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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch 1, sowie ein mit dieser Schaltungsanordnung ausgestattetes Winkel- bzw. Längenmessgerät gemäß dem Anspruch 8.
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Die Auswertung und Verarbeitung von Messsignalen in Winkel- bzw. Längenmessgeräten erfolgt heutzutage mit Hilfe von mikroelektronischen Schaltkreisen. Die Messsignale werden in diesen Geräten beispielsweise durch optisches Abtasten von Längenmaßstäben oder Codescheiben in Winkelmessgeräten erzeugt. Im Falle einer fotoelektrischen Abtastung werden häufig entsprechende Messsignale von mehreren Fotoelementen verursacht.
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Aus der Patentschrift
US 6260163 B1 ist ein Verfahren und ein System zum Testen von elektronischen Komponenten bekannt, durch welche im Ergebnis eine Multiplex-Funktionalität auf einen Chip und ein so genanntes Interface Board aufgeteilt wird.
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Die Offenlegungsschrift
DE 19539458 A1 offenbart ein System zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Sensors mit einem zusätzlichen Eingang, über den eine Testfunktion zuführbar ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 2002/0095631 A1 ist eine integrierte Schaltungsanordnung bekannt, welche einen Eingangspin und einen Ausgangspin aufweist. In einem Testmodus ist der Eingangspin über einen Buffer mit dem Ausgangspin elektrisch verbunden.
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Die Offenlegungsschrift
DE 4201721 A1 offenbart einen berührungslosen Geber, der statorseitig Läuferspulen und einen Multiplexer aufweist.
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Schließlich beschreibt die Offenlegungsschrift
DE 10064859 A1 ein selbstkalibrierendes Messsystem mit einem Sensor und einer im Ausgangskreis des Sensors liegenden Kalibrierungsschaltung.
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Es sind Winkelmessgeräte bekannt, die eine Winkelmessung an einer drehbaren Welle in inkrementalen Messschritten ermöglichen, aber auch sogenannte absolute Winkelmessgeräte, welche auch als Code-Drehgeber bezeichnet werden. Diese gestatten eine Absolutwinkel-Bestimmung innerhalb einer einzigen Wellenumdrehung. Ist zudem die Erfassung der Anzahl erfolgter Wellenumdrehungen nötig, so werden üblicherweise sogenannte Multiturn-Drehgeber eingesetzt. In derartigen Multiturn-Drehgebern erfolgt die Bestimmung der absoluten Winkelposition innerhalb einer Wellenumdrehung, d. h. zwischen 0° und 360°, über eine mit der Welle verbundene Codescheibe, die etwa mit Hilfe einer geeigneten fotoelektrischen Abtasteinheit abgetastet wird. Eine Messung der Absolutposition der angetriebenen Welle ist somit auch über mehrere Umdrehungen hin möglich. Anstelle von fotoelektrischen Komponenten, in der Regel Fotodioden, können auch beispielsweise Hall-Sensoren oder magnetoresistive Widerstände als Detektorelemente verwendet werden, je nachdem auf welchen physikalischen Prinzip die Abtastung beruht.
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Die mit Detektorelementen erzeugten Messsignale werden häufig in integrierten Schaltungen weiterverarbeitet. Für die Realisierung entsprechender elektrischer Schaltungen werden oft Halbleiterchips verwendet. Halbleiterchips sind Schaltungen, die als Grundlage ein Substrat aus Halbleitermaterial haben, welches durch verschiedenste Bearbeitungsschritte entsprechend den Erfordernissen der Schaltung strukturiert wird. Für die Signalverarbeitung in Winkel- bzw. Längenmessgeräten werden insbesondere ASICs (Application Specific Integrated Circuits) verwendet, dabei können die Detektorelemente bereits in das ASIC integriert sein, oder es können die Messsignale von extern angeordneten Detektorelementen in das ASIC geleitet werden. Ein entsprechender ASIC, und je nach Ausführung auch die Detektorelemente, sind häufig auf einer Leiterplatte montiert. Die Einheit aus Detektorelemente, ASIC und Leiterplatte wird als Abtastelektronik bezeichnet. Für die Sicherstellung der Funktion dieser Abtastelektronik ist bei deren Herstellung unter anderem eine Qualitätskontrolle der Detektorelemente erforderlich. Eine möglichst genaue Diagnose und Lokalisierung der Fehler, die im Zuge der Qualitätskontrolle entdeckt werden, ist für die Fertigung der Gesamtschaltung wichtig, um gezielt Fehler beseitigen zu können und die Fertigungsqualität zu verbessern.
