DE102016100643A1

DE102016100643A1 - Analog-Digital-Wandler-Schaltungen und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102016100643A1
Application number: DE102016100643.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Barrenscheen
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2036-01-16
Also published as: US20160211857A1; US9397684B1; DE102016100643B4

Abstract

Ein Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreis umfasst eine Eingangsstufe, um einem ADC ein Eingangssignal zur Umwandlung in ein digitales Signal zuzuführen, und eine Steuerungseinheit des ADC. Der ADC-Schaltkreis umfasst ferner eine Betriebsparametereinstellungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Betriebsparametereinstellungssignal zu empfangen, das indikativ für einen Betriebsparameter der Eingangsstufe aus der Steuerungseinheit ist. Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung ist konfiguriert, um basierend auf dem Betriebsparametereinstellungssignal einen Betriebsparameter für die Eingangsstufe einzustellen.

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Signalverarbeitungsschaltungen und in spezifischen Ausführungsformen Analog-Digital-Wandler-Schaltungen (im Folgenden auch als Schaltkreise bezeichnet) und Betriebsverfahren davon.
Hintergrund
Digitale Steuerungsanwendungen können analoge Eingangssignale umfassen, die zur Umwandlung in ein digitales Signal einer Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Komponente zugeführt werden. Ein ADC wandelt eine kontinuierliche physikalische Größe (üblicherweise Spannung) in eine digitale Zahl um, die die Amplitude der Größe darstellt. Anstatt eine einzelne Umwandlung auszuführen, führt ein ADC oft periodisch Umwandlungen („Abtastungen“) des Eingangssignals durch. Das Ergebnis ist eine Abfolge von digitalen Werten, die von einem analogen Signal mit einer kontinuierlichen Zeit und kontinuierlichen Amplitude in ein digitales Signal mit einer diskreten Zeit und einer diskreten Amplitude umgewandelt wurden.
ADCs werden üblicherweise auf dem Gebiet der Elektronik verwendet, beispielsweise während einer Datenerfassung oder Datenreproduktion. Als eine Veranschaulichung umfassen Mikrosteuerungen oft Analog-Digital-Wandler (ADCs), die eine analoge Spannung, die an ihren Eingangskontaktstift angelegt wird, in einen digitalen Wert umwandeln (wandeln).
Viele Arten von ADCs werden üblicherweise verwendet. Ein ADC mit sukzessiver Approximation (SAR) ist eine Art von Analog-Digital-Wandler, der eine kontinuierliche analoge Wellenform über eine binäre Suche durch alle möglichen Quantisierungspegel in eine diskrete digitale Darstellung umwandelt, bevor sie schließlich zu einem digitalen Ausgang für jede Umwandlung (Wandlung) konvergiert. Insbesondere umfasst ein SAR-ADC einen Eingangsmultiplexer, der eine Auswahl eines analogen Eingangskanals aus einer Vielzahl von analogen Eingangskanälen, die mit den Eingangskontaktstiften des ADC verbunden sind, gestattet. Die Umwandlung kann auf einer gesteuerten Ablauffolge oder auf verschiedenen Ereignissen basieren.
Es ist eine Aufgabe, Analog-Digital-Wandler-Schaltungen und entsprechende Verfahren bereitzustellen, mit denen eine einfache Anpassung beispielsweise an verschiedene Arten von Eingangssignalen möglich ist.
Zusammenfassung
Es werden eine Analog-Digital-Wandler-Schaltung nach Anspruch 1 oder 24 sowie ein Verfahren nach Anspruch 13 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Ein Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreis in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der eine Eingangsstufe zum Zuführen eines Eingangssignals zu einem ADC zur Umwandlung in ein digitales Signal und eine Steuerungseinheit des ADC umfasst. Der ADC-Schaltkreis umfasst ferner eine Betriebsparametereinstellungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Betriebsparametereinstellungssignal zu empfangen, das indikativ für einen Betriebsparameter der Eingangsstufe aus der Steuerungseinheit ist. Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung ist konfiguriert, um basierend auf dem Betriebsparametereinstellungssignal einen Betriebsparameter für die Eingangsstufe einzustellen.
In Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreises ein Betriebsparametereinstellungssignal an einer Betriebsparametereinstellungsvorrichtung von einer Steuerungseinheit eines ADC. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen eines Betriebsparameters basierend auf dem Betriebsparametereinstellungssignal und das Konfigurieren einer Eingangsstufe, die unter Verwendung des Betriebsparameters an einen Eingang des ADC gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreis eine Steuerungseinheit, die an einen ADC gekoppelt ist, und eine Eingangsstufe zum Zuführen eines Eingangssignals an den ADC. Eine Betriebsparametereinstellungsvorrichtung ist an die Eingangsstufe gekoppelt. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, um ein Signal durch eine Hardware-Verbindung an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung zu senden. Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung ist konfiguriert, um der Eingangsstufe basierend auf dem Signal einen Betriebsparameter bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun auf die folgenden Beschreibungen verwiesen, die in Verbindung gesehen werden mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm der Konfiguration eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) veranschaulicht, der eine Eingangsstufe zum Modifizieren eines Eingangssignals aufweist, bevor es an dem ADC umgewandelt wird;
2 eine Abfolge von Umwandlungen des Eingangssignals mit verschiedenen Betriebsparametern der Eingangsstufe veranschaulicht;
3 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises veranschaulicht, der eine Eingangsstufe aufweist, die durch die ADC-Steuerung konfiguriert ist;
4 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises mit einer ADC-Steuerung veranschaulicht, die zum Auswählen von Betriebsparametern einer Eingangsstufe verwendet wird,;
5 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises veranschaulicht, der eine Kanalnummer verwendet, um Betriebsparameter einer Eingangsstufe auszuwählen;
6A in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Abschnitt eines ADC-Schaltkreises veranschaulicht, der nur die zweite Eingangsstufe veranschaulicht, um die Leistungseinsparmerkmale besser hervorzuheben;
6B in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines in 6A veranschaulichten Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreises veranschaulicht; und
