DE102019112429A1

DE102019112429A1 - Sensoreinrichtung und Verfahren zum Strommodulationsschalten unter Verwendung einer Zweidraht-Stromschnittstelle

Info

Publication number: DE102019112429A1
Application number: DE102019112429.8A
Authority: DE
Inventors: Lorenzo Coceani; Bernhard Forster
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2019-11-14
Also published as: US10852164B2; US20200318999A1; US20190346294A1; US10697802B2

Abstract

Eine Sensoreinrichtung enthält eine Zwei-Pin-Stromschnittstelle mit einem Eingangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Eingangsstrom zu ziehen, und einen Ausgangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Ausgangsstrom auszugeben, einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein Messsignal zu erzeugen, und einen Strommodulator, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal einen Strompuls als Ausgangsstrom zu erzeugen, so dass der Ausgangsstrom zwischen zumindest zwei Hauptstromzuständen wechselt. Der Strommodulator ist dazu ausgebildet, den Ausgangsstrom in einer Anfangsphase des Strompulses für eine erste Dauer zu modulieren, so dass der Ausgangsstrom auf einen ersten Strompegel höher als die zumindest zwei Hauptstromzustände erhöht wird, und den Ausgangsstrom in einer Endphase des Strompulses für eine zweite Dauer zu modulieren, so dass der Ausgangsstrom auf einen zweiten Pegel geringer als die zumindest zwei Hauptstromzustände verringert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Einrichtung, die an einen Kabelstrang angeschlossen ist, und insbesondere eine Sensoreinrichtung, die innerhalb der Erfordernisse eines RI 130-Tests für elektromagnetische Verträglichkeit (engl.: „electromagnetic compatibility“; EMC) arbeitet, und ein Verfahren zum Betrieb derselben.
HINTERGRUND
Zweidraht-Stromschnittstellen für Pulsweitenmodulations-(PWM)-Sensoren sind der Standard für viele Automotive-Anwendungen. Zum Beispiel werden bei der Geschwindigkeitserfassung für viele Anwendungen in der Automotive-Industrie einschließlich Rad-Geschwindigkeit, Motor-Geschwindigkeit und Getriebe-Geschwindigkeit (engl.: „wheel speed, engine speed and transmission speed“) Magnet-Geschwindigkeitssensoren (engl-: „speed sensors“) verwendet.
Die Automotive-Industrie fordert, dass elektronische Komponenten einen als RI 130 bezeichneten Test für elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) bestehen. Dieser Test gilt auch für Zweidraht-Geschwindigkeitssensoren (engl.: „two-wire speed sensors“) wie beispielsweise Getriebe-Geschwindigkeitssensoren. Es wurde festgestellt, dass, um diesen Test bestehen zu können, ein Kondensator, typischerweise mit der Größe von 22 nF, parallel zu dem Sensor verwendet werden muss. Allerdings bewirkt die Verwendung des Kondensators, dass sich die Flankensteilheiten eines durch einen PWM-Sensor erzeugten Strompulses über die zulässigen Toleranzfenster, die für die Automotive-Anwendung (z. B. die Getriebesteuerung) spezifiziert sind, hinaus verschlechtern.
Deshalb kann es als Ziel der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, die sowohl der Spezifikation der Automotive-Anwendung als auch dem RI 130-Test genügt.
ÜBERBLICK
Das oben erwähnte Ziel kann durch den Sensor von Anspruch 1 sowie durch das Verfahren von Anspruch 15 erreicht werden. Verschiedene Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden durch die abhängigen Ansprüche abgedeckt. Gemäß einer Ausgestaltung enthält eine Sensoreinrichtung zum Beispiel eine Zwei-Pin-Stromschnittstelle mit einem Eingangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Eingangsstrom in die Sensoreinrichtung zu ziehen, und einen Ausgangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Ausgangsstrom von der Sensoreinrichtung auszugeben, wobei der Ausgangsstrom von dem Eingangsstrom abgeleitet wird; einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein Messsignal basierend auf einer Messgröße zu erzeugen; und einen Strommodulator, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal einen Strompuls als Ausgangsstrom zu erzeugen, so dass der Ausgangsstrom zumindest zwischen zwei Hauptstromzuständen umschaltet. Der Strommodulator ist weiterhin dazu ausgebildet, den Ausgangsstrom so zu modulieren, dass der Ausgangsstrom in einer Anfangsphase des Strompulses für eine erste Dauer auf einen ersten Strompegel höher als die zumindest zwei Hauptstromzustände erhöht wird, und den Ausgangsstrom in einer Endphase des Strompulses für eine zweite Dauer so zu modulieren, dass der Ausgangsstrom auf einen zweiten Pegel niedriger als die zumindest zwei Hauptstromzustände verringert wird.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft ein Verfahren zum Modulieren eines Stroms, der durch eine Zwei-Pin-Stromschnittstelle einer Sensoreinrichtung fließt. Gemäß einer Ausgestaltung beinhaltet das Verfahren das Ziehen eines Stroms in die Sensoreinrichtung; das Ausgeben eines Stroms von der Sensoreinrichtung, wobei der Ausgangsstrom von dem Eingangsstrom abgeleitet wird; das Erzeugen eines Messsignals basierend auf einer Messgröße; das Erzeugen eines Strompulses als Ausgangsstrom basierend auf dem Messsignal, so dass der Ausgangsstrom zwischen zumindest zwei Hauptstromzuständen umschaltet; und das Modulieren des Ausgangsstroms so, dass der Ausgangsstrom in einer Anfangsphase des Strompulses für eine erste Dauer auf einen ersten Strompegel höher als die zumindest zwei Stromzustände erhöht wird, und so, dass der Ausgangsstrom in einer Endphase des Strompulses für eine zweite Dauer auf einen zweiten Pegel niedriger als die zumindest zwei Hauptstromzustände verringert wird.
Figurenliste
Hierin werden Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1A ist ein schematisches Blockschaltbild eines Erfassungssystems gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen;
1B ist ein schematisches Schaltbild einer Systemschaltung gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen;
2A-2C sind schematische Blockschaltbilder eines Sensor-ICs gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen;
3A ist ein Schaltbild einer Strommodulatorschaltung, die in einem Strommodulator gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen implementiert ist;
3B ist ein Beispiel-Stromdiagramm eines Ausgangsstroms über der Zeit gemäß der in 3A gezeigten Strommodulatorschaltung;
4A ist ein Schaltbild einer Strommodulatorschaltung, die durch einen Strommodulator implementiert ist, gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen; und
4B ist ein Beispiel-Spannungsdiagramm einer Referenzspannung eines Operationsverstärkers über der Zeit gemäß der in 4A gezeigten Strommodulatorschal tung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Einzelheiten dargelegt, um eine gründlichere Erläuterung der beispielhaften Ausgestaltungen zu bieten. Allerdings wird es Fachleuten einleuchten, dass Ausgestaltungen ohne diese konkreten Einzelheiten verwirklicht werden können. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form eines Blockdiagramms oder als schematische Darstellung anstelle anhand von Einzelheiten gezeigt, um eine Verschleierung der Ausgestaltungen zu vermeiden. Zusätzlich können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, Merkmale der verschiedenen nachfolgend hierin beschriebenen Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
Weiterhin werden in der folgenden Beschreibung äquivalente oder gleiche Elemente oder Elemente mit äquivalenter oder gleicher Funktionalität mit äquivalenten oder gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Wenn für dieselben oder funktional äquivalente Elemente in den Figuren dieselben Bezugszeichen vergeben werden, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit denselben Bezugszeichen versehen sind, weggelassen sein. Daher sind Beschreibungen, die für Elemente mit denselben oder ähnlichen Bezugsziffern gegeben werden, gegenseitig austauschbar.
In dieser Hinsicht kann richtungsgebundene Terminologie wie beispielsweise „obere/oberer/oberes“, „untere/unterer/unteres“, „unter“, „Vorder-“, „hinten“, „zurück“, „vorangehend“, „unter“, „über“ etc. unter Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Weil Teile von Ausgestaltungen in einer Anzahl verschiedener Ausrichtungen positioniert werden können, wird die richtungsgebundene Terminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet, und sie ist in keiner Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Rahmen abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinn zu verstehen.
Es versteht sich, dass ein Element, wenn es als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann, oder dass Zwischenelemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn ein Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, keine Zwischenelemente vorhanden. Andere Wörter, die verwendet werden, um das Verhältnis zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf gleiche Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“, etc.).
