DE102020108928A1

DE102020108928A1 - Vorrichtung mit einem Sensor, Steuerung und entsprechende Verfahren

Info

Publication number: DE102020108928A1
Application number: DE102020108928.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Motz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US20210305997A1; US11515887B2; CN113472355A

Abstract

Sensorvorrichtungen, Steuerungen und entsprechende Verfahren werden bereitgestellt. In einer Sensorvorrichtung wird dabei ein analoges Sensorsignal in ein erstes digitales Signal gewandelt. Mittels eines Sigma-Delta-Modulators wird ein zweites digitales Signal auf Basis des ersten digitalen Signals erzeugt. Ein pulsweitenmoduliertes Signal wird auf Basis des zweiten digitalen Signals erzeugt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Vorrichtungen mit einem Sensor, Steuerungen sowie entsprechende Verfahren. Manche Ausführungsformen betreffen dabei die Kommunikation zwischen einer derartigen Vorrichtung und einer Steuerung mittels pulsweitenmodulierten Signalen.
HINTERGRUND
Vorrichtungen mit einem Sensor, im Folgenden auch als Sensorvorrichtungen bezeichnet, werden benutzt, um eine physikalische Größe oder mehrere physikalische Größen zu erfassen. Beispiele hierfür sind Magnetfeldsensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren, Stromsensoren, Spannungssensoren und dergleichen. In vielen Systemen werden dann Signale, die repräsentativ für die erfasste physikalische Größe sind, zu einer Steuerung übertragen, welche die so erhaltenen Informationen über eine oder mehrere erfasste Größen weiterverarbeitet. Ein Beispiel hierfür sind Automobilanwendungen, bei denen mittels einer Vielzahl von Sensoren in einem Fahrzeug Daten erfasst werden, beispielsweise Raddrehzahl, Reifendruck, Temperaturen und dergleichen, und dann die so erfassten Informationen von den Sensorvorrichtungen zu einer oder mehreren Steuerungen, häufig als ECU (Electrical Control Unit) bezeichnet, übertragen werden.
Für diese Übertragung müssen die von dem jeweiligen Sensor erfassten Größen in entsprechende elektrische Signale umgesetzt werden, die dann übertragen werden. Eine Herangehensweise hierfür ist die Pulsweitenmodulation (PWM), bei der Signalpulse übertragen werden, wobei eine Tastverhältnis (engl. Duty Clyle) entsprechend einem Verhältnis einer Pulsdauer zu einer gesamten Zykluslänge oder zu einer Pausenlänge einem Signalwert entspricht. Beispielsweise können Pulse zur Übertragung von 8-Bit-Signalen, welche 2⁸-1= 255 verschiedene Werte aufweisen können, Pulse verwendet werden, welche 255 verschiedene Pulsdauerlängen aufweisen können, z.B. 1 bis 255 Zeiteinheiten, je nach codiertem Wert.
Für eine feste Frequenz eines zugrundeliegenden Taktsignals, das die Zeiteinheiten des pulsweitenmodulierten Signals festlegt, führt eine hohe Auflösung zu einer niedrigen Übertragungsrate bzw. eine niedrige Auflösung zu einer hohen Übertragungsrate. Zum Beispiel ist mit einem Taktsignal von 8 MHz eine Zeiteinheit 125 ms lang. Für eine Auflösung von 14 Bit werden 2¹⁴ - 1 Taktzyklen für einen Zyklus des pulsweitenmodulierten Signals benötigt, was einer Zyklusdauer der übertragenen Information von 2,047 ms entspricht. Bei einer Auflösung von 8 Bit werden 2⁸ - 1 Taktzyklen entsprechend einer Zyklusdauer des pulsweitenmodulierten Signals von 232 µs benötigt. Als Frequenz entspricht dies einer Aktualisierungsrate von etwa 30 kHz statt ca. 500 Hz im Falle einer 14-Bit-Auflösung.
Als Zyklus (auch als PWM-Dauer bezeichnet)des pulsweitenmodulierten Signals ist dabei im Wesentlichen diejenige Zeit zu verstehen, die für einen Puls maximaler Dauer benötigt wird, beispielsweise 2¹⁴ - 1 Taktzyklen für 14 Bit Auflösung oder 2⁸ - 1 Taktzyklen für 8 Bit Auflösung. Innerhalb eines Zyklus ist das pulsweitenmodulierte Signal dann eine gewisse erste Zeitdauer in einem ersten Zustand, z.B. hohen (beispielsweise erste Spannung, erster Strom) und eine zweite Zeitdauer in einem zweiten Zustand (beispielsweise zweite Spannung, zweiter Strom), z.B. niedrigen, und ein Tastverhältnis (Verhältnis der Dauer des ersten Zustands zu der Dauer eines Zyklus) gibt den Wert an, der mit dem jeweiligen Puls codiert wird. Bei fester, bekannter Zyklusdauer steckt die gleich Information auch in der Dauer des ersten Zustands, einer Dauer des zweiten Zustands oder eines Verhältnisses hiervon. Die Dauer des ersten Zustands (z.B Zeit, in der das Signal auf einem hohen Pegel ist) wird im Folgenden auch als Pulsdauerbezeichnet.
Bei manchen Anwendungen, zum Beispiel zur Regelung von Systemen, wird sowohl eine hohe Auflösung zur genauen Regelung als auch eine hohe Aktualisierungsrate, um schnell auf plötzliche Änderungen einer erfassten physikalischen Größe reagieren zu können, benötigt.
KURZFASSUNG
Es werden eine Vorrichtung nach Anspruch 1, eine Steuerung nach Anspruch 10 sowie Verfahren nach den Ansprüchen 16 und 22 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen Sensor umfasst, der eingerichtet ist, ein analoges Sensorsignal auszugeben. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Analog-Digital-Wandleranordnung, die eingerichtet ist, das analoge Sensorsignal in ein Sigma-Delta-moduliertes zweites digitales Signal mit einer Bitbreite von n Bits zu wandeln, und einen Pulsweitenmodulator, der eingerichtet ist, ein pulsweitenmoduliertes Signal auf Basis des zweiten digitalen Signals zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuerung bereitgestellt, umfassend:

einen Eingang zum Empfangen eines pulsweitenmodulierten Signals von einer Sensorvorrichtung, und
eine Verarbeitungsschaltung, welche eingerichtet ist, ein erstes digitales Signal auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, wobei k größer oder gleich 2 ist, zu erzeugen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren bereitgestellt, umfassend:

Erzeugen eines Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals mit einer Bitbreite von n Bits auf Basis eines analogen Sensorsignals, und
Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Signals auf Basis des zweiten digitalen Signals.

Zudem wird noch ein Verfahren bereitgestellt, umfassend: Empfangen eines auf Basis eines Sigma-Delta-modulierten Signals erzeugten pulsweitenmodulierten Signals von einer Sensorvorrichtung, und
Erzeugen eines ersten digitalen Signals auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, wobei k größer oder gleich 2 ist.
Die obige Kurzfassung bietet lediglich einen kurzen Überblick über manche Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend auszulegen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ist ein Diagramm eines Teils einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt Beispielsignale zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen.
4 zeigt weitere Beispielsignale zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen.
5 zeigt einen Teil einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 illustriert die Verwendung eines Choppens gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
7 zeigt Signale zur Erläuterung mancher Ausführungsbeispiele.
8 zeigt ein Diagramm eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9 ist ein Blockdiagramm eines Teils mancher Ausführungsbeispiele.
10 zeigt Beispielsignale zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele der 9.
11 zeigt ein System mit einer Stromschnittstelle gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
12 zeigt ein Flussdiagram zur Veranschaulichung von Verfahren gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
13 zeigt Simulationsergebnisse zum Vergleich mancher Ausführungsbeispiele mit herkömmlichen Herangehensweisen.
14 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
15 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert erläutert. Diese dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. So werden manche Ausführungsbeispiele mit vielen Merkmalen (zum Beispiel Komponenten, Elemente, Vorgänge und dergleichen) beschrieben. Bei anderen Ausführungsbeispielen können manche dieser Merkmale weggelassen sein und/oder durch alternative Merkmale ersetzt werden. Zudem können zusätzlich zu den explizit beschriebenen Merkmalen weitere Merkmale bereitgestellt sein, beispielsweise in herkömmlichen Sensorvorrichtungen und Steuerungen verwendete Merkmale.
Verbindungen oder Kopplungen, die hier beschrieben werden oder in den Zeichnungen dargestellt sind, sind elektrische Verbindungen oder Kopplungen, sofern nichts anderes angegeben ist. Derartige Verbindungen oder Kopplungen können modifiziert werden, beispielsweise durch Hinzufügen von Komponenten oder Weglassen von Komponenten, solange die grundsätzliche Funktion der Verbindung oder Kopplung, beispielsweise das Übertragen eines Signals, das Übertragen einer Information oder dergleichen, nicht wesentlich beeinflusst wird.
Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Variationen oder Modifikationen, die für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sind auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar und werden nicht wiederholt beschrieben.
In den Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher ebenfalls nicht wiederholt detailliert erläutert.
In der Beschreibung angegebene Zahlenwerte und Signalverläufe dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen, da derartige Zahlenwerte und Signalverläufe je nach Implementierung variieren können.
Die 14 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das System der 1 umfasst eine Sensorvorrichtung 140 und eine Steuerung 16. Die Sensorvorrichtung 140 kann bei manchen Ausführungsbeispielen auf einem ersten Chip integriert sein, und die Steuerung 16 kann auf einem zweiten Chip integriert sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Sensorvorrichtung 140 auch mit mehreren Chips ausgebildet sein, die dann beispielsweise in einem jeweiligen Package angeordnet sein können.
Die Sensorvorrichtung 140 sendet Signale an die Steuerung 16, welche eine Information hinsichtlich einer durch einen Sensor 11 der Sensorvorrichtung 140 erfassten physikalischen Größe tragen. Verschiedene im folgenden diskutierte Ausführungsbeispiele betreffen hauptsächlich die Erzeugung derartiger Signale durch eine Sensorvorrichtung wie die Sensorvorrichtung 140 sowie deren Verarbeitung in einer Steuerung wie der Steuerung 16.
Der Sensor 11 ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 als Magnetfeldsensor in Form eines Hall-Sensors dargestellt. Dies dient lediglich der Veranschaulichung, und es können auch andere Arten von Sensoren verwendet werden. Beispielsweise können auch andere Arten von Magnetfeldsensoren wie auf magnetoresistiven Effekten beruhende Sensoren verwendet werden, beispielsweise basierend auf dem Riesenmagnetwiderstand (GMR, giant magnetoresistance), dem Tunnelmagnetwiderstand (TMR, tunneling magnetoresistance) oder dem anisotropen Magnetwiderstand (AMR, anisotropic magnetoresistance). Solche Sensoren werden zusammengefasst auch als XMR-Sensoren bezeichnet. Magnetfeldsensoren werden beispielsweise in Fahrzeuganwendungen benutzt, um Drehzahlen zu messen, indem durch eine Drehung ein veränderliches Magnetfeld erzeugt wird, welches dann erfasst wird. Auch andere Arten von Sensoren als Magnetfeldsensoren können als Sensor 11 verwendet werden, beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren, Stromsensoren, elektrische Spannungssensoren oder Sensoren zum Messen einer mechanischen Spannung. Auch können mehrere Sensoren, auch Sensoren verschiedener Arten, in der Sensorvorrichtung 10 bereitgestellt sein.
Der Sensor 11 gibt ein analoges Ausgangssignal aus, welches die erfasste physikalische Größe repräsentiert. In der Sensorvorrichtung 140 wird dieses analoge Sensorsignal mittels einer Analog-Digital-Wandleranordnung 141 in ein Sigma-Delta-moduliertes zweites digitales Signal s2 gewandelt, welches eine Bitbreite von n Bits aufweist, n ist dabei größer oder gleich 1, beispielsweise mindestens 2, beispielsweise 8 oder mehr.
Unter einem Sigma-Delta-modulierten Signal ist dabei ein Signal zu verstehen, welches mit Hilfe eines Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers oder eines digitalen Sigma-Delta-Modulators erzeugt wird und bei welchem durch Mittelung über die Zeit eine höhere Auflösung erzielbar ist als die Bitbreite n. Dies bedingt, dass sich auch bei konstantem analogen Sensorsignal der Wert des zweiten digitalen Signals s2, insbesondere des niederwertigsten Bits des zweiten digitalen Signals s2, über der Zeit verändern kann. So kann durch Mittelung über der Zeit eine Auflösung größer als der Wert des niederwertigsten Bits erreicht werden. Beispiele für die beiden Alternativen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers oder digitaler Sigma-Delta-Modulator werden weiter unten erläutert.
Das zweite digitale Signal s2 wird einem Pulsweitenmodulator 14 zugeführt, die im Wesentlichen einen Zähler aufweist. Für jede Periode eines zu erzeugenden pulsweitenmodulierten Signals kann der Zähler bis zum Wert, der durch das zweite digitale Signal s2 repräsentiert wird, zählen, und der Pulsweitenmodulator 14 einen ersten Wert ausgeben. Ist der Wert des zweiten digitalen Signals s2 erreicht, wird beispielsweise für einen übrigen Zyklus des pulsweitenmodulierten Signals ein zweiter Wert ausgegeben. Somit repräsentiert die Anzahl der ausgegebenen ersten Werte den Wert des zweiten digitalen Signals s2. Zu bemerken ist, dass der digitale Sigma-Delta-Modulator 13 und der Pulsweitenmodulator 14 nicht als separate Einrichtungen implementiert sein müssen, sondern in einer gemeinsamen digitalen Schaltung, beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors oder dergleichen, implementiert sein können.
Ein so mit einer Sigma-Delta-Modulation erzeugtes pulsweitenmoduliertes Signal kann auch als fraktionales pulsweitenmoduliertes Signal bezeichnet werden.
Das von dem Pulsweitenmodulator 14 ausgegebene Signal spwm wird einer Schnittstelle 15 zugeführt, die daraus ein pulsweitenmoduliertes Signal auf einer Übertragungsleitung erzeugt. Beispielsweise kann die Schnittstelle 15 eine Spannungsschnittstelle wie eine Push-Pull-Schnittstelle, eine Open-Drain-Schnittstelle oder eine LVDS(low voltage differential signaling)-Schnittstelle sein, welche eine erste Spannung ausgibt, während das Signal spwm auf dem oben erwähnten ersten Wert ist, und eine zweite Spannung ausgibt, wenn das Signal spwm auf dem zweiten Wert ist. Bei der Verwendung einer Spannungsschnittstelle kann dabei zu einem sogenannten ratiometrischen Signal führen, bei dem die Pulsdauern unabhängig von einer Versorgungsspannung sind. Die Amplitude des pulsweitenmodulierten Signals ist in diesem Fall proportional zur Versorgungsspannung, so dass bei einer möglichen anschließenden analogen Tiefpassfilterung wie später erläutert der gemittelte Wert aus dem pulsweitenmodulierten Signal proportional = ratiometrisch zur Versorgungsspannung wird und einer Steuerung mit Analog-Digital-Wandlereingang zuführbar ist, dessen Referenz auch proportional zur Versorgungsspannung ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Schnittstelle 15 auch eine Stromschnittstelle sein, wie später unter Bezugnahme auf die 11 noch näher erläutert.
Das von der Schnittstelle 15 gesendete Signal wird von der Steuerung 16 empfangen. Die Steuerung 16 kann beispielsweise einen Microcontroller, einen Mikroprozessor oder andere Verarbeitungskomponenten umfassen, um das empfangene Signal auszuwerten. In dem Ausführungsbeispiel der 1 weist die Steuerung 16 dabei einen schnellen Pfad 17 und einen langsamen Pfad 18 zur Auswertung des empfangenen Signals auf. Der langsame Pfad hoher Auflösung wertet dabei das empfangene Signal über mehrere Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals aus, um die Auflösung zu erhöhen und bei einer genügenden Anzahl von Zyklen letztendlich ein Signal mit einer Auflösung von m Bits wie das erste digitale Signal wiederzugewinnen. Eine solche Auswertung über mehrere Zyklen kann durch Durchschnittsbildung über die mehreren Zyklen erfolgen.
Der schnelle Pfad 17 wertet weniger Zyklen, beispielsweise nur einen Zyklus aus, um so eine hohe Aktualisierungsrate zu erzielen. Somit können mittels des schnellen Pfades 17 plötzliche Änderungen der von dem Sensor 11 erfassten physikalischen Größe detektiert werden, während der langsame Pfad 18 eine hohe Auflösung bietet. Dabei ist zu bemerken, dass zur Detektion schneller Änderungen eine hohe Auflösung im allgemeinen nicht benötigt wird, da schnelle Änderungen um große Beträge auch bei niedriger Auflösung gut detektierbar sind. Beispiele für die Auswertung über mehrere Zyklen und die Auswertung über einen Zyklus werden ebenfalls später noch näher erläutert.
Die 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems mit einer Sensorvorrichtung 150 mit einer möglichen Realisierung der Analog-Digital-Wandleranordnung 141 der 14 mit einem Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler 151 und einem digitalen Tiefpassfilter 152. Abgesehen hiervon entspricht das System der 15 dem System der 14, und die Sensorvorrichtung 150 entspricht der Sensorvorrichtung 140, und die übrigen Komponenten werden nicht nochmals erläutert.