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Üblicherweise werden die Detektorelemente im Rahmen der Qualitätskontrolle mit Testsignalen (Ströme oder Spannungen) angeregt und entsprechende Testsignale als Antwortsignale abgegriffen. Dadurch werden beispielsweise die Fluss- und Sperrspannung oder die Kapazität der Detektorelemente ermittelt. Es werden zu diesem Zweck Testsignale über Testnadeln an dafür vorgesehenen Antastflächen auf der Leiterplatte eingeleitet bzw. abgegriffen. Die Antastflächen auf der Leiterplatte sind beispielsweise über Bondverbindungen mit Bonddrähten mit den entsprechenden Leitungen auf dem ASIC oder auf den Detektorelementen in elektrischem Kontakt.
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Bei der Verwendung von beispielsweise Fotoelementen als Detektorelemente auf einer Leiterplatte kann es zu verschiedenartigen Fehlerfällen kommen. So kann etwa ein Bonddraht oder eine Leiterbahn aufgrund mechanischer oder elektrischer Überlastung unterbrochen sein, oder es kann ein falscher Fotoelementtyp bestückt sein.
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Ist beispielsweise im Bereich zwischen dem Fotoelement und dem ASIC keine Potenzialmessung möglich, so konnte bisher ein Fehler der Fotoelemente erst durch Anregung mit einer Lichtquelle (z. B. beim Testbetrieb des kompletten Messsystems) festgestellt werden. In vielen Fehlerfällen war jedenfalls keine Unterscheidung möglich, ob ein Defekt an einem Fotoelement, an der Verbindungsleitung zum ASIC, oder am ASIC selbst vorlag. Die Feststellung und Lokalisierung von Fehlern wird um so schwieriger, je größer die Anzahl der Fotoelemente auf einer Platine ist und je kleiner der Platz für Antastflächen ist, an denen Testsignale eingeleitet bzw. abgegriffen werden können. Dieser Zusammenhang besteht auch für Anordnungen, bei denen die Fotoelemente auf dem ASIC untergebracht sind. Darüber hinaus gilt ähnliches auch für Detektorelemente, die beispielsweise auf einem magnetischen Prinzip beruhen, wie etwa Hall-Elemente.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die einen einfachen Test der Detektorelemente ermöglicht und eine gute Lokalisierung von etwaigen Fehlern zulässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Weiterhin soll die Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch 8 in einem Winkel- bzw. Längenmessgerät eingesetzt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltung werden mit Hilfe eines Multiplexers Verbindungen hergestellt, die es möglich machen, dass die aus eingeleiteten Testsignalen resultierenden Antwort- oder Testsignale der Detektorelemente an Stellen geleitet werden, an denen eine Messung oder Auswertung dieser Antwortsignale leicht durchführbar ist. Dabei sind die Verbindungen mit Vorteil so gestaltet, dass nicht zu testende Bauteile der Abtastelektronik weitgehend umgangen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Detektorelemente durch Aktivieren von integrierten Testsignalquellen zu Testzwecken angeregt, so dass hierfür auf eine externe Testsignalquelle verzichtet werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Testzustände durch eine Ansteuerung über eine Schnittstelle von einem externen Gerät, etwa einem Rechner, ausgelöst, was zunächst zu geeigneten Schalterstellungen in einem Multiplexer führt, so dass ein Testsignal ein oder mehrere Detektorelemente erreicht. Das entstehende Testsignal wird dann wieder über den Multiplexer zu einer Antastfläche geleitet, wo es abgegriffen werden kann. Dadurch können nahezu beliebig viele Detektorelemente mit einer einzelnen Antastfläche überprüft werden.
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Anstatt die Testsignale über eine Antastfläche abzugreifen, können die Testsignale alternativ auch einem Analog-Digital-Wandler zugeführt werden. Von dort werden die Testsignale zu einer Folgeelektronik zur Auswertung bzw. Weiterverarbeitung geleitet.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.