Bei Ausgestaltungen, die hierin beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt sind, kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d. h. jede Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche Zwischenelemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit oder ohne zusätzliche Zwischenelemente, oder umgekehrt, implementiert werden, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel, um eine bestimmte Art von Signal zu übertragen oder um eine bestimmte Art von Information zu übertragen, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale von verschiedenen Ausgestaltungen können kombiniert werden, um weitere Ausgestaltungen zu bilden. Zum Beispiel können Abwandlungen oder Modifikationen, die im Zusammenhang mit einer der Ausgestaltungen beschrieben werden, sofern nicht anders angegeben, auch auf andere Ausgestaltungen übertragen werden.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ kann hierin verwendet werden, um kleinen Herstellungstoleranzen (z. B. innerhalb 5%), die in der Industrie als akzeptabel angesehen werden, Rechnung zu tragen, ohne von den Aspekten der hierin beschriebenen Ausgestaltungen abzuweisen.
Ein Sensor kann sich auf eine Komponente beziehen, die eine zu messende Größe in ein elektrisches Signal, zum Beispiel ein Stromsignal oder ein Spannungssignal, umwandelt. Die physikalische Größe kann zum Beispiel ein magnetisches Feld, ein elektrisches Feld, einen Druck, eine Kraft, eine Temperatur, einen Strom oder eine Spannung aufweisen, ist aber nicht hierauf beschränkt. Eine Sensoreinrichtung, wie sie hierin beschrieben wird, kann ein Spannungssensor, ein Stromsensor, ein Temperatursensor, ein Magnetsensor oder dergleichen sein.
Ein Magnetfeldsensor enthält zum Beispiel ein oder mehr Magnetfeldsensorelemente, die eine oder mehr Eigenschaften eines Magnetfelds (z. B. eine Stärke einer Flussdichte eines Magnetfelds, eine Feldstärke, einen Feldwinkel, eine Feldrichtung, eine Feldausrichtung etc.) messen. Das Magnetfeld kann durch einen Magneten, einen stromtragenden Leiter (z. B. einen Draht), die Erde oder eine andere Magnetfeldquelle erzeugt werden. Jedes Magnetfeldsensorelement ist dazu ausgebildet, als Reaktion auf ein oder mehr Magnetfelder, die auf das Sensorelement einwirken, ein Sensorsignal (z. B. ein Spannungssignal) zu erzeugen. Daher lässt ein Sensorsignal auf die Stärke und/oder Orientierung des auf das Sensorelement einwirkenden Magnetfelds schließen.
Magnetfeldsensoren enthalten zum Beispiel magnetoresistive Sensoren und Hall-Effekt-Sensoren (Hall-Sensoren). Magnetowiderstand ist eine Eigenschaft eines Materials, den Wert seines elektrischen Widerstands zu ändern, wenn an es ein externes Magnetfeld angelegt wird. Einige Beispiele für magnetoresistive Effekte sind der Riesenmagnetowiderstand (engl.: „giant magneto-resistance“; GMR), welcher ein quantenmechanischer Magnetowiderstandseffekt ist, der in Dünnfilmstrukturen beobachtet wird, die aus abwechselnden ferromagnetischen und nicht-magnetischen leitenden Schichten zusammengesetzt sind, der Tunnelmagnetowiderstand (engl.: „tunnel magno-resistance“; TMR), welcher ein magnetoresistiver Effekt ist, der in einem magnetischen Tunnelübergang (engl.: „magnetic tunnel junction“; MTJ) auftritt, welcher eine Komponente ist, die aus zwei Ferromagneten, die durch einen dünnen Isolator getrennt sind, besteht, oder der anisotrope Magnetowiderstand (engl.: „anisotropic magneto-resistance“; AMR), welcher eine Eigenschaft eines Materials ist, bei dem eine Abhängigkeit des elektrischen Widerstands vom Winkel zwischen der Richtung eines elektrischen Stroms und der Magnetisierungsrichtung beobachtet wird. Zum Beispiel ändert sich im Fall von AMR-Sensoren ein Widerstand für ein AMR-Sensorelement gemäß dem Quadrat eines Sinus' eines Winkels der auf eine Erfassungsachse des AMR-Sensorelements sowie projezierten Magnetfeldkomponente.
Die Vielzahl verschiedener magnetoresistiver Effekte wird gemeinschaftlich mit xMR abgekürzt, wobei „x“ als Platzhalter für die verschiedenen magnetoresistiven Effekte dient. xMR-Sensoren können die Orientierung eines angelegten Magnetfelds detektieren, indem sie Sinus- und Cosinus-Winkelkomponenten mit monolithisch integrierten, magnetoresistiven Sensorelementen messen.
Magnetoresistive Sensorelemente derartiger xMR-Sensoren enthalten typischerweise mehrere Schichten, von denen zumindest eine Schicht eine Referenzschicht mit einer Referenzmagnetisierung (d. h. einer Referenzrichtung) ist. Die Referenzmagnetisierung bietet eine Erfassungsrichtung, die einer Erfassungsachse des xMR-Sensors entspricht. Dementsprechend befindet sich ein Widerstand des xMR-Sensorelements, wenn eine Magnetfeldkomponente exakt in dieselbe Richtung wie die Referenzrichtung zeigt, bei einem Maximum, und wenn die Magnetfeldkomponente exakt in die entgegengesetzte Richtung wie die Referenzrichtung zeigt, befindet sich der Widerstand des xMR-Sensorelements bei einem Minimum.
Bei einigen Anwendungen enthält ein xMR-Sensor mehrere magnetoresistive Sensorelemente, die verschiedene Referenzmagnetisierungen aufweisen. Beispiele derartiger Anwendungen, bei denen verschiedene Referenzmagnetisierungen verwendet werden, sind Winkelsensoren, Kompasssensoren oder bestimmte Arten von Geschwindigkeitssensoren (z. B. Geschwindigkeitssensoren in einer als Monozellen bezeichneten Brückenanordnung).
Beispielhalber werden derartige magnetoresistive Sensorelemente bei Geschwindigkeits-, Winkel- oder Drehgeschwindigkeitsmessgeräten eingesetzt, bei denen Magnete relativ zu einem magnetoresistiven Sensorelement bewegt werden können und sich deshalb das Magnetfeld an der Stelle des magnetoresistiven Sensorelements im Fall von Bewegung ändert, was wiederum zu einer messbaren Änderung des Widerstands führt. Für Zwecke eines Winkelsensors kann ein Magnet oder eine Magnetanordnung an einer drehbaren Welle angebracht werden, und ein xMR-Sensor kann relativ dazu stationär angeordnet werden.
Ein Hall-Effektsensor ist ein Messwandler, der seine Ausgangsspannung (Hall-Spannung) als Reaktion auf ein Magnetfeld ändert. Er basiert auf dem Hall-Effekt, der die Lorentz-Kraft verwendet. Die Lorentz-Kraft lenkt sich bewegende Ladungen in Anwesenheit eines Magnetfelds, das senkrecht durch die Sensor- oder Hall-Platte verläuft, ab. Dabei kann es sich bei einer Hall-Platte um ein dünnes Stück eines Halbleiters oder eines Metalls handeln. Die Ablenkung bewirkt eine Ladungstrennung, die ein elektrisches Hall-Feld bewirkt. Dieses elektrische Feld wirkt im Hinblick auf die Lorentz-Kraft in der entgegengesetzten Richtung auf die Ladung. Beide Kräfte heben einander auf und erzeugen eine Potentialdifferenz senkrecht zur Richtung des Stromflusses. Die Potentialdifferenz kann als Hall-Spannung gemessen werden und ändert sich für kleine Werte in einem linearen Zusammenhang mit dem Magnetfeld. Hall-Effekt-Sensoren können für Näherungsschalt-, Positions-, Geschwindigkeitsdetektions- und Stromerfassungsanwendungen verwendet werden.
Eine Signalverarbeitungsschaltung und/oder eine Signalaufbereitungsschaltung kann eines oder mehr Signale von einer oder mehr Komponenten empfangen und daran eine Signalaufbereitung oder -verarbeitung durchführen. Der Begriff Signalaufbereitung, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf das Beeinflussen eines Signals auf eine solche Weise, dass das Signal die Erfordernisse einer nächsten Stufe für eine Weiterverarbeitung erfüllt. Die Signalaufbereitung kann das Wandeln von analog nach digital (z. B. über einen Analog-Digital-Wandler), Verstärken, Filtern, Konvertieren, mit-einem-Bias-Versehen, eine Bereichsanpassung, Isolierung und beliebige andere Prozesse, die erforderlich sind, um das Signal für eine Verarbeitung nach der Aufbereitung geeignet zu gestalten, beinhalten.
Daher kann eine Signalverarbeitungsschaltung einen Analog-Digital-Wandler (engl.: „analog-to-digital converter“; ADC) enthalten, der das Analogsignal von einem oder mehr Sensorelementen in ein Digitalsignal wandelt. Die Signalverarbeitungsschaltung kann auch einen digitalen Signalprozessor (DSP), der irgendeine Verarbeitung des Digitalsignals durchführt, enthalten.
Gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen können ein Sensor und eine Signalverarbeitungsschaltung beide in demselben Chip-Package (z. B. einem kunststoffverkapselten Package wie beispielsweise einem mit Anschlussbeinen versehenen Package oder einem anschlussbeinfreien Package oder einem oberflächenmontierten Bauelement (SMD-Package) untergebracht (d. h. integriert) werden. Dieses Chip-Package kann auch als Sensor-Package bezeichnet werden.
1A ist ein schematisches Blockschaltbild eines Erfassungssystems 100a gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen. Insbesondere enthält das System 100a eine Versorgung 1, einen Kabelstrang 2, eine Sensorschnittstelle 3 und einen Mehr-Pin-Sensorchip 5. Der Mehr-Pin-Sensorchip 5 empfängt ein Eingangssignal von der Versorgung 1 und gibt ein Ausgangssignal an die Sensorschnittstelle 3 basierend auf der Messung einer physikalischen Größe (z. B. Magnetfeld, Temperatur, etc.) aus. Der Kabelstrang 2 liefert das Eingangssignal und das Ausgangssignal an den/von dem Sensorchip 5. Die Sensorschnittstelle 3 kann eine Einrichtung enthalten, die das Ausgangssignal verarbeitet.
1B ist ein schematisches Schaltbild einer Systemschaltung 100b gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen. Die Systemschaltung 100b enthält eine Spannungsversorgung 1, einen Zweidraht-Kabelstrang 2, eine Filterschaltung 3 und einen Mikrocontroller 4. Zusätzlich enthält ein Sensor 5 Anschlüsse Vs und GND, die an einen jeweiligen Draht des Zweidraht-Kabelstrangs 2 angeschlossen sind. Der Sensor 5 ist als Stromsenke ausgebildet, die über den Anschluss Vs Strom Iin von der Versorgungsseite (d. h. der Spannungsversorgungsseite) entnimmt und über den Anschluss GND Strom Iout an die Mikrocontrollerseite der Schaltung 100b ausgibt. Bei einer Zwei-Pin-Vorrichtung wie beispielsweise dem Sensor 5 sind der entnommene Strom Iin und der Ausgangsstrom Iout gleich. Daher implementiert der Sensor eine Zwei-Pin-Stromsensor-Schnittstelle. Der Sensor 5 kann auch als Sensor-Chip, als integrierte Sensorschaltung (IC) oder als Sensor-Package bezeichnet werden.
Bei einer Drei-Pin-Einrichtung (nicht gezeigt) können der entnommene Strom Iin und der Ausgangsstrom Iout proportional sein. Zum Beispiel wird der Ausgangsstrom Iout von Iin abgeleitet und kann im Wesentlichen dem entnommenen Strom Iin entsprechen, mit der Ausnahme, dass ein Teil des entnommenen Stroms Iin (d. h. Ichip) durch die Komponenten des Sensor-ICs des Sensors 5 verbraucht wird. Deshalb kann Iout als Ii - Ichip dargestellt werden.
Zusätzlich enthält die Spannungsversorgung 1 eine Batterie 6, und sie kann einen Regler 7 zum Regeln von deren Versorgungsspannung enthalten. Zum Beispiel kann es sich bei einer Automotive-Anwendung bei der Batterie 6 um eine Fahrzeugbatterie handeln. Ein Kondensator (z. B. 10 nF) kann am Ausgang der Spannungsversorgung 1 zum Glätten vorgesehen werden.
Die Spannungsversorgung 1 ist elektrisch mit einer Versorgungsleitung 8 des Zweidraht-Kabelstroms 2 gekoppelt. Die Versorgungsleitung 8 kann eine RLC-Schaltung mit einem Widerstand enthalten, der mit einer Spule in Reihe geschaltet ist, und eine (kleine) Kapazität parallel nach Masse. Das andere Ende der Versorgungsleitung 8 ist mit dem Vs-Anschluss des Sensors 5 elektrisch gekoppelt und führt diesem Leistung zu.
Am anderen Ende des Sensors 5 ist eine Ausgangsleitung 9 des Zweidraht-Kabelstrangs 2 mit dem Anschluss GND des Sensors 5 elektrisch gekoppelt. Die Ausgangsleitung 9 kann eine RLC-Schaltung mit einem Widerstand enthalten, der mit einer Spule in Reihe geschaltet ist, und eine (kleine) Kapazität parallel nach Masse, und sie kann dazu ausgebildet sein, einen von dem Sensor 5 gelieferten Ausgangsstrom Iout zu empfangen.
Ein Kondensator 10 (z. B. 22 nF) ist zu dem Sensor 5 parallel geschaltet. Insbesondere ist der Kondensator 10 zwischen die zwei Anschlüsse des Sensors 5, den Anschluss Vs und den Anschluss GND, gekoppelt. Folglich ist der Kondensator 10 auch an jede Leitung 8 und 9 des Zweidraht-Kabelstrangs 2 angeschlossen.
Die Filterschaltung 3 ist zwischen die Ausgangsleitung 9 des Zweidraht-Kabelstrangs 2 und den Mikrocontroller 4 gekoppelt, und sie ist dazu ausgebildet, den Ausgangsstrom Iout zu empfangen und unerwünschte Komponenten und Eigenschaften davon zu entfernen. Die Filterschaltung 3 ist auch mit einem Messwiderstand 11 (z. B.
250 Ω), der den Ausgangsstrom Iout zieht, gekoppelt. Daher fließt der Ausgangsstrom Iout durch den Messwiderstand 11 und führt zu einer Spannung Vout an dem Knoten N1 basierend auf dem Stromwert des Ausgangsstroms Iout. Diese Spannung an dem Knoten N1 resultiert notwendigerweise in einer Spannung Vout' an dem Knoten N2 basierend auf dem Spannungsabfall über dem Widerstand zwischen den Knoten N1 und N2. Der Knoten N2 ist mit dem Mikrocontroller 4 gekoppelt. Daher ist der Mikrocontroller 4 dazu ausgebildet, die Spannung Vout' zu empfangen und diese Spannung als Spannungsmesswert zu nehmen, um zusätzliche Funktionen durchzuführen. Der Ausgangsstrom Iout ist dazu ausgebildet, sich basierend auf einer durch den Sensor 5 erfassten Größe zu ändern. Daher ist die Spannung Vout' ebenfalls dazu ausgebildet, sich basierend auf der Ausgabe des Sensors 5 zu ändern.
Alternativ kann der Ausgangsstrom Iout auch direkt mit einem Stromspiegel in dem Mikrocontroller 4 oder in einem Sensor-Interface-Chip gemessen werden.
Zum Beispiel kann es sich bei dem Mikrocontroller 4 um eine Getriebesteuereinheit (engl.: „transmission control unit“; TCU) oder eine andere Art von elektronischer Steuerschaltung (engl.: „electronic control unit“; ECU) handeln. Der Mikrocontroller 4 ist dazu ausgebildet, die Ausgangsspannung Vout', die sich gemäß dem Ausgangsstrom des Sensors 5 ändert, zu messen und eine Charakteristik der gemessenen Größe (z. B. Magnetfeld, Temperatur, etc.) zu bestimmen. Basierend auf der bestimmten Charakteristik der gemessenen Größe kann der Mikrocontroller 4 andere, unten zu beschreibende Variablen wie beispielsweise Rad-Geschwindigkeit (engl.: „wheel speed“), Motor-Geschwindigkeit (engl.: „engine speed“), Getriebe-Geschwindigkeit (engl.: „transmission speed“), Temperatur, etc. berechnen.
Die Automotive-Industrie fordert, dass elektronische Komponenten einen mit RI 130 bezeichneten Test für elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) bestehen. Gekoppelte Störfestigkeitsanforderungen (engl.: „coupled immunity requirements“), auch als RI 130 bezeichnet, sind Anforderungen, die die Komponentenstörfestigkeit (engl.: „component immunity“) gegenüber Draht-zu-Draht-Kopplung von unbeabsichtigten transienten Störungen betreffen. Diese Störungen rühren vom Schalten von induktiven Lasten einschließlich Solenoiden und Motoren her. Um RI 130 zu genügen, muss ein Gerät ohne Abweichung von RI 130-Erfordernissen arbeiten, wenn es gekoppelten transienten elektromagnetischen Störungen, die von Schalterkontaktbogenbildung und -prellen erzeugt werden, ausgesetzt ist.
Dieser Test gilt auch für Zweidraht-Geschwindigkeitssensoren wie beispielsweise Getriebe-Geschwindigkeitssensoren (engl.: „transmission speed sensors“). Um diesen Test bestehen zu können, wurde erkannt, dass parallel zu dem Sensor ein Kondensator, typischerweise mit der Größe von 22 nF, zu verwenden ist. Allerdings bewirkt der Kondensator, dass sich die Flankensteilheiten eines Strompulses, der durch den Sensor 5 erzeugt wird, über die erlaubten Toleranzfenster, die für die Automotive-Anwendung (z. B. für die TCU) spezifiziert sind, hinaus verschlechtern.