Der Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler 151 empfängt das analoge Sensorsignal von dem Sensor 11 und gibt einen 1-Bit-Strom aus. Der Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler 151 kann ein Wandler erster Ordnung oder höherer Ordnung sein
Der 1-Bit-Strom wird von dem digitalen Tiefpassfilter 152 gefiltert, um das zweite digitale Signal s2 mit der Bitbreite n zu erzeugen. Die Filterung ist dabei so, dass n unterhalb einer maximalen auf Basis des 1-Bit-Stroms erzielbaren Auflösung liegt, beispielsweise durch eine Filterung mit einer höheren Grenzfrequenz. Durch Durchschnittsbildung über mehrere Werte des zweiten digitalen Signals könnte dann diese maximale Auflösung (abgesehen von Rauscheffekten und dergleichen) erreicht werden, so dass das so erzeugte zweite digitale Signal ein Sigma-Delta-moduliertes Signal in obigem Sinne ist.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems mit einer Sensorvorrichtung 10 mit einer möglichen Realisierung der Analog-Digital-Wandleranordnung 141 der 14 mit einem Analog-Digital-Wandler 12 und einem digitalen Sigma-Delta-Modulator 13. Abgesehen hiervon entspricht das System der 1 dem System der 14, und die Sensorvorrichtung 10 entspricht der Sensorvorrichtung 140, und die übrigen Komponenten werden nicht nochmals erläutert.
In der Sensorvorrichtung 10 wird das analoge Sensorsignal mittels des Analog-Digital-Wandlers 12 in ein erstes digitales Signal s1 gewandelt, welches eine Bitbreite von m Bits aufweist, wobei m eine ganze Zahl größer als 1 ist. Typischerweise kann m zwischen 8 und 16 liegen, beispielsweise gleich 12 oder gleich 14 sein. Je höher m, desto höher ist die Auflösung des ersten digitalen Signals, welches von dem Analog-Digital-Wandler 12 ausgegeben wird.
Der Analog-Digital-Wandler 12 kann direkt das erste digitale Signal s1 mit der Bitbreite von m Bit erzeugen. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist dem Analog-Digital-Wandler 12 an seinem Ausgang optional ein digitales Tiefpassfilter 19 nachgeschaltet, welcher eine Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 12 auf eine Bitbreite von m Bit erhöht. Beispielsweise kann in einem solchen Fall der Analog-Digital-Wandler 12 ein 1-Bit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler sein, der einen 1-Bit-Strom erzeugt, und das digitale Tiefpassfilter 19 kann diesen 1-Bit-Strom filtern, um das erste digitale Signal mit einer Bitbreite von m Bit zu erzeugen. Generell kann jede Anordnung verwendet werden, welche aus dem analogen Sensorsignal das erste digitale Signal s1 mit einer Bitbreite von m Bits erzeugt.
Das erste digitale Signal s1 wird dann dem digitalen Sigma-Delta-Modulator 13 zugeführt. Der digitale Sigma-Delta-Modulator 13 erzeugt auf Basis des ersten digitalen Signals s1 ein zweites digitales Signal s2 mit einer Bitbreite von n Bits, wobei n eine ganze Zahl kleiner als m ist. Ein digitaler Sigma-Delta-Modulator ist dabei eine Einrichtung, die aus einem Signal mit einer Bitbreite von m Bits ein Signal mit einer Bitbreite von n Bits erzeugt, wobei mindestens ein Rückkopplungssignal von einem Signal in einem Vorwärtssignalpfad des Sigma-Delta-Modulators subtrahiert wird. Derartige digitale Sigma-Delta-Modulatoren sind im Wesentlichen wie Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler aufgebaut, wobei statt eines analogen Eingangssignals ein digitales Eingangssignal zugeführt wird. Beispiele werden später erläutert. Auch wenn die Bitbreite von m Bits auf n Bits reduziert wird, ist die Information des ersten digitalen Signals s1 dennoch in dem zweiten digitalen Signal s2 grundsätzlich noch vorhanden. Wenn ein erstes digitales Signal s1 mit einem konstanten Wert erzeugt wird, entspricht ein Mittelwert des zweiten digitalen Signals s2 über mehrere Werte dem durch das erste digitale Signal s1 repräsentierten Wert. Dies bedingt, dass bei einem konstanten ersten digitalen Signal s1, welches nicht genau durch das zweite digitale Signal s2 mit n Bits abgebildet werden kann, sich der Wert des zweiten digitalen Signals s2 auch bei konstantem ersten digitalen Signal ändert. Auch dies wird später noch genauer anhand von Beispielen erläutert. n kann beispielsweise größer als 6 sein, und eine Differenz zwischen m und n kann beispielsweise zwischen 2 und 12 liegen. In einem Beispiel, in dem m 14 ist, kann n beispielsweise gleich 12, gleich 10 oder gleich 8 sein. Das zweite digitale Signal s2 wird dann wie für die 14 beschrieben weiter verarbeitet.
Die 2 zeigt ein Beispiel für einen digitalen Sigma-Delta-Modulator 20 erster Ordnung, welcher beispielsweise als digitaler Sigma-Delta-Modulator 13 in der Sensorvorrichtung 10 verwendbar ist. Der digitale Sigma-Delta-Modulator 20 empfängt das erste digitale Signal s1 an einem positiven Eingang eines Akkumulators 21. Der Akkumulator 21 gibt das zweite digitale Signal s2 mit der Bitbreite von n Bit aus. Zusätzlich wird das Signal s2 mit einer Verzögerung 22 um einen Takt zu einem negativen Eingang des Akkumulators 21 rückgekoppelt. Somit erhöht oder erniedrigt sich das Signal s2, das von dem Akkumulator 21 ausgegeben wird, um eine Differenz zwischen dem Signal s1 und dem Signal s2 einer vorhergehenden Taktperiode. Allgemein modifiziert der Akkumulator 21 das von ihm ausgegebene Signal entsprechend einer Differenz seiner Eingangssignale. Das zweite digitale Signal s2 wird dann dem bereits diskutierten Pulsweitenmodulator 14 zugeführt. Wie später erläutert werden wird, sind jedoch auch Sigma-Delta-Modulatoren höherer Ordnung verwendbar.
Als nächstes wird die Erzeugung eines pulsweitenmodulierten Signals und dessen Auswertung in einer Steuerung unter Bezugnahme auf die 3 und 4 noch näher erläutert.
Die 3 zeigt ein Beispiel für ein pulsweitenmoduliertes Signal 32, wie es beispielsweise mit dem Pulsweitenmodulator 14 der 1 und 2 erzeugt und dann durch die Schnittstelle 15 der 1 ausgegeben werden kann. In dem Beispiel der 3 sind vier Zyklen 31A-31D des pulsweitenmodulierten Signals 32 vollständig und ein fünfter Zyklus 31E teilweise dargestellt.
Bei dem Beispiel der 3 und auch bei dem nachfolgenden Beispiel der 4 wird davon ausgegangen, dass dabei das Signal s1, welches einem digitalen Sigma-Delta-Modulator wie dem Sigma-Delta-Modulator 13 der 1 oder dem Sigma-Delta-Modulator 20 der 2 zugeführt wird, konstant ist.
Die n-1 höchstwertigsten Bits des zweiten digitalen Signals s2 entsprechen dabei den n-1 höchstwertigsten Bits des ersten digitalen Signals s1, wobei, wenn die m-n niedrigstwertigsten Bits des ersten Signals s1 von Null verschieden sind, das niedrigstwertigste Bit des zweiten digitalen Signals s2 über der Zeit auch bei konstantem ersten digitalen Signal s1 veränderlich ist, sodass der Wert des zweiten digitalen Signals s2 im Mittel dem Wert des ersten digitalen Signals s1 entspricht.
Zur Veranschaulichung dieses Effekts wird bei dem Beispiel der 3 und 4 davon ausgegangen, dass die m-n niedrigstwertigsten Bits des ersten digitalen Signals s1 von Null verschieden sind.
In dem pulsweitenmodulierten Signal 32 repräsentiert eine Pulsdauer, während der das pulsweitenmodulierte Signal 32 auf einem hohen Pegel ist, einen jeweiligen Wert des zweiten digitalen Signals s2. Da die m-n niedrigstwertigsten Bits des ersten digitalen Signals s1 von Null verschieden sind, ist dabei diese Pulsdauer auch bei konstantem ersten digitalen Signal s1 nicht konstant. Dies ist in der 3 in dem Zyklus 31C dargestellt, wo die Pulsdauer um eine Zeitdauer 33 erhöht ist.