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Im Folgenden wird als Multiplexer ein elektronischer Umschalter verstanden, mit dem mehrere Signale verschiedener Quellen gleichzeitig auf einen Ausgang geschaltet werden können, oder ein Signal aus einer von mehreren Quellen auf eine ausgewählte Leitung geschaltet werden kann. Der Multiplexer kann auch so gestaltet sein, dass eine elektrische Verbindung zwischen zwei oder mehreren Quellen herstellbar ist. Der Multiplexer muss auf dem ASIC nicht zwingend als ein auf einen bestimmten Flächenbereich eingegrenzter Schaltungsbaustein ausgebildet sein, vielmehr ist es oft von Vorteil, wenn die einzelnen Schalter des Multiplexers über die Fläche des ASIC verteilt angeordnet sind.
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Darüber hinaus befindet sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch mindestens eine Verstärkerschaltung auf einem Halbleiterchip. Als Verstärkerschaltungen können auch geeignete Komparatorschaltungen, also nicht gegengekoppelte Verstärkerschaltungen, verwendet werden. Mit dem Begriff Verstärkerschaltungen sind im Folgenden demnach auch Komparatorschaltungen gemeint.
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Als Testsignale sind im Folgenden, sowohl Signale zum Anregen einer Schaltung für Testzwecke zu verstehen, als auch die daraus resultierenden Antwortsignale.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, sowie damit ausgestatteten Winkel- bzw. Längenmessgeräten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.
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Es zeigen die
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1 eine schematische Darstellung einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
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2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, mit einer Schalterstellung in einem Testbetrieb,
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3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, mit einer Schalterstellung in einem Testbetrieb unter Verwendung eines Analog-Digitalwandlers auf der Leiterplatte,
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4 ein Winkelmessgerät im Teilschnitt.
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Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Schaltungsanordnung ist Teil einer Abtastelektronik eines Winkelmessgerätes zur Bestimmung der absoluten Winkellage zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Maschinenelementen. Gemäß der 1 umfasst die Schaltungsanordnung eine erste Schaltungseinheit, die auf einem ASIC 100 ausgeführt ist, und eine zweite Schaltungseinheit die auf einer Leiterplatte 200 ausgebildet ist. Darüber hinaus befinden sich in der Abtastelektronik auch noch dritte Schaltungseinheiten, im gezeigten Beispiel sind dies Fotoelemente 300a, 300b. Als Verbindungspads zwischen den Schaltungseinheiten 100; 200; 300a, 300b werden im vorgestellten Ausführungsbeispiel Bondpads 110, 120, 160, 143, 144; 210, 220, 260, 243, 244; 170, 171, 172, 173; 270, 271, 272, 273, 211, 221, 231, 241, 321, 311, 331, 341 verwendet. Der ASIC 100 und die Leiterplatte 200 sowie die Fotoelemente 300a, 300b und die Leiterplatte 200 sind demnach über sogenannte Bonddrähte 10, 20, 43, 44, 60, 70, 71, 72, 73, 11, 21, 31, 41 miteinander elektrisch verbunden.
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Die Fotoelemente 300a, 300b, welche im Prinzip Halbleiterelemente sind, umfassen Detektorelemente in Form von Fotodioden 310, 320, 330, 340. Die Fotoelemente 300a, 300b werden in SMD-Technik auf die Leiterplatte 200 montiert, so dass die Kathoden der Fotodioden 310, 320, 330, 340 mit Leiterbahnen der Leiterplatte 200 kontaktiert werden. Die Anoden der Fotodioden 310, 320, 330, 340 sind mit Bondpads 311, 321, 331, 341 elektrisch verbunden. Wie bereits erwähnt, sind über die Bonddrähte 11, 21, 31, 41 Bondpads 311, 321, 331, 341 auf den Fotoelementen 300a, 300b mit Bondpads 211, 221, 231, 241 auf der Leiterplatte 200 in elektrischem Kontakt.
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Der ASIC 100 ist im gezeigten Beispiel ein Halbleiterchip, der in COB-Technik auf der Leiterplatte 200 montiert ist. Alternativ dazu kann der ASIC 100 auch durch eine sogenannte Face-Down-Montage oder einen Bumping-Prozess auf der Leiterplatte 200 montiert sein. Entsprechende Kontaktierungen stellen dann für diese Alternativfälle die Verbindungspads dar.