Zum Beispiel sind die Flankensteilheiten mit dem zwischen den Anschlüssen des Sensors 5 angeschlossenen Kondensator 10 für den Mikrocontroller 4 unzureichend. Folglich ist der Mikrocontroller nicht dazu in der Lage, das Ausgangssignal des Sensors 5 korrekt zu detektieren. Dies kann zu Protokollfehlern oder Missverständnissen führen.
Um beim Schalten des Ausgangsstroms Iout mit den passenden Flankensteilheiten zu arbeiten, sollte die Flankensteilheit durch Laden und Entladen des Kondensators 11 mit einer höheren Geschwindigkeit verbessert werden. Insbesondere sollte der Kondensator schneller geladen und entladen werden, wenn sich ein Ausgangszustand des Ausgangsstroms Iout ändert. Daher kann der Sensor 5 als Mehrfachpegel-Stromregulator angesehen werden.
Während Ausgestaltungen hierin den Sensor 5 als PWM-Geschwindigkeitssensor bei Automotive-Anwendungen beschreiben, ist zu erkennen, dass dies nur ein Beispiel darstellt und die Ausgestaltungen nicht hierauf beschränkt sind. Die Ausgestaltungen gelten für jede(n) schaltenden Sensor (z. B. PWM-Sensor oder Magnetschaltersensor) oder PWM-Schalteinrichtung mit einer Zweidraht-Schnittstelle.
Ein Sensor enthält, wie oben beschrieben, ein oder mehr Sensorelemente, bei denen es sich um Magnetfeldsensorelemente, Temperatursensorelemente, etc. handeln kann. Eine PWM-Schalteinrichtung ist eine Einrichtung, die Mehrfachpegel-Stromausgaben basierend auf einem Protokoll erzeugt, so dass ein oder mehr Ausgangspulse als Reaktion auf eine durch das Protokoll festgeschriebene Bedingung oder Regel erzeugt werden. Der Sensor oder die PWM-Schalteinrichtung können einen Protokollgenerator enthalten, der mit dem Protokoll programmiert ist und der dazu ausgebildet ist, Mehrfachpegel-Stromausgaben basierend auf dem Protokoll zu erzeugen. Der Protokollgenerator kann auch als Strommodulator bezeichnet werden.
In anderen Fällen können Ausgestaltungen nicht nur auf PWM-Sensoren anwendbar sein, sondern auf jeden beliebigen Sensor (d. h. Sensor-Package oder Sensor-IC) mit einer Zweidraht-Schnittstelle und der dazu ausgebildet ist, Mehrfachpegel-Stromausgaben basierend auf einem Protokoll zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein Sensor, der ein Tastgradprotokoll implementiert, verwendet werden. Wenn ein Temperatursensor verwendet wird, kann der Temperatursensor dazu ausgebildet sein, einen digitalen Code in Form eines Mehrfachpegel-Ausgangsstroms basierend auf einer gemessenen Temperatur zu erzeugen.
Ein Sensor, der als Magnetschalter eingesetzt wird wie beispielsweise ein Magnetpositionssensor, kann ebenso verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Ausgangsstrompuls erzeugt (ausgelöst) werden, wenn ein Magnetfeld als an dem Sensor (d. h. an dem einen oder mehr Magnetfeldsensorelementen) vorhanden detektiert wird, und der Sensor kann unter normalen Bedingungen in einen stationären Zustand, zum Beispiel in einer normalen Betriebsart, einen Strom erzeugen, wenn kein Magnetfeld vorhanden ist. Alternativ kann der Ausgangsstrom für eine Dauer, für die ein Magnetfeld als an dem Sensor vorhanden detektiert wird, mit einem höheren Wert erzeugt werden, und für eine Dauer, für die das Magnetfeld nicht vorhanden ist, mit einem niedrigeren Wert erzeugt werden.
In anderen Fällen können die hierin beschriebenen Prinzipien auf Einrichtungen angewandt werden, die andere Kommunikationsprotokolle und Digitalschnittstellen wie beispielsweise eine digitale Musikinstrumentenschnittstelle (engl.: „musical instrument digital interface“; MIDI), industrielle Stromschnittstelle (z. B. DIN 66258) und Kommunikationsschnittstellen (z. B. eine drahtgebundene-Telefone-, Telex-, Teleprinter- und Teletypewriter-(TTY)-Schnittstelle) implementieren.
Magnet-Geschwindigkeitssensoren werden bei der Geschwindigkeitserfassung für viele Anwendungen in der Automotive-Industrie verwendet, um die Rad-Geschwindigkeit, Motor-Geschwindigkeit und Getriebe-Geschwindigkeit zu berechnen. Bei dem Sensor 5 in den folgenden Beispielen kann es sich um einen PWM-Sensor mit Zweidraht-Stromschnittstellen mit einem Kondensator 11, der parallel über die Sensoranschlüsse hinweg angeschlossen ist, handeln.
Der Sensor 5 verwendet Strom-PWM auf den Versorgungsleitungen 8 und 9, um an den Mikrocontroller 4 Informationen (d. h. die Sensorausgabe) betreffend den Zustand des Magnetfelds zu übertragen, welche der Mikrocontroller 4 in einen Zustand eines Ziel-Rads (engl.: „target wheel“) umsetzt. Bei dem Ziel-Rad kann es sich um ein mit Zähnen versehenes Rad in Kombination mit einem Back-Bias-Magneten, der an dem Sensorchip oder einem Polrad mit abwechselnden Magnetpolen an dem Umfang des Rads befestigt ist, handeln. Wenn sich das Ziel-Rad dreht, oszilliert ein auf den Sensor 5 einwirkendes Magnetfeld zwischen zwei Extrema. Die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Ziel-Rads kann durch den Mikrocontroller 4 basierend auf dem durch den Sensor 5 erzeugten Ausgangsstrom abgeleitet werden.
Daher stellt der Mikrocontroller 4 eine Sensorschnittstelle dar, die dazu ausgebildet ist, Sensorausgangssignale zu empfangen und eine Funktion basierend auf den empfangenen Sensorausgangssignalen durchzuführen. Hier handelt es sich bei dem Sensorausgangssignal um Stromausgangssignale von dem Sensor 5, die durch die Filterschaltung 3 in eine Spannung Vout' gewandelt werden.
Zum Beispiel kann der Sensor 5 dazu ausgebildet sein, den Ausgangsstrom Iout zwischen zumindest zwei Werten (z. B. zwischen 7 mA und 14 mA) umzuschalten. Das heißt, bei dem Sensor 5 handelt es sich um einen Mehrfachpegel-Strommodulator mit zumindest zwei Stromschaltzuständen.
Die 2A-2C sind schematische Blockschaltbilder des Sensor-ICs gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen. Insbesondere zeigt 2A einen Magnetgeschwindigkeitssensor 200a, der einen Magnetsensor 20a, einen Verstärker 21, einen Komparator 22, einen Strommodulator 23 enthält.
Bei dem Magnetsensor 20a handelt es sich um eine xMR-Brücke, die ein Magnetfeld in eine Spannung wandelt, die als sinusförmigen Kurvenverlauf dargestellt ist, der auf einem oszillierenden Magnetfeld basiert, das durch ein rotierendes Ziel-Rad erzeugt wird. Die Spannung kann auch als Messsignal bezeichnet werden.
Der Verstärker 21 verstärkt die durch den Komparator 22 zu verwendende, analoge Ausgangsspannung des Magnetsensors 20a.
Der Komparator 22 ist dazu ausgebildet, das verstärkte Messsignal mit einem Schaltschwellenwert zu vergleichen, um basierend auf den Vergleichsergebnissen eine Rechteckwelle zu erzeugen.
Der Strommodulator 23, auch als Protokollgenerator bezeichnet, empfängt das Ausgangssignal des Komparators 22 und erzeugt einen Ausgangsstrom Iout gemäß einem programmierten Stromschaltprotokoll oder Regelsatz. Daher bestimmt der Strommodulator 23 einen auszugebenden Stromwert, der aus mehreren Strompegeln oder -zuständen ausgewählt ist.