7 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreises beschreibt.
Ausführliche Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsformen
Analog-Digital-Wandler werden in vielen Anwendungen verwendet, um den Pegel eines analogen Eingangssignals in eine digitale Darstellung des analogen Eingangssignals zu verwandeln. Dies liegt daran, dass es einfacher ist, einen digitalen Wert in komplexen Steuerkreisen zu handhaben oder in einem Speicher zu speichern und zu warten, bis die zugehörige CPU-Aufgabe ausgeführt wird.
In vielen solchen Anwendungen sind analoge Eingangsstufen für eine Eingangssignalverarbeitung zwischen die Signalquelle und das ADC-Eingangssignal geschaltet. Beispielsweise kann eine analoge Vorrichtung wie ein Filter, Verstärker und andere verwendet werden, um das Eingangssignal zu verarbeiten, bevor es der ADC-Einheit bereitgestellt wird, um es in das digitale Signal umzuwandeln. Dies liegt daran, dass in verschiedenen Verwendungsfällen ein Eingangssignal unterschiedliche gewünschte Eigenschaften aufweisen kann, aber es wird an demselben ADC umgewandelt, der ein optimales Eingangsfenster zur Umwandlung aufweist. Daher kann es sein, dass das Eingangssignal vor der Umwandlung an dem ADC angepasst werden muss, um innerhalb des bevorzugten Betriebsfensters des ADC zu sein. In manchen Verwendungsfällen können sich die Eingangssignaleigenschaften während einer Laufzeit verändern und die Eingangsstufe muss abhängig von dem aktuellen Verwendungsfall angepasst werden.
Die Variation des Eingangssignals kann eine Anpassung der Eingangsvorrichtungen benötigen, die in dem Eingangspfad des ADC liegen. Beispielsweise kann eine erste Verstärkungsfaktoreinstellung eines Eingangsverstärkers benötigt sein, während ein erstes Eingangssignal zu einem ersten Zeitpunkt umgewandelt wird, wohingegen eine zweite Verstärkungsfaktoreinstellung benötigt sein kann, während das erste Eingangssignal zu einem zweiten Zeitpunkt umgewandelt wird oder es kann, während ein zweites Eingangssignal umgewandelt wird, eine unterschiedliche dritte Verstärkungsfaktoreinstellung für den Eingangsverstärker benötigt sein. In weiteren Beispielen kann es einen Bedarf geben, andere Eigenschaften des Eingangssignals zu verändern. Solche Beispiele umfassen Offsetwert-, Eingangsimpedanz- oder Filter-Parameter. In einem anderen Beispiel kann die Eingangsvorrichtung in einem Betriebsmodus das Eingangssignal in einem Bereich von 0 V–2,4 V verfolgen und es in einem Bereich von 0 V–2,4 V an den ADC weiterleiten, wohingegen eine analoge Eingangsvorrichtung das Eingangssignal in einem anderen Betriebsmodus von 2,0–2,8 V verfolgen kann und es für den ADC auf 0 V–2,4 V skalieren kann.
Ähnlich dazu kann die Vorspannung eines Eingangsverstärkers in einem anderen Beispiel abhängig von dem Eingangssignal angepasst werden. Wenn das Ausgangssignal eines Eingangsverstärkers für eine bestimmte Zeitdauer nicht benötigt wird, oder wenn sich das Eingangssignal langsam verändert, dann kann der Eingangsverstärker auf einen ersten Betriebsmodus eingestellt werden, der für diese Zeitdauer einen niedrigen Leistungsverbrauch aufweist. Der Eingangsverstärker kann dann zu einem zweiten Betriebsmodus mit einem höheren Leistungsverbrauch umschalten, wenn das Ausgangssignal benötigt wird oder sich das Eingangssignal mit einer höheren Geschwindigkeit verändert.
1 veranschaulicht ein schematisches Blockdiagramm der Konfiguration eines Analog-Digital-Wandlers (ADC), der eine Eingangsstufe aufweist, um ein Eingangssignal zu modifizieren, bevor es an dem ADC umgewandelt wird.
Auf 1 verweisend wird ein Eingangssignal an einem Eingang der Eingangsstufe 12 empfangen. Die Eingangsstufe 12 gibt das modifizierte Eingangssignal an den ADC 16 aus. Die Modifikation des Eingangssignals basiert auf dem Betriebsparameter, der in der Eingangsstufenkonfiguration 14 gespeichert ist, die ein Speicherregister sein kann.
Beispielsweise kann das zu messende Signal einen spezifischen Spannungsbereich für den ADC 16 aufweisen. Wenn das zu messende Signal nicht in diesem Bereich liegt, führt die Eingangsstufe 12 einen Verstärkungsfaktor ein, um das zu messende Signal zu verstärken. Wenn der Eingang zwischen 0 V und 1 V liegt und der ADC 16 konfiguriert ist, um zwischen 0 V und 2 V umzuwandeln, ist der Verstärkungsfaktor der Eingangsstufe 12 beispielsweise angepasst, sodass der Ausgang aus der Eingangsstufe 12 zwischen 0 V und 2 V liegt.
In einem anderen Beispiel kann, wenn sich das Eingangssignal langsam verändert, der Eingangsstufe 12 ein niedriger Vorstrom bereitgestellt sein. Wenn sich das Eingangssignal andererseits schnell verändert, kann mehr Vorstrom bereitgestellt sein, sodass die Eingangsstufe 12 schneller arbeitet. Wenn es kein Eingangssignal gibt, dass von dem ADC gemessen werden soll, wird an der Eingangsstufe 12 kein Vorstrom benötigt und die Eingangsstufe 12 kann abgeschaltet werden.
Ähnlich dazu kann es sein, dass mancher Teil des Eingangssignals nicht gemessen werden soll. Beispielsweise kann es sein, dass Rauschen nicht in einen digitalen Wert umgewandelt werden muss und von dem Eingangssignal entfernt werden kann, bevor es dem ADC zugeführt wird. Die Filtereigenschaften der Eingangsstufe können an die Eigenschaften des Rauschens, das auf dem Eingangssignal vorliegt, angepasst werden.
Wie oben besprochen kann die Eingangsstufe 12 in verschiedenen Beispielen verwendet werden, um den Spannungsbereich innerhalb einer bestimmten Grenze aufrechtzuerhalten, das Eingangssignal zu verstärken, das Eingangssignal zu versetzen und/oder das Eingangssignal zu filtern. Daher kann das Verhalten der Eingangsstufe abhängig von dem Eingangssignal selbst angepasst werden müssen.
Ähnlich dazu kann als eine andere Veranschaulichung, sogar wenn die Signalamplitude nicht modifiziert ist, ein Eingangspuffer benötigt sein, wenn das Eingangssignal durch eine hochohmige Quelle, die nicht geeignet ist, um den Eingang des ADC direkt anzusteuern, zugeführt wird. In diesem Fall arbeitet die Eingangsstufe als Impedanzwandler.
Die Steuerungs- oder Konfigurationsdaten für die Betriebsparameter der Eingangsstufe werden entweder durch den Entwurf festgelegt oder können unter Verwendung eines CPUs oder einer Mikrosteuerung durch Programmierungskonfigurationsdatenregister konfiguriert werden. Im Fall eines festgelegten Entwurfs sind die Betriebsparameter auch festgelegt, was keine weitere Flexibilität bereitstellt. In solchen Fällen gibt es nur einen Satz von Betriebsparametern, die beim Einschalten oder bei dem anfänglichen Hochfahren in das Konfigurationsregister geschrieben werden können.