Durch Durchschnittsbildung über eine Anzahl von Zyklen, wie in 3 durch eine Klammer 34A angedeutet, kann dann der Wert des ersten digitalen Signals s1 rekonstruiert werden. Die Anzahl der Zyklen, über die gemittelt werden muss, um den Wert des ersten digitalen Signals s1 exakt zu rekonstruieren (unter Voraussetzung eines konstanten ersten digitalen Signals s1) hängt dabei von dem Unterschied von m und n ab. Je größer dieser Unterschied ist, über desto mehr Zyklen muss gemittelt werden. Konkret wird hierfür eine Mittelung über 2^m-n Zyklen benötigt. Es ist jedoch auch eine Mittelung über weniger Zyklen möglich.
Diese Durchschnittsbildung wird in einer Steuerung durchgeführt, beispielsweise in dem langsamen Pfad 18 der Steuerung 16 der 1. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Durchschnittsbildung nacheinander erfolgen, sodass nach den vier Zyklen 34A ein nächster Durchschnittswert über folgende vier Zyklen, wie durch eine Klammer 34E angedeutet, erfolgt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Durchschnittsbildung gleitend erfolgen, wie durch Klammern 34B bis 34D angedeutet. Die Verwendung einer gleitenden Durchschnittsbildung hat dabei den Vorteil einer höheren Aktualisierungsrate, die dem Inversen der Dauer eines Zyklus 31A bis 31E entspricht. Durch die Durchschnittsbildung erfolgt dabei dennoch eine inhärente Tiefpassfilterung, sodass sich plötzliche Änderungen des ersten digitalen Signals s1 erst allmählich in dem durch die Durchschnittsbildung ermittelten Wert widerspiegeln. Eine derartige Durchschnittsbildung kann in der Steuerung 16 durch digitale Filterung, beispielsweise mittels eines Filters mit unendlicher Impulsantwort (IIR), eines Filters mit endlicher Impulsantwort (FIR), eines kaskadierten Integrator-Differentiator-Filters (CIC-Filter) oder eines Tiefpassfilters, bei dem die Flankensteilheit an die gewünschte Durchschnittsbildung angepasst ist, erfolgen.
Um plötzliche Änderungen des Ausgangssignals des Sensors und somit im ersten digitalen Signal s1 schnell registrieren zu können, wird daher im schnellen Pfad 17 der Steuerung 16 eine Auswertung einzelner Zyklen 31A bis 31E vorgenommen. Alternativ kann auch über weniger Zyklen als im langsamen Pfad 18 gemittelt werden, im Beispiel der 3 beispielsweise über zwei Zyklen.
Die 4 zeigt ein pulsweitenmoduliertes Signal 42 ähnlich dem pulsweitenmodulierten Signal 32 der 3, mit mehreren Zyklen 40A, 40B, 40C, 40D .... In dem Beispiel der 4 ist das zweite digitale Signal s2 ein 10-Bit-Signal, mit 2¹⁰ = 1024 verschiedenen Pulsdauern, von 0 bis 1023 Zeiteinheiten. Weiterhin ist in dem Beispiel der 4 das erste digitale Signal s1 ein 12-Bit-Signal, sodass m - n = 2 ist.
In diesem Beispiel wird demnach eine Mittelung über 2^12-10 = 4 Zyklen benötigt, um den Wert des ersten digitalen Signals s1 korrekt zu rekonstruieren.
In dem Beispiel der 4 weisen die niedrigstwertigsten zwei Bits des ersten digitalen Signals beispielsweise den Wert 01 auf. Dies führt dazu, dass bei vier aufeinanderfolgenden Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals 42 in einem Zyklus die Pulsdauer um eine Einheit verlängert ist. In dem Beispiel der 4 weisen die Pulse in den Zyklen 40A, 40B und 40D eine Länge von 666 Zeiteinheiten (von maximal 1023 Zeiteinheiten) auf, während der Puls im Zyklus 40c eine Dauer von 667 Zeiteinheiten aufweist. Durch eine Mittelung über die vier Zyklen 40A bis 40D kann dann das erste digitale Signal s1 rekonstruiert werden. Durch die Auswertung einzelner Zyklen können auf der anderen Seite wie erläutert Änderungen der vom Sensor erfassten physikalischen Größe und somit des ersten digitalen Signals s1 schnell detektiert werden.
Wie bereits unter Bezugnahme auf die 3 erläutert kann die Durchschnittsbildung dabei „blockweise“ jeweils über vier aufeinanderfolgende Zyklen, wie durch eine Klammer 41B angedeutet, oder durch gleitende Durchschnittsbildung, wie durch eine Klammer 41C angedeutet, erfolgen.
In der 2 wurde ein Beispiel für einen Sigma-Delta-Modulator erster Ordnung dargestellt. Es können jedoch auch Sigma-Delta-Modulatoren anderer, insbesondere höherer, Ordnung verwendet werden. Ein Beispiel für einen Sigma-Delta-Modulator 50 zweiter Ordnung ist in 5 dargestellt. Zu bemerken ist, dass, obwohl der Sigma-Delta-Modulator 50 mit diskreten Komponenten dargestellt ist, diese beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors oder einer anderen geeigneten digitalen Schaltung implementiert sein können.
Der Sigma-Delta-Modulator 50 empfängt das erste digitale Signal s1 an einem ersten positiven Eingang eines Subtrahierers 51. Ein Ausgang des ersten Subtrahierers 51 wird einem Dateneingang D eines ersten digitalen Speichers 52 mit mindestens m Bits Breite, hier als D-Flipflops , symbolisiert, zugeführt. Ein solcher Speicher kann beispielsweise durch mehrere, z.B. mindestens m, D-Flipflops realisiert werden. Auch andere Speicher können verwendet werden, wie RAM-Speicher.
Ein Datenausgang Q des ersten digitalen Speichers 42 ist zu einem zweiten positiven Eingang des ersten Subtrahierers zurückgeführt und ist zudem mit einem ersten positiven Eingang eines zweiten Subtrahierers 53 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Subtrahierers 53 ist mit einem Dateneingang D eines zweiten digitalen Speichers 54 (wieder als D-Flipflop symbolisiert, die Ausführungen zum ersten digitalen Speicher 52 gelten hier entsprechend) verbunden. Ein Datenausgang Q des zweiten digitalen Speichers 54 ist zu einem zweiten positiven Eingang des zweiten Subtrahierers 53 zurückgeführt. Die digitalen Speicher 52,54 geben jeweils das an ihrem Dateneingang D anliegende Signal gesteuert durch ein (nicht dargestelltes) Taktsignal, welches an ihrem Takteingang einliegt, an ihren jeweiligen Dateneingang Q aus.
Der Datenausgang Q des zweiten digitalen Speichers 54 wird einem Abschneider 55 zugeführt, der die m höchstwertigsten Bits des ihm zugeführten Signals als Signal s2 ausgibt. Das Signal s2 wird dann in einem Multiplizierer 56 mit einem ersten Gewichtungsfaktor C1 gewichtet und einem negativen Eingang des ersten Subtrahierers 41 zugeführt, und in einem Multiplizierer 57 mit einem zweiten Gewichtungsfaktor C2 gewichtet und einem negativen Eingang des zweiten Subtrahierers 53 zugeführt.
Das Signal s2 wird dann zusätzlich dem schon diskutierten Pulsweitenmodulator 14 zugeführt.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann für den Sigma-Delta-Modulator 50 die Bitbreite n des ersten digitalen Signals s1 gleich 14 und die Bitbreite des zweiten digitalen Signals s2 gleich 8 sein. Andere Werte sind ebenso möglich, wobei die Bitbreite des zweiten digitalen Signals s2 dadurch eingestellt wird, wie viele Bits der Abschneider 55 abschneidet.
Das Signalrauschverhältnis SNR bei einer derartigen Vorgehensweise beträgt $SNR \approx 20 log [2^{B} \sqrt{1.5 π} \cdot \sqrt{2 L + 1} \cdot {(\frac{OR}{π})}^{(2 L + 1) / 2}] dB$
Dabei ist OR eine Überabtastrate (Oversampling Rate), B ist eine Bitbreite des Signals s2, und L ist die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators. In dem obigen Beispiel mit n = 14 und m = 8 kann beispielsweise mit dem Sigma-Delta-Modulator 50 ein 8-Bit-PWM-Signal mit einer Aktualisierungsrate von 30 kHz erzeugt werden. Mit einem Sigma-Delta-Modulator erster Ordnung kann durch Mittelung bei einem Empfänger, beispielsweise der Steuerung 16, ein hochaufgelöstes 14-Bit-Signal mit einer Aktualisierungsrate von ungefähr 2,7 kHz erzeugt werden, bei einem Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung mit einer Aktualisierungsrate von etwa 7,5 kHz. Die größere Aktualisierungsrate bei höherer Ordnung liegt darin begründet, dass Variationen der Pulsdauer (z.B. 33 der 3) bei einem Modulator höherer Ordnung besser über das Signal verteilt werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein Analog-Digital-Wandler, welcher zum Analog-Digital-Wandeln des Sensorsignals verwendet wird (beispielsweise der Analog-Digital-Wandler 12) mit einer Chopper-Anordnung versehen sein, um einen Versatz (Offset) des Analog-Digital-Wandlers zu minimieren. Ein hierfür verwendetes Choppersignal kann mit den Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals synchronisiert sein. Ein Beispiel hierfür wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 erläutert.
