DE102021108192A1 - Schaltungen und verfahren zum detektieren von leitungskurzschlüssen und/oder leitungsunterbrechungen in differenziell betriebenen leitungsnetzen - Google Patents

Schaltungen und verfahren zum detektieren von leitungskurzschlüssen und/oder leitungsunterbrechungen in differenziell betriebenen leitungsnetzen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft Schaltungen (100) zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz (104-p, 104-n), umfassend wenigstens eine Regelschaltung (110), die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal des differenziell betriebenen Leitungsnetzes (104-p, 104-n) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße (112) der Regelschaltung (110) einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Schaltungen und Verfahren zum Detektieren von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen in differenziell betriebenen Leitungsnetzen, wie sie zum Beispiel in Systemen eingesetzt werden können., wo funktionale Sicherheit eine Rolle spielt, beispielsweise bei sicherheitsrelevanten elektrischen / elektronischen Systemen in Kraftfahrzeugen.
  • Hintergrund
  • Ein differenziell betriebenes Leitungsnetz bedient sich für gewöhnlich symmetrischer Signalübertragung, um Signale möglichst tolerant gegenüber Störeinstrahlungen übermitteln zu können. Die Übertragung erfolgt dabei statt mit nur einem einzigen Signalleiter mit einem Paar gleichartiger Signalleiter, die hier auch als Signaladern bezeichnet werden. Bei symmetrischer Signalübertragung wird einem Gleichtaktsignal (engl. Common-Mode Signal) das eigentliche Nutzsignal überlagert. Spannungssignale im Gleichtakt können als Gleichtaktspannungen bezeichnet werden. Bei Strömen kann man vom Gleichtaktstrom sprechen. Gleichtaktsignale für symmetrische Signalübertragung können Gleichspannung bzw. Gleichströme sein, während Nutzsignale dem Gleichtaktsignal überlagerte komplementäre Wechselspannungen bzw. -ströme sein können.
  • Leitungskurzschlüsse und/oder einer Leitungsunterbrechungen in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz können zu Fehlern führen, die ohne geeignete Maßnahmen nicht ohne Weiteres erkannt werden können. Dies kann beispielsweise bei Sensorschaltungen, wie zum Beispiel induktiven Winkelsensoren, der Fall sein, wo eine Messgröße im Allgemeinen nicht vorab bekannt ist. Leitungskurzschlüsse und/oder einer Leitungsunterbrechungen können hier beispielsweise zu verfälschten Messsignalen führen, deren unbedarfte Weiterverarbeitung unter Umständen fatale Folgen nach sich ziehen könnte, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen.
  • Daher besteht ein Bedarf, Leitungskurzschlüsse und/oder einer Leitungsunterbrechungen in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz erkennen zu können.
  • Zusammenfassung
  • Diesem Bedarf wird durch Schaltungen und Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Schaltung zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz vorgeschlagen. Die Schaltung umfasst wenigstens eine Regelschaltung, die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal des differenziell betriebenen Leitungsnetzes auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Schaltung können beispielsweise dort eingesetzt werden, wo funktionale Sicherheit eine Rolle spielt, wie zum Beispiel in sicherheitsrelevanten elektrischen/elektronischen Systemen in Kraftfahrzeugen.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Regelschaltung als analoge Regelschaltung ausgebildet, die wert- und zeitkontinuierliche Signale verarbeitet und ausgibt.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die (analoge) Regelschaltung als Regler einen Transkonduktanzverstärker (engl. Operational-Transconductance-Amplifier, OTA) mit wenigstens einem Rückkopplungsausgang für wenigstens einen Steuerstrom auf. Der Rückkopplungsausgang führt dabei den Steuerstrom zu einer Gleichtaktsignalquelle des differenziell betriebenen Leitungsnetzes und/oder wenigstens zu einer Signalleitung des differenziell betriebenen Leitungsnetzes zurück. Bei der Gleichtaktsignalquelle kann es sich also um eine durch den Steuerstrom gesteuerte bzw. geregelte Gleichtaktspannungsquelle oder Gleichtaktstromquelle handeln. Zusätzlich oder alternativ kann der Steuerstrom direkt in Signalleitungen des differenziell betriebenen Leitungsnetzes injiziert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der Transkonduktanzverstärker eine Mehrzahl von Rückkopplungsausgängen für eine Mehrzahl von Signalleitungen des differenziell betriebenen Leitungsnetzes auf. Somit kann beispielsweise ein jeweiliger Steuerstrom direkt in eine positive und in eine negative Signalader des differenziell betriebenen Leitungsnetzes injiziert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der Transkonduktanzverstärker genau einen Rückkopplungsausgang für die Gleichtaktsignalquelle auf. Das ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der Steuerstrom eine Gleichtaktsignalquelle steuert/regelt, die jeweils ein Gleichtaktsignal für eine positive und eine negative Signalader des differenziell betriebenen Leitungsnetzes liefert.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Regelschaltung ferner eine Stromvergleichsschaltung auf, die ausgebildet ist, um einen über den wenigstens einen Rückkopplungsausgang des Transkonduktanzverstärkers bereitgestellten Steuerstrom mit wenigstens einem über wenigstens eine Stromquelle bereitgestellten vordefinierten Schwellenstrom zu vergleichen und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn der Steuerstrom den vordefinierten Schwellenstrom betragsmäßig übersteigt. Die Stromvergleichsschaltung kann also einen durch eine Stromquelle des Transkonduktanzverstärkers bereitgestellten Steuerstrom (Ausgangsstrom des Transkonduktanzverstärkers) mit einem durch eine Vergleichsstromquelle bereitgestellten Schwellenstrom vergleichen.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Regelschaltung eine Detektionsschaltung auf, die ausgebildet ist, um festzustellen, ob ein oder mehrere Transistoren wenigstens einer Stromquelle des Transkonduktanzverstärkers zum Bereitstellen eines Steuerstroms über den Rückkopplungsausgang ihren Sättigungsbereich verlassen und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn der Sättigungsbereich verlassen wird. Die Detektionsschaltung kann also ausgebildet sein, um zu erkennen, wenn ein Ausgangstransistor des Transkonduktanzverstärkers vom gesättigten Bereich der Transistorkennlinie (analoger Arbeitsbereich) in den ungesättigten Bereich wechselt, manchmal auch „digitaler Arbeitsbereich“ oder „Schalterbetrieb“ genannt. Eine Bedingung für Sättigung (analoger Arbeitsbereich mit hoher Verstärkung) eines Transistors ist VDS > VGS - Vth. VDS muss also größer sein als die Gatespannung (abzüglich der Vth, Threshold-Spannung). Bei Verlassen des analogen Arbeitsbereichs kann dann ein Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz angezeigt werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Regelschaltung zumindest teilweise als digitale Regelschaltung ausgebildet.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die (digitale) Regelschaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADC), dessen Eingänge mit einem differenziell betriebenen Leitungspaar des Leitungsnetzes gekoppelt sind, eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die ausgebildet ist, um mittels dem ADC analog-digital-gewandelte Gleichtaktsignale des differenziell betriebenen Leitungspaars mit einer Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen und ansprechend darauf ein digitales Steuersignal zu ermitteln, sowie einen Rückkopplungspfad für das digitale Steuersignal mit einem Digital-Analog-Wandler (DAC) zum Regeln der Gleichtaktsignalquelle des differenziell betriebenen Leitungspaars.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Schaltung ferner wenigstens eine Injektionsstromquelle, die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem Gleichtaktsignal (zum Beispiel eine Common-Mode Spannung), wenigstens einen vordefinierten Gleichstrom oder Wechselstrom in das differenziell betriebene Leitungsnetz zu injizieren, ohne dass sich der injizierte Gleich- oder Wechselstrom auf eine differenzielle Signalführung auswirkt. Dies kann beispielsweise durch Bereitstellen von Strömen mit unterschiedlichen Vorzeichen für unterschiedliche Signalleitungen erreicht werden. Durch das Injizieren eines vordefinierten Stroms können Leitungskurzschlüsse und/oder Leitungsunterbrechungen noch schneller detektiert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die wenigstens eine Injektionsstromquelle schaltbar ausgebildet, um abwechselnd an unterschiedliche Signalleitungen des differenziell betriebenen Leitungsnetzes angelegt zu werden und dort einen Gleichstrom zu injizieren. Damit können Fehlerursachen detaillierter identifiziert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen das differenziell betriebene Leitungsnetz einen differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis eines induktiven Winkelsensors. Induktive Sensoren arbeiten mit einer Induktivität (offene Erregerspule), es wird ein Magnetfeld erzeugt und ein Rotor mit einer induktiven Target-Anordnung verändert das Feld, wodurch wiederum Induktionssignale in einer Sensor-Spulenanordnung erzeugt werden. Durch Auswertung dieser Induktionssignale kann dann auf einen Drehwinkel des Rotors geschlossen werden. Durch dieses induktive Messprinzip lassen sich berührungslos und verschleißfrei Winkel, Wege bzw. Abstände und Geschwindigkeiten messen.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst das differenziell betriebene Leitungsnetz eine Mehrzahl von differenziell betriebenen Sensorspulen eines induktiven Winkelsensors. Es können also nicht nur Leitungskurzschlüsse und/oder Leitungsunterbrechungen seitens des LC-Erregerschwingkreises detektiert werden, sondern zusätzlich oder alternativ auch Leitungskurzschlüsse und/oder Leitungsunterbrechungen seitens der Sensorspulen. Je mehr Leitungskurzschlüsse und/oder Leitungsunterbrechungen an unterschiedlichen Stellen detektiert werden können, umso mehr qualitative Aussagen kann man über einen Fehler in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz treffen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein induktiver Winkelsensor mit Detektion von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen vorgeschlagen. Der induktive Winkelsensor umfasst einen mittels einer integrierten Oszillatorschaltung differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis und eine Regelschaltung, die ausgebildet ist, um ein Gleichtaktsignal für den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis anzuzeigen, wenn wenigstens ein Steuersignal einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  • In einigen Ausführungsbeispielen kann die Oszillatorschaltung in einer anwendungsspezifisch integrierten Schaltung (engl.: application-specific integrated circuit, ASIC) integriert sein, wohingegen der LC-Erregerschwingkreis außerhalb des ASIC auf einer Leiterplatte implementiert ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Regelschaltung einen eingangsseitig mit dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis gekoppelten Transkonduktanzverstärker mit wenigstens einen Rückkopplungsausgang für einen Steuerstrom auf, der auf die (zum Beispiel in einem ASIC) integrierte Oszillatorschaltung und/oder auf wenigstens einer Leiterplatte befindlichen Signalleitung des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises zurückgeführt ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der Transkonduktanzverstärker einen Rückkopplungsausgang für jeden Signalleiter eines Signalleitungspaars des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises auf. Zusätzlich oder alternativ weist der Transkonduktanzverstärker genau einen Rückkopplungsausgang für die integrierte Oszillatorschaltung auf, um basierend auf dem der Oszillatorschaltung zugeführten Steuersignal das Gleichtaktsignal zu regeln.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Regelschaltung einen ADC, dessen Eingang mit einem Leitungspaar des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises gekoppelt ist, eine digitale Signalverarbeitungsschaltung, die ausgebildet ist, um mittels dem ADC analog-digital-gewandelte Gleichtaktsignale des Leitungspaars mit einer Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen und ansprechend darauf ein digitales Steuersignal zu ermitteln, und einen Rückkopplungspfad für das digitale Steuersignal mit einem DAC zum Wandeln des digitalen Steuersignals in einen analogen Regelstrom für die integrierte Oszillatorschaltung.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Regelschaltung ferner für jeden Signalleiter eines Signalleitungspaars des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises, eine Gleichstromquelle, die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem Gleichtaktsignal, einen Gleichstrom in den jeweiligen Signalleiter zu injizieren, ohne sich auf eine differenzielle Signalführung in dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis auszuwirken.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein weiterer induktiver Winkelsensor mit Detektion von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen vorgeschlagen. Der induktive Winkelsensor umfasst eine Mehrzahl differenziell betriebener und phasenversetzt angeordneter Sensorspulen und eine Regelschaltung, die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal der differenziell betriebenen Sensorspulen auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei den differenziell betriebenen Sensorspulen anzuzeigen, wenn wenigstens ein Steuersignal der Regelschaltung einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst der induktive Winkelsensor für jede der differenziell betriebenen Sensorspulen, eine Gleichstromquelle, die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem jeweiligen Gleichtaktsignal, einen vordefinierten (konstanten) Gleichstrom in die jeweilige Signalleitung zu injizieren, ohne sich auf eine differenzielle Signalführung in der Mehrzahl der differenziell betriebenen Sensorspulen auszuwirken.