten zu synchronisieren und das Spannungsausgangssignal nur an bestimmten Zeitpunkten zu ändern. Beispielsweise können die Komparatoreinheit 120 und/oder die Logikeinheit 130 das Taktsignal empfangen. Vorzugsweise kann die Komparatoreinheit 120 einrastende Komparatoren enthalten, wobei die einrastenden Komparatoren einen Operationsverstärker und eine Kippstufe enthalten. Die Kippstufe kann das Taktsignal empfangen und kann die Änderung der Komparatorausgangssignale auf einen bestimmten Punkt (kanten-ausgelöste Kippstufe) oder Zeitspanne (pegel-ausgelöste Kippstufe) beschränken. In dem Fall eines schnell variierenden elektrischen Eingangssignals kann der einrastende Komparator an seiner Ausgangsübergangsflanke einrasten, ohne auf den Takt zu warten. Die Übergangsflanke, die verwendet wird, um die Kippstufe zu triggern (positiv oder negativ), hängt davon ab, welcher Parameter detektiert wird (Spitze oder Mulde des Eingangssignals). Beispielsweise, falls die Spitze (Maximum) des Eingangssignals verfolgt wird, kann die Kippstufe basierend auf der ansteigenden Flanke des Ausgangs des Komparators getriggert werden. Umgekehrt, falls die Mulde (Minimum) des Eingangssignals verfolgt wird, kann die Kippstufe basierend auf der abfallenden Flanke des Ausgangs des Komparators getriggert werden.
Die Logikeinheit 130 kann Speichermittel zum Speichern der Komparatorausgangssignale, die durch die Komparatoreinheit 120 bereitgestellt sind, umfassen. Dieser Speicher kann ausgelegt sein, mehrere Komparatorausgangssignale, die an unterschiedlichen Zeitpunkten in der Vergangenheit abgeleitet wurden, zu speichern. Dadurch ist es möglich, die Spannung des elektrischen Eingangssignals über eine bestimmte Zeitspanne zu überwachen.
3 zeigt eine Ausführungsform der Spannungsreferenzeinheit 110 mit mehr Einzelheiten. Die Spannungsreferenzeinheit 110 umfasst mehrere elektrische Komponenten 115, die in Reihe angeordnet sind. Die elektrischen Komponenten können beispielsweise Widerstände, insbesondere Widerstände mit hoher Impedanz, sein. Eine Eingangsspannung Vin wird an die Reihenanordnung der Widerstände angelegt. An den Knoten zwischen zwei benachbarten Widerständen kann ein Spannungswert abgegriffen werden, wobei der Spannungswert von den elektrischen Widerständen, die zwischen dem Abgriffspunkt und der Eingangsspannung Vin gekoppelt sind, und den elektrischen Widerständen, die zwischen dem Abgriffspunkt und Vss (z. B. Erde) gekoppelt sind, abhängt. Vorzugsweise ist die Anzahl der Widerstände größer als die Anzahl der Spannungsreferenzsignale, die an die Komparatoreinheit 120 angelegt sind. Beispielsweise können die Widerstände so ausgewählt werden, dass die Spannungen, die an den Abgriffspunkten bereitgestellt sind, gleichmäßig verteilt sind.
Die Spannungsreferenzeinheit 110 enthält ferner eine Multiplexiereinheit 116. Die Multiplexiereinheit 116 empfängt an ihren Eingängen 116.1 die Spannungen der Abgriffspunkte, d. h. die Eingänge 116.1 der Multiplexiereinheit 116 sind mit den Knoten zwischen den elektrischen Komponenten 115 verbunden. Darüber hinaus kann die Multiplexiereinheit 116 die Anpassungsinformationen, die durch die Logikeinheit 130 bereitgestellt sind, an dem zweiten Eingang 116.2 empfangen. Die Multiplexiereinheit 116 kann Schaltmittel zum selektiven Koppeln von Eingängen 116.1 mit den Ausgängen 116.3 der Multiplexiereinheit 116 umfassen. Die Schaltmittel können durch die Anpassungsinformationen gesteuert sein. Beispielsweise können die Anpassungsinformationen Adressinformationen sein, wobei die Adressinformationen zum selektiven Koppeln eines der Ausgänge 116.3 mit einem der Eingänge 116.1 verwendet werden. Dadurch kann eine gewünschte Spannung an einen Ausgang 116.3 der Multiplexiereinheit 116 angelegt werden, und während der vorstehend genannten Verfeinerungs-Routine kann das Spannungsreferenzsignal, das an die Komparatoreinheit 120 angelegt ist, durch Triggern einer geeigneten Umschaltung der Multiplexiereinheit 116 geändert werden.