Der Strommodulator 23 enthält zumindest einen Prozessor und kann, basierend darauf, ob sich ein Ziel-Rad in einer Richtung (z. B. im Uhrzeigersinn) oder in einer anderen Richtung (z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn) dreht, für eine (in das Protokoll codierte) Zeitdauer entsprechend dem Stromschaltprotokoll zwischen zwei Stromwerten schalten. Bei einem Beispiel detektiert der Komparator 22 einen Nulldurchgang in einer ansteigenden oder abfallenden Richtung (d. h. ansteigenden oder fallenden Flanke) des verstärkten Messsignals. Jeder detektierte Nulldurchgang kann einen Strompuls erzeugen, während dem der Ausgangsstrom von einem ersten Ausgangsstromzustand in einen zweiten Ausgangsstromzustand geschaltet wird. Es kann sein, dass der Nulldurchgang nicht bei null auftritt, sondern er kann stattdessen bei irgendeinem vorgegebenen Offset auftreten, und er kann im Allgemeinen als Schwellenwertdurchgang oder als Schaltdurchgang betrachtet werden. Daher liefert das Ausgangssignal des Komparators 22 einen Startpunkt des Ausgangsstrompulses.
Für die Detektion der Drehrichtung eines Rads werden zwei Signalpfade, die eine Phasen- oder Zeitverschiebung aufweisen, verwendet. Dies kann durch eine zweite Sensorbrücke, die räumlich verschoben ist, oder durch ein einziges Mittelerfassungselement erreicht werden. Das bedeutet, wir haben ein „Geschwindigkeits“-Brückensignal und ein (zeitverschobenes) Phasen-„dir“-Signal.
Bei einem ersten Verfahren wird bei jedem Nulldurchgang des Geschwindigkeitssignals ein Sample des phasenverschobenen dir-Signals genommen. Die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden dir-Samples in Verbindung damit, ob das erste Sample bei einem ansteigenden oder abfallenden Nulldurchgang des Geschwindigkeitssignals genommen wurde, bestimmt die Richtung.
Bei einem zweiten Verfahren kann, wenn zwei räumlich getrennte Sensorbrücken verwendet werden, die Drehrichtung durch Verwendung der Information, welcher Nulldurchgang welcher Sensorbrücke früher als der andere aufgetreten ist, bestimmt werden.
Wie oben angemerkt, handelt es sich bei dem Strommodulator 23 um einen Protokollgenerator, der die Komparatorausgabe empfängt und basierend auf dem aufcodierten Protokoll, das mit Messwerten der gemessenen Größe verknüpft ist, einen aus mehreren Strom-Zuständen ausgewählten Ausgangsstrom Iout bestimmt, und eine Pulsweite (Dauer) für den Ausgangsstrompuls. Während soweit zwei Strompegel oder -zustände beschrieben wurden, ist der Strommodulator 23 dazu ausgebildet, zumindest zwei zusätzliche Strompegel zu erzeugen, um den Ausgangsstrom Iout im Hinblick auf den in 1 gezeigten Kondensator 1 zu formen. Das heißt, der Ausgangsstrom Iout wird geformt, um die Flankensteilheit des Strompulses zu verbessen.
Zurückverweisend auf 1 enthält der Sensor 5 den Strommodulator 23, der dazu ausgebildet ist, den Ausgangsstrom Iout des Sensors 5 so zu formen, dass der Kondensator 10 beim Wechseln zwischen zwei oder mehr Hauptstromzuständen (z. B. beim Wechseln zwischen 7 mA und 14 mA) schneller geladen und entladen wird. Verschiedene Kommunikationsprotokolle (z. B. PWM-Protokoll oder AK-Protokoll) können eine unterschiedliche Anzahl von Hauptstromzuständen verwenden. Zu diesem Zweck wird während einer Anfangsphase des Strompulses des Ausgangsstroms Iout ein zusätzlicher Strom in das Sensor-IC getrieben, und in einer Endphase des Strompulses, wenn der Strompuls vorüber ist, wird Strom von dem Ausgangsstrom Iout oder dem Ausgangsstrom Iout subtrahiert.
Bei den Beispielen hierin entnimmt der Strommodulator 23 von der Spannungsversorgungsseite, um den Ausgangsstrom Iout bei 7 mA in einem normalen Betriebszustand und bei 14 mA, wenn er einen Strompuls erzeugt, bereitzustellen.
Wie unten ausführlicher beschrieben wird, enthält der Strommodulator 23 zusätzlich zum Stromverbrauch des Sensor-ICs einen Stromspiegel, der ein- und ausgeschaltet wird. Durch Schalten des Stromspiegels zwischen zwei Zuständen (d. h. EIN und AUS) kann zusätzlicher Strom addiert werden, wenn der Stromspiegel eingeschaltet ist, und weggenommen werden, wenn der Stromspiegel ausgeschaltet ist. Auf diese Weise kann der Strommodulator, wenn der Stromspiegel aus bzw. ein ist, zum Beispiel zwischen 7 mA und 14 mA schalten.
Zusätzliche Stromspiegel können bereitgestellt werden, um den Strommodulator 23 über zwei Ausgangsstromzustände hinaus zu erweitern, und sie werden entsprechend dem kodierten Protokoll, das mit Messwerten der gemessenen Größe verknüpft ist, für eine vorgegebene Dauer ein- und ausgeschaltet. Daher kann der Strommodulator als Mehrfachstrompegelausgabe-/-entnahmeeinrichtung betrachtet werden.
Durch Einschalten von einer oder mehr Stromquellen bei einer Mehrfachpegel-Stromspiegelkonfiguration ist der Strommodulator 23 dazu ausgebildet, für eine vorgegebene Dauer zusätzlichen Strom, der größer als der Pulsstrompegel ist, zu initiieren, um eine ausreichende Anstiegszeit an der ansteigenden Flanke des Strompulses zu erzeugen.
Alternativ ist dieser Strommodulator 23 dazu ausgebildet, eine oder mehr Stromquellen in der Mehrfachpegel-Stromspiegelkonfiguration auszuschalten, so dass der Ausgangsstrom Iout unter den normalen Stromzustand (z. B. den 7 mA-Zustand) fällt. Zum Beispiel kann der Ausgangsstrom auf einen Basisstrom, der geringer als die normale Stromausgabe ist, verringert werden. Bei dem Basisstrom kann es sich um einen minimalen Betriebsstrom des Sensor-ICs handeln. Daher repräsentiert der Basisstrom den durch den Rest des Sensor-ICs fließenden Strom, der für den Stromverbrauch für den Betrieb des Rests des Sensor-ICs verwendet wird. In anderen Worten, der Strommodulator 23 kann ausgeschaltet werden, während die verbleibenden Komponenten des Sensors 5 in Betrieb bleiben.
Im Hinblick auf das Stromschaltprotokoll, das verwendet wird, um zwischen zwei Hauptstromzuständen zu schalten, kann ein 50%-Tastgrad-Protokoll verwendet werden. Hierbei tritt Schalten bei jedem Nulldurchgang oder Schaltdurchgang (engl.: „switching crossing“) der erfassten Größe (z. B. des erfassten Magnetfelds) auf. Das heißt, das Schalten für die Strompulserzeugung kann bei der den Schaltschwellenwert kreuzenden ansteigenden Flanke und abfallenden Flanke des Sensormesssignals auftreten.
Alternativ kann der Ausgangsstrompuls eine vorgegebene Dauer (d. h. Pulslänge) abhängig von einer erfüllten Bedingung der erfassten Größe (z. B. des Magnetfelds) besitzen. Zum Beispiel kann ein Ausgangsstrompuls für eine erste vorgegebene Dauer (z. B. 45 µsec-Strompuls) bei einer ansteigenden Flanke erzeugt werden, während sich ein Ziel-Rad in einer ersten Drehrichtung (z. B. Richtung im Uhrzeigersinn) dreht. Alternativ kann ein Ausgangsstrompuls bei einer ansteigenden Flanke für eine von der ersten vorgegebenen Dauer verschiedene zweite vorgegebene Dauer (z. B. 90 µsec-Strompuls) erzeugt werden, während sich ein Ziel-Rad in einer zweiten Drehrichtung (z. B. Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn) dreht.
Es wird einleuchten, dass ein ähnliches Schema unter Verwendung der in Bezug auf den Schaltdurchgang fallenden Flanke des Sensorsignals implementiert werden kann. Daher ist, basierend auf dem Sensorsignal und einem Schaltschwellenwert pro magnetischer Periode des Sensorsignals nur eine Auslösebedingung implementiert.
Daher kann der Ausgangsstrompuls, basierend auf einer ansteigenden oder abfallenden Flanke des einen Schaltschwellenwert kreuzenden Sensorsignals eine Länge für einen Teil des magnetischen Signals (z. B. 50% Tastverhältnis) oder für eine vorgegebene Dauer besitzen. Der Mikrocontroller 4 ist dazu ausgebildet, einen durch das Filter 3 in einen Spannungswert oder ein Signal gewandelten Puls zu detektieren und die Dauer davon zu detektieren, um einen in den Puls einkodierten Zustand (z. B. Drehgeschwindigkeit, Ausmaß der Drehung, Drehrichtung, etc.) zu bestimmen.
