DE19846461A1 - Sensoreinstellschaltung - Google Patents
SensoreinstellschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinstellschaltung, die
in vielen verschiedenen Sensoren, die eine physikalische
Größe in Form eines elektrischen Signals erzeugen, ent
halten ist und das Sensorausgangssignal verarbeitet, und
insbesondere eine derartige Sensoreinstellschaltung, die
für die Verwendung mit einem kapazitiven Beschleunigungs
sensor oder einem Hitzdraht-Luftmassenmesser geeignet
ist.
In einem Sensor wie etwa einem kapazitiven Beschleuni
gungssensor zur Erfassung einer physikalischen Größe als
ein elektrisches Signal muß der Sensorausgang in der
Weise eingestellt werden, daß die Skala der zu erfassen
den physikalischen Größe und die Skala des Ausgangs
signals in einer gewünschten gegenseitigen Beziehung
stehen.
Ein Prozeß, der für die Erfüllung der gewünschten Bezie
hung erforderlich ist, wird Skaleneinstellung
(Kalibrierung) genannt, während eine Schaltung, die in
einem Sensor für die Ausführung dieses Prozesses vorgese
hen ist, Sensoreinstellschaltung genannt wird. Die Sen
soreinstellschaltung ist nichts anderes als eine Umset
zungsschaltung, die eine vorgegebene Eingangs/Ausgangs-
Charakteristik ergibt.
Der von der Sensoreinstellschaltung ausgeführte Prozeß
umfaßt im allgemeinen die Bereichseinstellung und die
Versatzeinstellung. Hierbei entspricht die Bereichsein
stellung der Empfindlichkeitseinstellung, während die
Versatzeinstellung der Nullpunkteinstellung entspricht.
Eine Sensoreinstellschaltung, die einen Speicher verwen
det, in dem die auszugebenden Daten an einer vorgegebenen
Adresse gespeichert sind, und die zwischen der Adresse
des Speichers und dem Pegel eines Eingangssignals eine
Entsprechung herstellt, um als Ausgangssignal auszule
sende Daten auszugeben, ist bereits bekannt.
Beispielsweise sind aus der JP 3-51714-A ein programmier
barer Festwertspeicher (PROM) eines Zener-Zapping-Systems
und ein Verfahren zum Wählen eines führenden Abschnitts
einer Widerstandsanordnung in Übereinstimmung mit den
Inhalten von Daten des PROM zum Einstellen eines Sensor
ausgangssignals bekannt. Es wird ein weiteres Verfahren
zum Einstellen eines Sensorausgangssignals durch Ändern
einer Schaltungskonstanten einer Schaltung aus geschalte
ten Kondensatoren anhand der in den PROM geschriebenen
Informationen offenbart.
Andererseits ist aus der JP 8-62010-A ein Verfahren zum
Einstellen eines Sensorausgangssignals unter Verwendung
eines Analog/Digital-Umsetzers (A/D-Umsetzer) und einer
Zentraleinheit (CPU) bekannt.
Wie im folgenden beschrieben wird, berücksichtigen die
erstgenannten Techniken nicht die Begrenzung der Ausdeh
nung des Einstellungsbereichs und die Verbesserung der
Genauigkeit. Die andere Technik berücksichtigt nicht, daß
die Unterdrückung einer Zunahme der Schaltungsgröße
begrenzt ist, ferner besteht bei ihr ein Problem hin
sichtlich der Verbesserung des Kosten/Nutzen-Verhältnis
ses.
Was das obenerwähnte Verfahren zum Wählen des führenden
Abschnitts der Widerstandsanordnung und das Verfahren zum
Ändern der Schaltungskonstante der Schaltung aus geschal
teten Kondensatoren betrifft, ist der Schaltungsaufbau
einfach auf einem Chip gebildet. Wenn jedoch versucht
wird, den Einstellungsbereich zu erweitern und die Genau
igkeit zu erhöhen, wird dies von einer exponentiellen
Zunahme der Schaltungsgröße begleitet, so daß die Ausdeh
nung des Einstellungsbereichs und die Zunahme der Genau
igkeit begrenzt sind.
Was das Verfahren betrifft, das den A/D-Umsetzer und die
CPU verwendet, können die Erweiterung des Einstellungsbe
reichs und die Zunahme der Genauigkeit verhältnismäßig
einfach verwirklicht werden. Wenn jedoch ein allgemeiner
A/D-Umsetzer und eine allgemeine CPU verwendet werden,
besitzen diese teilweise überlappende Funktionen. Folg
lich ist der ungenutzte Teil in der Schaltung groß, wobei
die Schaltungsgröße wegen des ungenutzten Teils größer
als notwendig ist und eine Verhinderung der Zunahme der
Schaltungsgröße dadurch begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorein
stellschaltung zu schaffen, mit der ein weiter Einstel
lungsbereich und eine hohe Genauigkeit bei geringer
Schaltungsgröße einfach erhalten werden können und die
eine Signalerzeugungsschaltung für eine Sensorausgangs
signal-Einstellung enthält, die keine funktional überlap
penden Abschnitte aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Sensoreinstellschaltung nach einem der unabhängigen
Ansprüche. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Sensoreinstellschaltung enthält einen Analog/Digital-
Umsetzer, eine Operationseinheit zum Verarbeiten eines
Ausgangssignals des Analog/Digital-Umsetzers mittels
eines im voraus gespeicherten Programms und einen be
schreibbaren Speicher zum Halten von Einstelldaten, wobei
der Analog/Digital-Umsetzer aus einem überabtastenden
(oversampling) Analog/Digital-Umsetzer konstruiert ist,
der einen analogen Integrator, einen Komparator und einen
Digital/Analog-Umsetzer enthält.
Durch die Verwendung des überabtastenden Analog/Digital-
Umsetzers kann die Anzahl der Bits eines digitalen Si
gnals, die zum Halten des Einstellbereichs und der Genau
igkeit erforderlich ist, reduziert werden. Dadurch kann
die Schaltungsgröße auf einen geringen Wert gesenkt
werden.
Die digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen eines
Ausgangssignals eines eine physikalische Größe erfassen
den Sensors durch Verarbeiten des Ausgangssignals des
Sensors unter Verwendung von im voraus gespeicherten
Daten für die Charakteristik-Einstellung enthält einen
analogen Integrator zum Integrieren der Ausgangssignale
des Sensors und zum Ausgeben von Ergebnisdaten, einen
Komparator zum Umsetzen des Ausgangssignals des analogen
Integrators in ein digitales Signal mit Pegel 1 oder 0
sowie zum Ausgeben des umgesetzten Signals, einen 1-Bit-
D/A-Umsetzer zum Umsetzen des Ausgangssignals des Kompa
rators in ein analoges Signal und zum Ausgeben des analo
gen Signals sowie einen Subtrahierer zum Subtrahieren des
Ausgangs des 1-Bit-D/A-Umsetzers von einem Eingangssignal
des analogen Integrators, wobei das Ausgangssignal des
Komparators anhand der im voraus gespeicherten Daten für
die Charakteristik-Einstellung verarbeitet wird.
Durch den obigen Aufbau kann das Ausgangssignal des
Sensors für die Erfassung einer physikalischen Größe ohne
Verwendung einer Verstärkungsschaltung erster Stufe und
eines A/D-Umsetzers digitalisiert werden, so daß funktio
nal überlappende Abschnitte nicht vorhanden sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger
Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug
nimmt; es zeigen:
Fig. 1-3 Blockschaltpläne dreier Ausführungen einer
Sensoreinstellschaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der
Funktionsweise einer Operationseinheit in der
Sensoreinstellschaltung;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Frequenzcha
rakteristiken eines Signals in der Sensorein
stellschaltung;
Fig. 6 einen Blockschaltplan einer Ausführung der
Sensoreinstellschaltung, bei der ein digita
ler Integrator und eine Operationseinheit
durch eine Mikroprozessoreinheit gebildet
sind;
Fig. 7 einen Blockschaltplan einer Ausführung eines
programmierbaren Festwertspeichers;
Fig. 8, 9 Blockschaltpläne weiterer Ausführungen der
Sensoreinstellschaltung;
Fig. 10 einen Schaltplan eines Erfassungsabschnitts,
der einen Drucksensor des Piezowiderstands
typs verwendet;
Fig. 11 einen Schaltplan eines Erfassungsabschnitts,
der einen Luftmassensensor des Wärmewider
standstyps verwendet;
Fig. 12 einen Blockschaltplan einer Operationseinheit
der Sensoreinstellschaltung;
Fig. 13A-D Diagramme zur Erläuterung von Zählbedingungen
in der Operationseinheit nach Fig. 12;
Fig. 14A-D Diagramme zur Erläuterung von Schaltsteuerbe
dingungen für die Ausführung von Aufgaben in
der Operationseinheit nach Fig. 12;
Fig. 15 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der
Zustände eines internen Signals in der Opera
tionseinheit nach Fig. 12;
Fig. 16 eine erläuternde Darstellung einer Adressen
abbildung eines ein Programm speichernden
ROM;
Fig. 17 eine erläuternde Darstellung der Inhalte der
Bits in dem ein Programm speichernden ROM;
Fig. 18 ein Diagramm zur Erläuterung der Konstruktion
der Operationseinheit;
Fig. 19 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der
Funktion einer Dezimierungseinrichtung; und
Fig. 20 einen Blockschaltplan einer weiteren Ausfüh
rung der Sensoreinstellschaltung.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung, in der
das Bezugszeichen 1 einen analogen Integrator bezeichnet,
das Bezugszeichen 2 einen Komparator bezeichnet, das
Bezugszeichen 3 einen digitalen Integrator bezeichnet,
das Bezugszeichen 4 eine Operationseinheit bezeichnet,
das Bezugszeichen 5 einen Digital/Analog-Umsetzer (D/A-
Umsetzer) bezeichnet, das Bezugszeichen 6 ein Tiefpaßfil
ter (LPF) bezeichnet, das Bezugszeichen 7 einen weiteren
D/A-Umsetzer bezeichnet und das Bezugszeichen 8 einen
PROM (programmierbarer Festwertspeicher) bezeichnet.
Die Pegeleinstellschaltung gemäß der Erfindung ist haupt
sächlich in drei Arten von funktionalen Abschnitten
unterteilt. Im folgenden wird der Aufbau der funktionalen
Abschnitte der ersten Ausführung beschrieben.