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist jede der Gleichstromquellen abwechselnd auf unterschiedliche der differenziell betriebenen Sensorspulen schaltbar. Somit kann noch genauer festgestellt werden, welcher Fehler in der Schaltung vorliegt.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Regelschaltung einen eingangsseitig mit den differenziell betriebenen Sensorspulen gekoppelten Transkonduktanzverstärker mit wenigstens einen Rückkopplungsausgang für einen Steuerstrom auf, der auf wenigstens eine Signalleitung der differenziell betriebenen Sensorspulen zurückgeführt ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der Rückkopplungsausgang abwechselnd auf unterschiedliche der differenziell betriebenen Sensorspulen schaltbar. Somit kann noch genauer festgestellt werden, welcher Fehler in der Schaltung vorliegt.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der induktive Winkelsensor eine mit den differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen gekoppelte Auswerteschaltung auf, die ausgebildet ist, um basierend auf Induktionssignalen der Sensorspulen einen Drehwinkel einer induktiven Rotor-Anordnung zu ermitteln.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Auswerteschaltung ferner ausgebildet, um, basierend auf den geregelten Gleichtaktsignalen der differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen, einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei den Sensorspulen anzuzeigen, wenn wenigstens eines der geregelten Gleichtaktsignale einen vordefinierten Toleranzbereich verlässt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein induktiver Winkelsensor mit wenigstens einer differenziell betriebenen Spule (Erreger- und/oder Sensorspule) vorgeschlagen. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Injektionsstromquelle, die ausgebildet ist, um einen Gleichstrom in die differenziell betriebene Spule zu injizieren. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Erfassungsschaltung, die ausgebildet ist, um einen durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen (zum Beispiel Lötstellen) der Spule zu ermitteln. Dadurch kann beispielsweise ein erhöhter Leitungswiderstand in Spulen induktiver Winkelsensoren erkannt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein induktiver Winkelsensor vorgeschlagen, der eine Oszillatorschaltung umfasst, welche ausgebildet ist, um einen LC-Erregerschwingkreis mit einer Erregerspule differenziell zu betreiben. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Injektionsstromquelle, die ausgebildet ist, um einen Gleichstrom in den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis bzw. die Erregerspule zu injizieren. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Erfassungsschaltung, die ausgebildet ist, um einen durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen der Erregerspule zu ermitteln. Dadurch kann beispielsweise ein erhöhter Leitungswiderstand in Erregerspulen induktiver Winkelsensoren erkannt werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Injektionsstromquelle ausgebildet, den Gleichstrom in den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis zu injizieren, ohne dass sich der injizierte Gleichstrom auf eine differenzielle Signalführung auswirkt. Dazu sollte der Gleichstrom aus dem LC-Erregerschwingkreis abfließen können.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Erfassungsschaltung ausgebildet, um ein Fehlersignal auszugeben, falls der Spannungsabfall über den Anschlüssen der Erregerspule einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Dies ist beispielsweise ein Hinweis auf einen hohen elektrischen Widerstand, der durch die Anschlüsse und/oder die Erregerspule verursacht wird. Dadurch kann eine Genauigkeit des Winkelsensors beeinträchtigt werden. Ist der Spannungsabfall und damit der elektrische Widerstand zu hoch, kann dies beispielsweise ein Hinweis auf fehlerhafte Lötstellen an den Anschlüssen der Erregerspule sein.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Erfassungsschaltung einen (RC-) Tiefpassfilter auf, der ausgebildet ist, um AC-Signale (AC-Erregersignale) der Oszillatorschaltung zu unterdrücken.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der induktive Winkelsensor ferner eine Regelschaltung auf, die ausgebildet ist, um ein Gleichtaktsignal für den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Die Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in Erregerspulen für induktive Sensoren kann also ohne Weiteres mit der Erkennung von Leitungskurzschlüssen und/oder einer Leitungsunterbrechungen kombiniert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein induktiver Winkelsensor vorgeschlagen, der wenigstens eine differenziell betriebene Sensorspule umfasst. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Injektionsstromquelle, die ausgebildet ist, um einen Gleichstrom in die differenziell betriebene Sensorspule zu injizieren. Der Winkelsensor umfasst ferner eine Erfassungsschaltung, die ausgebildet ist, um einen durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen der Sensorspule zu ermitteln. Dadurch kann beispielsweise ein erhöhter Leitungswiderstand in Sensorspulen induktiver Winkelsensoren erkannt werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Injektionsstromquelle ausgebildet, den Gleichstrom in die differenziell betriebene Sensorspule zu injizieren, ohne dass sich der injizierte Gleichstrom auf eine differenzielle Signalführung auswirkt. Dazu sollte der Gleichstrom aus der wenigstens einen differenziell betriebenen Sensorspule abfließen können.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Erfassungsschaltung ausgebildet, um ein Fehlersignal auszugeben, falls der Spannungsabfall über den Anschlüssen der Sensorspule einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Dies ist beispielsweise ein Hinweis auf einen hohen elektrischen Widerstand, der durch die Anschlüsse und/oder die Sensorspule verursacht wird. Dadurch kann eine Genauigkeit des Winkelsensors beeinträchtigt werden. Ist der Spannungsabfall und damit der elektrische Widerstand zu hoch, kann dies beispielsweise ein Hinweis auf fehlerhafte Lötstellen an den Anschlüssen der Sensorspule sein.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist die Erfassungsschaltung einen (RC-) Tiefpassfilter auf, der ausgebildet ist, um AC-Signale (AC-Erregersignale eines Erregerschwingkreises) zu unterdrücken.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der induktive Winkelsensor ferner eine zwischen den Anschlüssen der Sensorspule und der Erfassungsschaltung angeordnete Demodulator-Schaltung auf, die ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebsmodus zur Winkelmessung während einer ersten Schaltphase einen ersten Anschluss der Sensorspule auf einen ersten Eingang der Erfassungsschaltung und einen zweiten Anschluss der Sensorspule auf einen zweiten Eingang der Erfassungsschaltung zu schalten und während einer zweiten Schaltphase den ersten Anschluss der Sensorspule auf den zweiten Eingang der Erfassungsschaltung und den zweiten Anschluss der Sensorspule auf den ersten Eingang der Erfassungsschaltung zu schalten. Die Demodulator-Schaltung ist ausgebildet, um in einem zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung des Spannungsabfalls über Anschlüssen der Sensorspule den ersten Anschluss der Sensorspule dauernd auf den ersten Eingang der Erfassungsschaltung und den zweiten Anschluss der Sensorspule dauernd auf den zweiten Eingang der Erfassungsschaltung zu schalten.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist der induktive Winkelsensor ferner eine Regelschaltung auf, die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal der differenziell betriebenen Sensorspule auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei der differenziell betriebenen Sensorspule anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Die Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in Sensorspulen für induktive Sensoren kann also ohne Weiteres mit der Erkennung von Leitungskurzschlüssen und/oder einer Leitungsunterbrechungen kombiniert werden.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst eine Regelung wenigstens eines Gleichtaktsignal des differenziell betriebenen Leitungsnetzes) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße und ein Anzeigen eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  • Zusätzlich oder alternativ wird ein Verfahren zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in wenigstens eine differenziell betriebene Spule (Erreger- und/oder Sensorspule) für induktive Winkelsensoren vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Injizieren eines Gleichstroms in die differenziell betriebene Spule. Das Verfahren umfasst ferner ein Erfassen eines durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen der Spule.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen zum Beispiel bei induktiven Winkelsensoren eine Fehlererkennung im LC-Erregerschwingkreis, eine Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen, eine Erkennung von Leiterplattenfehlern und funktionale Sicherheit inklusive Signalisierung von Fehlern (interne und/oder externe Auswertung) und eine Erkennung von schaltkreisinternen Fehlern, wie zum Beispiel Bonddrahtabrüche oder schaltkreisinterne Kurzschlüsse. Einige Ausführungsbeispiele schlagen eine Verwendung (schaltbarer) Gleichtakt-Teststromquellen und mindestens einer (analogen oder digitalen) Gleichtakt-Regelschleife zur Erkennung einer Gleichtakt- oder Amplitudenregelungsüberlastung der Schleife(n) und damit zur Erkennung von Kurzschlüssen und Unterbrechungen auf einer Leiterplatte und im Sensor-IC vor (der induktive Sensor-IC ist mit Empfangs- und Erregerspulen auf einer Leiterplatte verbunden).
  • Figurenliste
  • Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1A ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz;
    • 1B ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz;
    • 2 eine schematische Seitenansicht eines induktiven Winkelsensors;
    • 3 Leerlauf- und Kurzschlussfehler in einem funktionssicheren induktiven Sensorsystem;
    • 4 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung von Oszillator- und LC-Komponenten (auf Leiterplatte) durch Überlasterkennung mit analoger Gleichtakt-Regelschleife gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 5 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung von Oszillator- und LC-Komponenten (auf Leiterplatte) durch Überlasterkennung mit analoger Gleichtakt-Regelschleife gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
    • 6 Leerlauf- und Kurzschluss-Erkennung von Oszillator- und LC-Komponenten (auf PCB) durch Überlasterkennung mit analoger Gleichtakt-Regelschleife unter Verwendung von Replikatströmen der Regelschleife zum Vergleich mit Referenzströmen;
    • 7 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung von Oszillator- und LC-Komponenten (auf PCB) durch Überlasterkennung mit analoger Gleichtakt-Regelschleife unter Verwendung von Transistoren zur Erkennung von Nichtsättigung;
    • 8 eine detailliertere Schaltungsdarstellung des Konzepts von 7;
    • 9 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung durch Überlasterkennung mit digitaler Gleichtakt-Regelschleife;
    • 10 Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen von Oszillator- und LC-Komponenten (auf PCB) durch Überlastung eines ADCs für Gleichtaktmessungen;
    • 11 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch Überlasterkennung bei der digitalen Signalverarbeitung;
    • 12 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife;
    • 13 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch Überlasterkennung bei der digitalen Signalverarbeitung mit einem ADC;
    • 14 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife mit einem ADC (1 Ausgangsstromquelle des OTA);
    • 15 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch analoge Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife;
    • 16 Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen an den Eingängen eines dreiphasigen induktiven Sensors durch digitale Überlasterkennung, die von einer analogen Gleichtakt-Regelschleife verursacht wird;
    • 17 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines zweiphasigen induktiven Sensors durch Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife mit einem ADC;
    • 18 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines 2-phasigen induktiven Sensors mit 3 Differenzeingängen durch Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife;
    • 19 Leerlauf- und Kurzschlusserkennung an den Eingängen eines zweiphasigen induktiven Sensors mit 2 Differenzeingängen durch Überlasterkennung in einer analogen Gleichtakt-Regelschleife; und
    • 20 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines funktionssicheren induktiven Sensorsystems mit induktiv gekoppelten, aber galvanisch getrennten Erregerspulen;
    • 21 eine schematische Schaltungsdarstellung zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in einer Spule für induktive (Winkel-)Sensoren;
    • 22 eine weitere schematische Schaltungsdarstellung zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in einer Spule für induktive (Winkel-)Sensoren;
    • 23 eine schematische Schaltungsdarstellung zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand zwei Sensorspulen mit Demodulatorschaltungen; und
    • 24 unterschiedliche Empfangssignalverläufe (moduliert, demoduliert, gefiltert).