Die 6 zeigt den Sensor 11 und den Analog-Digital-Wandler 12 des Ausführungsbeispiels der 1. Wie bereits unter Bezugnahme auf die 1 erwähnt ist der Sensor 11 in dem dargestellten Beispiel ein Hall-Sensor. In dem Beispiel der 6 wird der Sensor 11 mit einer sogenannten Spinning-Current-Technik betrieben. Dem Hall-Sensor 11 wird dabei an einem Anschluss ein Bias-Strom von einer Stromquelle 60 zugeführt, während ein gegenüberliegender Anschluss mit Masse 61 verbunden ist. An zwei weiteren Anschlüssen wird dann eine Hall-Spannung abgegriffen. Bei der Spinning-Current-Technik werden nun, wie in 6 durch gestrichelte Linien angedeutet, die Anschlüsse, die zum Zuführen des Bias-Stroms verwendet werden, und die Anschlüsse, die zum Abgreifen der Hall-Spannung verwendet werden, durchgetauscht, was Offsets des Sensors 11 verringern kann. Da es sich hier um eine für sich bekannte Technik handelt, wird dies nicht noch näher erläutert. Wie bereits unter Bezugnahme auf 1 erwähnt können jedoch auch andere Arten von Sensoren verwendet werden.
An dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 12 ist eine erste Chopper-Anordnung 63 bereitgestellt, und an einem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 12 ist eine zweite Chopper-Anordnung 64 bereitgestellt. Die Chopper-Anordnungen 63, 64 werden jeweils mit einer Chopperfrequenz fchop betrieben. Der Analog-Digital-Wandler 12 wird mit einer Frequenz fclock_ADC betrieben. Das Choppen selbst kann - abgesehen von der nachfolgend erläuterten Synchronisierung mit dem pulsweitenmodulierten Signal - in jeder herkömmlichen Weise implementiert werden und dient dazu, einen Offset des Analog-Digital-Wandlers 12 zumindest teilweise zu kompensieren.
In der 7 zeigt eine Kurve 70 ein Beispiel für das Taktsignal fclock_ADC, eine Kurve 71 zeigt ein Beispiel für die Chopperfrequenz fchop, und eine Kurve 72 zeigt ein Beispiel für das pulsweitenmodulierte Signal spwm , welches wie erläutert und wie bei 74 angedeutet auch bei konstantem Signal s1 variable Pulsdauern aufweisen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 sind die Chopperfrequenz fchop und das pulsweitenmodulierte Signal spwm derart synchronisiert, dass in jedem Zyklus des pulsweitenmodulierten Signals gemäß der Kurve 72 eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Chopperfrequenz fchop liegt und Anfang und Ende eines Zyklus des pulsweitenmodulierten Signals gemäß Kurve 72 mit Flanken, im Beispiel der 7 fallenden Flanken, der Chopperfrequenz fchop zusammenfällt, wie dies durch gestrichelte Linien 73 angedeutet ist. Durch diese Synchronisierung der Chopperfrequenz fchop und des pulsweitenmodulierten Signals spwm können sogenannte Intermodulationseffekte, d.h. Störsignale, bei denen der Chopper-Ripple(positiver oder negativer Offset mit der Frequenz fchop) Schwebungseffekte in dem Signal spwm erzeugen könnte, unterdrückt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch das Choppen auch weggelassen sein oder nicht mit dem pulsweitenmodulierten Signal spwm synchronisiert sein.
Bei den oben diskutierten Ausführungsbeispielen erfolgt die Durchschnittsbildung in der Steuerung 16, beispielsweise in einem digitalen Teil der Steuerung 16. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine analoge Tiefpassfilterung zur Durchschnittsbildung erfolgen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der 8 dargestellt.
Die 8 zeigt ein System mit einer Sensorvorrichtung 80 und einer Steuerung 81. Die Sensorvorrichtung 80 gibt ein pulsweitenmoduliertes Signal 84 auf die oben beschriebene Weise aus, d.h. ein pulsweitenmoduliertes Signal auf Basis eines Ausgangssignals eines Sigma-Delta-Modulators, mit dem eine Bitbreite reduziert wird.
Ein Beispiel für ein derartiges pulsweitenmoduliertes Signal ist in einer Kurve 84 in der 8 dargestellt.
Bei dem Signal 84 nimmt die Pulsdauer zum Ende des dargestellten Zeitabschnitts hin ab, was zum Beispiel einem niedrigeren Wert der von der Sensorvorrichtung 80 erfassten physikalischen Größe entsprechen kann.
Das pulsweitenmodulierte Signal 84 wird einem analogen Tiefpassfilter 82 zugeführt. In dem Beispiel der 8 weist das Tiefpassfilter 82 zwei Widerstände und zwei Kondensatoren auf. Dies ist jedoch nur ein Beispiel, und auch andere Implementierungen von Tiefpassfiltern sind möglich.
Auf diese Weise entsteht ein analoges Signal, bei welchem durch die Tiefpassfilterung gleichsam ein Durchschnitt über mehrere Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals gebildet wird. Ein Beispiel für ein derartiges analoges Signal zeigt eine Kurve 85, welche zu der Kurve 84 passt, d.h. wenn sich die Pulsdauer verringert, fällt das analoge Signal 85 ab, wobei aufgrund der Tiefpassfilterung ein vergleichsweise langsamer Abfall (abhängig von der Zeitkonstante des Tiefpassfilters) vorliegt. Dieses Signal wird dann einem Analog-Digital-Wandler-Eingang der Steuerung 81 zugeführt und weiterverarbeitet. Durch die Tiefpassfilterung des pulsweitenmodulierten Signals 84 wird dabei - entsprechend der oben diskutierten Durchschnittsbildung - die Auflösung erhöht.
Zudem kann das pulsweitenmodulierte Signal wie durch einen gestrichelten Teil 80 angedeutet optional einem digitalen Eingang der Steuerung 81 zugeführt werden, beispielsweise um einzelne Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals auszuwerten und somit einen schnellen Pfad wie den schnellen Pfad 17 der 1 zu bilden, bei welchem insbesondere starke Änderungen schneller erfasst werden können als es über das tiefpassgefilterte Analogsignal aufgrund der Zeitkonstante des Tiefpassfilters möglich ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird von einem Sensor eine physikalische Größe erfasst und die erfasste Größe im Endeffekt pulsweitenmoduliert codiert übertragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann auf dieses pulsweitenmodulierten Signal eine weitere Information mittels Pulscodemodulation übertragen werden. Eine solche weitere Information kann beispielsweise eine von einer weiteren Sensorvorrichtung erfasste weitere physikalische Größe sein. Ein Beispiel hierfür wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 9 und 10 erläutert.
Die 9 ist ein Blockdiagramm eines Teils einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei wird einem Pulsweiten/Pulscodemodulator 90 das bereits diskutierte zweite digitale Signal s2 zugeführt, welches wie oben erläutert mittels einer Sigma-Delta-Modulation aus einem ersten digitalen Signal erzeugt wird. Zudem erzeugt eine weitere Sensoreinrichtung 91 eine weitere physikalische Größe und stellt ein entsprechendes digitales Signal s3 bereit. Die weitere physikalische Größe kann eine andere physikalische Größe als die ansonsten von der Sensorvorrichtung beispielsweise mittels des diskutierten Sensors 11 erfasste physikalische Größe sein. Beispielsweise kann die weitere physikalische Größe die Temperatur sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die weitere physikalische Größe die gleiche physikalische Größe sein wie die sonst von der Sensorvorrichtung erfasste physikalische Größe, um eine Redundanz bereitzustellen. Die weitere Sensoreinrichtung 91 kann neben einem weiteren Sensor beispielsweise auch einen weiteren Analog-Digital-Wandler umfassen, sodass das dritte Signal s3 ein digitales Signal sein kann.
Der Pulsweiten/Pulscodemodulator 90 erzeugt auf Basis des zweiten digitalen Signals s2 ein pulsweitenmoduliertes Signal im Wesentlichen wie oben beschrieben. Im Unterschied zu den obigen Ausführungsbeispielen wird nun jedoch zusätzlich eine Dauer der Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals in Form einer Pulscodemodulation auf Basis des dritten digitalen Signals s3 variiert. Beispielsweise kann eine erste Zykluslänge eine logische Null und eine zweite Zykluslänge eine logische Eins zur Codierung des dritten Signals s3 bedeuten, sodass beispielsweise über vier Zyklen ein 4-BitWert übertragen werden kann.