Der erste funktionale Abschnitt ist gebildet aus dem
analogen Integrator 1, dem Komparator 2, dem digitalen
Integrator 3 und dem D/A-Umsetzer 7. Die Differenz zwi
schen einem Eingangssignal von einem Sensor S und einem
Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 7 wird einer Integration
durch den analogen Integrator 1 unterworfen. Das Aus
gangssignal des analogen Integrators 1 wird an den Kompa
rator 2 geliefert, in dem das Ausgangssignal in einem
vorgegebenen Zyklus mit einer vorgegebenen Spannung
verglichen wird und in ein Signal mit Pegel 0 oder 1
umgesetzt wird. Ferner wird das Ausgangssignal des Kompa
rators 2 an den digitalen Integrator 3 geliefert und dort
integriert, wobei das resultierende Signal als zeitseri
elles digitales Signal, das eine vorgegebene Anzahl von
Bits enthält, ausgegeben wird. Dann wird das Ausgangs
signal des digitalen Integrators 3 an den D/A-Umsetzer 7
geliefert und in ein analoges Signal umgesetzt, das vom
Eingangssignal subtrahiert wird.
Aufgrund der obenbeschriebenen Operation hat der erste
funktionale Abschnitt die Funktion des Ausgebens eines
zeitseriellen digitalen Signals, dessen Bitanzahl gleich
derjenigen des D/A-Umsetzers 7 ist und dessen Durch
schnittswert sich entsprechend dem Eingangssignal vom
digitalen Integrator 3 ändert.
Wenn der Operationszyklus (Kehrwert der Frequenz) des
Komparators 2 auf einen Wert gesetzt wird, der beispiels
weise 1/10 oder weniger des Operationszyklus (ein großer
Wert, der der zehnfachen oder höheren Frequenz ent
spricht) ist, der anhand der für den Sensor erforderli
chen Ansprechgeschwindigkeit bestimmt wird, spielt der
erste funktionale Abschnitt die Rolle eines sogenannten
überabtastenden A/D-Umsetzers. Selbst wenn daher die
Anzahl der Bits des D/A-Umsetzers 7 auf das Minimum von
einem Bit gesetzt wird, können grundsätzlich der notwen
dige Einstellungsbereich und die notwendige Genauigkeit
sichergestellt werden.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Sensoreinstell
schaltung der Erfindung die notwendige Einstellung durch
Operieren mit dem Durchschnittswert verwirklicht. Selbst
wenn die Anzahl der Bits des D/A-Umsetzers 7 eins ist,
kann der Durchschnittswert des Ausgangssignals erhalten
werden. In diesem Fall ist der digitale Integrator 3
unnötig, wobei es ausreicht, das Ausgangssignal des
Komparators 2 unverändert an die Operationseinheit 4 und
den D/A-Umsetzer 7 zu liefern.
Es kann nicht gesagt werden, daß die Setzung der Anzahl
der Bits des D/A-Umsetzers 7 auf eins sehr praktisch ist,
da in diesem Fall das im folgenden beschriebene Problem
auftritt. Dennoch kann erfindungsgemäß die Anzahl der
Bits auf 4 bis 12 gesetzt werden und ist somit viel
kleiner als die Anzahl von Bits, die anhand der erforder
lichen Genauigkeit geschätzt wird.
Der zweite funktionale Abschnitt ist durch die Operati
onseinheit 4 und den PROM 8 gebildet.
Das vom digitalen Integrator 3 ausgegebene Signal und die
aus dem PROM 8 ausgelesenen digitalen Daten werden von
der Operationseinheit 4 verarbeitet, wodurch der Durch
schnittswert der vom ersten funktionalen Abschnitt erhal
tenen Ausgangssignale geändert wird.
Aufgrund dieser Operation hat der zweite funktionale
Abschnitt im wesentlichen die Funktion der Einstellung
des Nullpunkts und des Bereichs des Ausgangssignals vom
Sensor.
Da hierbei die Anzahl von Bits des vom ersten funktiona
len Abschnitts ausgegebenen Signals wie oben beschrieben
auf einen kleinen Wert gesetzt ist, kann die Schaltungs
größe der Operationseinheit 4 entsprechend reduziert
werden.
Da ein digitaler Prozeß ausgeführt wird, besteht nicht
wie bei der Einstellung durch eine analoge Schaltungsvor
richtung die Gefahr einer Beeinflussung durch Betriebs
schwankungen der Vorrichtung und durch eine Temperaturän
derung. Daher kann eine sehr genaue Einstellung einfach
ausgeführt werden.
Schließlich ist der dritte funktionale Abschnitt durch
den D/A-Umsetzer 5 und das LPF 6 gebildet. Das von der
Operationseinheit 4 ausgegebene digitale Signal wird
durch den D/A-Umsetzer 5 in ein analoges Signal umge
setzt, dessen analoges Ausgangssignal durch das LPF 6
geglättet wird.
Somit besitzt der dritte funktionale Abschnitt die Funk
tion des Umsetzens des vom zweiten funktionalen Abschnitt
erhaltenen digitalen Signals in ein analoges Signal, des
Mittelns des analogen Signals und des Ausgebens eines
eingestellten Sensorsignals.
Da die Anzahl der Bits des vom ersten funktionalen Ab
schnitt ausgegebenen Signals reduziert ist, kann auch in
diesem Fall die Schaltungsgröße des D/A-Umsetzers 5 einen
kleinen Wert besitzen.
Wie oben erwähnt worden ist, wird in dieser Ausführung
der überabtastende A/D-Umsetzer verwendet, der den analo
gen Integrator 1, den Komparator 2, den digitalen Inte
grator 3 und den D/A-Umsetzer 7 enthält. Selbst wenn
daher die Anzahl von Bits des digitalen Signals reduziert
ist, können der notwendige Einstellbereich und die not
wendige Genauigkeit sichergestellt werden, ohne daß die
Schaltungsgröße zunimmt.
Da der Einstellprozeß durch ein digitales Signal ausge
führt wird, besteht nicht die Gefahr einer Beeinflussung
durch Betriebsschwankungen der Schaltungsvorrichtung und
durch eine Temperaturänderung, so daß eine hohe Genauig
keit ohne weiteres erhalten werden kann.
Die Anzahl von Bits kann wie oben beschrieben auf eins
reduziert werden.
Zwischen der Anzahl von Bits und der Anzahl von Eingangs
signalen, die für die Mittelung im Hinblick auf die
Sicherstellung der gewünschten Genauigkeit notwendig
sind, muß ein Kompromiß gefunden werden. Wenn die Anzahl
von Bits reduziert wird, muß die Anzahl von Eingangs
signalen für die Mittelung erhöht werden. Die Zeit, in
der der Mittelwert erhalten werden muß, ist durch die
Ansprechgeschwindigkeit des Sensors begrenzt. Daher muß
bei einer Erhöhung der Anzahl der Eingangssignale die
Betriebsgeschwindigkeit der Sensoreinstellschaltung
selbst erhöht werden. Im Ergebnis wird die Operationsein
heit 4 stark beansprucht. Da eine hohe Leistung erforder
lich ist, steigen somit die Kosten. Wenn hingegen die
Anzahl der Bits auf 16 gesetzt ist, müssen der digitale
Integrator 3 und die Operationseinheit 4 eine große
Anzahl von Bits verarbeiten, so daß die Schaltungsgröße
zunimmt, obwohl die Betriebsgeschwindigkeit der Sen
soreinstellschaltung selbst niedrig sein kann.
Angesichts dessen wird in dieser Ausführung der Erfindung
eine Anzahl von 4 bis 8 Bits für die Anzahl von Bits des
D/A-Umsetzers 7 als geeignet erachtet. Wenn die Anzahl
von Bits auf 4 bis 8 Bits gesetzt wird, liegt die Be
triebsgeschwindigkeit der Sensoreinstellschaltung selbst
innerhalb eines praktikablen Bereichs, außerdem liegt die
Schaltungsgröße innerhalb eines geeigneten Bereichs.
Nun wird diese Ausführung der Erfindung genauer beschrie
ben. Der erste funktionale Abschnitt kann in eine Sensor
schaltung des Sensors integriert sein. Eine solche Aus
führung wird im folgenden beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung, in der ein kapazitiver
Sensor mit der Sensoreinstellschaltung kombiniert ist.
Der kapazitive Sensor erfaßt eine physikalische Größe als
Kapazitätsänderung. Ein typisches Beispiel ist ein kapa
zitiver Beschleunigungssensor. In Fig. 2 bezeichnen die
Bezugszeichen 9, 10, 12, 13, 17 und 18 analoge Schalter,
das Bezugszeichen 11 einen Sensorkondensator, das Bezugs
zeichen 14 einen Rückkopplungskondensator, das Bezugszei
chen 15 einen Operationsverstärker und das Bezugszeichen
16 einen Referenzkondensator. Die anderen Elemente sind
die gleichen wie in Fig. 1.
Jeder der analogen Schalter ist wie ein bekannter Halb
leiterschalter oder dergleichen konstruiert. Die analogen
Schalter sind in zwei Gruppen A und B unterteilt und
werden entsprechend gesteuert. Die analogen Schalter 9,
13 und 18 gehören zur Gruppe A, während die analogen
Schalter 10, 12 und 17 zur Gruppe B gehören. Wenn die
Schalter der Gruppe A geschlossen werden, werden die
Schalter der Gruppe B geöffnet. Wenn hingegen die Schal
ter der Gruppe A geöffnet werden, werden die Schalter der
Gruppe B geschlossen.
Der Sensorkondensator 11 ist so konstruiert, daß sich
seine Kapazität entsprechend der zur erfassenden physika
lischen Größe ändert. Falls hierbei der Sensor ein Be
schleunigungssensor ist, ändert sich die Kapazität des
Sensorkondensators 11 entsprechend der auf den Sensor
einwirkenden Beschleunigung.
Der Operationsverstärker 15 arbeitet als Integrator, der
den Rückkopplungskondensator 14 besitzt, wodurch er die
gleiche Funktion wie der analoge Integrator 1 in der
Ausführung nach Fig. 1 besitzt. Der Referenzkondensator
16 wird mit dem Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 7 ver
sorgt, wodurch er den Ausgang des D/A-Umsetzers 7 rück
koppelt.
Nun wird die Funktionsweise der Ausführung von Fig. 2
beschrieben. In dieser Ausführung wird durch Wiederholen
erster und zweiter Operationen zum abwechselnden Schlie
ßen und Öffnen der analogen Schalter der Gruppen A und B
der Kapazitätswert des Sensorkondensators 11 erfaßt. Der
Zyklus zum Wiederholen der ersten und zweiten Operationen
kann gleich dem Operationszyklus des Komparators 2 oder
kürzer gesetzt werden.