  • Beschreibung
  • Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
  • Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die j eweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
  • Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
  • Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
  • Das hierin vorgeschlagene Konzept zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses bzw. einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz hat grundsätzlich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichen elektrischen bzw. elektronischen Schaltungen. Deshalb wird anhand der 1A und 1B das hierin offenbarte Schaltungskonzept zunächst ganz allgemein dargestellt.
  • Die 1A zeigt eine Schaltung 100 zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz.
  • Die Schaltung 100 umfasst eine Signalquelle 102 für ein differenziell geführtes Signal. Das differenziell geführte Signal wird über ein Adernpaar 104-p und 104-n bereitgestellt. Das heißt, über das Adernpaar 104-p, 104-n kann zum Beispiel eine differenzielle Spannung als Nutzsignal bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die Signalquelle 102 ein Gleichtaktsignal, wie zum Beispiel eine Gleichtaktspannung (Common Mode Spannung), bereitstellen. Im Falle einer Leitungsunterbrechung einer der beiden Signalleitungen 104-p, 104-n und/oder eines Kurzschlusses, kommt es bei der differenziellen Signalübertragung zu Fehlern, die sich an anderen Stellen des Leitungsnetzes auswirken können. Um derartige Fehler feststellen zu können, umfasst die Schaltung 100 eine Regelschaltung 110, die ausgebildet ist, um das über die Signalleitungen 104-p, 104-n bereitgestellte Gleichtaktsignal des differenziell betriebenen Leitungsnetzes auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße VCM zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuergröße 112 der Regelschaltung 110 einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Die Regelschaltung 110 erfasst das Gleichtaktsignal als Regelgröße und vergleicht es mit dem soll-Gleichtaktsignal VCM. Bei Abweichung greift die Regelschaltung 110 mithilfe der Steuergröße 112 ein. Die Steuergröße 112 kann, je nach Anwendungsfall, eine Steuerspannung oder ein Steuerstrom sein.
  • Bei dem in 1A skizzierten Ausführungsbeispiel wirkt die Steuergröße 112 (Steuerstrom oder Steuerspannung) direkt auf die Signalquelle 102, um das von der Signalquelle 102 bereitgestellte Gleichtaktsignal (Gleichtaktstrom oder Gleichtaktspannung) auf den gewünschten Sollwert VCM zu regeln.
  • Demgegenüber weist bei dem Ausführungsbeispiel der 1B die Regelschaltung 110 einen ersten Ausgang für eine erste Steuergröße 112-p und einen zweiten Ausgang für eine zweite Steuergröße 112-n auf. Die Steuergröße 112-p ist auf die positive Signalader 104-p zurückgeführt, die Steuergröße 112-n ist auf die negative Signalader 104-n zurückgeführt. Auch hier kann es sich je nach Ausführungsformen bei den Steuergrößen 112 entweder um Steuerströme oder um Steuerspannungen handeln.
  • Das hier offenbarte Grundkonzept besteht darin, dass die Regelschaltung 110 bei einem Leitungskurzschluss bzw. einer Leitungsunterbrechung nicht mehr ohne weiteres in der Lage sein wird das Gleichtaktsignal auf den vordefinierten Sollwert VCM zu regeln. Im Falle eines derartigen Fehlers ist zu erwarten, dass die von der Regelschaltung 110 bereitgestellte Steuergröße 112 einen vorbestimmten Toleranzbereich verlässt und somit einen Schwellenwert über-bzw. unterschreitet. Wird diese Schwellenwertüberschreitung der Steuergröße 112 festgestellt, kann auf einen Leitungskurzschluss bzw. eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz geschlossen werden.
  • Das hier vorgeschlagene Konzept kann insbesondere für Schaltungen, bei denen es auf funktionale Sicherheit ankommt, interessant sein. Ein Beispiel für derartige sicherheitsrelevante Schaltungen sind Sensorschaltungen für Kraftfahrzeuge. Sensorschaltungen sind im Allgemeinen vorgesehen, um physikalische Größen zu messen und basierend auf den gemessenen Größen weitere Aktionen zu veranlassen. Da solche Aktionen auch zu der gemessenen physikalischen Größe passen sollten, ist es oft wichtig, dass eine Sensorschaltung fehlerfrei funktioniert. Bei differenziell betriebenen Sensorschaltungen gehört zu solch einem fehlerfreien Betrieb, dass Signalleitungen in integrierten Schaltungen und/oder auf Leiterplatten keine Leitungsunterbrechungen bzw. Leitungskurzschlüsse aufweisen, da solche Fehler sonst zu fehlerhaften Sensorsignalen und damit unpassenden Aktionen bzw. Entscheidungen führen können.
  • Ein Anwendungsbeispiel für das hier vorgestellte Konzept findet sich bei induktiven Winkelsensoren. Wie in der Seitenansicht der 2 schematisch dargestellt, weist ein induktiver Winkelsensor 200 einen Stator 201 und einen relativ zu dem Stator drehbar angeordneten Rotor 202 auf. Der induktive Winkelsensor 200 ist ausgestaltet, um einen tatsächlichen bzw. realen Rotationswinkel φ zwischen dem Rotor 202 und dem Stator 201 zu bestimmen.
  • Der Stator 201 weist einen Erregerschwingkreis 203 auf. Der Erregerschwingkreis 203 kann mindestens eine Induktivität, beispielsweise eine entsprechende Erregerspule 204, aufweisen. Die Erregerspule 204 ist elektrisch leitfähig und kann ein oder mehrere Windungen aufweisen. Die Erregerspule 204 kann auch als Anregungsspule oder Exciter-Spule bzw. Excitation-Coil bezeichnet werden. Der Erregerschwingkreis 203 kann einen Oszillator und optional einen Widerstand und/oder eine Kapazität aufweisen (nicht abgebildet). Der Stator 201 kann ferner eine (mehrphasige) Sensor-Spulenanordnung 205 aufweisen, die auch als Empfangsspulen-Anordnung bezeichnet werden kann.
  • Der relativ zu dem Stator 201 drehbar angeordnete Rotor 202 kann mindestens eine induktive Target-Anordnung 206 aufweisen. Die Target-Anordnung 206 kann ebenfalls eine Spule mit ein oder mehreren Windungen aufweisen bzw. als eine solche Spule ausgestaltet sein. Alternativ kann die Target-Anordnung 206 ein massives Bauteil, zum Beispiel ein ausgestanztes Blech, aufweisen oder als ein solches ausgestaltet sein.
  • Prinzipiell können der Erregerschwingkreis 203 bzw. die Erregerspule 204 und die Sensor-Spulenanordnung 205 und die Target-Anordnung 206 entlang einer gemeinsamen Rotationsachse 209 angeordnet sein bzw. entlang der gemeinsamen Rotationsachse 209 vertikal übereinander angeordnet sein. Die Erregerspule 204 und die Sensor-Spulenanordnung 205 und die Target-Anordnung 206 können hierbei konzentrisch um die gemeinsame Rotationsachse 209 herum angeordnet sein. Die jeweiligen Durchmesser der Erregerspule 204 und der Pickup-Spulenanordnung 205 und der Target-Anordnung 206 können unterschiedlich sein. Beispielsweise kann der Durchmesser der Erregerspule 204 größer sein als der Durchmesser der Sensor-Spulenanordnung 205 und/oder der Target-Anordnung 206.
  • Bei einer differenziell betriebenen Schaltung kann der Erregerschwingkreis 203, und insbesondere die Erregerspule 204, mit einem, einem Common-Mode-Signal überlagerten, Wechselstrom bzw. einer Wechselspannung anregbar sein. In Reaktion auf diesen Wechselstrom bzw. diese Wechselspannung kann die Erregerspule 204 ein Magnetfeld 214 erzeugen, das nach außen, und insbesondere in Richtung des Rotors 202 gerichtet sein kann. Die im bzw. am Rotor 202 angeordnete Target-Anordnung 206 ist mit der im bzw. am Stator 201 angeordneten Erregerspule 204 magnetisch gekoppelt. Das heißt, die Target-Anordnung 206 kann das von der Erregerspule 204 erzeugte Magnetfeld 214 empfangen, wodurch in der Target-Anordnung 206 wiederum ein entsprechender Induktionsstrom induziert wird. Die Erregerspule 204 kann rotationssymmetrisch sein. Somit fliest in der Target-Anordnung 206 ein Induktionsstrom, der unabhängig vom tatsächlichen Rotationswinkel φ des Rotors 202 relativ zum Stator 201 ist. Der in der Target-Anordnung 206 induzierte Induktionsstrom verursacht wiederum seinerseits ein Magnetfeld 216 in der Target-Anordnung 206, das nach außen, und insbesondere in Richtung des Stators 201 gerichtet sein kann. Das Magnetfeld 216 kann ein Magnetfeldmuster aufweisen, welches abhängig von der geometrischen Form der Target-Anordnung 206 ist. Das heißt, das erzeugte Magnetfeldmuster kann fix an die jeweilige Target-Anordnung 206 gekoppelt sein.
  • Das von der Target-Anordnung 206 ausgehende Magnetfeld 216 kann von der in bzw. am Stator 201 angeordneten Sensor-Spulenanordnung 205 empfangen werden. Sofern sich der Rotor 202 relativ zum Stator 201 bewegt, bewegt sich auch das von der Target-Anordnung 216 ausgehende Magnetfeld 216 bzw. das entsprechende Magnetfeldmuster relativ zu dem Stator 201. Das heißt, wenn sich ein Beobachter synchron mit der Target-Anordnung 206 dreht, sieht er keine Magnetfeldänderung. In dem relativ zum Rotor 202 beweglichen Stator 201 hingegen sieht man an einem fixen Ort eine Magnetfeldänderung, weil sich das ganze Magnetfeldmuster ebenfalls bewegt. Hierdurch werden in differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen der Sensor-Spulenanordnung 205, in Reaktion auf das sich ändernde Magnetfeld 216, unterschiedliche Induktionssignale, z.B. Induktionsströme bzw. Induktionsspannungen, induziert, basierend auf welchen mit einer Auswerteschaltung 108 der Rotationswinkel φ zwischen dem Rotor 202 und dem Stator 201 ermittelt werden kann.
  • Nachdem anhand der 2 die prinzipielle Wirkungsweise eines induktiven Winkelsensors beschrieben wurde, ist in der 3 drei ein schaltungstechnischer Aufbau eines redundant aufgebauten und funktional sicheren induktiven Winkelsensors 300 skizziert.