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Auf dem ASIC 100 sind unter anderem Eingangs-Verstärkerschaltungen 130, 135, Testschalter 145, 146, und Treiber-Verstärkerschaltungen 180, 190, ein Multiplexer 140 und eine Testsignalquelle 150 angeordnet, die entsprechend der 1 miteinander verschaltet sind. Alternativ zu den Eingangs-Verstärkerschaltungen 130, 135 können auch geeignete Komparatorschaltungen verwendet werden.
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Auf der Leiterplatte 200 sind unter anderem die Analog-Digitalwandler 250, 251, eine Folgeelektronik 240 und eine Schnittstelle 230 zu einem externen Gerät, welches beispielsweise die Messwerte anzeigt, angeordnet. Der ASIC 100 und die Leiterplatte 200 sind über Bonddrähte 10, 20, 43, 44, 60, 70, 71, 72, 73 miteinander elektrisch verbunden, wobei die Bonddrähte 10, 20, 43, 44, 60; 70, 71, 72, 73 jeweils an Bondpads 110, 120, 160, 143, 144; 210, 220, 260, 243, 244; 170, 171, 172, 173; 270, 271, 272, 273 des ASIC 100 und der Leiterplatte 200 befestigt sind. Die Bondpads 110, 120, 160, 143, 144; 210, 220, 260, 243, 244; 170, 171, 172, 173; 270, 271, 272, 273 bestehen jeweils aus einer dünnen Metallschicht, welche an der Oberseite der Abtastelektronik zugänglich angeordnet ist.
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In dem Winkelmessgerät wird Licht einer lichtemittierenden Diode 403 (siehe 4) entsprechend der Winkelverschiebung moduliert. Die Fotodioden 310, 320, 330, 340 erzeugen aus dem modulierten Licht entsprechende elektrische Signale. Die so gebildeten elektrischen Signale beinhalten also die Information über die Größe des zu messenden Winkels.
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Im Normal- oder Messbetrieb des Winkelmessgerätes werden, gemäß der 1, über die Bondpads 311, 321, 331, 341, die Bonddrähte 11, 21, 31, 41 und die Bondpads 211, 221, 231, 241 die elektrischen Signale der Fotodioden 310, 320, 330, 340 auf die Leiterplatte 200 geführt. Die elektrischen Signale werden dann über Leiterbahnen auf die Bondpads 270, 271, 272, 273 geleitet, von wo aus sie zum ASIC 100 durch Bonddrähte 70, 71, 72, 73 gelangen. Mit den entsprechenden Bondpads 170, 171, 172, 173 stehen auf dem ASIC 100 Zuleitungen 181, 182, 191, 192 in Verbindung, durch welche die elektrischen Signale der Fotodioden 310, 320, 330, 340 Eingangs-Verstärkerschaltungen 130, 135 zugeführt werden. Die derart verstärkten Signale gelangen dann in jeweils eine Treiber-Verstärkerschaltung 180, 190. Die auf diese Weise aufbereiteten Signale werden danach an die Bondpads 110, 120 weitergeleitet. Die Bondpads 110, 120 haben unter anderem die Aufgabe elektrische Signale von der Leiterplatte 200 zum ASIC 100 hin oder vom ASIC 100 weg zur Leiterplatte 200 zu übertragen. In dem gezeigten Beispiel ist für diesen Zweck an jedem Bondpad 110, 120 ein Bonddraht 10, 20 aus Metall mit Hilfe der Wire-Bond-Technik befestigt.
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Der Multiplexer 140 besteht aus mehreren einzelnen Schaltern, deren Stellung von außen elektronisch verändert werden kann. Zu diesem Zweck ist jeder Schalter mit einer Steuerleitung 141 verbunden. Am anderen Ende der Steuerleitungen 141 befindet sich eine Schnittstellenlogik 142, die über Bondverbindungen 143, 43, 243; 144, 44, 244 mit der Folgeelektronik 240 der Leiterplatte verbunden ist. Über die Schnittstelle 230 werden die Steuersignale für die Schalterstellung des Multiplexers 140 der Folgeelektronik 240 zugeführt und über den oben beschriebenen Schaltungsweg zum Multiplexer 140 weitergeleitet. Auf diese Weise ist eine Einstellung der Schalter des Multiplexers 140 von außen durch das externe Gerät möglich. Der Multiplexer 140 kann dabei so geschaltet werden, dass nur ein Schalter geschlossen ist, es können jedoch auch Zustände geschaltet werden, bei denen mehrere Schalter gleichzeitig geschlossen sind.