In der ersten Operation werden die analogen Schalter 10,
12 und 17 der Gruppe B geschlossen. Dann wird der Sensor
kondensator 11 durch die analogen Schalter 10 und 12
entladen, während der Referenzkondensator 16 durch das
Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 7 über den analogen
Schalter 17 geladen wird.
In der zweiten Operation werden die analogen Schalter 9,
13 und 18 der Gruppe A geschlossen. Dann sind der Sensor
kondensator 11 und der Referenzkondensator 16 über die
analogen Schalter 9 und 18 zwischen der Versorgungsspan
nung Vcc und Masse in Serie geschaltet. Der Kontaktpunkt
zwischen dem Sensorkondensator 11 und dem Referenzkonden
sator 16 ist über den analogen Schalter 13 mit einem
invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15
verbunden. Der Sensorkondensator 11 wird durch die Ver
sorgungsspannung Vcc geladen, während der Referenzkonden
sator 16 entladen wird. Der Differenzstrom zwischen dem
Ladestrom des Sensorkondensators 11 und dem Entladestrom
des Referenzkondensators 16 wird in den Kondensator 14
für die Rückkopplung in den analogen Schalter 13 geladen.
Im Ergebnis erscheint am Ausgang des Operationsverstär
kers 15 eine Spannung, die der Anschlußspannung des Kon
densators 14 entspricht.
Die am Ausgang des Operationsverstärkers 15 anliegende
Spannung wird über den Komparator 2 und den digitalen
Integrator 3 an den D/A-Umsetzer 7 geliefert und dient in
der ersten Operation des nächsten Zyklus als Wert des
Ladestroms in den Referenzkondensator 16.
Daher wird der Durchschnittswert als Ausgangssignal des
digitalen Integrators 3 durch die folgende Gleichung (1)
erhalten:
wobei
D: Mittelwert der Ausgangssignale des digitalen Integrators 3
Cs: Kapazitätswert des Sensorkondensators 11
Vcc: Versorgungsspannung
Cr: Kapazitätswert des Referenzkondensators 16
Kda: Umsetzungskoeffizient des D/A-Umsetzers 7.
D: Mittelwert der Ausgangssignale des digitalen Integrators 3
Cs: Kapazitätswert des Sensorkondensators 11
Vcc: Versorgungsspannung
Cr: Kapazitätswert des Referenzkondensators 16
Kda: Umsetzungskoeffizient des D/A-Umsetzers 7.
Wie aus der obigen Gleichung (1) hervorgeht, wird als
Ausgangssignal des digitalen Integrators 3 nach Fig. 2
ein digitales Signal abgeleitet, das den Kapazitätswert
des Sensorkondensators 11 angibt. Daher dient in dieser
Ausführung der erste funktionale Abschnitt der Sensorein
stellschaltung auch als Sensorschaltung des kapazitiven
Kondensators, der in die Sensoreinstellschaltung einge
baut werden soll.
In der Ausführung nach Fig. 2 kann die Sensoreinstell
schaltung daher die Funktion der Sensorschaltung selbst,
in die sie eingebaut werden soll, übernehmen. Daher
können ein weiter Einstellungsbereich und eine hohe
Genauigkeit sichergestellt werden, ferner kann die Schal
tungsgröße als Ganzes einschließlich der Sensorschaltung
ausreichend reduziert werden.
Mit dieser Ausführung kann außerdem der Erfassungsfehler
reduziert werden. Wenn die Sensoreinstellschaltung und
der erste funktionale Abschnitt getrennt vorgesehen sind,
werden nämlich die Fehler der jeweiligen Schaltungen
addiert. In der Ausführung nach Fig. 2 ist jedoch die
Sensorschaltung des Sensors in den ersten funktionalen
Teil eingebaut, so daß der Fehler durch die Rückkopp
lungswirkung reduziert werden kann.
In Fig. 3 ist eine Ausführung für den Fall gezeigt, daß
als Sensor ein Hitzdraht-Luftmassenmesser zum Steuern
eines Motors eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. In
Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen 19 bis 22 Hitzdraht-
Widerstände, während das Bezugszeichen 23 einen Diffe
renzverstärker bezeichnet. Die anderen Komponenten sind
die gleichen wie jene in Fig. 1.
Die vier Hitzdraht-Widerstände 19 bis 22 bilden eine
Brückenschaltung. Die Spannung, die erzeugt wird, wenn
die Brückenschaltung aufgrund der vorbei strömenden Luft
masse nicht mehr im Gleichgewicht ist, wird durch den
Differenzverstärker 23 erfaßt und als Erfassungssignal
für die Luftmasse ausgegeben. In diesem Fall sind sowohl
die Sensorschaltung des Hitzdraht-Luftmassenmessers als
auch der erste funktionale Abschnitt der Sensoreinstell
schaltung unter Verwendung des Ausgangssignals des D/A-
Umsetzers 7 als Stromquelle der aus den Hitzdraht-Wider
ständen 19 bis 22 gebildeten Brückenschaltung konstru
iert. Daher kann auch in der Ausführung nach Fig. 3 die
Sensoreinstellschaltung die Funktion der Sensorschaltung
übernehmen, die in die Sensoreinstellschaltung eingebaut
werden sollte. Im Ergebnis können der weite Einstellbe
reich und die hohe Genauigkeit sichergestellt werden. Die
Schaltungsgröße als Ganzes einschließlich der Sensor
schaltung kann ausreichend reduziert werden, ebenso
können Fehler reduziert werden.
Nun wird die Funktionsweise der Operationseinheit 4
dieser Ausführung mit Bezug auf den Blockschaltplan von
Fig. 4 beschrieben. Wie oben erwähnt worden ist, ist die
Operationseinheit 4 eine Schaltung zum Einstellen des
Nullpunkts und des Bereichs eines Ausgangssignals des
Sensors durch Ausführen von Additionen eines vorgegebenen
Werts zu und von Multiplikationen mit dem Durchschnitts
wert der Eingangssignale (Ausgangssignale des digitalen
Integrators 3 in Form zeitserieller digitaler Signale).
Die Additionsoperation zum Einstellen des Nullpunkts wird
folgendermaßen ausgeführt. Eine Digitalverarbeitungs-
Signalreihe 24, die im voraus in den PROM 8 geschrieben
worden ist und die gleiche Bitanzahl wie der D/A-Umsetzer
7 hat und deren Durchschnittswert ein Einstellwert ist,
wird ausgelesen und zum Eingangssignal addiert. Durch
einfaches Ausführen der Addition kann eine Addition zum
Durchschnittswert der Eingangssignale ohne Änderung der
Anzahl der Bits ausgeführt werden. Falls jedoch ein
Überlauf auftritt, ist ein Korrekturprozeß notwendig.
Die Multiplikationsoperation für die Bereichseinstellung
kann durch Auslesen einer Digitalverarbeitungs-Signal
reihe 25 und durch Multiplizieren des Eingangssignals mit
der Reihe 25 ausgeführt werden. Die Digitalverarbeitungs-
Signalreihe 25 ist ebenfalls im voraus in den PROM 8
geschrieben worden und besitzt die gleiche Anzahl von
Bits wie der D/A-Umsetzer 7. Der Durchschnittswert der
Digitalverarbeitungs-Signalreihe 25 ist ein Einstellwert.
Die Frequenzcharakteristik der Digitalverarbeitungs-
Signalreihe 25 ist so festgelegt, daß sie mit einer
Frequenzverteilung des Eingangssignals nicht überlappt,
wie in Fig. 5 gezeigt ist. Auch in diesem Fall ist es
ausreichend, eine einfache Multiplikation auszuführen.
Obwohl die Anzahl von Bits durch die Multiplikation in
diesem Fall verdoppelt wird, kann die gleiche Anzahl von
Bits wie jene des Eingangssignals erhalten werden, da nur
die anfänglichen Bits wirksam sind und die Bits der
niedrigeren Hälfte abgeschnitten werden.
Der Grund, weshalb die Frequenzverteilungen wie oben
erwähnt so angeordnet sind, daß sie, wie in Fig. 5 ge
zeigt ist, nicht überlappen, ist der folgende. Unter der
Annahme, daß die Frequenzen des Eingangssignals und der
Digitalverarbeitungs-Signalreihe 25 überlappen, wird ein
Signal im überlappenden Frequenzband durch die Multipli
kationsoperation in ein direktes Stromsignal umgesetzt,
so daß die Möglichkeit besteht, daß der Durchschnittswert
fehlerhaft ist.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 6 eine Ausführung beschrie
ben, in der der digitale Integrator 3 und die Operations
einheit 4 durch eine Mikroprozessoreinheit (MPU) gebildet
sind. Die in Fig. 6 gezeigte MPU enthält einen RAM 26 zum
vorübergehenden Speichern von Daten, einen PROM 27 (der
dem PROM 8 entspricht) zum Speichern von Einstelldaten,
einen Akkumulator 28, eine Operationseinheit 29 zum
Ausführen von Arithmetikoperationen, eine Steuereinrich
tung 30, einen Programmzähler 31 und einen ROM 32 zum
Speichern von Programmen. Die Operationseinheit 29, der
Programmzähler 31 und ein Datenbus werden durch die
Steuereinrichtung 30 in Übereinstimmung mit einem in den
ROM 32 geschriebenen Programm gesteuert, ferner werden
die für die Operationen des digitalen Integrators 3 und
der Operationseinheit 4 notwendigen Prozesse ausgeführt.
In dieser Ausführung wird auf den ROM 32 zum Speichern
von Programmen direkt durch einen Ausgang des Programm
zählers 31 zugegriffen, wobei die Ausgangsdaten des ROM
32 direkt zur Steuereinrichtung 30 ausgegeben werden.
Das Befehlssystem ist in diesem Fall ein Wort pro Befehl.
Ein Rückwärtsverzweigungsbefehl kann nicht akzeptiert
werden, ferner sind der maximale Zählwert des Programm
zählers 31 und die Anzahl der Wörter des ROM 32 zum
Speichern von Programmen gleich. Folglich arbeitet in
dieser Ausführung das Programm ohne Ausführung einer
Rücksetzung korrekt, so daß ein Rücksetzen beim Einschal
ten der Stromquelle, d. h. ein Einschaltrücksetzprozeß,
unnötig ist.