2 veranschaulicht eine Abfolge von Umwandlungen des Eingangssignals mit unterschiedlichen Betriebsparametern der Eingangsstufe.
Auf 2 verweisend ist eine typische Abfolge von ADC-Messungen desselben Eingangssignals mit verschiedenen Betriebsparametern der Eingangsstufe 12 veranschaulicht. In dieser Veranschaulichung wird das Eingangssignal mit dem Betriebsparametersatz 1 periodisch umgewandelt, was in einem Beispiel ein Spannungsbetriebsbereich von 2,0 V bis 2,8 V sein kann. Jedoch ist von Zeit zu Zeit eine Umwandlung desselben Eingangssignals mit einem Betriebsparametersatz 2 eingeführt, der einen anderen Spannungsbereich aufweist, z.B. 0 V bis 2,4 V, was daher das vollständige Fenster des Eingangssignals mit einer niedrigeren Genauigkeit zeigt. Solch eine Funktionalität kann bei Anwendungen benötigt sein, bei denen die Eingangssignalquelle und der Eingangssignalweg periodisch überprüft werden müssen. Beispielsweise benötigt eine erste Steuerungsaufgabe unter Berücksichtigung der Umwandlungen innerhalb des Betriebsbereichs von 2,0–2,8 V die Information über die exakte Spannung, wenn sie unter 2,0 V ist, nicht, wohingegen eine zweite Steuerungsaufgabe diese Information benötigt. Daher kann ein Teil der Betriebsparameter beispielsweise die Verstärkung und den Offset der Eingangsstufe definieren, um das reguläre Eingangssignal zu messen. In diesem Beispiel werden die ADC-Ergebnisse der oberen Kurve in 2 der ersten Steuerungsaufgabe verfügbar gemacht und die ADC-Ergebnisse der unteren Kurve in 2 werden der zweiten Steuerungsaufgabe verfügbar gemacht. Eine Steuerungsaufgabe ist eine Funktion, die in Software oder in Hardware oder in einer Kombination von beiden implementiert sein kann, die das ADC-Ergebnis als einen Eingang verwendet, um das Verhalten oder die Eigenschaften der Vorrichtung zu verändern. Jedoch sollte der Betrieb der Eingangsstufe 12 unter Verwendung des Betriebsparametersatzes 1 nicht durch die unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Betriebsparametersatzes 2 verzerrt werden. Ferner muss die Einschwingzeit der Eingangsstufe 12 berücksichtigt werden, da die Eingangsstufe 12, sobald ein Betriebsparametersatz angelegt wird, eine gewisse Einschwingzeit benötigen kann, bevor sie zum normalen Betrieb verfügbar ist. Andernfalls ist die Eingangsstufe 12 nicht eingeschwungen und würde an den ADC 16 ein korrumpiertes Signal ausgeben. Anders gesagt muss die In-Betrieb-Schaltung der Eingangsstufe 12 mit einem definierten Timing-Verhältnis zu den ADC-Umwandlungen durchgeführt werden.
In manchen Entwürfen kann eine Software verwendet werden, um in das Speicherregister zu schreiben, das die Konfiguration speichert (z.B. Eingangsstufenkonfiguration 14). Jedoch ist solch eine reine Softwaresteuerung für sich verändernde Eingangsbedingungen oder andere Planungsmechanismen, die keinen direkten Einfluss auf die Zeitpunkte haben, zu denen der zugehörige Software-Teil ausgeführt wird, nicht gut geeignet. Beispielsweise muss die Eingangsstufe in Echtzeit geschaltet werden, wenn eine AD-Umwandlungsanfrage, die eine unterschiedliche Betriebsbedingung erfordert, empfangen wird. Jedoch ist die Software nicht über diese Information informiert. Sogar wenn eine Software diese Information empfängt, kann es in ihrer Implementierung eine signifikante Verzögerung geben, solange nicht alle anderen Aufgaben unterbrochen werden, beispielsweise indem eine Unterbrechung mit hoher Priorität verwendet wird.
Daher ist der Aufbau in 1 nicht fähig, den Betriebsparameter der Eingangsstufe 12 ohne spezielle Wechselwirkungen mit einer Software wie einer Unterbrechungshandhabung in Echtzeit zu verändern.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Probleme und andere Schwierigkeiten mit herkömmlichen Entwürfen überwinden, indem eine hardwarebasierte Implementierung des ADC-Schaltkreises, der eine Konfiguration der Eingangsstufe betrifft, verwendet wird.
3 veranschaulicht in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises, der eine Eingangsstufe aufweist, die durch die ADC-Steuerung konfiguriert ist.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden Informationen von der Steuerung des ADC, welche über die Abfolge von angefragten Umwandlungen informiert ist, um Informationen zu der Eingangsspannung zu verschiedenen Steuerungsaufgaben innerhalb der Vorrichtung zuzuführen.
Auf 3 verweisend wird ein Eingangssignal an dem Eingang einer Eingangsstufe 121 empfangen. Der Ausgang aus der Eingangsstufe 121 wird zu dem Eingang des ADC 160 gesendet. Der ADC 160 ist an eine ADC-Steuerung 150 gekoppelt, die ADC-Umwandlungen planen kann und eine digitale Steuerungseinheit sein kann. Die ADC-Steuerung 150 kann externe Auslösersignale empfangen und an dem ADC 160 ADC-Umwandlungen planen. Daher weiß die ADC-Steuerung 150, wann die nächste geplante ADC-Umwandlung stattfinden wird, und diese Planungsinformation kann verwendet werden, um die nächste ADC-Umwandlung oder Abfolge von ADC-Umwandlungen vorherzusagen. Demgemäß kann das Timing zum Verändern einer Betriebsparametereinstellung der Eingangsstufe 121 durch die ADC-Steuerung 150 definiert werden, z.B. gemäß der nächsten geplanten ADC-Umwandlung, um ausreichend Zeit zu gestatten, damit sich die Eingangsstufe 121 einschwingt, nachdem sich ihre Betriebsparameter verändert haben. Die Eingangsstufe 121 kann eine beliebige geeignete analoge Vorrichtung wie einen Puffer, Verstärker, Filter und andere umfassen, um die Betriebsparametereinstellung der Eingangsstufe 121 anzupassen.
Während des Betriebs kann, sobald der ADC 160 initialisiert ist, als ein Beispiel eine Umwandlungswarteschlange aufgebaut werden und jeder zu scannende Kanal kann der Warteschlange des ADC hinzugefügt werden. Beispielsweise kann der ADC 160 die Umwandlung beginnen, wenn er durch die ADC-Steuerung 150 ausgelöst wird. Da die ADC-Steuerung 150 auch ADC-Umwandlungen an dem ADC 160 plant, ist die ADC-Steuerung 150 darüber informiert, wann genau eine Einstellung der Eingangsstufe 121 verändert werden kann, ohne eine laufende oder zukünftige ADC-Umwandlung zu stören und die Einschwingzeiten der Eingangsstufe können automatisch berücksichtigt werden. Auf diese Weise können die Betriebsparameter der Eingangsstufe dynamisch verändert werden, ohne dem ADC ein korrumpiertes Signal bereitzustellen.