2B zeigt einen Magnet-Geschwindigkeitssensor 200b, der einen Magnetsensor 20b, einen Verstärker 21, einen Komparator 22, einen Strommodulator 23 enthält. Der Magnet-Geschwindigkeitssensor 200b ist ähnlich zu dem Magnet-Geschwindigkeitssensor 200a mit der Ausnahme, dass anstelle eines xMR-Brückensensors ein Hall-Sensor verwendet wird. Bei dem Magnetsensor 20b handelt es sich um einen Hall-Sensor, der ein Magnetfeld in eine Spannung konvertiert, die als sinusförmiger Kurvenverlauf basierend auf einem durch ein rotierendes Ziel-Rad erzeugtes, oszillierendes Magnetfeld repräsentiert wird.
2C zeigt eine Temperatursensorschaltung 200c, die einen Temperatursensor 20c, einen Verstärker 21 und einen Strommodulator 23 enthält. Der Temperatursensor ist dazu ausgebildet, eine Temperatur in eine Spannung zu wandeln. Der Strommodulator 23 empfängt von dem Verstärker 21 ein verstärktes Messsignal und kann einen digitalen Code in Form eines Mehrfachpegel-Ausgangsstroms basierend auf dem Spannungspegel des Messsignals (d. h. basierend auf der gemessenen Temperatur) ausgeben.
3A ist ein Schaltbild einer Strommodulatorschaltung 300, die in einem Strommodulator gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen implementiert ist. 3B ist ein Beispiel-Stromdiagramm einer Stromausgabe Iout über der Zeit gemäß der in 3A gezeigten Strommodulatorschaltung 300. In dem Stromdiagramm sind verschiedene Strompegel oder -zustände mit 1-4 nummeriert, und sie entsprechen verschiedenen in der Strommodulatorschaltung 300 in 3A gezeigten Schalterzuständen.
Die Strommodulatorschaltung 300 kann in einer beliebigen der hierin beschriebenen Strommodulatoren implementiert werden. Die Strommodulatorschaltung 300 ist ein Stromspiegel mit mehreren schaltbaren Stromsenken. Daher ist die Strommodulatorschaltung 300 im Allgemeinen als Stromsenke ausgebildet, um Strom von der Versorgungsspannungsseite zu entnehmen, um basierend auf einem Stromschaltprotokoll zwischen zwei oder mehr Hauptstromzuständen zu wechseln. Die Strommodulatorschaltung 300 enthält ein Versorgungspad 300, das mit dem Anschluss Vs des Sensors 5 gekoppelt ist. Hierbei ist die Strommodulatorschaltung 300 dazu ausgebildet, in einer normalen Betriebsart einen Ausgangsstrom Iout mit 7 mA und beim Erzeugen eines Strompulses mit 14 mA bereitzustellen.
Die Strommodulatorschaltung 300 ist ein Mehrfachpegel-Stromspiegel mit mehreren Wandlern, um den Ausgangsstrom Iout zu erzeugen. Zum Beispiel sind vier Stromsenken 31, 32, 33 und 34 und drei Schalter 35, 36 und 37 vorhanden. Die Stromsenken 31, 32, 33 und 34 liefern Ströme Ibias1, Ibias2, Ibias3 bzw. Ibias4, die einen Strom von 3,5 mA, 3,5 mA, 7 mA bzw. 7 mA aufweisen. Die Schalter 35, 36 und 37 sind mit einer jeweiligen Stromsenke in Reihe gekoppelt und sie sind dazu ausgebildet, ihre jeweilige Stromsenke vom Rest des Stromspiegels zu koppeln und zu entkoppeln. Gekoppelte Stromsenken können als aktive Stromsenken oder als angeschlossene Stromsenken bezeichnet werden, und entkoppelte Stromsenken können als inaktive Stromsenken oder als abgekoppelte Stromsenken bezeichnet werden. Die Schalter 35, 36 und 37 werden durch einen Prozessor, einen Controller (nicht gezeigt) und/oder ein digitales Netzwerk (sequenzielle Logik), der/die das Stromschaltprotokoll des Strommodulators implementiert, gesteuert.
Obwohl nicht gezeigt, kann ein Schalter auch in Reihe zu der Stromsenke 32 vorgesehen sein, um die Stromsenke 32 schaltbar von der Schaltung zu koppeln und zu entkoppeln. Dies würde zu dem Minimalstrom führen, den der Rest des Chips verbraucht (d. h. Ichip).
Insbesondere wenn eine Stromsenke mit dem Rest des Stromspiegels gekoppelt ist, addiert sich die Stromabsenkung zu der Stärke des von der Spannungsversorgung 1 entnommenen Stroms Iin, und der Ausgangsstrom Iout wird erhöht. Im Gegensatz dazu addiert sich der entnommene Strom, wenn eine Stromsenke vom Rest des Stromspiegels entkoppelt ist, nicht zu der Stärke des von der Spannungsversorgungsseite gesenkten Stroms, und der Ausgangsstrom Iout wird verringert.
Es wird weiterhin angemerkt, dass die Stromsenke 32 so angeschlossen ist, dass zumindest ein Minimalstrom Ichip für dessen Grundfunktionalität (d. h. um für die Differenz zwischen dem Niedrig-Strompegel (7 mA) und dem Stromverbrauch für den Rest des Chips zu sorgen) in das Sensor-IC gezogen werden kann. Der Strom Ichip stellt den Stromverbrauch des Rests des Sensorchips ohne den Strommodulator dar. Der Rest des Sensorchips oder ICs ist parallel zu dem Versorgungspad 30 geschaltet. Wenn die Stromsenke 32 die einzige aktive Stromsenke ist, kann das Sensor-IC als in einem Niedrigleistungsverbrauchszustand befindlich betrachtet werden, der weiterhin einen Zustand mit minimalem Leistungsverbrauch darstellen kann. In diesem Zustand kann der Kondensator 10 im Gegensatz dazu, wenn ein größerer Strom in das Sensor-IC gezogen wird, schneller entladen werden.
Die Stromzustände 2 und 4 werden als Hauptstromzustände betrachtet, zwischen denen der Strommodulator wechselt. Allerdings wird es einleuchten, dass mehr als zwei Hauptstromzustände implementiert werden können. Zum Beispiel könnte ein Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise ein AK-Protokoll drei Hauptstromzustände verwenden. Hierbei entspricht der Stromzustand 4 einer Normalstromausgangsbetriebsart, während Stromzustand 2 einem Strompuls entspricht. Zusätzlich handelt es sich bei dem Stromzustand 1 um einen Zustand mit erhöhtem Strom, um für eine begrenzte Dauer zusätzlichen Strom zu initiieren, um die Ladezeit des Kondensators 10 während einer Anfangsphase des Strompulses zu verringern (d. h. bei einem Übergang vom Stromzustand 4 in den Stromzustand 2, der auch als ansteigende Flanke bezeichnet werden kann). Der Stromzustand 3 stellt einen Zustand mit verringertem Strom dar, der verwendet wird, um die Entladezeit des Kondensators 10 während einer Endphase des Strompulses, wenn der Strompuls beendet ist, zu verringern (d. h. bei einem Übergang vom Stromzustand 2 in Stromzustand 4, was allgemein als abfallende Flanke bezeichnet wird).
Der Schalter 35 ist während der Stromzustände 1, 2 und 4 geschlossen, und er ist während des Stromzustands 3 geöffnet. Der Schalter 36 ist während des Stromzustands 1 geschlossen, und er ist während der Stromzustände 2-4 geöffnet. Der Schalter 37 ist während der Stromzustände 1 und 2 geschlossen, und er ist während der Stromzustände 3 und 4 geöffnet. Das Ergebnis ist ein Wechsel des entnommenen Stroms zwischen vier Stromzuständen.
Die Stromsenken sind parallel zwischen den Sensoranschlüssen Vs und GND und parallel zu dem Kondensator 10 geschaltet. Wenn ein Strompuls zugeführt wird, wird der Ausgangsstrom durch die aktiven Stromsenken 31, 32 und 34 auf 14 mA umgeschaltet. Zusätzlich wird die Stromsenke 33 während einer Anfangsphase des Strompulses aktiviert. Zum Beispiel werden während der ersten 4 µs durch die Stromsenke 33 zusätzlich 7 mA injiziert. Das bedeutet, dass der Stromverbrauch des Siliziums während dieser 4 µs auf 21 mA erhöht wird. Allerdings steigt der Stromverbrauch des Sensors (d. h. wobei mit Sensor das Silizium zusammen mit dem Kondensator 10 definiert wird) zwischen 7 mA bis 14 mA nach wie vor an. Nach diesen anfänglichen 4 µs wird die Stromsenke 33 abgeschaltet und der Verbrauch des Siliziums wird auf 14 mA geschaltet.