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Zwei Schalter des Multiplexers 140 stehen über jeweils eine Leitung mit der Testssignalquelle 150 in elektrischem Kontakt. Die Testsignalquelle 150 besteht aus einem ersten Widerstand 152, an dem das obere Betriebsspannungspotenzial 151 (5 V) anliegt. Durch den Widerstand 152 wird gewährleistet, dass im Bedarfsfall ein näherungsweise konstanter Strom geliefert wird. Des Weiteren befindet sich in der Testssignalquelle 150 ein zweiter Widerstand 155, an dem ein unteres Betriebsspannungspotenzial 156 (0 V) anliegt.
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Darüber hinaus können von der Schnittstellenlogik 142 auch Testschalter 145, 146, umgeschaltet werden.
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Die Ausgangsseite eines jeden Schalters des Multiplexers 140 ist über eine Testleitung 164 mit einem Testbondpad 160 elektrisch verbunden. An dem Testbondpad 160 ist ein Bonddraht 60 kontaktiert, der die Verbindung zu einem Testbondpad 260 auf der Leiterplatte 200 herstellt. Das Testbondpad 260 ist über eine Leiterbahn mit einer elektrisch leitenden Antastfläche 261 verbunden.
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Im Normalbetrieb der Abtastelektronik, also im Messbetrieb des Winkelmessgerätes, sind alle Schalter des Multiplexer 140 gemäß der 1 offen, so dass keine Signale am Testbondpad 160 anliegen. Die Testschalter 145, 146 sind während des Messbetriebes ebenfalls offen. Die von den Treiber-Verstärkerschaltungen 180, 190 verarbeiteten Signale gelangen über die Bondpads 110, 120 und die Bonddrähte 10, 20 zu den Bondpads 210, 220 auf der Leiterplatte 200. Die Bondpads 210, 220 sind mit den Analog-Digital-Wandlern 250, 251 verbunden, welche wiederum mit der Folgeelektronik 240 in Kontakt stehen. In der Folgeelektronik 240 werden die Signale weiterverarbeitet und als Messdaten zwischengespeichert. Im Betrieb des Winkelmessgerätes werden diese Messdaten zu bestimmten Zeitpunkten von einem externen Gerät über die Schnittstelle 230 angefordert. Dies hat zur Folge, dass diese Messdaten dann über die Schnittstelle 230 an das externe Gerät weitergeleitet werden.
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Im Testbetrieb, wenn die Fotodioden 310, 320, 330, 340 und ihre elektrischen Verbindungen getestet werden, wird der Multiplexer 140 mit einer Schalterstellungsvariante gemäß 2 geschaltet. Dabei wird an die Kathode der Fotodiode 320 und an die Anode der Fotodiode 310, die Spannung V.REF, im gezeigten Beispiel 2,5 V, angelegt. Um dies zu erreichen, wird der Testschalter 145 geschlossen. Das Schließen des Testschalters 145 wird von der Schnittstellenlogik 142 ausgelöst, die ihrerseits den entsprechenden Befehl von einem externen Gerät über die Schnittstelle 230 und die Folgeelektronik 240 erhält. Wenn nun der Testschalter 145 geschlossen ist, liegt über den Bondpads 171, 271 und dem Bonddraht 71 die Spannung V.REF entsprechend am Fotoelement 300a an.
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Gleichzeitig wird der Widerstand 152 durch eine entsprechende Schalterstellung im Multiplexer 140 (zwei Schalter werden geschlossen) in elektrischen Kontakt mit der Zuleitung 181 gebracht.
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Durch den Widerstand 152 fließt also ein konstanter Strom in die Anode der Fotodiode 320. Wenn sich die Fotodioden 310, 320, 330, 340 in ordnungsgemäßem Zustand befinden weisen sie in ihrer Durchlassrichtung einen Spannungsabfall von 0,7 V auf. Im gezeigten Beispiel sperrt die Fotodiode 310, während über die Fotodiode 320 ein Spannungsabfall von 0,7 V festzustellen ist. Die Spannung beträgt also an der Zuleitung 181 2,5 V + 0,7 V, also 3,2 V. Diese Spannung stellt das Antwortsignal der Testprozedur dar, welches nun überprüft wird. Die Antwort- oder Testsignale werden also an der Zuleitung 181 abgegriffen, welche zwischen den Detektorelementen 310, 320 und der Eingangs-Verstärkerschaltung 130 angeordnet ist.