Zurückkehrend zu dem schematischen Diagramm von 1 erzeugt die Spannungsreferenzeinheit 110 (Mehrfach-DAC) N unterschiedliche Spannungsreferenzsignale, die innerhalb eines MIN/MAX-Spannungsbereichs verteilt sind. Die Anzahl der Komparatoren 125, die in der Komparatoreinheit enthalten sind, kann N sein. Die N Komparatoren 125 vergleichen das elektrische Eingangssignal mit den N Referenzspannungen, die durch die Spannungsreferenzeinheit 110 für die Komparatoreinheit 120 bereitgestellt sind. Falls das elektrische Eingangssignal höher/niedriger ist als das jeweilige Spannungsreferenzsignal, stellt der entsprechende Komparator 125 Komparatorinformationen für die Logikeinheit bereit. Basierend auf der Kombination der Komparatorinformationen, die aus den N Komparatoren 125 bereitgestellt sind, kann die Logikeinheit den Bereich bestimmen, wo sich die Spitze/Mulde befindet. Der niedrigste und der höchste Komparator 125 detektieren die minimale und maximale Spannung in einem gewählten Spannungsbereich.
Gemäß einer Ausführungsform können die Spannungsreferenzsignale gleichmäßig über den Spannungsreferenzbereich, der durch die Spannungsreferenzeinheit 110 bereitgestellt ist, verteilt sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Spannungsreferenzsignale ungleichmäßig über den Spannungsbereich, der durch die Spannungsreferenzeinheit 110 bereitgestellt ist, verteilt sein. Unter der Annahme einer gleichmäßigen Verteilung wird die maximale/minimale Spannung sein: |Vpv| = |Vpvmin|·Bcomp1 + ΔV·(Bcomp2 + ... BcompN) wobei ΔV die Spannungsdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsreferenzsignalen ist, |Vpvmin| die Spannung des niedrigsten Spannungsreferenzsignal ist, BcompX die entsprechende digitale Ausgabe eines jeweiligen Komparators X ist (die den Wert 0 oder 1 annimmt), und N die Anzahl der Komparatoren ist, die in der Komparatoreinheit 120 enthalten sind.
Die Obergrenze des Spannungsmessbereichs ist: |Vpvmax| = |Vpvmin| + ΔV·(N – 1);
Die Genauigkeit der Messungsüberspannung kann berechnet sein als: Vpvacc = (Vpvmax – Vpvmin)/(N – 1); wobei N die Anzahl von Komparatoren ist, die in der Komparatoreinheit 120 enthalten sind.
Die theoretische maximale Genauigkeit ist ΔV. Das kann erreicht werden mit einer Anzahl von Komparatoren kleiner als die Gesamtzahl von Referenzen aus dem Widerstandsteiler, was ein Vorteil der vorgeschlagenen Implementierung ist.
Falls sich das elektrische Eingangssignal oberhalb des maximalen Spannungsreferenzsignals oder unterhalb des minimalen Spannungsreferenzsignals bewegt, kann die Messschaltung optional die Spannung des maximalen Spannungsreferenzsignals erhöhen, um den Bereich auf der oberen Seite zu erweitern (unter der Annahme, dass die Spannungsreferenzeinheit ein größeres maximales Spannungsreferenzsignal bereitstellen kann).
Falls die ausgewählten Referenzen die Abgriffspunkte von 0 bis N in dem Vref-Generatorblock sind, müssen in dem Fall, dass alle Komparatoren umschalten, nachfolgende Messungen ausgeführt werden unter Verwendung von Referenzen von N + 1 bis M (mit M > N). Die Prozedur kann wiederholt werden, bis M ⇐ X ist, wobei X die maximale Anzahl von Abgriffen aus der Referenzgeneratorschaltung ist.
Zusammenfassend wurde eine Messschaltung 100 zum Messen eines maximalen und/oder minimalen Werts einer Spannungsschiene vorgeschlagen. Der Hauptvorteil der Messschaltung 100 ist, dass eine adaptive Messung der Spannung eines elektrischen Eingangssignals durch eine beschränkte Anzahl elektrischer Komponenten ausgeführt werden kann und dadurch eine eingebauter Selbsttest (BIST) von niedriger Komplexität ermöglicht wird. Aufgrund des adaptiven Verhaltens der Messschaltung 100 können Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder der Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals mit hoher Genauigkeit abgeleitet werden.
In dem vorliegende Dokument bezieht sich der Begriff ”koppeln” oder ”gekoppelt” auf Elemente, die in elektrischer Kommunikation miteinander sind, entweder direkt, z. B. über Drähte, oder auf eine andere Weise verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Beschreibung und Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme darstellen. Fachleute können verschiedene Anordnungen implementieren, die, obwohl hier nicht ausdrücklich beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung ausführen und ihrem Geist und Schutzbereich enthalten sind. Darüber hinaus sind alle Beispiele und Ausführungsformen, die in dem vorliegenden Dokument behandelt sind, grundsätzlich ausdrücklich nur vorgesehen, nur erläuternden Zwecken zu dienen, um dem Leser zu helfen, die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme zu verstehen. Darüber hinaus sind hier alle Aussagen, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung bereitstellen, und außerdem spezifische Beispiele davon, vorgesehen, Äquivalente davon einzuschließen.