Wenn beim Einschalten der Stromquelle kein Rücksetzen
ausgeführt wird, wird der Zählwert des Programmzählers 31
instabil, wobei das Programm nicht weiß, bei welcher
Adresse es beginnen soll. Da das Programm in dieser
Ausführung keinen Rückwärtsverzweigungsbefehl enthält,
wird beim Start des Programms der Zählwert des Programm
zählers 31 stets erhöht. Wenn der Zählwert den Maximal
wert erreicht, kehrt er auf null zurück.
Im Ergebnis ist sichergestellt, daß das Programm stets
mit Durchgang durch die erste Adresse (Adresse 0) arbei
tet, weshalb ein Rücksetzprozeß nicht notwendig ist.
In dieser Ausführung ist das Programm selbstverständlich
auf ein sogenanntes zyklisches Programm eingeschränkt, in
dem die Adresse zyklisch von 0 zum maximalen Zählwert des
Programmzählers 31 läuft.
Da das Programm nur zur Ausführung der Operationen des
digitalen Integrators 3 und der Operationseinheit 4
verwendet wird, stellt die Tatsache, daß nur ein zykli
sches Programm verwendet werden kann, keine Beschränkung
dar. Vielmehr weist diese Tatsache darauf hin, daß das
Programm durch ein Durchgehen der MPU nicht stark beein
flußt wird. Selbst wenn die MPU durchgeht, ist die Ziel
adresse stets eine Adresse des Programms, so daß, da das
Programm ein zyklisches Programm ist, die Operation stets
zum normalen Prozeß zurückkehrt.
Wie bekannt ist, ist eine allgemeine MPU typischerweise
mit einer Überwachungseinrichtung wie etwa einem Beobach
tungszeitgeber versehen, um sicherzustellen, daß die
Rücksetzoperation ausgeführt wird, und um ein Durchgehen
der MPU beherrschen zu können. In dieser Ausführung ist
jedoch der Rücksetzprozeß unnötig, so daß bei einem
Durchgehen der MPU kein Problem entsteht. Folglich ist
die Überwachungseinrichtung nicht notwendig. Dadurch kann
die Schaltungsgröße reduziert werden, ferner kann die
Zuverlässigkeit der MPU weiter verbessert werden.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 7 eine Ausführung des PROM 8
beschrieben. Fig. 7 zeigt die Konstruktion einer Spei
cherzelle, die eine Einheit des PROM 8 bildet. In dieser
Ausführung ist die Einheitsspeicherzelle durch drei PROM-
Speicherzellen 33, 34 und 35 gebildet, wobei die Daten
aus ihnen über eine Mehrheitslogikschaltung 36 ausgelesen
werden.
Im allgemeinen wird der PROM durch die Temperatur leicht
beeinflußt, wobei sich die Zuverlässigkeit bei hoher
Temperatur verschlechtert. Insbesondere bei einem Sensor,
der im Motorraum eines Fahrzeugs, im Weltraum oder der
gleichen verwendet wird, wird er bei hoher Temperatur
eingesetzt, so daß sich die Zuverlässigkeit leicht ver
schlechtert.
In der Ausführung nach Fig. 7 werden daher die Daten aus
mehreren Speicherzellen verwendet, wobei eine Mehrheits
logik ausgeführt wird, wodurch eine Fehlerkorrekturlogik
und eine Fehlererfassungslogik verwirklicht werden. Somit
werden die fehlerhaften Daten beseitigt und wird eine
hohe Zuverlässigkeit erhalten.
Nun werden weitere Ausführungen der Erfindung beschrie
ben.
Fig. 8 zeigt eine weitere solche Ausführung der Erfin
dung. Wie gezeigt ist, ist für mehrere Sensoren, z. B.
drei Sensoren A, B und C, eine einzige, ihnen gemeinsame
MPU 41 vorgesehen und dient als digitaler Integrator und
als Operationseinheit für die Sensoren durch einen Zeit
vielfachbetrieb.
Die Bezugszeichen 1A, 1B und 1C bezeichnen analoge Inte
gratoren, wovon jeder gleich dem analogen Integrator 1
der Ausführung nach Fig. 1 ist. In ähnlicher Weise be
zeichnen die Bezugszeichen 2A, 2B und 2C jeweils einen
Komparator, der mit demjenigen von Fig. 1 übereinstimmt;
die Bezugszeichen 5A und 5B bezeichnen jeweils einen D/A-
Umsetzer, der dem D/A-Umsetzer 5 von Fig. 1 entspricht;
die Bezugszeichen 6A und 6B bezeichnen jeweils ein LPF,
das dem LPF 6 von Fig. 1 entspricht; die Bezugszeichen
7A, 7B und 7C bezeichnen jeweils einen D/A-Umsetzer, der
dem D/A-Umsetzer 7 von Fig. 1 entspricht.
Die MPU 41 stimmt mit derjenigen, die mit Bezug auf
Fig. 6 beschrieben worden ist, überein. Wie oben erwähnt
worden ist, werden die Ausgangssignale der Sensoren A, B
und C in einer vorgegebenen Reihenfolge sequentiell einer
Zeitvielfachverarbeitung unterworfen. Wie der digitale
Integrator 3 und die Operationseinheit 4 in der Ausfüh
rung nach Fig. 1 arbeitet die MPU 41 in der Weise, daß
der Nullpunkt und der Bereich jedes Sensors eingestellt
wird.
Die Ausführung nach Fig. 8 hat daher den Vorteil, daß die
Schaltungsgröße weiter als in dem Fall, in dem für jeden
der mehreren Sensoren ein digitaler Integrator 3 und eine
Operationseinheit 4 vorgesehen ist, reduziert werden
kann.
Da die Ausgangssignale von den mehreren Sensoren einander
zugeordnet und verarbeitet werden können, besteht der
Vorteil, daß ein Ausgangssignal eines Sensors durch ein
Ausgangssignal eines weiteren Sensors kompensiert werden
kann und somit die Ausführung einfach Fälle handhaben
kann, bei denen das Verhältnis oder die Differenz der
Ausgangssignale der mehreren Sensoren benötigt wird.
Gemäß dieser Ausführung der Erfindung kann durch die
Verwendung des überabtastenden Analog/Digital-Umsetzers
die Anzahl von Bits eines digitalen Signals, die für die
Sicherstellung des Einstellungsbereichs und der Genauig
keit notwendig sind, reduziert werden. Im Ergebnis kann
die Schaltungsgröße bei Aufrechterhaltung der notwendigen
Genauigkeit und des Einstellungsbereichs ausreichend
reduziert werden.
Nun wird eine Sensoreinstellschaltung gemäß einer weite
ren Ausführung der Erfindung beschrieben.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführung der Sensoreinstell
schaltung der Erfindung. Diese Sensoreinstellschaltung
ist hauptsächlich aus Abschnitten konstruiert, die die
folgenden drei Arten von Funktionen erfüllen.
Der erste Abschnitt ist ein Abschnitt, der sowohl die
Funktion eines Verstärkers erster Stufe als auch die
Funktion eines A/D-Umsetzers hat und einen Subtrahierer
1', den analogen Integrierer 1, den Komparator 2 und den
1-Bit-D/A-Umsetzer 7 enthält.
Der Subtrahierer 1' hat die Funktion, ein Ausgangssignal
des 1-Bit-D/A-Umsetzers 7 von einem Erfassungssignal
eines Sensors (Vorrichtung zur Erfassung einer physikali
schen Größe) S zu subtrahieren.
Der analoge Integrator 1 hat die Funktion des Empfangens
und Integrierens der Differenz zwischen einem Ausgangs
signal des Sensors S und dem Ausgang des 1-Bit-D/A-Umset
zers 7 vom Subtrahierer 1'.
Der Komparator 2 hat die Funktion des Vergleichens einer
Ausgangsspannung des analogen Integrators 1 mit einer
vorgegebenen Referenzspannung und des Umsetzens in ein
1-Bit-Signal mit Pegel 1 oder 0.
Der 1-Bit-D/A-Umsetzer 7 hat die Funktion des Umsetzens
des Ausgangssignals des Komparators 2 in eine analoge
Spannung und des Lieferns der analogen Spannung an einen
negativen Eingangsanschluß des Subtrahierers 1'.
Im Ergebnis wird vom Komparator 2 ein Ausgangssignal (A)
erhalten, dessen Impulsdichte sich entsprechend dem vom
Sensor S erfaßten Signal ändert.
Eine Schaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, dessen
Impulsdichte sich entsprechend einem Eingangssignal
ändert, wird ΔΣ-Modulator genannt. In der Erfindung wird
das vom Sensor S gelieferte Signal unter Verwendung des
ΔΣ-Modulators ΔΣ-moduliert, wodurch die Anzahl von Bits
des Ausgangssignals des Sensors reduziert werden kann.
Der zweite Abschnitt ist ein Abschnitt mit der Funktion
des Einstellens des Bereichs und des Nullpunkts und
enthält die Operationseinheit 4, die durch ein internes
Programm betrieben wird, sowie den PROM 8, in den im
voraus vorgegebene Daten geschrieben worden sind.
Die Operationseinheit 4 berechnet den Durchschnittswert
der impulsdichtemodulierten Ausgangssignale (A), die
durch den ersten funktionalen Abschnitt erhalten werden,
und führt eine Arithmetikoperation an dem Durchschnitts
wert der Ausgangssignale und an den im PROM 8 gespeicher
ten Daten aus, wodurch der Bereich und der Nullpunkt des
Ausgangssignals des Sensors S eingestellt werden.
Da wie oben erwähnt das Ausgangssignal des Sensors S
durch die digitale Arithmetikoperation verarbeitet wird,
wird im Gegensatz zu einer Einstellung durch eine analoge
Vorrichtung der Einfluß durch Schwankungen der Vorrich
tung und durch eine Temperaturänderung nicht ausgeübt.
Daher kann eine Einstellung mit äußerst hoher Genauigkeit
verwirklicht werden.
Da das vom Sensor S gelieferte Signal moduliert wird und
die Anzahl von Bits reduziert ist, kann die Schaltungs
größe dieses Abschnitts reduziert werden.
Die Operation zur Erlangung des Durchschnittswerts des
modulierten Signals (Dezimierungsoperation) wird eben
falls durch ein internes Programm in der MPU 4 ausge
führt, so daß die Schaltungsgröße weiter reduziert werden
kann.
Der dritte Abschnitt ist ein Abschnitt mit einer D/A-
Umsetzungsfunktion, der durch einen Impulsbreitenmodula
tor (PWM) 5' und durch das LPF 6 gebildet ist.