  • Der differenziell betriebene Winkelsensor 300 ist aus funktionalen Sicherheitsgründen redundant aufgebaut. Dazu weist er eine erste integrierte Schaltung 302-1 auf, wie zum Beispiel einen ersten ASIC. Die erste integrierte Schaltung 302-1 weist eine integrierte Oszillatorschaltung auf, mit welcher ein erster differenziell betriebener Erregerschwingkreises 203-1 betrieben werden kann. Der erste Erregerschwingkreises 203-1 ist hier als LC-Schwingkreis umfassend die differenziell betriebene Erregerspule 204 sowie Kapazitäten zwischen den jeweiligen Signaladern 104-p, 104-n und Masse dargestellt. Die erste integrierte Schaltung 302-1 weist ferner eine erste integrierte Auswerteschaltung auf, welche mit differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten ersten Sensorspulen einer ersten Sensor-Spulenanordnung 205-1 gekoppelt ist. Die erste integrierte Auswerteschaltung ist ausgebildet, um basierend auf den Induktionssignalen der ersten Sensor-Spulenanordnung 205-1 einen ersten Rotationswinkel φ1 zwischen dem Rotor 202 und dem Stator zu ermitteln. Neben der ersten integrierten Schaltung 302-1 weist der differenziell betriebene Winkelsensor ferner eine zweite integrierte Schaltung 302-2 auf, wie zum Beispiel einen zweiten ASIC. Die zweite integrierte Schaltung 302-2 weist eine zweite integrierte Oszillatorschaltung auf, mit welcher ein zweiter differenziell betriebener Erregerschwingkreises 203-2 betrieben werden kann. Auch der zweite Erregerschwingkreis 203-2 ist als LC-Schwingkreis mit der differenziell betriebenen Erregerspule 204 sowie weiteren Kapazitäten zwischen den jeweiligen Signaladern 104-p, 104-n und Masse dargestellt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel teilen sich die beiden Erregerschwingkreise 203-1, 203-2 die Erregerspule 204. Die zweite integrierte Schaltung 302-2 weist ferner eine zweite integrierte Auswerteschaltung auf, welche mit differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten zweiten Sensorspulen einer zweiten Sensor-Spulenanordnung 205-2 gekoppelt ist. Die zweite integrierte Auswerteschaltung ist ausgebildet, um basierend auf den Induktionssignalen der zweiten Sensor-Spulenanordnung 205-2 einen zweiten Rotationswinkel φ2 zwischen dem Rotor 202 und dem Stator zu ermitteln. Im fehlerfreien Betrieb sollten die redundant ermittelten Rotationswinkel φ1 und φ2 des funktional sicheren induktiven Winkelsensors 300 gleich ausfallen.
  • In der 3 sind an einigen Stellen schematisch Leitungsunterbrechungen bzw. -kurzschlüsse dargestellt. Beispielsweise kann es zu einer Leitungsunterbrechung in der positiven Signalader 104-p kommen. Zusätzlich oder alternativ könnte die negative Signalader 104-n mit Masse kurzgeschlossen sein. Wie es in der 3 weiterhin angedeutet ist, könnte es zu einer Leitungsunterbrechung bei der Erregerspule 204 kommen. Eine Leitungsunterbrechung zwischen einer integrierten Schaltung (ASIC) 302-1, 302-2 und Versorgungsspannung ist ebenso möglich. Ferner ist auch ein Leitungskurzschluss zwischen Versorgungsspannung und einer Sensorspule möglich. Derartige Leitungsunterbrechungen bzw. Leitungskurzschlüsse können zu fehlerhaften Berechnungen der ersten und zweiten Rotationswinkel φ1 und φ2 führen. Daher wäre es wünschenswert, gerade in funktional sicheren Systemen Leitungskurzschlüsse und/oder-Unterbrechungen feststellen zu können.
  • Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, bei dem die Signale des differenziellen Adernpaars 104-p, 104-n des Erregerschwingkreises 203 einer analogen Regelschaltung zugeführt werden, um die Common-Mode-Signale des Adernpaars 104-p, 104-n auf einen vorbestimmten Sollwert VCM zu regeln.
  • Die Signalquelle 402 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine integrierte Oszillatorschaltung, welche zum Beispiel Teil der integrierten Schaltung 302-1 bzw. 302-2 sein kann. Bei dem hier gezeigten differenziell betriebenen Leitungsnetz handelt es sich also beispielsweise um den ersten differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203-1 bzw. um den zweiten differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203-2 der in 3 gezeigten induktiven Winkelsensorschaltung. Wie es schematisch angedeutet ist, kann es im Erregerschwingkreis 203 an unterschiedlichen Stellen zu Leitungskurzschlüssen kommen.
  • Sowohl die positive Signalader 104-p als auch die negative Signalader 104-n des differenziell betriebenen Erregerschwingkreises 203 können gemäß 4 mit jeweils einem invertierenden Eingang eines Transkonduktanzverstärkers 410 gekoppelt werden. Einem nicht-invertierenden Eingang des Transkonduktanzverstärkers 410 kann ein Gleichtaktsignal-Sollwert VCM zugeführt werden. Beispiele für einen Gleichtaktsignal-Sollwert sind 0,8V, 1V oder 1,2V DC Common-Mode-Spannung. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Transkonduktanzverstärker 410 einen ersten nicht-invertierenden Ausgang für einen ersten Steuerstrom 412-p für die positive Signalader 104-p und einen zweiten nicht-invertierenden Ausgang für einen zweiten Steuerstrom 412-n für die negative Signalader 104-n auf. In den Transkonduktanzverstärker 410 integrierte Ausgangsstromquellen 414 für die beiden Steuerströme 412-p, 412-n können ähnlich aufgebaut sein wie Stromquellen innerhalb der Oszillatorschaltung 402. Der Transkonduktanzverstärker 410 versucht hier den Spannungsmittelwert der beiden Signaladern 104-p, 104-n auf den Gleichtaktsignal-Sollwert VCM zu regeln.
  • Solange keine Kurzschlüsse oder Unterbrechungen der Signaladern 104-p, 104-n auftreten, wird der Transkonduktanzverstärker Steuerströme 412-p, 412-n liefern können, die jeweils in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegen. Im Falle von Kurzschlüssen oder Leitungsunterbrechungen im differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203 wird der störungsfreie Regelbereich des Transkonduktanzverstärkers verlassen und die Steuerströme 412-p, 412-n übersteigen betragsmäßig vordefinierte Schwellenwerte. Es sei hier erwähnt, dass Steuerströme 412 sowohl aus dem Transkonduktanzverstärker 410 herausfließen als auch hineinfließen können, also unterschiedliche Vorzeichen haben können. Die in 4 schematisch dargestellte Schaltung 400 weist ferner einen Detektionsschaltungsabschnitt 420 auf, der ausgebildet ist, eine betragsmäßige Schwellenwertüberschreitung der Stellströme 412-p, 412-n festzustellen und anzuzeigen. Dies lässt dann wiederum auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungen der Signaladern 104-p, 104-n schließen.
  • Während die 4 eine Regelschaltung 400 mit einen Transkonduktanzverstärker 410 mit zwei Rückkopplungsausgängen für zwei Steuerströme 412-p, 412-n für die Signaladern 104-p, 104-n zeigt, zeigt die 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Transkonduktanzverstärker 410 lediglich einen Rückkopplungsausgang für lediglich einen Steuerstrom 412 aufweist, der zur Steuerung der Oszillatorschaltung 402 als Gleichtaktsignalquelle des differenziell betriebenen Erregerschwingkreises 203 zur Oszillatorschaltung 402 zurückgeführt wird. Schematisch ist in 5 eine Ausgangsstromquelle 414 des Transkonduktanzverstärkers 410 gezeigt, die zwischen ein Versorgungspotenzial und Masse geschaltete und miteinander gekoppelte PMOS-Transistoren 416 und NMOS-Transistoren 417 aufweist. Aus einem Kopplungskoten der jeweiligen Drain-Anschlüsse fließt der Steuerstrom 412 für die Oszillatorschaltung 402.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltung 600 zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz ist in 6 dargestellt.
  • Die Oszillatorschaltung 402, welche sich als integrierte Schaltung in den ASICs 302-1 bzw. 302-2 befinden kann, ist in der in 6 gezeigten Ausführungsform detaillierter dargestellt. Die Oszillatorschaltung 402 weist einen mit dem Rückkopplungsausgang des Transkonduktanzverstärkers 410 gekoppelten Steuertransistor 403 auf. Die Oszillatorschaltung 402 weist ferner ein Schaltungsnetz mit kreuzgekoppelten NMOS- und PMOS-Transistoren auf, um Wechselstrom bzw. Wechselspannung für den differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203 zu erzeugen. An einem Schaltungsknoten 404 zwischen zwei mit den Drain-Anschlüssen der kreuzgekoppelten NMOS- und PMOS-Transistoren verbundenen Kapazitäten kann ein über den Steuertransistor 403 steuerbares Common-Mode-Potenzial abgegriffen werden. Dieses Common-Mode-Potenzial wird als Regelgröße einem invertierenden Eingang des Transkonduktanzverstärkers 410 zugeführt und mit dem Sollwert VCM verglichen.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Regelschaltung eine Stromvergleichsschaltung 620 auf, die ausgebildet ist, um den über den Rückkopplungsausgang des Transkonduktanzverstärkers 410 bereitgestellten Steuerstrom 412 mit wenigstens einem über wenigstens eine Stromquelle bereitgestellten vordefinierten Schwellenstrom zu vergleichen und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn der Steuerstrom 412 den vordefinierten Schwellenstrom betragsmäßig übersteigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Stromvergleichsschaltung 620 einen PMOS Replika-Transistor 616 auf, dessen Gate-Anschluss mit dem Gate-Anschluss des PMOS-Ausgangstransistors 416 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss des PMOS Replika-Transistors 616 ist, wie der Source-Anschluss des PMOS-Ausgangstransistors 416, mit einem Versorgungspotenzial gekoppelt. Eine erste Referenzstromquelle 622 ist zwischen Masse und Drain-Anschluss des PMOS Replika-Transistors 616 gekoppelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Stromvergleichsschaltung 620 auch einen NMOS Replika-Transistor 617 auf, dessen Gate-Anschluss mit dem Gate-Anschluss des NMOS-Ausgangstransistors 417 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss des NMOS Replika-Transistors 617 ist, wie der Source-Anschluss des NMOS-Ausgangstransistors 417, mit Masse gekoppelt. Eine zweite Referenzstromquelle 624 ist zwischen das Versorgungspotenzial und den Drain-Anschluss des NMOS Replika-Transistors 617 gekoppelt. Über die Referenzstromquellen 622, 624 können Vergleichsschwellenwerte für den Stellstrom 412 eingestellt werden.
  • Im Falle von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen in dem differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203 kann in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Drain-Anschluss des NMOS Replika-Transistors 617 aufgrund eines betragsmäßig größeren Steuerstroms 412 auf „low“ gezogen werden. Gleichermaßen kann im Falle von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen der Drain-Anschluss des PMOS Replika-Transistors 616 aufgrund eines betragsmäßig größeren Steuerstroms 412 auf „high“ gezogen werden. Es sei hier erwähnt, dass Steuerströme 412 sowohl aus dem Transkonduktanzverstärker 410 herausfließen als auch hineinfließen können, also unterschiedliche Vorzeichen haben können.