Auf 3 verweisend kann die ADC-Steuerung 150 diese Planungsinformation an eine Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 übertragen, die als ein Beispiel ein Multiplexer sein kann. In einer Ausführungsform kann die Einstellungsvorrichtung 112 arbeiten, indem sie unter zwei oder mehr Parametersätzen auswählt. Die Planungsinformation kann ein Statuszeichen, ein Steuersignal oder ein anderes Signal sein, das darstellt, dass das Eingangssignal an dem ADC 160 verarbeitet wird. Basierend auf der aus der ADC-Steuerung 150 empfangenen Planungsinformation kann die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 aus dem ersten Parametersatz 141 und einem anderen zweiten Parametersatz 142 auswählen. Die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 kann im Fall, dass die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 zusätzliche Eingangsleitungen umfasst, aus einer Vielzahl von Betriebsparametersätzen auswählen, die mehr als zwei Betriebsparametersätze umfassen.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die ADC-Steuerung 150 ein digitales Signal durch eine Hardware-Datenverbindung, die die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 mit der ADC-Steuerung 150 verbindet, übertragen. Die Hardware-Datenverbindung kann beispielsweise ein digitaler Bus, ein Steuerbus oder ein Systembus sein oder alternativ dazu kann die Verbindung unter Verwendung eines analogen Busses durchgeführt werden.
Die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 stellt die Betriebsparameter der Eingangsstufe 121 ein, indem der ausgewählte erste Parametersatz 141 oder der zweite Parametersatz 142 der Eingangsstufe 121 bereitgestellt werden. Jeder Parametersatz kann beispielsweise eine Anzahl von Betriebsparametern aufweisen. Alternativ dazu kann jeder Parametersatz in manchen Implementierungen nur einen einzigen Betriebsparameter umfassen. Daher ist das Timing der Konfigurationsveränderung der Eingangsstufe 121 gemäß der Planungsinformation mit dem Abtasten und Verarbeiten dieses Eingangssignals an der ADC 160 synchronisiert.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen ist die ADC-Steuerung 150 eine zentrale Einheit, die sowohl dem ADC 160 als auch der hardwarebasierten Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 Informationen bereitstellt. Da die ADC-Steuerung 150 eine zentrale Einheit ist, die durch eine Hardware-Verbindung Zugriff auf beide Einheiten hat, können jegliche Signalausbreitungsverzögerungen in der Signalkette auch ordnungsgemäß berücksichtigt werden. Dies ermöglicht, dass das Vorverarbeiten des Eingangssignals an der Eingangsstufe 121 unter Verwendung der passenden Betriebsparameter mit der Verarbeitung an dem ADC 160 synchronisiert ist.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können alle Vorgänge der Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 und die Konfiguration der Eingangsstufe 121 sowie die Datenverbindung zwischen der ADC-Steuerungseinheit 150 und der Eingangsparametersteuerungsvorrichtung 112 unter Verwendung von Hardware ohne Verwendung von jeglicher Echtzeit-Software durchgeführt werden.
Demgemäß kann es sein, dass in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung keine timingkritische Software oder Echtzeit-Software benötigt wird. Daher wird die Verwendung von Hochpegelunterbrechungen oder anderen Arten, den Konfigurationsprozess der Eingangsstufe 121 zu priorisieren, vermieden.
4 veranschaulicht ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises mit einer ADC-Steuerung, der zum Auswählen von Betriebsparametern einer Eingangsstufe in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 veranschaulicht einen ADC mit einem Eingangssignalauswähler 110 zum Auswählen von einem umzuwandelnden Eingangssignal aus mehreren möglichen Eingangssignalen. Der ADC kann in einem Beispiel ein Wandler vom Typ eines sukzessiven Approximationsregisters (SAR) sein. Daher kann ein einzelner ADC 160 verwendet werden, um von mehreren Quellen von Eingangssignalen umzuwandeln.
Auf 4 verweisend stellen eine erste Eingangsstufe (A) 121 und eine zweite Eingangsstufe (B) 122 dem Eingangssignalauswähler 110, der ein Multiplexer sein kann, Eingänge bereit. Der Eingangssignalauswähler 110 empfängt ein Eingangssignal von der ADC-Steuerung 150 und wählt eines der Eingangssignale von entweder der ersten Eingangsstufe (A) 121 oder der zweiten Eingangsstufe (B) 122 aus und gibt den ausgewählten Eingang an den ADC 160 aus. Der ADC 160 empfängt auch eine Umwandlungsanfrage von der ADC-Steuerung 150, sodass der ADC 160 das durch den Eingangssignalauswähler 110 ausgewählte Eingangssignal umwandelt.
In einer Veranschaulichung ist der Betriebsparameter 143, der verwendet wird, um die erste Eingangsstufe 121 zu konfigurieren, festgelegt. Jedoch dient dies nur zur Veranschaulichung. Die zweite Eingangsstufe 122 weist eine variable Betriebskonfiguration auf, die durch die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 ausgewählt wird. In manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 auch verwendet werden, um aus mehreren Betriebsparametern für mehrere Eingangsstufen auszuwählen, oder jede Eingangsstufe kann an eine getrennte Vorrichtung zur Eingangsparameterauswahl- oder -einstellung gekoppelt sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann jede Eingangsstufe ihren eigenen Satz von möglichen Betriebsparametern aufweisen. Jedoch können mehrere Eingangsstufen in manchen Ausführungsformen eine gemeinsame Vielzahl von Betriebsparametersätzen teilen, aus denen ein spezifischer Betriebsparameter ausgewählt wird. 4 ist nur eine veranschaulichende Ausführungsform und die Konfiguration der Eingangsstufen und Betriebsparametersätze kann durch einen Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung konfiguriert und modifiziert werden, um das spezifische Bedürfnis zu erfüllen.
Wie in 4 veranschaulicht kann die ADC-Steuerung 150 eine Umwandlungsanfrage von einem ersten Zeitgeber 101 und einem zweiten Zeitgeber 102 empfangen. Der erste Zeitgeber 101 und der zweite Zeitgeber 102 dienen nur der Veranschaulichung und in anderen beispielhaften Ausführungsformen können sie eine andere Art von Einheit sein, die eine Umwandlung anfragen kann. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können auch eine oder mehrere Software-Aufgaben eine Umwandlung von der ADC-Steuerung 150 anfragen. Die Umwandlungsanfragen werden an der ADC-Steuerung 150 empfangen und dann in einer definierten Abfolge an den ADC weitergeleitet.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der erste Zeitgeber 101 periodisch Umwandlungen des Eingangssignals B mit dem ersten Betriebsparametersatz 144 anfragen, wohingegen der zweite Zeitgeber 102 von Zeit zu Zeit unter Verwendung des zweiten Parameters 145 Umwandlungen anfragen kann. Beispielsweise kann der erste Zeitgeber 101 Anfragen generieren, die die Impulse P1 aus 2 darstellen, während der zweite Zeitgeber 102 Anfragen generieren kann, die die Impulse P2 aus 2 darstellen.