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Das Antwortsignal liegt gemäß der 2 auch gleichermaßen an der Testleitung 164 an. Die Testleitung 164 ist über die Bondverbindung 160, 60, 260 mit der Antastfläche 261 verbunden, so dass das Antwortsignal an der Antastfläche 261 im Zuge der Testprozedur abgegriffen werden kann, insbesondere kann auf diese Weise die Flussspannung und Sperrspannung der Fotodioden 310, 320 überprüft werden. Entsprechend können auch die Fotodioden 330, 340 getestet werden, wobei dann der Testschalter 146 geschlossen wird, und der Widerstand 152, an dem das obere Betriebsspannungspotenzial 151 anliegt, durch eine entsprechende Schalterstellung im Multiplexer 140 in elektrischen Kontakt mit der Zuleitung 191 gebracht wird. Die Antwortsignale können dann auch wieder auf der Antastfläche 261 abgegriffen werden.
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Dadurch dass nur eine Antastfläche 261 zum Testen von mehreren Fotodioden 310, 320, 330, 340 erforderlich ist, kann diese Antastfläche 261 vergleichsweise großflächig gestaltet werden, so dass hier problemlos eine Testnadel zum Abgriff der Antwortsignale angesetzt werden kann.
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Alternativ zum Aufschalten des ersten Widerstandes 152 kann auch der zweite Widerstand 155 der Testssignalquelle 150 innerhalb der Testprozedur im Multiplexer 140 aufgeschaltet werden.
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Die integrierte Testsignalquelle 150 kann auch derart verändert werden, dass sie einen rechteckförmigen Strom liefert. In diesem Fall kann über die Flankensteilheit des Antwortsignals die Kapazität bzw. der Typ der Fotodioden 310, 320, 330, 340 bestimmt werden.
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Dadurch dass im gezeigten Ausführungsbeispiel eine integrierte Testsignalquelle 150 verwendet wird, beschränkt sich die externe Testschaltung auf Messgeräte zur Untersuchung der Antwortsignale und/oder das externe Gerät zur Auswertung der Antwortsignale, und vereinfacht somit den apparativen Aufwand zur Durchführung der Testprozedur.
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Es ist aber auch ein Testbetrieb möglich, bei dem die interne Testsignalquelle 150 nicht verwendet wird. Stattdessen kann auf die Antastfläche 261 ein Testsignal, z. B. in Form eines konstanten Stromes, durch eine Tastnadel eingeleitet werden und gleichzeitig durch eine zweite Testnadel, die auch die Antastfläche 261 berührt, das Antwortsignal, z. B. die resultierende Spannung abgegriffen werden.
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Gemäß der 3 wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeigt, bei welcher mit Hilfe des Analog-Digital-Wandlers 250 auf der Leiterplatte 200 und einem weiteren Testschalter 147 auf dem ASIC 100 ein weiterer Testbetrieb möglich ist. Dieser Testschalter 147 ist durch die Schnittstellenlogik 142 ansteuerbar.
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Auch in diesem Testbetrieb soll die Funktionsfähigkeit der Fotodioden 310, 320 überprüft werden. Zu diesem Zweck wird zunächst an die Kathode der Fotodiode 320 und an die Anode der Fotodiode 310, die Spannung V.REF angelegt. Um dies zu erreichen, wird der Testschalter 145 geschlossen. Das Schließen des Testschalters 145 wird von der Schnittsellenlogik 142 ausgelöst, die ihrerseits den entsprechenden Befehl von einem externen Gerät über die Schnittstelle 230 und die Folgeelektronik 240 erhält. Wenn nun der Testschalter 145 geschlossen ist, liegt über den Bondpads 171, 271 und dem Bonddraht 71 die Spannung V.REF, im gezeigten Beispiel beträgt V.REF 2,5 V, entsprechend am Fotoelement 300a an.