  • 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der Transkonduktanzverstärkers 410 eine Detektionsschaltung 720 aufweist, die ausgebildet ist, um festzustellen, ob die Ausgangstransistoren 416, 417 des Transkonduktanzverstärkers 410 zum Bereitstellen des Steuerstroms 412 über den Rückkopplungsausgang ihren Sättigungsbereich verlassen und um einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz 203 anzuzeigen, wenn der Sättigungsbereich verlassen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Detektionsschaltung 720 einen PMOS Transistor 716 auf, dessen Gate-Anschluss mit dem Gate-Anschluss des PMOS-Ausgangstransistors 416 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss des PMOS Transistors 716 ist mit dem Drain-Anschluss des PMOS-Ausgangstransistors 416 gekoppelt. Eine erste Stromquelle 722 ist zwischen Masse und Drain-Anschluss des PMOS Transistors 616 gekoppelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Detektionsschaltung 720 auch einen NMOS Transistor 717 auf, dessen Gate-Anschluss mit dem Gate-Anschluss des NMOS-Ausgangstransistors 417 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss des NMOS Transistors 717 ist mit dem Drain-Anschluss des NMOS-Ausgangstransistors 417 gekoppelt. Eine zweite Stromquelle 724 ist zwischen das Versorgungspotenzial und den Drain-Anschluss des NMOS-Transistors 717 gekoppelt. Potenziale der Drain-Anschlüsse der Sättingungserkennungs-Transistoren 716, 717 zeigen das Verlassen der Sättigungsbereiche der Ausgangstransistoren 416, 417 an. Ist beispielsweise der Drain-Anschluss des NMOS-Transistors 717 „low“ und der Drain-Anschluss des PMOS-Transistors 716 „high“, haben die Ausgangstransistoren 416, 417 ihre Sättigungsbereiche verlassen, was auf einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung im differenziell betriebenen Erregerschwingkreis 203 schließen lässt.
  • Die in 8 dargestellte mögliche Schaltung ist eine detailliertere Darstellung des Transkonduktanzverstärkers 410 der 7 mit den Ausgangstransistoren 416, 417 und den Sättingungserkennungs-Transistoren 716, 717. Der Transkonduktanzverstärker 410 ist hier in einer sogenannten folded-cascode Konfiguration mit Eingangsanschlüssen 801, 802 implementiert (folded-cascode OTA).
  • Die 9 zeigt eine Schaltungsanordnung 900, bei der die Gleichtaktsignal- bzw. Common-Mode-Signal-Regelschaltung als digitale Regelschaltung ausgebildet ist. Die analogen Signale der Signaladern 104-n, 104-n sowie eine analoge Gleichtaktsignal-Sollgröße VCM werden einem ADC 902 zugeführt. Der ADC 902 ist ausgebildet, die entsprechenden analogen Eingangssignale mit einer vorbestimmten Auflösung in digitale Signale zu wandeln. An einen Ausgang des ADCs 902 ist eine digitale Signalverarbeitungsschaltung 904 gekoppelt, die ausgebildet ist, um aus den analog-digital-gewandelte Signalen des differenziell betriebenen Erregerschwingkreises 203 einen Ist-Wert des geregelten Gleichtaktsignals zu ermitteln und mit der Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen und ansprechend darauf ein digitales Steuersignal 905 zu ermitteln. Überschreitet das digitale Steuersignal 905 und/oder der Ist-Wert des geregelten Gleichtaktsignals betragsmäßig einen vordefinierten Schwellenwert, kann dies in einem Detektor 906 detektiert und daraufhin eine Fehlermeldung (Leitungskurzschluss/Leitungsunterbrechung) ausgegeben werden. Das digitale Steuersignal 905 wird über einen Rückkopplungspfad, welcher einen DAC 908 aufweist, digital-analog-gewandelt und als analoges Steuersignal 909 der Oszillatorschaltung 402 zugeführt, um basierend darauf das von der Oszillatorschaltung 402 erzeugte Gleichtaktsignal für die Signaladern 104-p, 104-n zu erzeugen.
  • In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ferner Gleichstromquellen 910-p und 910-n vorgesehen. Die Gleichstromquelle 910-p ist ausgebildet, um einen vordefinierten Gleichstrom in die positive Signalader 104-p zu injizieren. Die Gleichstromquelle 910-n ist vorgesehen um einen dazu komplementären Ausgleichsstrom (mit umgedrehten Vorzeichen) in die negative Signalader 104-n zu injizieren. Derartige zusätzliche Gleichstromquellen zur Injektion von komplementären Gleichströmen in die differenziellen Signaladern 104-p, 104-n können selbstverständlich auch in den vorher besprochenen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen. Der Einsatz derartiger Gleichstromquellen 910 kann die Fehlererkennung durch die hier beschriebenen analogen bzw. digitalen Regelschaltungen noch zuverlässiger und/oder schneller machen.
  • Es sei angemerkt, dass die Gleichstromquellen 910-p und 910-n auch durch Wechselstromquellen ersetzt werden könnten. Die injizierten Wechselströme können eine bestimmte Frequenz und Phase aufweisen oder pseudo-zufällig generiert werden. Es kann vorteilhaft sein, wenn diese Wechselsignale außerhalb eines Nutzsignal-Frequenzbereiches liegen, um Kopplungs-Effekte zu verringern.
  • Die in 10 gezeigte Schaltungsanordnung 1000 ist ähnlich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel der 4. Die Signaladern 104-p, 104-n sind jeweils auf invertierende Eingänge eines Transkonduktanzverstärkers 410 geführt, welcher analoge Steuersignale 412-p, 412-p auf die jeweiligen Signaladern 104-p, 104-n zurückführt. Im Gegensatz zur 4 und einigen anderen im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, ist bei der Ausführungsform der 10 die Erkennung von Leitungsunterbrechungen und/oder Leitungskurzschlüssen nicht analog im Transkonduktanzverstärker 410 implementiert, sondern digital. Dazu sind bei dem Ausführungsbeispiel der 10 die Signaladern 104-p, 104-n per Multiplex zusammen mit einer Gleichtaktsignal-Sollgröße auf Eingänge eines ADCs 902 geführt. Eine ausgangsseitig zum ADC 902 angeordnete digitale Signalverarbeitungsschaltung 906 ist ausgebildet, um aus den analog-digital-gewandelte Signalen des differenziell betriebenen Erregerschwingkreises 203 einen Ist-Wert des analog geregelten Gleichtaktsignals zu ermitteln und mit der Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen, um Leitungsunterbrechungen und/oder Leitungskurzschlüsse festzustellen. Überschreitet beispielsweise der Ist-Wert des geregelten Gleichtaktsignals betragsmäßig einen vordefinierten Schwellenwert, kann dies im Detektor 906 detektiert und daraufhin eine Fehlermeldung (Leitungskurzschluss/Leitungsunterbrechung) ausgegeben werden.
  • Während anhand der vorangehenden Figuren vorwiegend Ausführungsbeispiele zur Detektion von Leitungsunterbrechungen und/oder Leitungskurzschlüssen auf der Erregerseite eines induktiven Winkelsensors behandelt wurden, werden anhand der nachfolgenden Figuren Ausführungsbeispiele behandelt, welche die Sensor-Spulenanordnung 205 betreffen.
  • 11 skizziert dazu eine Schaltungsanordnung 1100 betreffend einen induktiven Winkelsensor. Neben der durch Bezugszeichen 204 angedeuteten Erregerspule ist in 11 erster Linie die Sensor-Spulenanordnung 205 mit der vorher bereits erwähnten Auswerteschaltung 208 dargestellt. Die 11 zeigt lediglich beispielhaft eine 3-phasige Sensor-Spulenanordnung 205. Die Sensor-Spurenanordnung 205 weist hier drei im Common-Mode betriebene Sensorspulen 1105-u, 1105-v und 1105-w auf. Die Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w können im Bezug zum Rotor 202 jeweils um 90° versetzt angeordnet sein. Aus den daraus resultierenden phasenverschobenen Induktionssignalen kann die Auswerteschaltung 208 den Rotationswinkel φ bestimmen. Ferner kann die Auswerteschaltung 208 ausgebildet sein, um, basierend auf geregelten Common-Mode-Signalen der im Common-Mode betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in der Sensor-Spulenanordnung 205 oder im Erregerschwingkreis 203 anzuzeigen, wenn wenigstens eines der geregelten Common-Mode-Signale einen vordefinierten Toleranzbereich verlässt.
  • Ähnlich wie bei einigen vorangehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, umfasst eine analoge Regelschaltung zum Regeln der Gleichtakt- bzw. Common-Mode-Signale einen Transkonduktanzverstärker 410. Die einzelnen Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w sind jeweils mit invertierenden Eingängen des Transkonduktanzverstärkers 410 gekoppelt. Dem nicht-invertierenden Eingang des Transkonduktanzverstärkers 410 wird ein analoger Gleichtaktsignal-Sollwert (z.B. Common-Mode Spannung) VCM zugeführt. Für jede der Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w stellt der Transkonduktanzverstärker 410 ausgangsseitig einen jeweiligen Steuerstrom 412-u, 412-v, 412-w bereit, welcher den jeweiligen Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w zugeführt wird.
  • Um Leitungskurzschlüsse und/oder Leitungsunterbrechungen effizienter zu detektieren, ist auch hier jeder der im Common-Mode betriebenen Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w eine Gleichstromquelle zugeordnet. Der Signalleitung der Sensorspule 1105-u wird beispielsweise ein vordefinierter Gleichstrom über eine Gleichstromquelle 1110-1 zugeführt. Dementsprechend sind für die Signalleitungen der beiden anderen Sensorspulen 1105-v und 1105-w jeweils Ausgleichsstromquellen 1110-2, 1110-3 vorgesehen, die den über die Gleichstromquelle 1110-1 zugeführten vordefinierten Gleichstrom jeweils hälftig kompensieren. Somit wirken sich die zugeführten Gleichströme, welche hier auch als Gleichtaktsignale bezeichnet werden können, nicht auf die differenzielle Signalführung in der Mehrzahl der differenziell betriebenen Sensorspulen 1105-u, 1105-v und 1105-w aus. Anstatt der beiden Ausgleichsstromquellen 1110-2, 1110-3 könnte auch lediglich eine einzige verwendet werden, die dann zum Beispiel abwechselnd zwischen den beiden Sensorspulen 1105-v und 1105-w hin und her geschaltet wird.
  • Während die Schaltungsanordnung 1100 der 11 Leitungskurzschlüsse und/oder -unterbrechungen anhand von digitaler Signalverarbeitung in der Auswerteschaltung 208 erkennen kann, zeigt die 12 eine alternative Ausführungsform in welcher die Erkennung von Kurzschlüssen und/oder Unterbrechungen auf analoge Weise im Transkonduktanzverstärker 410 geschehen kann. In dieser Ausführungsform kann der Transkonduktanzverstärker 410 mit zusätzlichen Referenzstromquellen ausgeführt sein, wie es beispielsweise anhand der 6 oder 7 beschrieben wurde.