Die ADC-Steuerung 150 kann ein Signal, das den Betriebsparameter anzeigt, der durch die Eingangseinstellungsvorrichtung 112 ausgewählt werden soll, an die Eingangseinstellungsvorrichtung 112 bereitstellen. Der Betriebsparametersatz (z.B. Parametersätze 143, 144 und 145) kann indikativ für einen festgelegten Wert sein, der beispielsweise im Entwurf definiert ist, oder er kann durch eine CPU, die mit einem Programmierpfad zu dem zugehörigen Konfigurationsregister irgendwo in dem System liegen kann, programmierbar (und neu programmierbar) sein. Beispielsweise führt ein erster Betriebsparametersatz 144 zu einem Betriebsbereich von 2,0 V bis 2,8 V, wohingegen der zweite Betriebsparametersatz 145 zu einem Betriebsbereich von 0 V bis 2,4 V führen kann.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können die Betriebsparametersätze das Einschalten (oder Abschalten) der zugeordneten Eingangsstufe anzeigen. Als eine Veranschaulichung kann der erste Betriebsparameter 144 einen Leistungssparmodus der Eingangsstufe 122 darstellen, während der zweite Betriebsparameter 145 einen Einschaltmodus darstellen kann. Da die ADC-Steuerung 150 über die Planungsumwandlung informiert ist, ist die ADC-Steuerung 150 auch darüber informiert, wann die Eingangsstufen kein Eingangssignal verarbeiten werden. Beispielsweise kann der ADC 160 nach dem anfänglichen Abtasten des Eingangssignals Zeit brauchen, um das abgetastete Signal umzuwandeln. Während eines Abtastens kann der ausgewählte Eingangskanal auf einen Abtast-Kondensator gesteuert werden und eine Digital-Analog-Wandler-(DAC-)Kondensator-Anordnung kann initialisiert werden. Während der Umwandlung, die signifikant länger sein kann als die Abtastphase, wird die Spannung in der DAC-Kondensatoranordnung in einen digitalen Wert umgewandelt, beispielsweise unter Verwendung einer sukzessiven Approximationsauflösungsabfolge. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die ADC-Steuerung 150 eine oder mehrere der Eingangsstufen anweisen, sich während dieser Wartezeit abzuschalten, um Leistung zu sparen. In dem in 4 gezeigten Beispiel kann der ADC 160 nur ein Eingangssignal nach dem anderen umwandeln. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Eingangsstufe eines Eingangssignals, das nicht zur Umwandlung angefragt ist, auf einen Leistungssparmodus eingestellt werden, bis das Eingangssignal benötigt wird.
Die ADC-Steuerung 150 kann in eine einzelne Komponente umfasst sein, die in manchen beispielhaften Ausführungsformen den ADC 160 umfasst, oder sie kann in anderen Ausführungsformen eine getrennte Einheit sein. Jedoch ist die ADC-Steuerung 150 konfiguriert, um sowohl dem ADC 160 (dem Teil des ADC, der das Eingangssignal verarbeitet) die geplanten Umwandlungsanfragen, dem Eingangssignalauswähler 110 ein Auswahlsignal und der Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 ein Parameterauswahlsignal bereitzustellen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen es daher, dass die ADC-Steuerung 150 die Betriebsparameter für eine Eingangsstufe autonom definiert oder auswählt. Die verfügbaren Konfigurationen für die Betriebsparametersätze können durch den Entwurf festgelegt sein oder durch Software programmierbar sein, sodass das Funktionieren der Eingangsstufen während des Betriebs im Feld angepasst werden kann. Beispielsweise kann die Initialisierung des Softwarekerns während des anfänglichen Hochfahrens auch in eines oder mehrere der Konfigurationsregister für die Betriebsparametersätze schreiben.
Jedoch benötigt die Auswahl aus den Betriebsparametern während des Betriebs in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung keine timingkritische Software und wird vollständig unter Verwendung von Hardware durchgeführt. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die Hardware-Verbindung eine analoge Verbindung oder digitale Verbindungen sein, wobei Beispiele Verdrahtungsdrähte wie Nacktchip-zu-Nacktchip-Verdrahtungen, Chip-Verdrahtungen, Gehäuse-Zwischenverdrahtungen, Busse wie einen Intermodulbus und andere umfassen.
Daher kann es sein, dass unter Verwendung verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kein Echtzeit-Software-Eingriff benötigt wird, um die Einstellung der zweiten Eingangsstufe 122 zu verändern, und daher kann es sein, dass kein Risiko von korrumpierten Umwandlungsergebnissen aufgrund irgendeiner Fehlanpassung zwischen Softwareaktivität und Hardwareaktivität besteht.
5 veranschaulicht in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein schematisches Blockdiagramm eines hardwarebasierten ADC-Schaltkreises unter Verwendung einer Kanalnummer zum Auswählen von Betriebsparametern einer Eingangsstufe.
In der veranschaulichenden Ausführungsform von 5 wählt die ADC-Steuerung 150 das Eingangssignal und den Betriebsparametersatz für die erste und die zweite Eingangsstufe 121 und 122 unter Verwendung der Kanalnummer des ADC aus. Bei herkömmlichen Steuerungen kann die Kanalnummer aus dem ADC verwendet werden, um anzuzeigen, von welcher Eingangsstufe der Ausgang zur Umwandlung ausgewählt ist. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt die Kanalnummer zusätzlich an, welcher Betriebsparametersatz für jede Eingangsstufe ausgewählt werden soll.
Als eine Veranschaulichung kann der ADC 32 Kanalnummern aufweisen, von welchen möglicherweise nur 24 als Eingänge für analoge Signale verwendet werden. Die verbleibenden acht unbenutzten Kanalnummern können programmiert werden, um die Auswahl des Betriebsparametersatzes für zumindest eines der analogen Eingangssignale anzuzeigen.
In dieser veranschaulichten Ausführungsform kann sowohl die erste Eingangsstufe 121 als auch die zweite Eingangsstufe 122 konfiguriert sein, um mit verschiedenen Betriebsparametersätzen von einer ersten Betriebsparametereinstellungsvorrichtung 112 und der zweiten Betriebsparametereinstellungsvorrichtung 114 initialisiert zu werden. Die erste Betriebsparametereinstellungsvorrichtung 112 wählt für ein erstes analoges Eingangssignal aus dem ersten Betriebsparametersatz A1 (241) und dem zweiten Betriebsparametersatz A2 (242) aus. Die zweite Betriebsparametereinstellungsvorrichtung 114 wählt für ein zweites analoges Eingangssignal aus dem dritten Betriebsparametersatz B1 (243) und dem vierten Betriebsparametersatz B2 (244) aus. Die Auswahl, welches analoge Eingangssignal umgewandelt werden wird, wird durch einen Eingangsmultiplexer 110 durchgeführt.