Ein Beispiel für eine derartige kombinierte Pulsweitenmodulation und Pulscodemodulation ist in 10 gezeigt. Wie bei der Darstellung der 3 und 4 wird dabei von einem konstanten ersten digitalen Signal s1 ausgegangen, wobei dieses erste digitale Signal s1 zur Veranschaulichung den gleichen Wert hat wie in dem Beispiel der 4.
Die 10 zeigt ein kombiniertes pulsweitenmoduliertes/pulscodemoduliertes Signal 103 über vier Zyklen 104A bis 104D. In den Zyklen 104A, 140C und 104D ist die Länge jedes Zyklus wie im Beispiel der 4 1023 Zeiteinheiten, wobei wiederum entsprechen der 4 in den Zyklen 104A und 104B eine Pulslänge 666 Zeiteinheiten (entsprechend den Zyklen 40A und 40B der 4) und im Falle des Zyklus 104C 667 Zeiteinheiten (wie beim Zyklus 40C der 4) beträgt. Die Länge des Zyklus 104B beträgt 1279 Zeiteinheiten, und die Pulsdauer beträgt 832 Zeiteinheiten, was im Wesentlichen (im Rahmen der durch die Anzahl der Zeiteinheiten bedingten Genauigkeit) den gleichen Wert wie die Pulse in den Zyklen 104A und 104D (und dem Zyklus 40B der 4) codiert.
Somit kann das pulsweitenmodulierte Signal wie oben beschrieben decodiert werden. Es kann also wie durch eine Klammer 105A angedeutet ein Durchschnittswert über mehrere Zyklen, in dem Fall vier Zyklen, gebildet werden. Dies kann hintereinander wiederholt geschehen, wie durch eine Klammer 105B angedeutet, oder durch eine gleitende Durchschnittsbildung geschehen, wie durch eine gestrichelte Klammer 105C angedeutet, und wie ebenfalls bereits oben erläutert wurde. Zudem werden in einer Steuerung, die das Signal 103 empfängt (beispielsweise die Steuerung 16 der 1 oder die Steuerung 81 der 8) die Signale in einer zweiten Sensordecodierung 100 ausgewertet. Diese zweite Sensordecodierung 100 kann durch eine entsprechende Programmierung einer digitalen Signalverarbeitung der jeweiligen Steuerung implementiert sein. Hier werden wie durch Klammern 101A bis 101D angedeutet die Dauern der Zyklen ausgewertet. Dabei kann beispielsweise eine Dauer von 1023 Zeiteinheiten eine logische Null und eine Dauer von 1279 Zeiteinheiten eine logische Eins repräsentieren, sodass in dem dargestellten Beispiel über vier Zyklen ein Wert „0100“ übertragen wird. Je nach benötigter Auflösung der Übertragung des dritten Signals s3 können auch mehr oder weniger Zyklen verwendet werden. Dabei entspricht eine größere Anzahl von Zyklen einer höheren Auflösung bei gleichzeitig geringerer Übertragungsrate.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Übertragung einer zusätzlichen Information, z.B. einer Statusinformation, ein gewisser Bereich von Pulsdauern vorgesehen sein. Solche Bereiche können im Bereich kurzer und/oder langer Pulsdauern liegen. So kann eine Dauer eines Zyklus für ein 10-Bit-Signal nicht 1023 Zeiteinheiten, sondern z.B. 1123 Zeiteinheiten umfassen. Zur regulären Übertragung des Signals s2 wie oben beschrieben werden Pulsdauern zwischen 50 und 1073 Zeiteinheiten verwendet. Eine Pulsdauer zwischen 0 und 49 Zeiteinheiten kann z.B. eine erste Art eines Fehlers anzeigen, und eine Pulsdauer zwischen 1074 und 1123 Zeiteinheiten kann eine zweite Art eines Fehlers angeben.
Wie unter Bezugnahme auf die 1 erläutert können verschiedene Arten von Schnittstellen 15 verwendet werden, insbesondere verschiedene Arten von Spannungsschnittstellen, bei welchen das pulsweitenmodulierte Signal beispielsweise zwei verschiedene Spannungen benutzt. Wie ebenfalls bereits erwähnt kann auch eine Stromschnittstelle verwendet werden. Ein Beispiel für eine Stromschnittstelle ist in der 11 dargestellt.
Das System der 11 umfasst eine Sensorvorrichtung 110 mit einer Stromschnittstelle, die eine erste Stromquelle 113, eine zweite Stromquelle 114 und einen Schalter 115 umfasst. Der Schalter 115 wird von dem Signal spwm gesteuert, welches von einem Pulsweitenmodulator wie dem Pulsweitenmodulator 14 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erzeugt wird. Von der Sensorvorrichtung wird dementsprechend ein Strom I_Sensor ausgegeben, der zwischen einem ersten Strompegel I1 und einem zweiten Stromspiegel I1+I2 variiert. Ein Beispiel für einen derartigen Strom I_Sensor über der Zeit t zeigt eine Kurve 117 der 11.
Der Strom I_Sensor wird über einen Stromspiegel 112, der mit einer Versorgungsspannung VDDµP einer Steuerung 111 versorgt wird, zu einem Strom I_Spiegel, der entsprechend zwei verschiedene Strompegel aufweist, gespiegelt und einem Widerstand 116 zugeführt, an dem eine Spannung VCOMP abfällt. Wie als Beispiel mittels einer Kurve 118 der 11 gezeigt, variiert die Spannung VCOMP dann zwischen zwei Spannungswerten V1 und V2 und kann dann der Steuerung 111 zugeführt werden und dort wie bereits diskutiert verarbeitet werden.
Die 12 zeigt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren der 12 kann mittels der oben diskutierten Systeme und Vorrichtungen implementiert werden und wird zur Vermeidung von Wiederholungen unter Bezugnahme auf diese beschrieben. Verschiedene oben beschriebene Varianten, beispielsweise die zusätzliche Verwendung einer Pulscodemodulation, sind auch auf das Verfahren der 12 anwendbar. Das Verfahren der 12 ist jedoch auch mit anderen Vorrichtungen als den beschriebenen durchführbar.
Bei 121 umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals auf Basis eines analogen Sensorsignals Ein Beispiel hierfür ist die Erzeugung des zweiten digitalen Signals s2 wie oben beschrieben. So kann die Erzeugung durch eine analoge Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlung gefolgt von einem digitalen Tiefpassfiltern wie in 15 oder durch eine Analog-Digital-Wandlung gefolgt von einer digitalen Sigma-Delta-Modulation wie in 1 erfolgen.
Bei 122 umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Signals auf Basis des zweiten digitalen Signals wie oben beschrieben.
Das pulsweitenmodulierte Signal kann dann beispielsweise von einer Sensorvorrichtung zu einer Steuerung übertragen werden. Bei 123 wird das pulsweitenmodulierte Signale dann empfangen, beispielsweise in der Steuerung. Bei 124 wird eine Durchschnittsbildung über mehrere Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, um eine Information mit hoher Auflösung zu erhalten, wie oben beschrieben, durchgeführt. Zudem kann bei 125 auch eine schnelle Aktualisierung eines empfangenen Signals auf Basis eines oder weniger Zyklen erfolgen, entsprechend beispielsweise dem schnellen Pfad 17 der 1.
Mit einem derartigen Verfahren kann also sowohl eine schnelle Aktualisierung einer von einer Sensorvorrichtung erfassten Größe in einer Steuerung erfolgen (bei 125) als auch die erfasste Größe in hoher Auflösung erhalten werden (durch die Durchschnittsbildung bei 124).
Zur weiteren Veranschaulichung zeigt die 13 Simulationsergebnisse für verschiedene Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele. Dabei ist in der 13 eine erzielbare Auflösung über einer erzielbaren Aktualisierungsrate in Hertz aufgetragen. Eine Kurve 130 zeigt das Verhalten mit einem Ausführungsbeispiel, das einen Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung benutzt, während eine Kurve 131 das Verhalten für ein Ausführungsbeispiel zeigt, dass einen Sigma-Delta-Modulator erster Ordnung benutzt. In beiden Fällen können eine hohe Auflösung und eine hohe Aktualisierungsrate gleichzeitig durch die Verwendung eines langsamen Pfades, welcher eine Durchschnittsbildung benutzt, und eines schnellen Pfades wie erläutert bereitgestellt werden. Gestrichelte Linien zeigen mehrere herkömmliche Herangehensweisen. Hier ist es über einen weiten Bereich nicht möglich, eine hohe Aktualisierungsrate bei gleichzeitig hoher Auflösung zu erhalten, und ein entsprechendes System muss zwischen hoher Auflösung entsprechend längeren PWM-Zyklen und hoher Aktualisierungsrate entsprechend kürzeren PWM-Zyklen umprogrammiert werden.