Claims

Messschaltung zum Bereitstellen von Informationen bezüglich Maximalspannung und/oder Minimalspannung eines zeitveränderlichen elektrischen Eingangssignals, wobei die Messschaltung (100) umfasst: – eine Spannungsreferenzeinheit (110), die konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Spannungsreferenzsignale bereitzustellen; – eine Komparatoreinheit (120), die mehrere Komparatoren (125) umfasst, wobei jeder Komparator (125) das elektrische Eingangssignal an einem ersten Komparatoreingang und ein Spannungsreferenzsignal aus der Spannungsreferenzeinheit (110) an einem zweiten Komparatoreingang empfängt, wobei jeder Komparator (125) ein unterschiedliches Spannungsreferenzsignal empfängt, wobei die Komparatoreinheit (120) mehrere Komparatorausgangssignale basierend auf dem elektrischen Eingangssignal und den Spannungsreferenzsignalen bereitstellt; und – eine Logikeinheit (130), die konfiguriert ist, die Komparatorausgangssignale zu empfangen, und konfiguriert ist, ein Spannungsausgangssignal bereitzustellen, das die Maximalspannung und/oder Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt; wobei die Logikeinheit (130) konfiguriert ist, Anpassungsinformationen für die Spannungsreferenzeinheit (110) bereitzustellen, wobei die Anpassungsinformationen von den Komparatorausgangssignalen abhängen und wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) konfiguriert ist, die Spannungsreferenzsignale basierend auf den Anpassungsinformationen anzupassen.
Messschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) mehrere Spannungsreferenzerzeugungseinheiten umfasst, wobei jede Spannungsreferenzerzeugungseinheit ausgelegt ist, ein bestimmtes Spannungsreferenzsignal bereitzustellen.
Messschaltung nach Anspruch 2, wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) ausgelegt ist, selektiv eine Teilmenge der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten mit der Komparatoreinheit (120) basierend auf den Anpassungsinformationen zu koppeln.
Messschaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) eine Multiplexiereinheit (116) zum selektiven Koppeln einer Teilmenge der Spannungsreferenzerzeugungseinheiten mit der Komparatoreinheit (120) basierend auf den Anpassungsinformationen umfasst.
Messschaltung nach Anspruch 4, wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) ausgelegt ist, Anpassungsinformationen zu empfangen, die Adressinformationen enthalten, um die Multiplexiereinheit (116) zu steuern.
Messschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsreferenzeinheit (110) mehrere Widerstände umfasst, wobei die Spannungsreferenzsignale durch die Widerstände erzeugt werden.
Messschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Logikeinheit (130) ausgelegt ist, die Komparatorausgangssignale basierend auf Informationen, die die erzeugten Spannungsreferenzsignale angeben, zu decodieren, um das Spannungsausgangssignal bereitzustellen.
Messschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Logikeinheit (130) ausgelegt ist, ein minimales Spannungsreferenzsignal und/oder ein maximales Spannungsreferenzsignal und/oder die Spannungsdifferenz von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Spannungsreferenzsignalen basierend auf dem Komparatorausgangssignal und/oder dem Spannungsausgangssignal zu ändern und eine Verfeinerungsprozedur zum Erhöhen der Genauigkeit der gemessenen Informationen bezüglich des Maximal- und/oder Minimalwerts des Eingangssignals auszuführen.
Messschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Logikeinheit (130) und/oder die Komparatoreinheit (120) ausgelegt sind, ein Taktsignal zu empfangen, um die Komparatorausgangssignale und/oder den Ausgang der Logikeinheit (130) mit dem Taktsignal zu synchronisieren.
Messschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komparatoreinheit (120) mehrere getaktete Komparatoren umfasst, die ausgelegt sind, ein Taktsignal zu empfangen, um die Komparatorausgangssignale mit dem Taktsignal zu synchronisieren.
Verfahren zum Bereitstellen von Informationen bezüglich der Maximalspannung und/oder Minimalspannung zeitveränderlicher elektrischer Eingangssignale, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bereitstellen mehrerer unterschiedlicher Spannungsreferenzsignale; – Vergleichen eines elektrischen Eingangssignals mit den mehreren unterschiedlichen Spannungsreferenzsignalen mit Hilfe mehrerer Komparatoren (125) und dadurch Erhalten von Komparatorausgangssignalen; – Bereitstellen eines Ausgangssignals, das die Maximalspannung und/oder die Minimalspannung des elektrischen Eingangssignals basierend auf den Komparatorausgangssignalen angibt; und – Anpassen der Spannungsreferenzsignale basierend auf den Komparatorausgangssignalen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das niedrigste erzeugte Spannungsreferenzsignal erhöht wird, wenn wenigstens eines der Komparatorausgangssignale angibt, dass die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals oberhalb des niedrigsten Spannungsreferenzsignals ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Spannungsreferenzsignale angepasst werden, so dass die Spannungen der Spannungsreferenzsignale gleichmäßig über den Spannungsbereich, der durch die Spannungsreferenzsignale abgedeckt ist, verteilt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei das höchste Spannungsreferenzsignal erhöht wird, falls das Komparatorausgangssignal des Komparators, der das maximale Spannungsreferenzsignal empfängt, angibt, dass die Maximalspannung des elektrischen Eingangssignals größer ist als das maximale Spannungsreferenzsignal.