Eine veranschaulichende Beispielausführungsform ist nachfolgend in Tabelle I dargestellt, die die Definition der Kanalnummern CH0–CH3 zur Veranschaulichung anzeigt. In anderen Ausführungsformen kann die Definition der Kanalnummern angemessen verändert sein. Beispielsweise können zusätzliche Kanäle definiert sein, wenn mehr als vier Betriebsparametersätze ausgewählt werden müssen. Alternativ dazu können die Definitionen auch abhängig von der Konfiguration der Eingangsstufen verändert werden. Tabelle I

CH0 (Kanalnummer = 00): Eingangssignal A mit Betriebsparametersatz A1 (141) auswählen

CH1 (Kanalnummer = 01): Eingangssignal A mit Betriebsparametersatz A2 (142) auswählen

CH2 (Kanalnummer = 10): Eingangssignal B mit Betriebsparametersatz B1 (143) auswählen

CH3 (Kanalnummer = 11): Eingangssignal B mit Betriebsparametersatz B2 (144) auswählen

Auf 5 verweisend wählt die zweite Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 114 den dritten Betriebsparametersatz B1 (143) aus, wenn die ausgewählte Kanalnummer „10“ ist.
6A veranschaulicht einen Teil eines ADC-Schaltkreises, der nur die zweite Eingangsstufe zeigt, um die Leistungssparmerkmale in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besser hervorzuheben. Die Aktivierung der Eingangsstufe während der Abtastphase des ADC 160 ist in 6A veranschaulicht.
In weiteren Ausführungsformen kann die kapazitive Anordnung bei Vorrichtungen mit einem ADC, der eine kapazitive Anordnung aufweist, während einer Abtastphase mit dem zu messenden Eingangssignal verbunden sein und dann von dem Eingang getrennt sein, während innerhalb des ADC 150 die Umwandlung stattfindet. Dies liegt daran, dass der Betrieb der entsprechenden Eingangsstufe nur benötigt wird, bis die Abtastphase abgeschlossen ist. Nachdem das Signal abgetastet wurde, führt der ADC 160 die Umwandlung von einem analogen zu einem digitalen Wert durch, was signifikant mehr Zeit benötigen kann als die Abtastzeit. Daher können die Eingangsstufen unmittelbar nach der Abtastphase deaktiviert werden, da das Eingangssignal bereits zur weiteren Verarbeitung in den ADC 160 weitergeleitet wurde.
Wenn die Eingangsstufe am Beginn der Abtastphase gemäß dem ausgewählten Betriebssatz aktiviert ist, muss die Dauer der Abtastphase die Einschwingzeit der Eingangsstufe umfassen. Die obigen Prozesse können die Verzögerungszeit oder die effektive Abtastzeit im Vergleich mit einer Ausführungsform, bei der die Eingangsstufe dauerhaft aktiviert ist, erhöhen. Jedoch kann die zusätzliche Abtastzeit bei vielen Anwendungen mit hohem Leistungsverbrauch aufgrund des verringerten mittleren Leistungsverbrauchs akzeptabel sein.

Zur weiteren Veranschaulichung ist eine zusätzliche Information zum Steuern der Eingangsstufen unter Verwendung der nachfolgenden Tabelle II veranschaulicht. Die Konfiguration in Tabelle II kann verwendet werden, um den Stromverbrauch des Schaltkreises zu senken. In verschiedenen Ausführungsformen können sich die Eingangsstufen, die nicht ausgewählt sind, während des Abtastens und der Umwandlung des Eingangssignals an der anderen Eingangsstufe oder während der ADC im Wartezustand ist (keine Anfrage zur Umwandlung geplant), abschalten. Beispielsweise kann die erste Eingangsstufe 121 sicher abgeschaltet oder in einen niedrigeren Leistungsverbrauchsmodus bewegt werden, wenn das zweite Eingangssignal B an der zweiten Eingangsstufe 122 ausgewählt ist. Tabelle II

CH0: Eingangsstufe B abschalten und Eingangssignal A mit Betriebsparametersatz A1 (141) auswählen

CH1: Eingangsstufe B abschalten und Eingangssignal A mit Betriebsparametersatz A2 (142) auswählen

CH2: Eingangssignal B mit Betriebsparametersatz B1 (143) auswählen und Eingangsstufe A abschalten

CH3: Eingangssignal B mit Betriebsparametersatz B2 (144) auswählen und Eingangsstufe A abschalten