Manche Ausführungsbeispiele werden durch die nachfolgenden Beispiele definiert:

Beispiel 1. Vorrichtung, umfassend:
- einen Sensor, der eingerichtet ist, ein analoges Sensorsignal auszugeben,
- eine Analog-Digital-Wandleranordnung, die eingerichtet ist, das analoge Sensorsignal in ein Sigma-Delta-moduliertes zweites digitales Signal mit einer Bitbreite von n Bits zu wandeln, und
- einen Pulsweitenmodulator, der eingerichtet ist, ein pulsweitenmoduliertes Signal auf Basis des zweiten digitalen Signals zu erzeugen.
Beispiel 2. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei n größer als 6 ist.
Beispiel 3. Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung einen Sigma-Delta-Analogwandler zur Erzeugung eines Bitstroms und ein Tiefpassfilter zum Erzeugen des zweiten digitalen Signals auf Basis des Bitstroms umfasst, wobei n kleiner ist als eine auf Basis des Bitstroms erreichbare Auflösung.
Beispiel 4. Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung einen Analog-Digital-Wandler, der eingerichtet ist, das analoge Sensorsignal in ein erstes digitales Signal mit einer Bitbreite von m Bits zu wandeln, und einen digitalen Sigma-Delta-Modulator, der eingerichtet ist, das zweite digitale Signal mit der Bitbreite von n Bits mit n<m auf Basis des ersten digitalen Signals zu erzeugen, umfasst.
Beispiel 5. Vorrichtung nach Beispiel 4, wobei m größer oder gleich 10 ist.
Beispiel 6. Vorrichtung nach Beispiel 4 oder 5, wobei m-n zwischen 2 und 12 liegt.
Beispiel 7. Vorrichtung nach einem der Beispiele 4 bis 6, wobei der Analog-Digital-Wandler an seinem Ausgang ein Tiefpassfilter umfasst, um die Bitbreite des ersten Signals von einer vorherigen Bitbreite auf m zu erhöhen.
Beispiel 8. Vorrichtung nach einem der Beispiele 4 bis 7, wobei der Sigma-Delta-Modulator ein Modulator n-ter Ordnung, n>=1, ist.
Beispiel 9. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der Pulsweitenmodulator einen Zähler umfasst.
Beispiel 10. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 9, weiter umfassend eine Schnittstelle zum Ausgeben des pulsweitenmodulierten Signals (spwm).
Beispiel 11. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei die Schnittstelle eine Push-Pull-Schnittstelle umfasst.
Beispiel 12. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei die Schnittstelle eine Open-Drain-Schnittstelle umfasst.
Beispiel 13. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei die Schnittstelle eine Low Voltage Differential Signaling Schnittstelle umfasst.
Beispiel 14. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei die Schnittstelle eine Stromschnittstelle umfasst.
Beispiel 15. Vorrichtung nach einem der Beispiele 10 bis 14, weiter umfassend ein mit einem Ausgang der Schnittstelle gekoppeltes analoges Tiefpassfilter.
Beispiel 16. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 15, weiter umfassend eine weitere Sensoreinrichtung zum Ausgeben eines dritten Signals, wobei der Pulsweitenmodulator eingerichtet ist, das pulsweitenmodulierte Signal auf Basis des dritten Signals als Pulscode zu modulieren.
Beispiel 17. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 16, wobei der Pulsweitenmodulator eingerichtet ist, auf Basis des zweiten digitalen Signals das pulsweitenmodulierte Signal mit Pulsdauern in einem ersten Bereich zu erzeugen, und auf Basis einer weiteren Information das pulsweitenmodulierte Signal mit Pulsdauern in einem von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich zu erzeugen.
Beispiel 18. Vorrichtung nach Beispiel 17, wobei die weitere Information eine Statusinformation umfasst.
Beispiel 19. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 18, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung eine Chopperanordnung (aufweist, die mit einer Chopperfrequenz arbeitet, wobei ein Zyklus des Pulsweitenmodulierten Signals eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Chopperfrequenz enthält.
Beispiel 20. Steuerung, umfassend:
- einen Eingang zum Empfangen eines pulsweitenmodulierten Signals von einer Sensorvorrichtung, und
- eine Verarbeitungsschaltung, welche eingerichtet ist, ein erstes digitales Empfangssignal auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, k größer oder gleich 2, zu erzeugen.
Beispiel 21. Steuerung nach Beispiel 20, wobei die Verarbeitungsschaltung weiter eingerichtet ist, Signalwerte eines zweiten digitalen Empfangssignals auf Basis von jeweils p Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals zu erzeugen, wobei p kleiner ist als k.
Beispiel 22. Steuerung nach Beispiel 21, wobei p gleich 1 ist.
Beispiel 23. Steuerung nach einem der Beispiele 20 bis 22, wobei k größer oder gleich 4 ist.
Beispiel 24. Steuerung nach einem der Beispiele 20 bis 23, wobei die Durchschnittsbildung eine gleitende Durchschnittsbildung umfasst.
Beispiel 25. Steuerung nach einem der Beispiele 20 bis 24, wobei die Verarbeitungsschaltung zur Durchschnittsbildung ein FIR-Filter IIR-Filter, ein CIC-Filter oder ein digitales Tiefpassfilter umfasst.
Beispiel 26. Steuerung nach einem der Beispiel 20 bis 25, wobei die Verarbeitungsschaltung eingerichtet ist, aus einer modulierten Pulsdauer des pulsweitenmodulierten Signal eine pulscodemodulierte Information zu gewinnen.
Beispiel 27. System, umfassend:
- eine Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 19, und
- eine mit der Vorrichtung gekoppelte Steuerung nach einem der Beispiele 20 bis 26.
Beispiel 28. Verfahren, umfassend:
- Erzeugen eines Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals mit einer Bitbreite von n Bits auf Basis eines analogen Sensorsignals, und
- Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Signals auf Basis des zweiten digitalen Signals.
Beispiel 29. Verfahren nach Beispiel 28, wobei n größer als 6 ist.
Beispiel 30. Verfahren nach Beispiel 28 oder 29, wobei das Erzeugen des zweiten digitalen Signals ein Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandeln des analogen Sensorsignals, um einen Bitstrom zu erzeugen, und ein Tiefpassfiltern des Bitstroms, um das zweite digitale Signal mit der Bitbreite von n Bits zu erzeugen, umfasst, wobei n kleiner ist als eine auf Basis des Bitstroms erreichbare Auflösung.
Beispiel 31. Verfahren nach Beispiel 28 oder 29, wobei das Erzeugen des zweiten digitalen Signals ein Wandeln des analogen Sensorsignals in ein erstes digitales Signal mit einer Bitbreite von m Bits und ein digitales Sigma Delta Modulieren des ersten digitalen Signals, um das zweite digitale Signal mit der Bitbreite von n Bits mit n<m zu erzeugen, umfasst.
Beispiel 32. Verfahren nach Beispiel 31, wobei m größer oder gleich 10 ist.
Beispiel 33. Verfahren nach Beispiel 31 oder 32, wobei m-n zwischen 2 und 12 liegt.
Beispiel 34. Verfahren nach einem der Beispiele 28 bis 33, weiter umfassend Ausgeben des pulsweitenmodulierten Signals.
Beispiel 35. Verfahren nach Beispiel 34, wobei das Ausgeben ein Ausgeben über eine Push-Pull-Schnittstelle, eine Open-Drain-Schnittstelle oder eine Low Voltage Differential Signaling-Schnittstelle umfasst.
Beispiel 36. Verfahren nach Beispiel 34, wobei das Ausgeben ein Ausgeben über eine Stromschnittstelle umfasst.
Beispiel 37. Verfahren nach einem der Beispiele 34 bis 36, weiter umfassend analoges Tiefpassfiltern des ausgegebenen pulsweitenmodulierten Signals.
Beispiel 38. Verfahren nach einem der Beispiele 28 bis 37, weiter umfassend Pulscodemodulieren der Pulsdauer des pulsweitenmodulierten Signals auf Basis eines weiteren Sensorsignals.
Beispiel 39. Verfahren nach einem der Beispiele 28 bis 37, wobei auf Basis des zweiten digitalen Signals das pulsweitenmodulierte Signal mit Pulsdauern in einem ersten Bereich erzeugt wird, und wobei auf Basis einer weiteren Information das pulsweitenmodulierte Signal mit Pulsdauern in einem von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich erzeugt wird.