  • Anstatt die Mittelwertbildung der jeweiligen Sensorspulensignale durch den Transkonduktanzverstärker 410 zu realisieren, so wie es in den 11 und 12 gezeigt ist, kann eine Mittelwertbildung der Sensorspulensignale auch außerhalb des Transkonduktanzverstärkers 410 stattfinden. Dazu zeigt das Ausführungsbeispiel der 13 für jedes der Sensorspulensignale eine RC-Struktur 1302-u, 1302-v, 1302-w zur Mittelwertbildung. Die RC-Strukturen 1302-u, 1302-v, 1302-w wirken als Tiefpässe und realisieren die Mittelwertbildung jeweils außerhalb des Transkonduktanzverstärkers 410. Die Ausgänge eines jeden Tiefpasses 1302-u, 1302-v, 1302-w werden auf einen gemeinsamen nicht-invertierenden Transkonduktanzverstärkereingang zusammengeführt. 13 zeigt ferner wie in der Auswerteschaltung 208 eine Erkennung von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen im digitalen Bereich realisiert sein könnte. Mithilfe eines Multiplexers 1310 werden die Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w abwechselnd auf Eingänge eines ADCs 1312 geschaltet. Die ausgangsseitig des ADCs 1312 bereitgestellten digitalen Sensorspulensignale werden von einer digitalen Signalverarbeitungsschaltung 1314 entweder miteinander oder gegen einen Gleichtaktsignal-Sollwert verglichen, um festzustellen, ob Leitungsunterbrechungen oder Leitungskurzschlüsse im differenziell betriebenen Leitungsnetzwerk (erregerseitig und/oder sensorseitig) vorhanden sind.
  • Während bei dem Ausführungsbeispiel der 13 der Transkonduktanzverstärker 410 jeweils einen Steuerstrom für jede der Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w bereitstellt, ist bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich ein Steuerstromausgang am Transkonduktanzverstärker 410 vorgesehen. Hier wird ein Steuerstrom 412 lediglich der mittleren Sensorspule 1105-v bereitgestellt. Es versteht sich von selbst, dass der Steuerstrom 412 auch jeder der anderen beiden Sensorspulen 1105-u, 1105-w zugeführt werden könnte.
  • Die 15 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der jede der Gleichstromquellen 1110-1, 1110-2, 1110-3 für den injizierten Gleichstrom und dessen Ausgleichströme schaltbar ausgebildet ist, um abwechselnd auf unterschiedliche Signalleitungen der Sensorspulen 1105-u, 1105-v, 1105-w geschaltet werden zu können. In einer ersten Schaltphase kann die erste Gleichstromquelle 1110-1 beispielsweise auf die der Sensorspule 1105-u zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die Gleichstromquelle 1110-2 kann in der ersten Schaltphase auf die der Sensorspule 1105-v zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die Gleichstromquelle 1110-3 kann in der ersten Schaltphase auf die der Sensorspule 1105-w zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. In einer zweiten Schaltphase kann die erste Gleichstromquelle 1110-1 dann auf die der Sensorspule 1105-w zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die zweite Gleichstromquelle 1110-2 kann in der zweiten Schaltphase auf die der dritten Sensor Spule 1105-w zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die dritte Gleichstromquelle 1110-3 kann in der zweiten Schaltphase auf die der ersten Sensorspule 1105-u zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. In einer dritten Schaltphase kann die erste Gleichstromquelle 1110-1 auf die der dritten Sensorspule 1105-w zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die zweite Gleichstromquelle 1110-2 kann in der dritten Schaltphase auf die der ersten Sensorspule 1105-u zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Die dritte Gleichstromquelle 1110-3 kann in der dritten Schaltphase auf die der zweiten Sensorspule 1105-v zugeordnete Signalleitung geschaltet werden. Andere Konfigurationen sind natürlich ebenfalls denkbar.
  • Wie sich aus 15 erkennen lässt, kann in diesem Ausführungsbeispiel auch der Steuerausgang des Transkonduktanzverstärkers 410 abwechselnd auf die einzelnen Signalleitungen geschaltet werden. So kann beispielsweise in der ersten Schaltphase der Steuerausgang mit der Signalleitung der dritten Sensorspule 1105-w gekoppelt werden. In der zweiten Schaltphase kann der Steuerausgang des Transkonduktanzverstärkers 410 mit der Signalleitung der ersten Sensorspule 1105-u gekoppelt werden. In der dritten Schaltphase kann der Steuerausgang des Transkonduktanzverstärkers 410 beispielsweise mit der Signalleitung der zweiten Sensorspule 1105-v gekoppelt werden. Andere Konfigurationen sind natürlich ebenfalls denkbar. Durch diese schaltbare Anordnung der Injektionsströme bzw. der Steuerströme können unterschiedliche Fehlerquellen differenzierter erkannt werden.
  • Während in der 15 eine Ausführungsform gezeigt ist, in der die Fehlererkennung analog im Transkonduktanzverstärker implementiert ist, zeigt die 16 ein Ausführungsbeispiel mit geschalteten Injektionsströme bzw. Steuerströmen, in dem die Fehlererkennung digital, zum Beispiel in der Auswerteschaltung 208, implementiert ist, wie es bereits anhand der 13 beschrieben wurde.
  • Die 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1700 für einen induktiven Winkelsensor, bei dem die Sensor-Spulenanordnung 205 ein 2-phasiges System umfasst im Gegensatz zu den im Vorhergehenden beschriebenen 3-phasigen Systemen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist jede der beiden Sensorspulen 1705-1, 1705-2 eine differenzielle Signalführung auf. Das heißt, jede der beiden Sensorspulen 1705-1, 1705-2 ist durch ein differenzielles Leitungspaar 1706-1, 1706-2 an die Auswerteschaltung 208 gekoppelt. Jede der beiden differenziell betriebenen Sensorspulen 1705-1, 1705-2 kann nun beispielsweise mit einem eigenen Common-Mode-Potenzial betrieben werden. Während für die erste differenziell betriebene Sensorspule 1705-1 ein erstes Common-Mode-Potenzial zum Beispiel 0,8 V betragen kann, kann ein zweites Common-Mode-Potenzial für die zweite differenziell betriebene Sensorspule 1705-2 beispielsweise 1,2 V betragen. Die in 17 gezeigte analoge Regelschaltung sieht nun für jedes der beiden unterschiedlichen Common-Mode-Potenziale eine eigene analoge Regelschleife mit jeweiligen Transkonduktanzverstärker 410-1 und 410-2 vor.
  • Die 18 zeigt zusammenfassend eine Schaltungsanordnung 1800 mit analogen Gleichtaktsignalregelschleifen, welche Transkonduktanzverstärker 410 umfassen, sowohl erregerseitig als auch sensorseitig. Wie es nach den vorangegangenen Erläuterungen einleuchten wird, kann eine Detektion von Leitungskurzschlüssen und/oder Leitungsunterbrechungen sowohl analog als auch digital durchgeführt werden. Während 18 ein Ausführungsbeispiel mit einer sensorseitigen Common-Mode-Regelschleife zeigt, zeigt die 19 ein Ausführungsbeispiel eines induktiven Sensors 1900 mit zwei unterschiedlichen sensorseitigen Common-Mode-Regelschleifen für unterschiedliche Common-Mode-Potenziale.
  • Die 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines redundant aufgebauten und funktional sicheren induktiven Winkelsensors 2000 mit induktiv gekoppelten, aber galvanisch getrennten Sendespulen 204-1, 204-2, die mittels jeweiligen erregerspulenseitigen Common-Mode-Regelschleifen 110-1, 110-2 gegebenenfalls auf unterschiedlichen erregerspulenseitigen Common-Mode-Potenzialen betrieben werden können. Der redundant aufgebaute und funktional sichere induktive Winkelsensor 2000 umfasst einen ersten induktiven Sensor 1900-1 und einen zweiten induktiven Sensor 1900-2. Wie bereits anhand der 19 gezeigt, weist jeder der beiden induktiven Sensoren 1900-1, 1900-2 jeweils zwei unterschiedliche sensorspulenseitige Common-Mode-Regelschleifen mit Transkonduktanzverstärkern 410-1, 410-2 für unterschiedliche sensorspulenseitige Common-Mode-Potenziale auf.
  • Während anhand der vorangehenden Figuren vorwiegend Ausführungsbeispiele zur Detektion von Leitungsunterbrechungen und/oder Leitungskurzschlüssen auf Erreger- und Sensorseite eines induktiven Winkelsensors behandelt wurden, werden anhand der nachfolgenden Figuren Ausführungsbeispiele behandelt, welche eine Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in Spulen für induktive Winkelsensoren betreffen. Sämtliche hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Detektion von Leitungsunterbrechungen und/oder Leitungskurzschlüssen und zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand können miteinander kombiniert werden.
  • Sowohl Erreger- als auch Sensorspulen eines induktiven Winkelsensors können extern, also außerhalb, eines Sensor-ICs (IC = integrated circuit) auf einer Leiterplatte (PCB = printed circuit board) angeordnet sein. Die externen Erreger- und/oder Sensorspulen können durch Anschluss-Pins über Lötstellen und PCB-Vias mit mehrlagigen PCBs verbunden werden. Simulationen haben gezeigt, dass die Genauigkeit eines Winkelsensors beeinträchtigt wird, wenn ein Gesamtwiderstand von Spule und Verbindung (Lötstellen) beispielsweise höher als 100 Ohm ist. Dies gilt sowohl für die Sensor- als auch für die Senderspulen. Ein typischer Wert der Spule + Verbindung ist beispielsweise ~10 Ohm.
  • 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 2100, die zur Erkennung eines erhöhten Leitungswiderstands bei Spulen für induktive Winkelsensoren herangezogen werden kann.
  • Neben der durch Bezugszeichen 204 angedeuteten Erregerspule ist in 21 erster Linie die Sensor-Spulenanordnung 205 mit der vorher bereits erwähnten (integrierten) Auswerteschaltung 208 dargestellt. Die 21 zeigt lediglich beispielhaft eine 1-phasige Sensor-Spulenanordnung 205. Die Sensor-Spurenanordnung 205 weist hier eine differenziell betriebene externe Sensorspule 2105 auf. Dem Fachmann wird unmittelbar einleuchten, dass das in 21 dargestellte Konzept auch für mehrphasige Sensor-Spulenanordnungen anwendbar ist, so dass aus daraus resultierenden phasenverschobenen Induktionssignalen die Auswerteschaltung 208 den Rotationswinkel φ bestimmen kann. Die externe Sensorspule 2105 ist über Anschlüsse (z.B. Lötverbindungen) 2106-1, 2106-2 mit einem Sensor-IC (nicht dargestellt) verbunden. Ein sich dadurch ergebender Anschluss- bzw. Leitungswiderstand ist durch Bezugszeichen 2107 zwischen Sensorspule 2105 und Anschluss 2106-1 gekennzeichnet. Bei einer schlechten bzw. fehlerhaften Lötverbindung kann der Leitungswiderstand 2107 zu hohe Werte annehmen und damit die Genauigkeit des Winkelsensors negativ beeinträchtigen.
  • Zur Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in Spulen für induktive Winkelsensoren ist in der Schaltungsanordnung 2100 eine Injektionsstromquelle 2110 vorgesehen, um einen Gleichstrom (hier beispielhaft 100 µA) in die Sensorspule 2105 zu injizieren. Dazu ist die Injektionsstromquelle 2110 mit Anschluss 2106-1 gekoppelt. Der injizierte Gleichstrom bzw. Injektionsstrom fließt über Leitungswiderstand 2107 und externe Sensorspule 2105 zurück in den IC-Anschluss 2106-2, welcher mit einem Bezugspotenzial (z.B. Masse) 2111 gekoppelt ist. Chipseitig ist an die beiden Anschlüsse 2106-1, 2106-2 auch eine Erfassungsschaltung 2120 gekoppelt, die ausgebildet ist, um einen durch den Injektionsstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen 2106-1, 2106-2 zu ermitteln.