Der PWM 5' gibt ein Signal aus, dessen Impulsbreite
entsprechend dem von der Operationseinheit 4 ausgegebenen
digitalen Signal moduliert wird, d. h. er gibt ein Im
pulsbreitenmodulationssignal aus. Das LPF 6 mittelt die
vom PWM 5' ausgegebenen Impulsbreitenmodulationssignale
und erzeugt analoge Signale.
Daher wird die D/A-Umsetzungsfunktion durch den PWM 5'
und durch das LPF 6 erreicht, wobei das Ausgangssignal
mit hoher Genauigkeit abgeleitet wird, indem die Be
reichs- und Nullpunkt-Einstellung für das Ausgangssignal
vom Sensor S ausgeführt wird.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 ein besonderes
Beispiel des ersten Abschnitts der vorangehenden Ausfüh
rung der Erfindung beschrieben.
Fig. 10 zeigt eine Ausführung, in der die Sensoreinstell
schaltung auf eine Druckmeßvorrichtung angewendet wird,
die einen Piezowiderstand-Drucksensor SP als Vorrichtung
zur Erfassung einer physikalischen Größe verwendet.
Fig. 11 zeigt eine Ausführung, in der die Sensoreinstell
schaltung auf eine Luftmassen-Meßvorrichtung angewendet
wird, die einen Hitzdraht-Luftmassensensor SF als Vor
richtung zur Erfassung einer physikalischen Größe verwen
det.
Zunächst wird die Ausführung nach Fig. 10 beschrieben.
Der Drucksensor SP enthält eine Brückenschaltung, die aus
vier Widerständen 115, 116, 117 und 118 gebildet ist, die
Piezowiderstand-Vorrichtungen sind. Der Gleichgewichtszu
stand der Brückenschaltung ändert sich entsprechend einem
Druck, der auf einen Druckaufnahmeabschnitt des Sensors
wirkt, wodurch eine den Druck angebende Ausgangsspannung
erhalten wird.
Nun wird die Funktionsweise dieser Ausführung erläutert.
Die Schaltung enthält sechs analoge Schalter 119, 120,
121, 123, 129 und 130. Durch Wiederholen zweier Arten von
Operationen, d. h. einer ersten Operation und einer
zweiten Operation, werden die Schalter geöffnet und
geschlossen. In der ersten Operation werden die analogen
Schalter 120, 122 und 129 geschlossen, während die analo
gen Schalter 119, 121 und 130 geöffnet werden.
Durch diese Operation wird ein Kondensator (kapazitive
Vorrichtung) 121 durch die Spannung geladen, die zwischen
den Widerständen 115 und 116 im Drucksensor SP anliegt,
während ein Kondensator 128 durch eine Ausgangsspannung
Va eines 1-Bit-D/A-Umsetzers 131 geladen wird.
In der zweiten Operation werden die analogen Schalter
120, 122 und 129 geöffnet, während die analogen Schalter
119, 121 und 130 geschlossen werden. Durch diese Opera
tion wird der Kondensator 21 durch eine Spannung über den
Widerständen 17 und 18 geladen, während die Spannung des
Kondensators 121 von der Spannung über den Widerständen
115 und 116 zu der Spannung über den Widerständen 117 und
118 geschaltet wird.
Die Ladungsmenge, die der Änderung der Spannung über den
beiden Anschlüssen des Kondensators 121 und dem Kapazi
tätswert des Kondensators 121 entspricht, wird über einen
analogen Schalter 123 an einen Operationsverstärker 125
angelegt, wobei der aus dem Operationsverstärker 125 und
dem Kondensator 124 gebildete Integrator geladen wird.
Der durch den Operationsverstärker 125 und dem Kondensa
tor 124 gebildete Integrator wird daher entsprechend der
Spannung des Brückenschalters des Drucksensors SP und
entsprechend der Differenz zwischen den Ausgangsspannun
gen Va und Vb des 1-Bit-D/A-Umsetzers 131 geladen. Das
Ergebnis wird im Ausgangssignal des aus dem Operations
verstärker 125 und dem Kondensator 124 gebildeten Inte
grators reflektiert.
Das Ausgangssignal wird an einen Komparator 126 geliefert
und in Binärform umgesetzt. Die binären Daten werden von
einem D-Flipflop (DFF) 127 gehalten, so daß das Ergebnis
bei der nächsten Ladeoperation berücksichtigt werden
kann.
Ein Ausgang des DFF 127 ist mit dem 1-Bit-D/A-Umsetzer
131 verbunden, so daß die Ausgänge Va und Vb entsprechend
geändert werden können.
Wenn beispielsweise das Ausgangssignal des DFF 127 den
Wert 1 hat, wird der Ausgang Va des 1-Bit-D/A-Umsetzers
131 die Referenzspannung V1, während der Ausgang Vb die
Referenzspannung V2 wird. Wenn das Ausgangssignal des DFF
127 den Wert 0 hat, wird der Ausgang Va die Referenzspan
nung V2, während der Ausgang Vb die Referenzspannung V1
wird.
Durch Wiederholen der ersten und zweiten Operationen
strebt der Mittelwert der Ausgangsspannungen des aus dem
Operationsverstärker 125 und dem Kondensator 124 gebilde
ten Integrators gegen 0. Im Ergebnis stimmt der Mittel
wert der Spannungen der Ausgänge Va und Vb des 1-Bit-D/A-
Umsetzers 131 mit der Ausgangsspannung des Drucksensors
SP überein.
Wenn der Durchschnittswert der Spannungen zwischen den
Ausgängen Va und Vb so gesetzt ist, daß er zum Durch
schnittswert der Ausgänge des DFF 127 proportional ist,
indem der Durchschnittswert der Ausgangssignale des DFF
127 digital erhalten wird, kann die Ausgangsspannung des
Drucksensors SP abgeleitet werden.
Der Änderungsgrad des Durchschnittswerts der Ausgangs
spannungen des DFF 127 ist durch die Änderung der Span
nungen an den Ausgängen Va und Vb des 1-Bit-D/A-Umsetzers
131 bestimmt, genauer dadurch, wie die Referenzspannungen
V1 und V2 sowie die Differenz der Spannungen bestimmt
werden.
Falls der Änderungsbetrag der Ausgänge Va und Vb des
1-Bit-D/A-Umsetzers 131 in bezug auf das Ausgangssignal des
DFF 127 reduziert wird, kann das Änderungsverhältnis des
Durchschnittswerts des Ausgangssignals des DFF 127 in
bezug auf die Änderung der Brückenspannung des Drucksen
sors SP erhöht werden.
Da die Ausgangssignale des DFF 127 nur die Pegel "1" und
"0" haben, ist der Bereich L des Durchschnittswerts
folgendermaßen definiert: 0 < L < 1.
Falls die Empfindlichkeit der Brückenschaltung des Druck
sensors SP erhöht wird, wird der Meßbereich verschmälert.
Falls hingegen der Änderungsbetrag der Ausgänge Va und Vb
des 1-Bit-D/A-Umsetzers 131 erhöht wird, wird der Meßbe
reich erweitert, obwohl das Änderungsverhältnis des
Durchschnittswerts der Ausgangssignale des DFF 127 in
bezug auf die Änderung der Brückenspannung des Drucksen
sors SP reduziert wird.
Mit anderen Worten, die optimale Änderungsspannung kann
an die Ausgänge Va und Vb des 1-Bit-D/A-Umsetzers 131 in
Übereinstimmung mit dem maximalen Änderungsbetrag der
Brückenspannung des Drucksensors SP angelegt werden, so
daß der Meßbereich, der durch einen allgemeinen A/D-
Umsetzer nicht geändert und erweitert werden kann, erfin
dungsgemäß einfach geändert und erweitert werden kann.
Der Eingangsbereich des allgemeinen A/D-Umsetzers ent
spricht gewöhnlich der Versorgungsspannung. Im Gegensatz
dazu beträgt die Änderung der Brückenspannung des Druck
sensors SP mehrere zehn mV. Wenn ein allgemeiner A/D-
Umsetzer verwendet wird, ist daher wie oben erwähnt in
der ersten Stufe eine Verstärkungsschaltung erforderlich.
In dieser Ausführung kann jedoch durch Anlegen einer
vorgegebenen Änderungsspannung an die Ausgänge Va und Vb
des 1-Bit-D/A-Umsetzers 131 der Spannungspegel einfach
eingestellt werden. Daher ist ein Vorverstärker nicht
notwendig.
Da die Eingangsimpedanz der Schaltung durch den Kondensa
tor 121 bestimmt ist, kann eine verhältnismäßig hohe
Eingangsimpedanz einfach erhalten werden. Daher wird auch
vom Standpunkt der Impedanzumsetzung die Verstärkungs
schaltung der ersten Stufe unnötig.
Gemäß dieser Ausführung können die Ausgänge Va und Vb des
1-Bit-D/A-Umsetzers 131 auch eine Temperaturkennlinie
haben. Die Temperaturkompensation kann daher in der Weise
ausgeführt werden, daß die Temperaturkennlinie, die zu
derjenigen des Drucksensors SP oder zu derjenigen der
Schaltung entgegengesetzt ist, zur Ausgangskennlinie des
1-Bit-D/A-Umsetzers 131 addiert wird, um dadurch einen
entsprechenden Versatz für die Temperaturkennlinie des
Drucksensors SP oder die Temperaturkennlinie der Schal
tung zu schaffen.
Nun wird die Ausführung nach Fig. 11 beschrieben. Die
Ausführung nach Fig. 11 unterscheidet sich von derjenigen
nach Fig. 10 dadurch, daß anstelle des Drucksensors SP in
der Ausführung nach Fig. 10 ein Luftmassensensor SF
verwendet wird und daß anstelle des 1-Bit-D/A-Umsetzers
131 ein 1-Bit-D/A-Umsetzer 131a verwendet wird. Die
übrige Konstruktion und die übrige Funktionsweise sind
gleich, so daß deren Beschreibung weggelassen wird. Es
werden im folgenden nur die unterschiedlichen Aspekte
beschrieben.