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Des Weiteren wird der Multiplexer 140 derart geschaltet, dass der Widerstand 152 in elektrischem Kontakt mit der Zuleitung 181 gebracht wird. Dadurch fließt, wie bereits in der Schaltungsvariante gemäß der 2, ein konstanter Strom zur Anode der Fotodiode 320. Im ordnungsgemäßem Zustand weisen auch hier die Fotodioden 310, 320, 330, 340 in Ihrer Durchlassrichtung einen Spannungsabfall von 0,7 V auf, so dass im fehlerfreien Fall auch wieder 3,2 V als Antwortsignal an der Zuleitung 181 anliegen. Zur Überprüfung des Antwortsignals wird im Multiplexer 140 ein weiterer Schalter so gestellt, dass an einer Prüfleitung 161 diese Spannung anliegt. Damit der Ausgang der Treiber-Verstärkerschaltungen 180 keinen Störeinfluss auf das Antwortsignal ausübt, wird dieser durch Öffnen des Testschalters 147 von der Prüfleitung 161 getrennt. Mit der Prüfleitung 161 ist das Bondpad 110 in elektrischem Kontakt. Über den Bonddraht 10 und dem weiteren Bondpad 210 wird das Antwortsignal an den Analog-Digital-Wandler 250 geleitet, digitalisiert und der entsprechende Digitalwert der Folgeelektronik 240 weitergegeben. Von der Folgeelektronik 240 werden dann die derartig aufbereiteten Antwortsignale über die Schnittstelle 230 an das externe Gerät weitergeleitet, in dem dann eine geeignete Signalaufbereitung zur Auswertung der Testprozedur vorgenommen wird.
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Wie auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2, kann auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 wahlweise der erste Widerstand 152, an dem das obere Betriebsspannungspotenzial 151 anliegt, oder der zweite Widerstand 155, an dem das untere Betriebsspannungspotenzial 156 anliegt, innerhalb der Testprozedur durch den Multiplexer 140 aufgeschaltet werden.
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Durch die Möglichkeit der Auswertung mit dem externen Gerät und durch die Möglichkeit, dass die Schalterstellungen des Multiplexers 140 ebenfalls von außen über die Schnittstelle 230 veränderbar sind, kann ein Funktionstest der Fotodioden 310, 320, 330, 340 vorgenommen werden, ohne dass das Winkelmessgerät geöffnet werden muss. Gerade diese Winkelmessgeräte sind gegenüber Verschmutzungen sehr empfindlich, so dass ein Prüfbetrieb bei geschlossenem Gehäuse einen wesentlichen Vorteil darstellt, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass Winkelmessgeräte nicht selten in rauen Industrieumgebungen eingesetzt werden.
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Im Normalbetrieb wird der Analog-Digital-Wandler 250 einer anderen Verwendung zugeführt, wobei die dafür notwendigen Schaltungsteile in der 3 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Darüber hinaus bleibt festzuhalten, dass auch die Testbondpads 160 und 260, wie alle anderen Bausteine, die für den Testbetrieb benötigt werden, mit Vorteil auch während des Normalbetriebes für andere Funktionen benutzt werden. Darüber hinaus kann festgehalten werden, dass die Analog-Digital-Wandler 250, 251 auch auf dem ASIC 100 angeordnet sein können.
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In der 4 ist ein entsprechendes Winkelmessgerät gezeigt, wobei der Übersichtlichkeit halber der Getriebekasten 406 nach oben verschoben dargestellt ist, so dass die Leiterplatte 200 mit dem ASIC 100 sichtbar ist. Das Winkelmessgerät besteht aus einem im Betrieb stationären Gehäuse 401 und einer gegenüber dem Gehäuse 401 durch ein Kugellager 408 drehbar gelagerten Hohlwelle 407. Im Normalbetrieb des Winkelmessgerätes wird durch die lichtemittierende Diode 403 Licht erzeugt, welches durch die Linse 402, die Abtastplatte 404 und durch die Codescheibe 405 hindurch tritt. Das auf diese Weise modulierte Licht der lichtemittierenden Diode 403 wird dann von den Fotoelementen 300a, 300b in elektrische Signale umgewandelt. Die Fotoelemente 300a, 300b sind auf der Leiterplatte 200 befestigt, auf der auch der ASIC 100 liegt und die Schnittstelle 230 befestigt ist. Damit eine absolute Winkelmessung möglich ist, ist im Getriebekasten 406 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe untergebracht, so dass durch Zählen der Umdrehungen von untersetzten Zahnrädern die absolute Winkelstellung über viele Umdrehungen hinweg möglich ist.