Demgemäß kann der Leistungsverbrauch unter Verwendung einer solchen Konfiguration signifikant gesenkt werden, da die Eingangsstufen, die nicht arbeiten, keine Leistung verbrauchen. Daher können unbenutzte oder freie Kanalnummern in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung definiert sein, um verschiedene Betriebsparameterauswahlsignale zu implementieren.
Zusätzliche Informationen, die den Zustand des ADC 160 betreffen, müssen an die erste und die zweite Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112 und 114 weitergegeben werden. Nach der anfänglichen Aktivierung der ersten und der zweiten Eingangsstufe 121 und 122 kann ein ABTASTEN-Signal verwendet werden, um die Eingangsstufen zu deaktivieren. Anders gesagt kann das ABTASTEN-Signal die Zeit anzeigen, wenn der ADC Daten abtastet (oder keine Daten abtastet). Daher wird der Code „else“ in der zweiten Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 114 entweder während ein anderer Kanal ausgewählt ist oder nachdem die Abtastphase von B abgeschlossen ist (Signal ABTASTEN ist deaktiviert) effektiv. Es ist verständlich, dass die erste Eingangsparametereinstellungsvorrichtung 112, obwohl sie nicht gezeigt ist, auch das ABTASTEN-Signal von der ADC-Steuerung 160 empfangen kann.
6B veranschaulicht einen Betrieb des obigen Schaltkreises aus 6A in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
Auf 6B verweisend stellt die ADC-Steuerungseinheit der Eingangsparametereinstellungsvorrichtung die Eingangsstufe und den entsprechenden auszuwählenden Betriebsparameter bereit, indem eine Kanalnummer (Kasten 652) und gegebenenfalls auch das ABTASTEN-Signal, das den Zeitpunkt anzeigt, an dem der ADC das Ausgangssignal der Eingangsstufe abtastet, ausgewählt wird. Die Eingangsparametereinstellungsvorrichtung empfängt diese Information und wählt den geeigneten Betriebsparametersatz aus und die Eingangsstufe ist mit dem Betriebsparametersatz konfiguriert (Kasten 654). Das Eingangssignal wird, nachdem es durch die ausgewählte Eingangsstufe modifiziert wurde, an dem ADC 160 abgetastet (Kasten 656). Nach dem Abtasten des Eingangssignals schaltet der ADC 160 von Abtasten auf Umwandlung. Zu diesem Zeitpunkt zeigt die ADC-Steuerung 150 der Eingangsparametereinstellungsvorrichtung diesen Übergang unter Verwendung eines ABTASTEN-Signals an (Kasten 658). Die zuvor ausgewählte Eingangsstufe kann nach Empfang dieses ABTASTEN-Signals abgeschaltet werden (Kasten 660).
7 beschreibt ein Verfahren zum Betrieben eines Analog-Digital-Wandler-(ADC-)Schaltkreises in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Auf 7 verweisend wird bei einer Betriebsparametereinstellungsvorrichtung ein Betriebsparameterauswahlsignal von einer Steuerungseinheit eines ADC empfangen (Kasten 710). Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung kann eine Hardwarevorrichtung ohne benötigte Software während ihres Betriebs sein und kann als ein Beispiel ein Multiplexer sein.
In einer Ausführungsform wird die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung durch eine digitale Verbindung an der Betriebsparameterauswahl empfangen. In einer anderen Ausführungsform wird die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung durch eine analoge Verbindung an der Betriebsparameterauswahl empfangen. Die Hardware-Verbindung und die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung können konfiguriert sein, um ohne Implementieren jeglicher timingkritischer Software zu funktionieren. In manchen beispielhaften Ausführungsformen kann der Wert, der als ein Betriebsparametersatz gespeichert ist, durch eine Software konfiguriert sein. In anderen Ausführungsformen ist der Wert durch einen Entwurf festgelegt. In manchen beispielhaften Ausführungsformen können Teile des Betriebsparametersatzes durch eine Software konfiguriert sein und andere Teile sind durch einen Entwurf festgelegt.
Der ADC kann von der Steuerungseinheit auch einen Plan oder Timing-Informationen betreffend an dem ADC durchzuführender Umwandlungen empfangen.
Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung wählt aus einer Vielzahl von Betriebsparametern basierend auf dem Betriebsparameterauswahlsignal einen Betriebsparameter aus (Kasten 720). In einer Ausführungsform wird eine Kanalnummer des ADC verwendet, um den Betriebsparameter aus der Vielzahl von Betriebsparametern auszuwählen.
Eine Eingangsstufe, die an einen Eingang des ADC gekoppelt ist, ist in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Betriebsparameter konfiguriert (Kasten 730). Der Betriebsparameter kann eines oder mehrere aus Offsetwert, Impedanz, Verstärkungsfaktor, Bandbreite, Effizienz, Filterzeit, dynamischem Ausgangsbereich, Anstiegsgeschwindigkeit, Stabilität, Einschwingzeit umfassen.
Die Eingangsstufe kann basierend auf dem ausgewählten Betriebsparameter abgeschaltet oder eingeschaltet werden. Unter Verwendung dieser Konfiguration kann die Eingangsstufe ein analoges Eingangssignal modifizieren und ein analoges Signal ausgeben, das dann an dem ADC in ein digitales Signal umgewandelt wird.
Die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung kann zusätzlich von der Steuerungseinheit ein Abtastsignal empfangen, das indikativ für einen Umwandlungsprozess an dem ADC ist. Beispielsweise kann das Abtastsignal in einer Ausführungsform anzeigen, ob der ADC derzeit ein Eingangssignal abtastet.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können die verschiedenen Komponenten, die in jeder Ausführungsform beschrieben sind, Teil eines einzelnen Chips, eines Gehäuses oder eines Moduls sein. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf jede Art von ADC angewandt werden, einschließlich SAR-ADC, Sigma-Delta-ADC, Direktumwandlungs-ADC oder Flash-ADC, Rampenvergleichs-ADC, Wilkinson-ADC, integrierender ADC, deltakodierter ADC, Pipeline-ADC, zeitverschachtelter ADC, ADC mit Zwischen-FM-Stufe, Zeitdehnungs-ADC und andere.
Wenngleich diese Erfindung mit Verweis auf veranschaulichende beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Erfindung nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden beispielhaften Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung nach Verweis auf die Beschreibung ersichtlich sein. Die angehängten Ansprüche sollen daher jegliche solche Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims

Analog-Digital-Wandler-Schaltung, umfassend: eine Eingangsstufe zum Zuführen eines Eingangssignals an einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung in ein digitales Signal; eine Steuerungseinheit des Analog-Digital-Wandlers; und eine Betriebsparametereinstellungsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Betriebsparametereinstellungssignal zu empfangen, das einen Betriebsparameter für die Eingangsstufe angibt, von der Steuerungseinheit zu empfangen, wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Betriebsparameter für die Eingangsstufe basierend auf dem Betriebsparametereinstellungssignal einzustellen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei ein Timing des Einstellens des Betriebsparameters an der Eingangsstufe phasengleich mit einem Wandlungstiming des Analog-Digital-Wandlers ist.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei das Betriebsparametereinstellungssignal von einer Kanalnummer eines zu wandelnden Analog-Digital-Wandler-Eingangs abgeleitet ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Eingangsstufe eingerichtet ist, mit dem eingestellten Betriebsparameter zu arbeiten, wobei der Betriebsparameter einen Offsetwert, eine Impedanz, einen Verstärkungsfaktor, eine Bandbreite, eine Effizienz, eine Filterzeit, einen dynamischen Ausgangsbereich, eine Anstiegsgeschwindigkeit und/oder eine Einschwingzeit umfasst.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Eingangsstufe eingerichtet ist, sich nach dem Einstellen des Betriebsparameters für die Eingangsstufe abzuschalten oder einzuschalten.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Steuersignal zu empfangen, das ein Wandlungstiming an dem Analog-Digital-Wandler angibt.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung eingerichtet ist, die Eingangsstufe nach dem Empfangen des Signals, das das Wandlungstiming an dem Analog-Digital-Wandler angibt, einzuschalten oder abzuschalten.
Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, das Steuersignal an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung zu übertragen, und wobei das Steuersignal zu einer Abtastphase des Analog-Digital-Wandlers in Beziehung steht.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Kanalnummer an eine Eingangssignalpfadauswahlvorrichtung, die an den Eingang des Analog-Digital-Wandlers gekoppelt ist, um einen Eingangskanal für den Analog-Digital-Wandler auszuwählen, zu übertragen, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, ein Steuersignal, das zumindest auf einem Teil der Kanalnummer basiert, an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung zu übertragen, und wobei das Steuersignal den Betriebsparameter anzeigt, der für die Eingangsstufe, die an den ausgewählten Eingangskanal gekoppelt ist, ausgewählt werden soll.
Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, die Kanalnummer synchronisiert mit dem Wandlungstiming des Analog-Digital-Wandlers zu übertragen.
Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, das Steuersignal, das zu einer ersten Zeit auf zumindest einem Teil der Kanalnummer basiert, zu übertragen, wobei die Kanalnummer eingerichtet ist, zu einer zweiten Zeit übertragen zu werden.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung einen Multiplexer umfasst, der eingerichtet ist, das Betriebsparametereinstellungssignal zu empfangen und den Betriebsparameter aus einer Vielzahl von Betriebsparametern auszuwählen.
Verfahren zum Betreiben einer Analog-Digital-Wandler-Schaltung, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Betriebsparametereinstellungssignals von einer Steuerungseinheit eines Analog-Digital-Wandlers an einer Betriebsparametereinstellungsvorrichtung; Einstellen eines Betriebsparameters basierend auf dem Betriebsparametereinstellungssignal; und Konfigurieren einer Eingangsstufe, die an einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers gekoppelt ist, unter Verwendung des Betriebsparameters.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Modifizieren eines Eingangssignals an der Eingangsstufe und Ausgeben des modifizierten Eingangssignals an den Analog-Digital-Wandler.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei ein Timing des Konfigurierens der Eingangsstufe phasengleich mit einem Wandlungstiming des Analog-Digital-Wandlers ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–15, ferner umfassend ein Erzeugen des Betriebsparametereinstellungssignals basierend auf einer Kanalnummer eines zu wandelnden Analog-Digital-Wandler-Eingangs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, wobei das Konfigurieren der Eingangsstufe ein Abschalten der Eingangsstufe oder ein Einschalten der Eingangsstufe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–17, ferner umfassend ein Empfangen eines Signals, das ein Wandlungstiming an dem Analog-Digital-Wandler angibt, von der Steuerungseinheit an der Betriebsparametereinstellungsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend ein Einschalten oder Abschalten der Eingangsstufe nach dem Empfangen des Signals, das das Wandlungstiming an dem Analog-Digital-Wandler angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–19, ferner umfassend: Übertragen einer Kanalnummer von der Steuerungseinheit an eine Eingangssignalpfadauswahlvorrichtung, die an den Eingang des Analog-Digital-Wandlers gekoppelt ist, um einen Eingangskanal für den Analog-Digital-Wandler auszuwählen; und Übertragen eines Steuersignals, das auf zumindest einem Teil der Kanalnummer basiert, von der Steuerungseinheit an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung, wobei das Steuersignal den Betriebsparameter angibt, der für die Eingangsstufe, die an den ausgewählten Eingangskanal gekoppelt ist, ausgewählt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Übertragen der Kanalnummer und das Übertragen des Steuersignals das Übertragen der Kanalnummer synchronisiert mit einem Wandlungstiming des Analog-Digital-Wandlers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Übertragen der Kanalnummer und das Übertragen des Steuersignals das Übertragen der Kanalnummer zu einer ersten Zeit und das Übertragen des Steuersignals zu einer zweiten Zeit umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20–22, ferner umfassend ein Übertragen eines Abtastphasensteuersignals an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung von der Steuerungseinheit, wobei das Abtastphasensteuersignal zu einer Abtastphase des Analog-Digital-Wandlers in Beziehung steht.
Analog-Digital-Wandler-Schaltung, umfassend: eine Steuerungseinheit, die an einen Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist; eine Eingangsstufe zum Zuführen eines Eingangssignals an den Analog-Digital-Wandler; und eine Betriebsparametereinstellungsvorrichtung, die an die Eingangsstufe gekoppelt ist, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, durch eine Hardware-Verbindung ein Signal an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung zu senden, und wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung eingerichtet ist, der Eingangsstufe basierend auf dem Signal einen Betriebsparameter bereitzustellen.
Schaltung nach Anspruch 24, ferner umfassend: ein erstes Register, das einen ersten Betriebsparameter für die Eingangsstufe speichert; und ein zweites Register, das einen zweiten Betriebsparameter für die Eingangsstufe speichert, wobei die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung eingerichtet ist, basierend auf dem Signal den ersten Betriebsparameter oder den zweiten Betriebsparameter bereitzustellen.
Schaltung nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Kanalnummer an eine Eingangssignalpfadauswahlvorrichtung zu übertragen, die an den Eingang des Analog-Digital-Wandlers gekoppelt ist, um einen Eingangskanal für den Analog-Digital-Wandler auszuwählen, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, ein Steuersignal, das auf zumindest einem Teil der Kanalnummer basiert, an die Betriebsparametereinstellungsvorrichtung zu übertragen, und wobei das Steuersignal den Betriebsparameter angibt, der für die Eingangsstufe, die an den ausgewählten Eingangskanal gekoppelt ist, ausgewählt werden soll.