Der Luftmassensensor SF des Wärmewiderstandstyps erfaßt
die Luftmasse durch Messen der Strahlungsmenge, die von
der längs der Oberfläche eines Hitzdraht-Widerstandsele
ments 135 strömenden Luft erzeugt wird und mißt dadurch
die Luftmasse. In der Praxis fließt durch das Hitzdraht-
Widerstandselement 135 ein elektrischer Strom, so daß das
Element durch die Joulesche Wärme, die durch den Strom
erzeugt wird, erwärmt wird, wobei der elektrische Strom
so gesteuert wird, daß die Temperatur konstant ist. Die
durch die Luftmasse abgeführte Wärmemenge und die durch
den elektrischen Strom erzeugte Joulesche Wärmemenge sind
dann im Gleichgewicht, wobei der für die Erwärmung erfor
derliche elektrische Strom gemessen wird, der somit ein
Maß für die Luftmasse bildet.
Hierzu enthält der Luftmassensensor SF einen Transistor
132 zum Steuern des durch das Hitzdraht-Widerstandsele
ment 135 geschickten elektrischen Stroms, Widerstandsele
mente 133, 134 und 136 für die Bildung der Brückenschal
tung zusammen mit dem Hitzdraht-Widerstandselement 135
und eine Differenzverstärkerschaltung 139 zur Erfassung
der Brückenspannung der Brückenschaltung und zum Steuern
des Transistors 132.
Wie das Hitzdraht-Widerstandselement 135 ist das Wider
standselement 133 in einem Durchlaß für die zu messende
Luft angeordnet und erfaßt die Lufttemperatur unter
Ausnutzung der Tatsache, daß sich der Wert des Wider
stands entsprechend der Lufttemperatur ändert, wobei es
einer Temperaturkompensation unterworfen wird. Das Sen
sorausgangssignal wird als Signal zwischen dem Verbin
dungspunkt des Hitzdraht-Widerstandselement 135 und dem
Widerstandselement 136 und Masse (gemeinsames Potential)
erzeugt.
Der 1-Bit-D/A-Umsetzer 131a ist grundsätzlich gleich dem
1-Bit-D/A-Umsetzer 131 der Ausführung nach Fig. 10. Im
Fall von Fig. 11 wird das Ausgangssignal des Luftmassen
sensors SF als Signal erzeugt, das einen der Pegel als
gemeinsames Potential verwendet.
Der 1-Bit-D/A-Umsetzer 131a in der Ausführung nach
Fig. 11 erzeugt den Ausgang Va mit vorgegebenem Span
nungswert, wenn das Ausgangssignal des DFF 127 auf dem
Pegel 1 ist, es erzeugt jedoch kein Signal, wenn das
Ausgangssignal des DFF 127 auf dem Pegel 0 ist.
Daher ist ein Ende jedes der analogen Schalter 120 und
130 mit Masse verbunden, während als Ausgang Vb ein
Erdpotential empfangen wird.
Auch in der Ausführung nach Fig. 11 wird an den 1-Bit-
D/A-Umsetzer 131a eine geeignete Änderungsspannung ange
legt und wird der Ausgang Va mit einer gegenüber der
Erdspannung (Nullspannung) vorgegebenen Spannung erzeugt,
wodurch die Weglassung der Verstärkungsschaltung erster
Stufe ermöglicht wird. Die anderen Vorteile der Ausfüh
rung nach Fig. 10 können ebenfalls erhalten werden.
Nun wird unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 9 der zweite
Abschnitt beschrieben. Die Operationseinheit 4 im zweiten
Abschnitt besitzt den in Fig. 12 gezeigten Aufbau und
führt vier Arten von Aufgaben im Zeitvielfach wie im
folgenden beschrieben aus.
Die erste Aufgabe ist die Dezimierung und die Interpola
tion. Die Dezimierung ist ein Prozeß zum Berechnen des
Durchschnittswerts der Ausgangssignale des Komparators 2.
Die Interpolation ist ein Prozeß zum ΔΣ-Modulieren eines
von einem Sensor wie etwa dem Drucksensor SP oder dem
Luftmassensensor SF ausgegebenen Signals, um die Anzahl
von Bits zu reduzieren. Die erste Aufgabe wird mit höch
ster Priorität ausgeführt.
Die zweite Aufgabe umfaßt das Lesen der in den PROM 8
geschriebenen Inhalte, das Ausführen einer Arithmetikope
ration an den Informationen und am Durchschnittswert der
durch die erste Aufgabe erhaltenen Ausgangssignale des
Komparators 2 sowie das Einstellen des Bereichs und des
Nullpunkts der vom Sensor ausgegebenen Signale.
Die dritte Aufgabe ist ein Unterroutinenprozeß der zwei
ten Aufgabe und umfaßt die Ausführung einer Multiplika
tion.
Die vierte Aufgabe ist eine Aufgabe zum Ausführen eines
Prozesses, der aktiviert wird, wenn ein externes Signal
PROM_WRITE niedrigen Pegel annimmt, der Informationen von
einer seriellen Kommunikationsschnittstelle (SCI) emp
fängt und der Informationen in den PROM 8 schreibt.
Die Ausführung der Aufgaben wird durch einen Tastschalter
151, ein Programmzähler-Steuerregister (PCCR) 152, Pro
grammzähler (PC) 154, 155, 156 und 157, eine Steuerein
heit 153 und einen Adressengenerator 158 für einen Pro
gramm-ROM 159 gesteuert.
Ein Steuersignal des internen Busses und ein Signal eines
Adressenbusses werden durch den Programm-ROM 159 erzeugt.
Gemäß den Inhalten des Steuersignals und des Adressen
bussignals werden Daten zwischen einem Akkumulator 160,
einer Operationseinheit 161, einem Zähler 162, einem
Steuerabschnitt 163 für serielle Kommunikation, einem RAM 164,
einem ROM 165, einem Ausgangsanschluß 166, einer
Umschaltschaltung 167 und dem PCCR 152, die mit den
internen Bussen (dem Steuersignalbus, dem Adressenbus und
dem Datenbus) verbunden sind, übertragen. Die Umschalt
schaltung 167 schaltet zwischen dem RAM 168 und dem PROM
8 (Fig. 16) um, die mit der Schaltung 167 und mit einem
Puffer verbunden sind.
Nun wird die Funktionsweise der Operationseinheit 4
beschrieben. Zunächst wird die Operation der Steuerein
heit 153 erläutert. Als erste Operation steuert die
Steuereinheit 153 die PCs 154, 155, 156 und 157. Als
zweite Operation erzeugt die Steuereinheit 153 Aufgaben
ausführungssignale, um die Ausführung der vier Arten von
Aufgaben zu steuern.
Die erste Operation der Steuereinheit 153, d. h. die
Steuerung der PCs 154, 155, 156 und 157 wird nun be
schrieben. Die Steuereinheit 153 erzeugt Signale zum
Steuern des Anhaltens und des Ausführens einer Zählopera
tion für die PCs 154, 155, 156 und 157 durch die in
Fig. 7 gezeigte Logikschaltung. Für den PC 154 wird, wie
in Fig. 13A gezeigt ist, ein Signal zum Hochzählen des
Zählers 154 erzeugt, wenn ein externes Signal PROM_WRITE
hohen Pegel besitzt. Wie in Fig. 13B gezeigt ist, wird
der PC 155 hochgezählt, wenn das externe Signal
PROM_WRITE hohen Pegel besitzt, der Zählwert des PC 154
größer als ein im voraus gesetzter Wert des Tastschalters
151 ist, der Zählwert des PC 156 der Maximalwert ist und
das Bit 0 des PCCR 152 den Wert "1" hat oder der Zählwert
des PC 155 nicht der Maximalwert ist. Wie in Fig. 13C
gezeigt ist, wird der PC 156 hochgezählt, wenn das ex
terne Signal PROM_WRITE hohen Pegel besitzt, der Zählwert
des PC 154 größer als der im voraus gesetzte Wert des
Tastschalters 151 ist und das Bit 1 des PCCR 152 den Wert
"1" hat oder der Zählwert des PC 156 nicht der Maximal
wert ist. Wie in Fig. 13D gezeigt ist, wird der PC 157
hochgezählt, wenn das externe Signal PROM_WRITE niedrigen
Pegel hat.
Nun wird die zweite Operation der Steuereinheit 153,
d. h. die Erzeugung der Aufgabenausführungssignale,
beschrieben. Die Steuereinheit 153 erzeugt durch die in
Fig. 14 gezeigte Logikschaltung Ausführungssignale für
vier Aufgaben. Wie in Fig. 14A gezeigt ist, wird das
Ausführungssignal für die erste Aufgabe erzeugt, wenn das
externe Signal PROM_WRITE hohen Pegel besitzt und der
Zählwert des PC 154 gleich oder kleiner als der gesetzte
Wert des Tastschalters 151 ist. Wie in Fig. 14B gezeigt
ist, wird das Ausführungssignal für die zweite Aufgabe
erzeugt, wenn das externe Signal PROM_WRITE hohen Pegel
besitzt, der Zählwert des PC 154 größer als der im voraus
gesetzte Wert des Tastschalters 151 ist und der Zählwert
des PC 156 der Maximalwert ist. Wie in Fig. 14C gezeigt
ist, wird das Ausführungssignal für die dritte Aufgabe
erzeugt, wenn das externe Signal PROM_WRITE hohen Pegel
besitzt, der Zählwert des PC 154 größer als der gesetzte
Wert des Tastschalters 151 ist und der Zählwert des PC
156 nicht der Maximalwert ist. Wie in Fig. 14D gezeigt
ist, wird das Ausführungssignal für die vierte Aufgabe
erzeugt, wenn das externe Signal PROM_WRITE niedrigen
Pegel besitzt.
Nun wird mit Bezug auf den Zeitablaufplan von Fig. 15
beschrieben, wie die vier Arten von Aufgaben durch die
obige Operation der Steuereinheit 153 ausgeführt werden.
Im Zeitintervall 1 ist das externe Signal PROM_WRITE auf
hohem Pegel und ist der Zählwert des PC 154 gleich oder
kleiner als der im voraus gesetzte Wert des Tastschalters
151, so daß nur der PC 154 hochgezählt wird und die erste
Aufgabe ausgeführt wird. Da der im voraus gesetzte Wert
des Tastschalters 151 auf die Endadresse des Programms
der ersten Aufgabe gesetzt ist, startet das Programm der
ersten Aufgabe im Zeitintervall 1 und wird bis zum Ende
ausgeführt.
Im Zeitintervall 2 ist das externe Signal PROM_WRITE auf
hohem Pegel und der Zählwert des PC 154 wird größer als
der im voraus gesetzte Wert des Tastschalters 151, so daß
das Ausführungssignal für die zweite Aufgabe wahr wird.
In diesem Zeitintervall ist jedoch das Bit 0 des PCCR 152
"0", so daß das Zählen des PC 155 angehalten wird. Daher
ist die zweite Aufgabe noch nicht ausgeführt.