Der Strompuls kann eine Länge im Bereich von 30-45 µs besitzen, aber er ist nicht hierauf beschränkt. Am Ende des Strompulses wird, ähnlich zum ersten Teil, ein kurzer Strompuls mit einer Richtung, die dem durch die Stromsenke 33 bereitgestellten entgegengesetzt ist, zugeführt. In diesem Zustand (d. h. Stromzustand 3) sind alle Schalter 35-37 geöffnet, so dass der entnommene Strom auf einen Minimalwert (z. B. 3,5 mA) verringert wird. Da in diesem Fall der Entladestrom auf 3,5 mA und nicht wie während der Ladephase auf 7 mA begrenzt ist, wird die Zeit, für die die zusätzliche Senke eingeschaltet ist, auf 8 µs verdoppelt, um eine ausreichende Entladung des Kondensators 10 zu erlauben. Je größer der Kondensator ist, desto länger sollte die Dauer der Stromzustände 1 und 3 sein. Zusätzlich kann auch die Stromsenke 32 während des Stromzustands 3 abgekoppelt werden. Durch das Abkoppeln der Stromsenke 32 würde dies zu dem Minimalstrom, den der Rest des Chips verbraucht (d. h. Ichip) führen.
Der Strommodulator einschließlich der Strommodulatorschaltung 300 erhöht die Ladegeschwindigkeit des Kondensators auf den stationären Zustand, und erhöht auch die Entladegeschwindigkeit des Kondensators auf den stationären Zustand während der Anstiegszeit bzw. der Abfallzeit des Ausgangsstrompulses.
Somit wird eine Mehrfachpegel-Strompegelsenke verwendet, um Stromschalten im Fall eines Kondensators, der an den Sensoranschlüssen des Sensors 5 angebracht ist, durchzuführen. Durch das Einbeziehen des Kondensators ist der Sensor 5 dazu in der Lage, den RI 130 EMI-Test zu bestehen, während er immer noch einer für den Mikrocontroller 4 akzeptablen Strompulsflankensteilheit genügt. Der Mikrocontroller 4 misst die Ausgangsspannung, die sich entsprechend dem Ausgangsstrom des Sensors 5 ändert, und bestimmt eine Charakteristik der gemessenen Größe (z. B. Rad-Geschwindigkeit, Motor-Geschwindigkeit, Getriebe-Geschwindigkeit, Temperatur, etc.). Wenn zum Beispiel ein Ausgangsstrompuls durch den Sensor 5 erzeugt wird, wird an dem Knoten N2 ein Spannungspuls als Vout' erzeugt. Der Mikrocontroller 4 detektiert diesen Puls und führt basierend darauf eine zusätzliche Verarbeitung durch.
Eine zusätzliche Flexibilität könnte durch Hinzufügen von Trimmungen (engl.: „trimmings“) für den zusätzlichen Strom, der während der Anfangs- und Endphase des Strompulses geschaltet wird, hinzugefügt werden. Sowohl die Zeit als auch der Strom der zusätzlichen Stromsenken (z. B. Ibias1 und Ibias3) könnte trimmbar gemacht werden.
4A ist ein Schaltbild einer Strommodulatorschaltung 400, die durch einen Strommodulator gemäß einer oder mehr Ausgestaltungen implementiert ist. 4B ist ein Beispiel-Spannungsdiagramm einer Referenzspannung Vref eines Operationsverstärkers (OpAmp) über der Zeit gemäß der in 4A gezeigten Strommodulatorschaltung 400. In dem Spannungsdiagramm sind vier verschiedene Spannungspegel oder -zustände mit 1-4 nummeriert, und sie entsprechen verschiedenen, in der Strommodulatorschaltung 400 in 4A gezeigten Schalterpositionen 1-4. Die verschiedenen Spannungszustände von Vref führen zu verschiedenen Stärken des von der Spannungsversorgungsseite entnommenen Stroms. Daher ändert sich der Ausgangsstrom Iout entsprechend dem entnommenen Strom Iin.
Der Strommodulator 400 enthält ein Versorgungspad 40, das mit dem Anschluss Vs des Sensors 5 gekoppelt ist. Hierbei ist die Strommodulatorschaltung 400 dazu ausgebildet, in einer normalen Betriebsart einen Ausgangsstrom Iout mit 7 mA zu liefern, und beim Erzeugen eines Strompulses mit 14 mA.
Die Strommodulatorschaltung 400 enthält einen Spannungsteiler 41 mit in Reihe geschalteten Widerständen, einen Schalter 42, einen OpAmp 43 und einen Transistor 44. Bei dem Schalter 42 kann es sich um einen einpoligen Mehrwegeschalter handeln, so dass er eine Verbindung mit einem der verschiedenen Knoten in dem Spannungsteiler 41 bereitstellt. Jeder Knoten des Spannungsteilers 41 hat, wenn die Schaltung von der Versorgung nach Masse voranschreitet, einen anderen Spannungswert von einem ansteigenden auf einen abfallenden Wert. Daher verringern sich die Spannungspegel in der Reihenfolge des Spannungszustands 1, 2, 4 und 3.
Der Schalter 42 bietet eine Verbindung von dem Spannungsteiler 41 zu dem nicht-invertierenden Eingang des OpAmps 43. Der OpAmp 43 beinhaltet eine negative Rückkopplungsschleife und gibt eine Spannung V_G aus, die dem Steueranschluss (z. B. dem Gateanschluss) des Transistors 44 zugeführt wird. Die Stromstärke, die durch den Transistor 44 fließt, hängt von der Spannung V_G ab, und sie kann proportional zu der Spannung V_G sein. Das heißt, wenn die Spannung V_G ansteigt, steigt auch der Strom Iin, der durch den Transistor 44 fließt, an. Das Gegenteil trifft ebenso zu. Wenn sich die Spannung V_G verringert, verringert sich auch der Strom Iin, der durch den Transistor 44 fließt. Hierbei kann die Spannung V_G zwischen der Einschaltspannung und der Sättigungsspannung des Transistors 44 arbeiten.
Basierend auf dieser Anordnung wird die Referenzspannung Vref durch Anschließen des nicht-invertierenden Eingangs über einen Widerstand oder eine Reihe von Widerständen des Spannungsteilers 41 geändert. Aufgrund der an den invertierenden Anschluss des OpAmps 43 angeschlossenen Rückkopplungsschleife stellt der OpAmp 43 seine Ausgangsspannung V_G so ein, dass die Spannungsdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen des OpAmps 43 null wird. Diese Änderung bei der Spannung V_G führt zu verschiedenen Strompegeln, die an dem Versorgungspad 40 erzielt werden, wenn Vref geändert wird.
Der Schalter 42 wird durch einen Prozessor, einen Controller und/oder eine sequenzielle Digitallogik (nicht gezeigt), der/die das Stromschaltprotokoll des Strommodulators implementiert, gesteuert.
Während verschiedene Ausgestaltungen beschrieben wurden, wird es Fachleuten einleuchten, dass viele weitere Ausgestaltungen und Implementierungen im Rahmen der Offenbarung möglich sind. Während zum Beispiel in den obigen Beispielen bestimmte Strom-, Spannungs- und Zeiteinteilungswerte beschrieben werden, sind die Ausgestaltungen nicht hierauf beschränkt. Weiterhin ist eine Anzahl von Strom- und Spannungszuständen nicht auf die in den obigen Beispielen verwendete Anzahl beschränkt.
Dementsprechend sollen die Ausgestaltungen, außer im Hinblick auf die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente, nicht beschränken werden. Im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme, etc.) ausgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), die verwendet werden, um derartige Komponenten zu beschreiben, sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente oder Struktur entsprechen, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (d. h. die funktional äquivalent ist), selbst wenn sie zu der offenbarten Struktur, die die Funktion in den beispielhaften Implementierungen der hierin beschriebenen Ausgestaltungen durchführt, strukturell nicht äquivalent ist.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als separates Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als separates Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Es ist weiterhin anzumerken, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Einrichtung mit Mitteln zum Durchführen jeder der jeweiligen Handlungen dieser Verfahren implementiert werden können.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung mehrerer in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarter Handlungen oder Funktionen nicht als in der angegebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollten. Deshalb beschränkt die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge, es sei denn, dass diese Handlungen oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine einzelne Handlung mehrere Teilhandlungen einschließen oder in solche aufgeteilt werden. Solche Teilhandlungen können enthalten und Teil der Offenbarung dieser Einzelhandlung sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können hierin bereitgestellte Ausführungsbeispiele in Hardware oder Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums ausgeführt werden, z. B. einer Diskette, DVD, einer Blue-Ray, einer CD, einem RAM, einem ROM, einem PROM, einem EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher mit elektronisch lesbaren Steuerungssignalen, die darauf gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind, damit zusammenzuarbeiten), dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Anweisungen können durch einen oder mehr Prozessoren ausgeführt werden, wie beispielsweise eine(n) oder mehr zentrale Recheneinheiten (CPUs), Digitalsignalprozessoren (DSPs), Universal-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gatterarrays (FPGAs), oder sonstige gleichwertige integrierte oder getrennte Logikschaltungen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, so wie hier verwendet, auf jede beliebige vorangehende Struktur oder jede sonstige für die Ausführung der hier beschriebenen Verfahren geeignete Struktur beziehen. Zusätzlich kann die hier beschriebene Funktionalität mittels zugeordneter Hardware und/oder mittels Softwaremodulen. Auch könnten die Techniken in einer oder mehr Schaltungen oder Logikelementen voll implementiert sein.