Beispiel 40. Verfahren nach einem der Beispiele 28 bis 39, wobei das Erzeugen des Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals ein Choppen mit einer Chopperfrequenz umfasst, wobei ein Zyklus des Pulsweitenmodulierten Signals eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Chopperfrequenz enthält.
Beispiel 41. Verfahren, umfassend:
- Empfangen eines auf Basis eines Sigma-Delta-modulierten Signals erzeugten pulsweitenmodulierten Signals von einer Sensorvorrichtung, und
- Erzeugen eines erstes digitales Signal auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, k größer oder gleich 2.
Beispiel 42. Verfahren nach Beispiel 41, weiter umfassend:
- Erzeugen von Signalwerten eines zweiten digitalen Signals auf Basis von jeweils p Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, wobei p kleiner ist als k.
Beispiel 43. Verfahren nach Beispiel 42, wobei p gleich 1 ist.
Beispiel 44. Verfahren nach einem der Beispiele 41 bis 43, wobei k größer oder gleich 4 ist.
Beispiel 45. Verfahren nach einem der Beispiele 41 bis 44, wobei die Durchschnittsbildung eine gleitende Durchschnittsbildung umfasst.
Beispiel 46. Verfahren nach einem der Beispiele 41 bis 45, wobei die Pulsdauer des pulsweitenmodulierte Signal zudem pulscodemoduliert ist, weiter umfassend Pulscodedemodulieren des pulsweitenmodulierten Signals.

Obgleich in dieser Beschreibung spezifische Ausführungsbeispiele illustriert und beschrieben wurden, werden Personen mit üblichem Fachwissen erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierung als Substitution für die spezifischen Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschreibung gezeigt und beschrieben sind, ohne von dem Umfang der gezeigten Erfindung abzuweichen, gewählt werden können. Es ist die Intention, dass diese Anmeldung alle Adaptionen oder Variationen der spezifischen Ausführungsbeispiele, die hier diskutiert werden, abdeckt. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente der Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Vorrichtung (10; 80; 110; 140; 150), umfassend: einen Sensor (11), der eingerichtet ist, ein analoges Sensorsignal auszugeben, eine Analog-Digital-Wandleranordnung (12), die eingerichtet ist, das analoge Sensorsignal in ein Sigma-Delta-moduliertes zweites digitales Signal (s2) mit einer Bitbreite von n Bits zu wandeln, und einen Pulsweitenmodulator (14; 90), der eingerichtet ist, ein pulsweitenmoduliertes Signal (spwm) auf Basis des zweiten digitalen Signals (s2) zu erzeugen.
Vorrichtung (10; 80; 110; 140; 150)nach Anspruch 1, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung (12) einen Sigma-Delta-Analogwandler (151) zur Erzeugung eines Bitstroms und ein Tiefpassfilter (152) zum Erzeugen des zweiten digitalen Signals (s2) auf Basis des Bitstroms umfasst, wobei n kleiner ist als eine auf Basis des Bitstroms erreichbare Auflösung.
Vorrichtung (10; 80; 110; 140; 150)nach Anspruch 1, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung (12) einen Analog-Digital-Wandler (12), der eingerichtet ist, das analoge Sensorsignal in ein erstes digitales Signal (s1) mit einer Bitbreite von m Bits zu wandeln, und einen digitalen Sigma-Delta-Modulator (13; 20; 50), der eingerichtet ist, das zweite digitale Signal (s2) mit der Bitbreite von n Bits mit n<m auf Basis des ersten digitalen Signals (s1) zu erzeugen, umfasst.
Vorrichtung (10; 80; 110) nach Anspruch 3, wobei m-n zwischen 2 und 12 liegt.
Vorrichtung (10; 80; 110) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Analog-Digital-Wandler (12) an seinem Ausgang ein Tiefpassfilter (19) umfasst, um die Bitbreite des ersten Signals (s1) von einer vorherigen Bitbreite auf m zu erhöhen.
Vorrichtung (10; 80; 110) nach einem der Anspruch 1 bis 5, weiter umfassend eine Schnittstelle (15) zum Ausgeben des pulsweitenmodulierten Signals (spwm) und ein mit einem Ausgang der Schnittstelle (15) gekoppeltes analoges Tiefpassfilter (82).
Vorrichtung (10; 80; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend eine weitere Sensoreinrichtung (91) zum Ausgeben eines dritten Signals, wobei der Pulsweitenmodulator (90) eingerichtet ist, das pulsweitenmodulierte Signal (spwm) auf Basis des dritten Signals als Pulscode zu modulieren.
Vorrichtung (10; 80; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Pulsweitenmodulator (14; 90) eingerichtet ist, auf Basis des zweiten digitalen Signals (s2) das pulsweitenmodulierte Signal (spwm) mit Pulsdauern in einem ersten Bereich zu erzeugen, und auf Basis einer weiteren Information das pulsweitenmodulierte Signal (spwm) mit Pulsdauern in einem von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich zu erzeugen.
Vorrichtung (10; 80; 110; 140; 150) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Analog-Digital-Wandleranordnung eine Chopperanordnung (63, 64) aufweist, die mit einer Chopperfrequenz arbeitet, wobei ein Zyklus des Pulsweitenmodulierten Signals eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Chopperfrequenz enthält.
Steuerung (16; 81; 111), umfassend: einen Eingang zum Empfangen eines pulsweitenmodulierten Signals von einer Sensorvorrichtung, und eine Verarbeitungsschaltung (17, 18), welche eingerichtet ist, ein erstes digitales Empfangssignal auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals, k größer oder gleich 2, zu erzeugen.
Steuerung (16; 81; 111) nach Anspruch 10, wobei die Verarbeitungsschaltung (17, 18) weiter eingerichtet ist, Signalwerte eines zweiten digitalen Empfangssignals auf Basis von jeweils p Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals zu erzeugen, wobei p kleiner ist als k.
Steuerung (16; 81; 111) nach Anspruch 11, wobei p gleich 1 ist.
Steuerung (16; 81; 111) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei k größer oder gleich 4 ist.
Steuerung (16; 81; 111) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Durchschnittsbildung eine gleitende Durchschnittsbildung umfasst.
Steuerung (16; 81; 111) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Verarbeitungsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, aus einer modulierten Pulsdauer des pulsweitenmodulierten Signal eine pulscodemodulierte Information zu gewinnen.
Verfahren, umfassend: Erzeugen eines Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals (s2) mit einer Bitbreite von n Bits auf Basis eines analogen Sensorsignals, und Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Signals (spwm) auf Basis des zweiten digitalen Signals (s2).
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Erzeugen des zweiten digitalen Signals ein Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandeln des analogen Sensorsignals, um einen Bitstrom zu erzeugen, und ein Tiefpassfiltern des Bitstroms, um das zweite digitale Signal (s2) mit der Bitbreite von n Bits zu erzeugen, umfasst, wobei n kleiner ist als eine auf Basis des Bitstroms erreichbare Auflösung.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Erzeugen des zweiten digitalen Signals ein Wandeln des analogen Sensorsignals in ein erstes digitales Signal (s1) mit einer Bitbreite von m Bits und ein digitales Sigma Delta Modulieren des ersten digitalen Signals (s1), um das zweite digitale Signal (s2) mit der Bitbreite von n Bits mit n<m zu erzeugen, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, weiter umfassend Pulscodemodulieren der Pulsdauer des pulsweitenmodulierten Signals (spwm) auf Basis eines weiteren Sensorsignals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei auf Basis des zweiten digitalen Signals (s2) das pulsweitenmodulierte Signal (spwm) mit Pulsdauern in einem ersten Bereich erzeugt wird, und wobei auf Basis einer weiteren Information das pulsweitenmodulierte Signal (spwm) mit Pulsdauern in einem von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Erzeugen des Sigma-Delta-modulierten zweiten digitalen Signals (s2) ein Choppen mit einer Chopperfrequenz umfasst, wobei ein Zyklus des Pulsweitenmodulierten Signals eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Chopperfrequenz enthält.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines auf Basis eines Sigma-Delta-modulierten Signals erzeugten pulsweitenmodulierten Signals (spwm) von einer Sensorvorrichtung, und Erzeugen eines erstes digitales Signal (s1) auf Basis einer Durchschnittsbildung über k Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals (spwm), k größer oder gleich 2.
Verfahren nach Anspruch 22, weiter umfassend: Erzeugen von Signalwerten eines zweiten digitalen Signals (s2) auf Basis von jeweils p Zyklen des pulsweitenmodulierten Signals (spwm), wobei p kleiner ist als k.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Pulsdauer des pulsweitenmodulierte Signal (spwm) zudem pulscodemoduliert ist, weiter umfassend Pulscodedemodulieren des pulsweitenmodulierten Signals (spwm).