Im Zeitintervall 3 ist das externe Signal PROM_WRITE auf
hohem Pegel und läuft der PC 154 über, so daß sein Zähl
wert auf 0 zurückgesetzt wird und kleiner als der im
voraus gesetzte Wert des Tastschalters 151 ist. Daher
wird nur der PC 154 hochgezählt und die erste Aufgabe
wird ausgeführt.
Im Zeitintervall 4 wird ähnlich wie im Zeitintervall 2
das Ausführungssignal für die zweite Aufgabe wahr. Da in
das Bit 0 des PCCR 152 durch das erste Programm im Zei
tintervall 3 der Wert "1" geschrieben wird, beginnt der
PC 155 mit dem Hochzählen, wobei die zweite Aufgabe
ausgeführt wird.
Im Zeitintervall 5 wird die erste Aufgabe ausgeführt und
wird die zweite Aufgabe während ihrer Ausführung angehal
ten. Die zweite Aufgabe wird im Zeitintervall 6 erneut
ausgeführt.
Im Zeitintervall 6 wird die zweite Aufgabe am Beginn
ausgeführt, wie in dem Zeitablaufplan gezeigt ist. Da von
der zweiten Aufgabe in das Bit 1 des PCCR 152 der Wert
"1" geschrieben wird, wird mit der Ausführung der dritten
Aufgabe begonnen und während des Zeitintervalls 6 bis zum
Startpunkt des Zeitintervalls 7 ausgeführt. Die dritte
Aufgabe wird am Startpunkt des Zeitintervalls 7 angehal
ten.
Im Zeitintervall 7 wird ähnlich wie im Zeitintervall 1
die erste Aufgabe ausgeführt. Im Zeitintervall 8 wird die
dritte Aufgabe erneut ausgeführt und am Ende des Zeitin
tervalls 8 während ihres Verlaufs angehalten. Im Zeitin
tervall 9 wird die erste Aufgabe erneut ausgeführt. Im
Zeitintervall 10 wird die dritte Aufgabe erneut ausge
führt. Bei Beendigung der dritten Aufgabe wird die Aus
führung der zweiten Aufgabe fortgesetzt. Im Zeitintervall
11 nimmt das externe Signal PROM_WRITE niedrigen Pegel
an, so daß die vierte Aufgabe ausgeführt wird.
Wie in dem Zeitablaufplan gezeigt ist, wird daher die
erste Aufgabe in einem konstanten Zyklus entsprechend der
Zählung des PC 154 ausgeführt, wenn das externe Signal
PROM_WRITE hohen Pegel besitzt.
Die zweite und die dritte Aufgabe werden während der
Leerlaufzeit der ersten Aufgabe ausgeführt. Der Beginn
der zweiten Aufgabe wird durch die erste Aufgabe gesteu
ert, während der Beginn der dritten Aufgabe durch die
zweite Aufgabe gesteuert wird. Die vierte Aufgabe wird
durch das externe Signal PROM_WRITE gesteuert.
Nun wird die Operation des Adressengenerators 158 für den
Programm-ROM 159 beschrieben. Der Adressengenerator 158
für den Programm-ROM 159 hat die Funktion der Erzeugung
eines Adressensignals für den Programm-ROM.
Fig. 16 ist eine Adressenabbildung des Programm-ROM 159.
Wie gezeigt, ist das Programm der ersten Aufgabe an den
Adressen 000 bis 0FF gespeichert. Ebenso ist das Programm
der zweiten Aufgabe an den Adressen von 100 bis 1FF
gespeichert, ist das Programm der dritten Aufgabe an den
Adressen von 200 bis 3FF gespeichert und ist das Programm
der vierten Aufgabe an den Adressen von 400 bis 4ff
gespeichert.
Der Adressengenerator 158 für den Programm-ROM 159 er
zeugt Adressensignale für den ROM 159 anhand der Ausfüh
rungssignale für die Aufgaben, die von der Steuereinheit
153 erzeugt werden, und anhand der Zählwerte für die PCs
154 bis 157, wie später beschrieben wird.
Wenn das Ausführungssignal für die erste Aufgabe wahr
ist, werden die oberen drei Bits des Adressensignals des
ROM 159 auf "000" gesetzt. Was die unteren acht Bits des
Adressensignals des ROM 159 betrifft, so wird der Zähl
wert des PC 157 als Adressensignal verwendet.
Wenn das Ausführungssignal für die zweite Aufgabe wahr
ist, werden die oberen drei Bits des Adressensignals des
ROM 159 auf "000" gesetzt, wobei der Zählwert des PC 155
für die unteren acht Bits des Adressensignals des ROM 159
verwendet werden.
Wenn das Ausführungssignal der dritten Aufgabe wahr ist,
werden die oberen zwei Bits des Adressensignals des ROM
159 auf "01" gesetzt und der Zählwert des PC 142 wird für
die unteren neun Bits des Adressensignals des ROM 159
verwendet.
Wenn das Ausführungssignal für die vierte Aufgabe wahr
ist, werden die oberen drei Bits des Adressensignals des
ROM 159 auf "101" gesetzt, während der Zählwert des PC
157 für die unteren acht Bits des Adressensignals des ROM
159 verwendet wird. Wie oben erwähnt worden ist, wird das
Adressensignal des ROM 159 aus jedem der Zählwerte der
PCs 154 bis 157 und aus dem Ausführungssignal für die
jeweilige Aufgabe erzeugt.
Nun wird die Operation des Programm-ROM 159 erläutert. In
der Bitstruktur des ROM 159 ist, wie in Fig. 17 gezeigt
ist, das 7. Bit ein Befehlscode, während die 6. bis 0.
Bits eine die Ausführungsadresse angebende Bitstruktur
haben. Für einen Befehl wird ein Wort verwendet.
Wenn der Befehlscode "1" ist, wird eine Operation zum
Übertragen von Daten von einer durch die Ausführungs
adresse bezeichneten Vorrichtung an einen Akkumulator 160
ausgeführt. Wenn der Befehlscode "0" ist, wird eine
Operation zum Übertragen von Daten vom Akkumulator 160 an
eine durch die Ausführungsadresse bezeichnete Vorrichtung
ausgeführt.
Folglich können das Steuersignal des internen Busses und
das Signal des Adressenbusses folgendermaßen erzeugt
werden. Als Signal des Adressenbusses werden die Daten
vom Bit 6 bis zum Bit 0 im ROM 159 unverändert ausgege
ben. Als Steuersignal (Lese- und Schreibsignale) werden
die Daten des Bits 7 im ROM 159 unverändert ausgegeben.
In dieser Ausführung können daher das Steuersignal des
internen Busses und das Signal des Adressenbusses nur
durch die obige Operation erzeugt werden.
Nun wird die Operationseinheit 161 beschrieben. Die
Operationseinheit 161 besitzt die in Fig. 18 gezeigte
logische Struktur und unterstützt die Prozesse der Addi
tion, der UND-Operation, der Inversion, des arithmeti
schen Rechtsschiebens und des arithmetischen Linksschie
bens.
Die Additionsoperation wird wie in Fig. 18 gezeigt in der
Weise ausgeführt, daß die Inhalte eines Registers 169,
das an den internen Bus angeschlossen ist und eine vorge
gebene Adresse besitzt und in das/aus dem Daten eingege
ben bzw. ausgelesen werden können, zu den Inhalten des
Akkumulators 160 durch einen Addierer 170 addiert werden
und das Additionsergebnis an einen Ausgangsanschluß 175
geliefert wird, der an den internen Bus angeschlossen ist
und eine vorgegebene Adresse besitzt.
Für die Additionsoperation ist es somit schwierig, Addi
tionsdaten an das Register 169 zu übertragen, zu addie
rende Daten an den Akkumulator 160 zu übertragen und den
Ausgangsanschluß 175 zu lesen. Das Additionsergebnis kann
nur durch diese Operation erhalten werden.
Der Addierer 170 handhabt die Daten anhand ihres Zweier
komplements. Wenn ein Überlauf oder ein Unterlauf auf
tritt, wird entweder die maximale positive Zahl oder die
maximale negative Zahl gesetzt. Daher sind Überlauf- und
Unterlaufprozesse im Programm unnötig.
Gemäß dieser Ausführung kann daher, obwohl die Vielsei
tigkeit der Datenlänge reduziert ist, die Anzahl der
Programmschritte reduziert werden, ferner kann die Aus
führungszeit für eine Anwendung, in der die Datenlänge
fest ist, verkürzt werden. Nun wird die UND-Operation
beschrieben. Bei einer UND-Operation werden ähnlich wie
bei der Additionsoperation die Inhalte des Akkumulators
160 und die Inhalte des Registers 169 an eine UND-Opera
tionseinheit 171 geliefert, wobei das Ergebnis der UND-
Operation an einem Ausgangsanschluß 176 ausgegeben wird.
Für die UND-Operation ist es ausreichend, die UND-Daten
an das Register 169 zu übertragen, die der UND-Operation
zu unterwerfenden Daten an den Akkumulator 160 zu über
tragen und den Ausgangsanschluß 176 zu lesen. Das UND-
Ergebnis kann durch diese Operation erhalten werden.
Bei der Inversionsoperation werden die Inhalte des Akku
mulators 160 an eine Inversionsoperationseinheit 172
geliefert und das Ergebnis der Inversionsoperation wird
an einen Ausgangsanschluß 177 ausgegeben. Für die Inver
sionsoperation ist es daher ausreichend, zu invertierende
Daten an den Akkumulator 160 zu übertragen und den Aus
gangsanschluß 177 zu lesen. Das Ergebnis der Inversions
operation kann einfach erhalten werden.
In der arithmetischen Rechtsschiebeoperation werden die
Inhalte des Akkumulators 160 in eine arithmetische
Rechtsschiebe-Operationseinheit 173 eingegeben, wobei die
Ergebnisse der arithmetischen Rechtsschiebeoperation am
Ausgangsanschluß 178 ausgegeben werden. Für die arithme
tische Rechtsschiebeoperation ist es daher ausreichend,
der arithmetischen Rechtsschiebeoperation zu unterwer
fende Daten an den Akkumulator 160 zu übertragen und den
Ausgangsanschluß 178 zu lesen. Das Ergebnis der arithme
tischen Rechtsschiebeoperation kann nur durch diese
Operation erhalten werden.