  • Die Erfassungsschaltung 2120 weist ein an die Anschlüsse 2106-1, 2106-2 gekoppeltes (RC-) Tiefpassfilter 2130 und einen ausgangseitig an das Tiefpassfilter 2130 gekoppelten Komparator 2140 auf. Über das Tiefpassfilter 2130 können von der Erregerspule 204 über eine Target-Anordnung in die Sensorspule 2105 induzierte Wechselsignale (die Erregerspule sendet hier beispielhaft bei 3 MHz) herausgefiltert werden. Lediglich das von dem Gleichstrom der Injektionsstromquelle 2110 herrührende Offsetsignal wird vom Tiefpassfilter 2130 durchgelassen und kann dann von dem Komparator 2140 ausgewertet werden. Liegt eine Gleichspannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen 2106-1, 2106-2 oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts, kann der Komparator 2140 an seinem Ausgang ein Fehlersignal anzeigen, welches dann auf einen zu hohen Leitungswiderstand 2107 hindeutet. Das Tiefpassfilter 2130 kann die hochfrequente Amplitude (z.B. bis zu 100mV) dämpfen, um eine genaue Offsetmessung zu ermöglichen. Beispielhaft ist ein Offset-Komparator-Schwellenwert auf 10 mV eingestellt, um Leitungswiderstände 2107 größer als 100 Ohm zu erkennen.
  • Die Auswertung der hochfrequenten Induktionssignale durch die Auswerteschaltung 208 für den Rotationswinkel φ ist vom Gleichstrom bzw. Injektionsstrom der Injektionsstromquelle 2110 nicht betroffen.
  • Der Gleichstrom bzw. Injektionsstrom kann auf verschiedene Arten hinzugefügt werden. Er kann beispielsweise im Rahmen des Gleichstroms aus der im Vorhergehenden beschrieben Gleichtaktregelung für die Unterbrechungs-/Kurzschlusserkennung wiederverwendet werden. Die 22 zeigt ein zur 21 ähnliches Ausführungsbeispiel, bei dem der Masseanschluss 2111 der 21 durch eine Ausgleichsstromquelle 2110-2 ersetzt ist, die den über die Gleichstromquelle 1110-1 in Anschluss 2106-1 zugeführten vordefinierten Gleichstrom bei Anschluss 2106-2 kompensiert. Die Ausgleichsstromquelle 2110-2 kann beispielsweise einer der Ausgleichsstromquellen aus den Ausführungsbeispielen der 11 bis 20 entsprechen. Ansonsten funktioniert die Schaltungsanordnung 2200 der 22 ähnlich wie die Schaltungsanordnung 2100.
  • Die 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung 2300 für einen induktive Winkelsensor, mit der ein erhöhter Leitungswiderstand in Sensorspulen erkannt werden kann.
  • Die 23 zeigt beispielhaft eine 2-phasige Sensor-Spulenanordnung 205. Die Sensor-Spurenanordnung 205 weist hier zwei im Common-Mode betriebene Sensorspulen 2305-x, 2305-y auf. Die Sensorspulen 2305-x, 2305-y können im Bezug zum Rotor 202 um 90° versetzt angeordnet sein. Aus den daraus resultierenden phasenverschobenen Induktionssignalen kann die Auswerteschaltung (nicht dargestellt) den Rotationswinkel φ bestimmen. Beide (externe) Sensorspulen 2305-x, 2305-y sind jeweils über ein Anschlusspaar 2306-1, 2306-2 mit dem Sensor-Chip verbunden. Wie es bereits beschrieben wurde, wird beiden Sensorspulen 2305-x, 2305-y jeweils über eine Gleichstromquelle 2110-1 ein Gleichstrom bzw. Injektionsstrom zugeführt, welcher gemäß 23 jeweils mittels einer Ausgleichsstromquelle 2110-2 am Anschluss 2306-2 kompensiert wird, so dass sich der injizierte Gleichstrom nicht auf eine differenzielle Signalführung zwischen den Anschlüssen 2306-1, 2306-2 auswirkt.
  • Chipseitig ist an die Anschlüsse 2306-1, 2306-2 der Sensorspulen 2305-x, 2305-y jeweils eine Demodulator-Schaltung 2315 gekoppelt. Die Demodulator-Schaltungen 2315 weisen jeweils zwei Betriebsmodi auf: einen ersten Betriebsmodus zur Winkelmessung und einen zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung des Spannungsabfalls über den Anschlüssen 2306-1, 2306-2 der jeweiligen Sensorspule 2305-x, 2305-y. Im ersten Betriebsmodus schalten die Demodulator-Schaltungen 2315 während einer ersten Schaltphase den ersten Anschluss 2306-1 der Sensorspule 2305-x, 2305-y auf einen ersten Eingang 2321-1 der Erfassungsschaltung 2320 und einen zweiten Anschluss 2306-2 der Sensorspule 2305-x, 2305-y auf einen zweiten Eingang 2321-2 der Erfassungsschaltung 2320. Während einer zweiten Schaltphase im ersten Betriebsmodus schalten die Demodulator-Schaltungen 2315 den ersten Anschluss 2306-1 der Sensorspule 2305-x, 2305-y auf den zweiten Eingang 2321-2 der Erfassungsschaltung 2320 und den zweiten Anschluss 2306-2 der Sensorspule 2305-x, 2305-y auf den ersten Eingang 2321-1 der Erfassungsschaltung 2320. Ein Schaltzyklus aus erster und zweiter Schaltphase entspricht dabei 1/f, wobei f die Frequenz des Erregerschwingkreises ist. Die induzierten Wechselsignale werden im ersten Betriebsmodus also durch die Demodulator-Schaltungen 2315 gleichgerichtet und anschließend durch das ausgangsseitig zur Demodulator-Schaltung 2315 angeordnete Tiefpassfilter 2330 geglättet, bevor durch den ausgangsseitig zum Tiefpassfilter 2330 angeordneten ADC 2340 Amplitudenwerte ermittelt werden.
  • Im zweiten Betriebsmodus schalten die Demodulator-Schaltungen 2315 jeweils den ersten Anschluss 2306-1 der Sensorspule 2305-x, 2305-y dauernd auf den ersten Eingang 2321-1 der Erfassungsschaltung 2320 und den zweiten Anschluss 2306-2 der Sensorspulen 2305-x, 2305-y dauernd auf den zweiten Eingang 2321-2 der Erfassungsschaltung 2320. Das Tiefpassfilter 2330 filtert dann von der Erregerspule 204 über das Target in die Sensorspulen 2305-x, 2305-y induzierte Wechselsignale (die Erregerspule sendet hier beispielhaft bei 3 MHz) heraus und der ADC detektiert lediglich die durch den Gleichstrom durch die Sensorspulen 2305-x, 2305-y hervorgerufene Offsetspannung als Hinweis auf die jeweiligen Leitungswiderstände 2307-x, 2307-y.
  • Mit einem ADC anstelle eines Komparators wie in 21 oder 22 ist es einfacher, eine programmierbare Schwelle zu haben. Die Schalter der Demodulator-Schaltungen 2315 ermöglichen die Messung des differentiellen Offsets von mehreren Sensorspulen 2305-x, 2305-y in verschiedenen Zeitschlitzen. Dazu kann die Demodulator-Schaltung 2315 der Sensorspule 2305-x die Anschlüsse 2306-1, 2306-2 der Sensorspule 2305-x in einem anderen Zeitschlitz dauernd auf die Eingänge 2321-1, 2321-2 der Erfassungsschaltung 2320 schalten als die Demodulator-Schaltung 2315 der Sensorspule 2305-y. Zusätzliche Demodulatorschalter ermöglichen es, auch die differentielle Amplitude über dieselbe ADC-Filterkombination zu messen. Diese Lösung kann günstigere digitale Filter und einfach programmierbare Schwellenwerte ermöglichen. Dieselben Blöcke können auch für die Amplitudenmessung verwendet werden, wenn der Demodulator eingeschaltet ist.
  • 24 (oben) zeigt zwei Signale 2410-1 und 2410-2, wobei das Signal 2410-1 ein moduliertes Empfangssignal an Sensorspule 2105 mit Leitungswiderstand 100 Ohm und Signal 2410-2 ein moduliertes Empfangssignal an Sensorspule 2105 mit Leitungswiderstand 10 Ohm bedeutet. Die hochfrequenten Schwingungen in den Signalen 2410-1 and 2410-2 bedeuten eine Sendefrequenz (z.B. 3 MHz) der Erregerspule 204. Die niederfrequenter oszillierenden Einhüllenden der Signale 2410-1 and 2410-2 bedeuten eine Rotationsfrequenz einer Target-Anordnung. Es lässt sich bei 2415 ein Gleichspannungsoffset des Signals 2410-1 gegenüber Signal 2410-2 erkennen. Die 24 zeigt in der Mitte die entsprechenden demodulierten Signale 2420-1 und 2420-2, die im Wesentlichen die Rotation der Target-Anordnung wiedergeben. 24 (unten) zeigt zwei Signale 2430-1 und 2430-2, wobei das Signal 2430-1 ein mit dem Tiefpassfilter 2130 gefiltertes Empfangssignal für Leitungswiderstand 100 Ohm und Signal 2430-2 ein mit dem Tiefpassfilter 2130 gefiltertes Empfangssignal für Leitungswiderstand 10 Ohm bedeutet. Der Gleichspannungsoffset des Signals 2430-1 liegt bei ca. 12 mV, der Gleichspannungsoffset des Signals 2430-2 liegt bei ca. 1 mV.
  • Dem Fachmann wird unmittelbar einleuchten, dass mit dem hier für Sensorspulen beschriebenen Konzept auch an der Sendespule 204 bei ausgeschaltetem Demodulator ein erhöhter Leitungswiderstand mit zusätzlichen Gleichströmen und der Amplitudenmessung gemessen werden kann. Wird ein Demodulator im Amplitudenmessblock abgeschaltet, kann der durch den Gleichstrom über die Spulen erzeugte Differenzoffset gemessen werden, der proportional zum Leitungswiderstand ist.
  • Ein induktiver Winkelsensor gemäß Ausführungsbeispielen kann also eine Oszillatorschaltung 402 (siehe z.B. 9) aufweisen, die ausgebildet ist, um einen LC-Erregerschwingkreis 203 mit einer Erregerspule 204 differenziell zu betreiben. Eine Injektionsstromquelle, wie z.B. die Stromquellen 910-p, 910-n, kann ausgebildet sein, um einen Gleichstrom in den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis 203 bzw. die Erregerspule 204zu injizieren. Mit einer Erfassungsschaltung (z.B. innerhalb der Oszillatorschaltung 402) kann ein durch den Gleichstrom verursachter Spannungsabfall über Anschlüssen der Erregerspule 204 ermittelt werden.
  • Zur Erkennung von Erkennung von erhöhtem Leitungswiderstand in Spulen wird also vorgeschlagen, einen Konstantstrom über die Spulen zu schicken. Mit Filtern kann eine mittlere Spannung erzeugt und bei Überschreiten einer Spannungsschwelle kann ein zu hoher Spulenwiderstand erkannt werden. Dies kann ein wichtiger Sicherheitsmechanismus zur Erkennung von chip-externen Fehlern bei induktiven Sensoren sein.
  • Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
  • Beispiele können weiterhin ein (Computer-)Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer sonstigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen der oben beschriebenen Verfahren können also auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder sonstige programmierbare Hardwarekomponenten ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren beziehungsweise enthalten. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren, Steuereinheiten, (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays),(feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), Grafikprozessoren (GPU = Graphics Processor Unit), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC = application-specific integrated circuit), integrierte Schaltungen (IC= Integrated Circuit) oder Ein-Chip-Systeme (SoC = System-on-a-Chip) abdecken, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind.
  • Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
  • Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
  • Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims (31)

  1. Schaltung (100) zum Detektieren eines Leitungskurzschlusses und/oder einer Leitungsunterbrechung in einem differenziell betriebenen Leitungsnetz (104-p; 104-n), umfassend wenigstens eine Regelschaltung (110), die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal des differenziell betriebenen Leitungsnetzes (104-p; 104-n) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz (104-p; 104-n) anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße (112) einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  2. Schaltung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Regelschaltung (110) als analoge Regelschaltung ausgebildet ist.
  3. Schaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Regelschaltung (110) einen Transkonduktanzverstärker (410) mit wenigstens einem Rückkopplungsausgang für wenigstens einen Steuerstrom (412) aufweist, wobei der Rückkopplungsausgang den Steuerstrom (412) zu einer Gleichtaktsignalquelle (402) des differenziell betriebenen Leitungsnetzes und/oder wenigstens zu einer Signalleitung (104-p; 104-n) des differenziell betriebenen Leitungsnetzes zurückführt.
  4. Schaltung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Transkonduktanzverstärker (410) eine Mehrzahl von Rückkopplungsausgängen für eine Mehrzahl von Signalleitungen des differenziell betriebenen Leitungsnetzes aufweist.
  5. Schaltung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Transkonduktanzverstärker (410) genau einen Rückkopplungsausgang für die Gleichtaktsignalquelle aufweist.
  6. Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Regelschaltung (110) eine Stromvergleichsschaltung (620) aufweist, die ausgebildet ist, um einen über den wenigstens einen Rückkopplungsausgang des Transkonduktanzverstärkers (410) bereitgestellten Steuerstrom (412) mit wenigstens einem über wenigstens eine Stromquelle (622; 624) bereitgestellten vordefinierten Schwellenstrom zu vergleichen, und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn der Steuerstrom den vordefinierten Schwellenstrom betragsmäßig übersteigt.
  7. Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Regelschaltung (110) eine Detektionsschaltung (720) aufweist, die ausgebildet ist, um festzustellen, ob ein oder mehrere Transistoren (416; 417) wenigstens einer Stromquelle des Transkonduktanzverstärkers (410) zum Bereitstellen eines Steuerstroms (412) über den Rückkopplungsausgang ihren Sättigungsbereich verlassen, und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen Leitungsnetz anzuzeigen, wenn der Sättigungsbereich verlassen wird.
  8. Schaltung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Regelschaltung (110) als digitale Regelschaltung ausgebildet ist.
  9. Schaltung (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Regelschaltung (110) Folgendes umfasst: einen Analog-Digital-Wandler, ADC (902), dessen Eingang mit einem differenziell betriebenen Leitungspaar (104-p; 104-n) des Leitungsnetzes gekoppelt ist; einen digitale Signalverarbeitungsschaltung (904; 906), die ausgebildet ist, um mittels dem ADC analog-digital-gewandelte Gleichtaktsignale des differenziell betriebenen Leitungspaars mit einer Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen und ansprechend darauf ein digitales Steuersignal (905) zu ermitteln; und einen Rückkopplungspfad für das digitale Steuersignal (905) mit einem Digital-Analog-Wandler (908), DAC, zum Regeln der Gleichtaktsignalquelle des differenziell betriebenen Leitungspaars.
  10. Schaltung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens eine Injektionsstromquelle (910; 1110), die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem Gleichtaktsignal, wenigstens einen Gleich- oder Wechselstrom in das differenziell betriebene Leitungsnetz zu injizieren, ohne dass sich der injizierte Gleich- oder Wechselstrom auf eine differenzielle Signalführung auswirkt.
  11. Schaltung (100) gemäß Anspruch 10, wobei die wenigstens eine Gleichstromquelle (910; 1110) schaltbar ausgebildet ist, um abwechselnd an unterschiedliche Signalleitungen des differenziell betriebenen Leitungsnetzes angelegt zu werden.
  12. Schaltung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das differenziell betriebene Leitungsnetz einen differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis (203) eines induktiven Winkelsensors umfasst.
  13. Schaltung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das differenziell betriebene Leitungsnetz eine Mehrzahl von differenziell betriebenen Sensorspulen (205) eines induktiven Winkelsensors umfasst.
  14. Induktiver Winkelsensor, umfassend einen mittels einer integrierten Oszillatorschaltung (402) differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis (203); und eine Regelschaltung (110), die ausgebildet ist, um ein Gleichtaktsignal für den differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises (203) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung in dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis (203) anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  15. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 14, wobei die Regelschaltung (110) einen eingangsseitig mit dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis (203) gekoppelten Transkonduktanzverstärker (410) mit wenigstens einen Rückkopplungsausgang für einen Steuerstrom (412) aufweist, der auf die integrierte Oszillatorschaltung (402) und/oder auf wenigstens eine Signalleitung des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises (203) zurückgeführt ist.
  16. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 15, wobei der Transkonduktanzverstärker (410) einen Rückkopplungsausgang für jeden Signalleiter eines Signalleitungspaars des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises (203) aufweist, oder wobei der Transkonduktanzverstärker genau einen Rückkopplungsausgang für die integrierte Oszillatorschaltung (402) aufweist.
  17. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 14, wobei die Regelschaltung Folgendes umfasst: einen Analog-Digital-Wandler (902), ADC, dessen Eingang mit einem Leitungspaar des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises gekoppelt ist; einen digitale Signalverarbeitungsschaltung (904; 906), die ausgebildet ist, um mittels dem ADC analog-digital-gewandelte Gleichtaktsignale des Leitungspaars mit einer Gleichtaktsignal-Sollgröße zu vergleichen und ansprechend darauf ein digitales Steuersignal (905) zu ermitteln; und einen Rückkopplungspfad für das digitale Steuersignal (905) mit einem Digital-Analog-Wandler (908), DAC, zum Wandeln des digitalen Steuersignal in einen analogen Regelstrom (909) für die integrierte Oszillatorschaltung (402).
  18. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, ferner umfassend für jeden Signalleiter eines Signalleitungspaars (104-p; 104-n) des differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreises (203), eine Gleichstromquelle (910), die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem Gleichtaktsignal, einen Gleichstrom in den jeweiligen Signalleiter (104-p; 104-n) zu injizieren, ohne sich auf eine differenzielle Signalführung in dem differenziell betriebenen LC-Erregerschwingkreis (203) auszuwirken.
  19. Induktiver Winkelsensor, umfassend eine Mehrzahl differenziell betriebener und phasenversetzt angeordneter Sensorspulen (1105; 1705); und eine Regelschaltung (110), die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal der differenziell betriebenen Sensorspulen (1105; 1705) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei den differenziell betriebenen Sensorspulen (1105; 1705) anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  20. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 19, ferner umfassend für jede der differenziell betriebenen Sensorspulen (1105; 1705), eine Gleichstromquelle (1110), die ausgebildet ist, um, zusätzlich zu dem jeweiligen Gleichtaktsignal, einen Gleichstrom in die jeweilige Signalleitung zu injizieren, ohne sich auf eine differenzielle Signalführung in der Mehrzahl der differenziell betriebenen Sensorspulen auszuwirken.
  21. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 20, wobei jede der Gleichstromquellen (1110) abwechselnd auf unterschiedliche der differenziell betriebenen Sensorspulen schaltbar ist.
  22. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei die Regelschaltung (110) einen eingangsseitig mit den differenziell betriebenen Sensorspulen (1105; 1705) gekoppelten Transkonduktanzverstärker (410) mit wenigstens einem Rückkopplungsausgang für einen Steuerstrom aufweist, der auf wenigstens eine Signalleitung der differenziell betriebenen Sensorspulen zurückgeführt ist.
  23. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 22, wobei der Rückkopplungsausgang abwechselnd auf unterschiedliche der differenziell betriebenen Sensorspulen (1105; 1705) schaltbar ist.
  24. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, ferner umfassend eine mit den differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen (1105; 1705) gekoppelte Auswerteschaltung (208), die ausgebildet ist, um basierend auf Induktionssignalen der Sensorspulen einen Drehwinkel einer induktiven Rotor-Anordnung zu ermitteln.
  25. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 24, wobei die Auswerteschaltung (208) ferner ausgebildet ist, um, basierend auf den geregelten Gleichtaktsignalen der differenziell betriebenen und phasenversetzt angeordneten Sensorspulen (1105; 1705), einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei den Sensorspulen anzuzeigen, wenn wenigstens eines der geregelten Gleichtaktsignale einen vordefinierten Toleranzbereich verlässt.
  26. Induktiver Winkelsensor mit wenigsten einer differenziell betriebenen Spule (2105), umfassend eine Injektionsstromquelle (2110), die ausgebildet ist, um einen Gleichstrom in die differenziell betriebene Spule (204; 2105) zu injizieren; und eine Erfassungsschaltung (2120), die ausgebildet ist, um einen durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfall über Anschlüssen (2106-1; 2106-2) der Spule (204; 2105) zu ermitteln.
  27. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 26, wobei die Injektionsstromquelle (2110) ausgebildet ist, den Gleichstrom in die differenziell betriebene Spule (204; 2105) zu injizieren, ohne dass sich der injizierte Gleichstrom auf eine differenzielle Signalführung auswirkt.
  28. Induktiver Winkelsensor gemäß Anspruch 26 oder 27, wobei die Erfassungsschaltung (2120) ausgebildet ist, um ein Fehlersignal auszugeben, falls der Spannungsabfall über den Anschlüssen der Spule (204; 2105) einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
  29. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei die Erfassungsschaltung (2120) einen Tiefpassfilter (2130) aufweist, der ausgebildet ist, um AC-Signale zu unterdrücken.
  30. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 26 bis 29, umfassend eine zwischen den Anschlüssen (2106; 2306) der Spule (204; 2105) und der Erfassungsschaltung (2120; 2320) angeordnete Demodulator-Schaltung (2315), die ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebsmodus zur Winkelmessung während einer ersten Schaltphase einen ersten Anschluss der Spule (204; 2105) auf einen ersten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) und einen zweiten Anschluss der Spule (204; 2105) auf einen zweiten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) zu schalten und während einer zweiten Schaltphase den ersten Anschluss der Spule (204; 2105) auf den zweiten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) und den zweiten Anschluss der Spule (204; 2105) auf den ersten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) zu schalten, und in einem zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung des Spannungsabfalls über Anschlüssen der Spule (204; 2105) den ersten Anschluss der Spule (204; 2105) dauernd auf den ersten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) und den zweiten Anschluss der Spule (204; 2105) dauernd auf den zweiten Eingang der Erfassungsschaltung (2120; 2320) zu schalten.
  31. Induktiver Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 26 bis 31, ferner umfassend eine Regelschaltung (110), die ausgebildet ist, um wenigstens ein Gleichtaktsignal der differenziell betriebenen Spule (204; 2105) auf eine vordefinierte Gleichtaktsignalgröße zu regeln und einen Leitungskurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung bei der differenziell betriebenen Spule (204; 2105) anzuzeigen, wenn wenigstens eine Steuer- oder Regelgröße einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt.
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CN115407236A (zh) * 2022-07-15 2022-11-29 中国第一汽车股份有限公司 车辆的高速传输线束的测试方法、装置、车辆和存储介质

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