Daher können die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination hiervon implementiert werden. Zum Beispiel können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken innerhalb von einem oder mehr Prozessoren einschließlich einem oder mehr Mikroprozessoren, DSPs, ASICs oder einer beliebigen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltung sowie beliebigen Kombinationen derartiger Komponenten implementiert werden.
Eine Steuereinheit kann ebenfalls eine oder mehr der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken ausführen. Derartige Hardware, Software und Firmware kann innerhalb derselben Einrichtung oder innerhalb separater Einrichtungen implementiert werden, um sich für die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zu eignen. Software kann auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert werden, so dass das nicht-flüchtige, computerlesbare Medium einen darauf gespeicherten Programmcode oder einen Programmalgorithmus enthält, der, wenn er ausgeführt wird, ein Computerprogramm dazu veranlasst, die Schritte eines Verfahrens durchzuführen.
Obwohl verschiedene beispielhafte Ausgestaltungen offenbart wurden, wird es Fachleuten einleuchten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen, die einige der Vorteile der hierin beschriebenen Konzepte erreichen können, vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Rahmen der Ausgestaltungen abzuweichen. Es wird jenen, die über ein angemessenes Fachwissen verfügen, einleuchten, dass andere Komponenten, die dieselben Funktionen durchführen, geeignet ausgetauscht werden können. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Ausgestaltungen zu verlassen. Es sollte erwähnt werden, dass Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine bestimmte Figur erläutert werden, auch in den Fällen, in denen dies nicht ausdrücklich erwähnt wird, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können. Derartige Modifikationen der Konzepte sollen durch die beigefügten Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente abgedeckt werden.

Claims

Sensoreinrichtung, die aufweist: eine Zwei-Pin-Stromschnittstelle mit einem Eingangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Eingangsstrom in die Sensoreinrichtung zu ziehen, und einen Ausgangspin, der dazu ausgebildet ist, einen Ausgangsstrom von der Sensoreinrichtung auszugeben, wobei der Ausgangsstrom von dem Eingangsstrom abgeleitet wird; einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein Messsignal basierend auf einer gemessenen Größe zu erzeugen; und einen Strommodulator, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Messsignal einen Strompuls als Ausgangsstrom zu erzeugen, so dass der Ausgangsstrom zwischen zumindest zwei Hauptstromzuständen wechselt, wobei der Strommodulator weiterhin dazu ausgebildet ist, den Ausgangsstrom in einer Anfangsphase des Strompulses für eine erste Dauer zu modulieren, so dass der Ausgangsstrom auf einen ersten Strompegel, der größer als die zumindest zwei Hauptstromzustände ist, erhöht wird, und den Ausgangsstrom in einer Endphase des Strompulses für eine zweite Dauer zu modulieren, so dass der Ausgangsstrom auf einen zweiten Pegel, der geringer als die zumindest zwei Hauptstromzustände ist, verringert wird.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Strompuls eine Pulsdauer aufweist und wobei sowohl die erste Dauer als auch die zweite Dauer geringer sind als die Pulsdauer.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Dauer länger ist als die erste Dauer.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anfangsphase bei einer ansteigenden Flanke des Strompulses initiiert wird und die Endphase bei einer abfallenden Flanke des Strompulses initiiert wird.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Strommodulator dazu ausgebildet ist, den in die Sensoreinrichtung gezogenen Eingangsstrom basierend auf dem Messsignal und einem Protokoll, das mit gemessenen Werten der gemessenen Größe verknüpft ist, zu regeln.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Ausgangsstrom gleich dem Eingangsstrom ist.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiterhin aufweist: einen Kondensator, der mit dem Eingangspin und dem Ausgangspin gekoppelt ist.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei eine Ladegeschwindigkeit des Kondensators während der ersten Dauer erhöht wird und eine Entladegeschwindigkeit des Kondensators während der zweiten Dauer erhöht wird.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 8, wobei Übergänge zwischen den zumindest zwei Hauptstromzuständen in dem Ausgangsstrom eine RI 130-Kompatibilität aufweisen.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Sensoreinrichtung eine ist und das durch den Sensor erzeugte Messsignal zwischen zwei Extrema oszilliert, wenn sie sich in Anwesenheit eines oszillierenden Magnetfelds befindet, und der Strommodulator dazu ausgebildet ist, den Strompuls zu erzeugen, wenn das Messsignal einen Schaltschwellenwert kreuzt.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: die Sensoreinrichtung eine Temperatursensoreinrichtung ist, der Sensor dazu ausgebildet ist, das Messsignal basierend auf einer gemessenen Temperatur zu erzeugen, und der Strommodulator dazu ausgebildet ist, den Strompuls basierend auf einem Digitalcode, der der durch das Messsignal repräsentierten, gemessenen Temperatur entspricht, zu erzeugen.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Strommodulator aufweist: einen Strommodulator, der mehrere Stromsenken aufweist, die basierend auf einem Stromschaltprotokoll schaltbar aktiviert und deaktiviert werden, wobei sich der Eingangsstrom je nachdem, welche der mehreren Stromsenken aktiviert und deaktiviert werden, ändert; und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, die mehreren Stromsenken basierend auf dem Stromschaltprotokoll schaltbar zu aktivieren und zu deaktivieren.
Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Stromspiegel eine primäre Stromsenke aufweist, die fest aktiviert wird, so dass zumindest ein Minimalstrom als Eingangsstrom gezogen wird, um der Sensoreinrichtung Leistung zuzuführen.
Sensoreinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strommodulator aufweist: einen Operationsverstärker mit einem nicht-invertierenden Anschluss, der an mehrere Spannungen schaltbar angeschlossen ist, einen invertierenden Anschluss, der an eine Rückkopplungsschleife angeschlossen ist, und einen Ausgangsanschluss; einen Transistor mit einem Steueranschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers gekoppelt ist, wobei der Transistor dazu ausgebildet ist, den Eingangsstrom basierend auf einer Spannung an dem Steueranschluss einzustellen; und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, den nicht-invertierenden Anschluss basierend auf einem Stromschaltprotokoll mit einer der mehreren Spannungen schaltbar zu verbinden, um die Spannung an dem Steueranschluss zu steuern.
Verfahren zum Modulieren eines durch eine Zwei-Pin-Stromschnittstelle einer Sensoreinrichtung fließenden Stroms, wobei das Verfahren aufweist: Ziehen eines Eingangsstroms in die Sensoreinrichtung; Ausgeben eines Ausgangsstroms von der Sensoreinrichtung, wobei der Ausgangsstrom von dem Eingangsstrom abgeleitet wird; Erzeugen eines Messsignals basierend auf einer gemessenen Größe; Erzeugen eines Strompulses als Ausgangsstrom basierend auf dem Messsignal, so dass der Ausgangsstrom zwischen zumindest zwei Hauptstromzuständen wechselt; und Modulieren des Ausgangsstroms in einer Anfangsphase des Strompulses für eine erste Dauer, so dass der Ausgangsstrom auf einen ersten Strompegel höher als die zumindest zwei Hauptstromzustände erhöht wird, und so, dass der Ausgangsstrom in einer Endphase des Strompulses für eine zweite Dauer auf einen zweiten Pegel geringer als die zumindest zwei Hauptstromzustände verringert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Strompuls eine Pulsdauer aufweist und sowohl die erste Dauer als auch die zweite Dauer geringer sind als die Pulsdauer.
Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die zweite Dauer länger ist als die erste Dauer.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, das weiterhin aufweist: Initiieren der Anfangsphase bei einer ansteigenden Flanke des Strompulses; und Initiieren der Endphase bei einer abfallenden Flanke des Strompulses.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, das weiterhin aufweist: Regeln des in die Sensoreinrichtung gezogenen Eingangsstroms basierend auf dem Messsignal und einem Protokoll, das mit gemessenen Werten der gemessenen Größe verknüpft ist, wobei der Ausgangsstrom gleich dem Eingangsstrom ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei eine Ladegeschwindigkeit eines an einen Eingangspin und einen Ausgangspin der Zwei-Pin-Stromschnittstelle angeschlossenen Kondensators während der ersten Dauer erhöht wird und eine Entladegeschwindigkeit des Kondensators während der zweiten Dauer verringert wird.