In der arithmetischen Linksschiebeoperation werden die
Inhalte des Akkumulators 160 in eine arithmetische Links
schiebe-Operationseinheit 174 eingegeben, wobei das
Ergebnis der arithmetischen Linksschiebeoperation am
Ausgangsanschluß 179 ausgegeben wird. Für die arithmeti
sche Linksschiebeoperation ist es daher ausreichend, der
arithmetischen Linksschiebeoperation zu unterwerfende
Daten an den Akkumulator 160 zu übertragen und den Aus
gangsanschluß 179 zu lesen. Das Ergebnis der arithmeti
schen Linksschiebeoperation kann durch diese Operation
einfach erhalten werden.
Nun wird die Operation eines Registers 169 beschrieben.
Wenn die Inhalte des Registers 169 sich in einem vorgege
benen Zustand befinden oder wenn der Zustand des Aufga
benausführungssignals ein vorgegebener Zustand ist, wird
das Register 169 anhand des Vorhandenseins oder Fehlens
eines Übertrags in der Operationseinheit 161 so gesteu
ert, daß das Schreiben gesperrt wird. Bei dieser Struktur
kann ein für die Arithmetikoperation erforderlicher
Verzweigungsprozeß falsch ausgeführt werden.
Der Zustand der Schreibsperre ist nicht auf das Vorhan
densein oder Fehlen des Übertrags eingeschränkt. Das
Schreiben kann auch durch das Auftreten eines Überlaufs,
durch das Schreiben vorgegebener Daten in ein vorgegebe
nes Register und dergleichen gesperrt werden. Daher wird
die die Verzweigungsoperation begleitende Operation des
Programmzählers unnötig, wobei die Größe der Logikanord
nung des Programmzählers reduziert werden kann.
Nun werden die Eigenschaften der Operationseinheit 4
dieser Ausführung beschrieben. Die erste Eigenschaft ist,
daß eine Rücksetzoperation unnötig ist. Bei einer her
kömmlichen Technik, die eine normale MPU verwendet, ist
eine Rücksetzoperation aus den folgenden Gründen stets
erforderlich. In der herkömmlichen Technik ist der Pro
gramm-ROM an den gleichen Bus angeschlossen, an den auch
ein Daten-ROM, ein RAM und eine Eingabe/Ausgabe-Schnitt
stelle (E/A) angeschlossen sind. Falls daher die
Rücksetzoperation nicht ausgeführt wird, wird der An
fangswert des Programmzählers instabil. Es besteht die
Möglichkeit, daß der Anfangswert des Programmzählers den
Daten-ROM, den RAM oder die E/A angibt.
Was die Befehlswortlängen betrifft, so gibt es Befehle
aus einem, aus zwei und aus drei Wörtern. Die Länge ist
je nach Befehlscode und Adressierungsmodus unterschied
lich. Selbst wenn daher der Anfangswert des Programmzäh
lers zufällig den Programm-ROM angibt, gibt er nicht
immer die den Befehlscode enthaltende Adresse an. Da der
Rückwärtsverzweigungsbefehl im allgemeinen unterstützt
wird, besteht selbst dann, wenn der Anfangswert des
Programmzählers zufällig den Befehlscode des Programm-ROM
angibt, die Möglichkeit des Eintritts in eine Endlos
schleife.
Ferner ist in der herkömmlichen MPU die Anzahl der Be
fehlscodes groß, ebenso ist die Anzahl der Adressierungs
modi groß. Daher benötigt ein Befehlsdecodierer, der
einen Befehl analysiert, eine Rücksetzoperation.
Ein Anwendungsprogramm wird im allgemeinen unter der
Voraussetzung des Anfangsprozesses ausgeführt, so daß der
Anfangswert des Programmzählers auf einen vorgegebenen
Wert gesetzt werden muß. Daher ist das Rücksetzen unab
dingbar.
Aufgrund der Rücksetzfunktion besteht jedoch bei einer
allgemeinen MPU stets die Gefahr eines Durchgehens. Für
eine Anwendung, die eine strikte Zuverlässigkeit erfor
dert, ist daher ein Beobachtungszeitgeber oder derglei
chen als Gegenmaßnahme gegen ein Durchgehen vorgesehen.
Die Kosten der Gegenmaßnahme sind nicht vernachlässigbar
und erhöhen unvermeidlich die Gesamtkosten.
Die Erfindung verwirklicht eine Operationseinheit, die
eine Rücksetzoperation nicht benötigt. Da die Rücksetz
operation unnötig ist, ist die Gefahr eines Durchgehens
beseitigt. Daher ist auch eine Gegenmaßnahme wie etwa ein
Beobachtungszeitgeber unnötig, so daß die Operationsein
heit billiger hergestellt werden kann.
Der Grund, weshalb die Rücksetzoperation in der Operati
onseinheit 4 gemäß dieser Ausführung unnötig ist, wird
nun beschrieben. Der Programm-ROM ist mit einem Datenbus
verbunden, der von dem Bus verschieden ist, an den der
Daten-ROM, der RAM, die E/A und dergleichen angeschlossen
sind. Im Ergebnis kann die Möglichkeit, daß der Anfangs
wert des Programmzählers den Daten-ROM, den RAM oder die
E/A angibt, beseitigt werden.
Die Länge eines Befehlsworts ist auf ein Wort fixiert, so
daß der Anfangswert des Programmzählers stets die den
Befehlscode enthaltende Adresse angibt. Außerdem kann der
Rückwärtsverzweigungsbefehl beseitigt werden. Da im
allgemeinen die Bildung einer Schleife in einem Anwen
dungsprogramm notwendig ist, ist die Rückwärtsverzweigung
stets erforderlich. Da in dieser Ausführung der Erfindung
in der Operationseinheit 4 eine Wiederholungssteuerung
ausgeführt wird, ist eine Schleife notwendig. Unter
Ausnutzung der Tatsache, daß der Zählwert des Zählers auf
"0" zurückgesetzt wird, wenn die einzelnen Programmzähler
154 bis 157 überlaufen, wird eine Schleife zur Wiederho
lungssteuerung erhalten.
In der Operationseinheit 4 werden zwei Arten von Befehls
codes zum Laden (Datenübertragung an den Akkumulator)
bzw. zum Speichern (Datenübertragung vom Akkumulator)
verwendet, wobei als Adressierungsmodus nur eine direkte
Adressierung verwendet wird und nur ein einziger Akkumu
lator verwendet wird.
Bei diesem Aufbau ist der Befehlsdecodierer selbst unnö
tig und die Logik kann vereinfacht werden, wodurch eine
Logikstruktur verwirklicht wird, die die Rücksetzopera
tion nicht erfordert.
Bei dieser Ausführung ist das Anwendungsprogramm auf die
Einstellung des Nullpunkts und des Bereichs des Sensors,
auf die Berechnung des Filterungsprozesses und derglei
chen eingeschränkt und erfordert keine Initialisierung.
Es entsteht kein Problem, falls das Anwendungsprogramm
beginnend bei irgendeinem Abschnitt bezüglich der Ein
stellung des Nullpunkts und des Bereichs des Sensors
ausgeführt werden kann.
Die zweite Eigenschaft besteht darin, daß zwei Arten von
Befehlscodes zum Laden (Datenübertragung an den Akkumula
tor) bzw. zum Speichern (Datenübertragung vom Akkumula
tor) verwendet werden und der Befehlsdecodierer nicht
verwendet wird. Daher kann eine Reduzierung der Größe der
Logikanordnung verwirklicht werden, außerdem wird die
obenerwähnte Rücksetzoperation unnötig. Genauer wird die
obige Eigenschaft durch Verwenden der Operationseinheit
161 wie in Fig. 12 gezeigt erzielt.
Selbst wenn bei Verwendung der Operationseinheit 161 die
beiden Arten von Befehlscodes, nämlich das Laden und das
Speichern, verwendet werden, können die Arithmetikopera
tionen wie etwa die Addition, die UND-Operation, die
Inversion, das arithmetische Rechtsschieben und das
arithmetische Linksschieben verwirklicht werden.
Genauer wird der Verzweigungsprozeß bei Verwenden des in
Fig. 18 gezeigten Registers 169 fälschlich ausgeführt, so
daß der inhärente Verzweigungsprozeß unnötig ist. Daher
sind lediglich zwei Arten von Befehlscodes zum Laden und
zum Speichern in der Operationseinheit 4 ausreichend.
Die dritte Eigenschaft besteht darin, daß vier Arten von
Aufgaben im Zeitvielfach mit einer einfachen Schaltungs
konstruktion in der Operationseinheit 4 gemäß dieser
Ausführung ausgeführt werden. Die vier Programmzähler
(PC) 154 bis 157 sind vorgesehen und die vier Arten von
Aufgaben werden durch die vier PCs ausgeführt, so daß
komplizierte Prozesse mit einer einfachen Schaltungskon
struktion ausgeführt werden können.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 19 die Dezimierungsoperation
der Operationseinheit 4 dieser Ausführung beschrieben.
Fig. 19 ist ein Blockschaltplan, der die Funktion des
Dezimierers zeigt. Der Dezimierer in dieser Ausführung
enthält ein FIR-Filter 180, ein IIR-Filter 181 und ein
FIF-Filter 183, wovon jedes Einheitsverzögerungsschaltun
gen Z-1 besitzt.
Das FIR-Filter 180 ist ein Abschnitt mit der Funktion des
Erzeugens von 1-Bit-Signalen mit den Pegeln 1 und 0, die
vom Komparator 2 (Fig. 3) in einem vorgegebenen Zyklus
nach jeweils acht Zyklen ausgegeben und an das IIR-Filter
181 geliefert werden. Genauer wird die obige Operation
durch den Zähler 162 (Fig. 12) ausgeführt, der nach
jeweils acht Zyklen zurückgesetzt wird und hochgezählt
wird, wenn der Ausgang des Komparators 2 den Wert "1"
hat.
Das IIR-Filter 181 und das FIR-Filter 183 werden durch
die erste Aufgabe des Anwendungsprogramms der Operations
einheit 4 verwirklicht. Das IIR-Filter 181 ist mit einer
Schaltung 182 zum Kompensieren der Beseitigung signifi
kanter Stellen versehen.
Der Dezimierer ist gewöhnlich aus einem FIR-Filter kon
struiert. Diese Konstruktion kann jedoch nur durch eine
äußerst groß bemessene Logikschaltung verwirklicht wer
den, da sich die Eigenschaften aufgrund der Beseitigung
der signifikanten Stellen verschlechtern.
Erfindungsgemäß kann jedoch durch die zusätzliche Bereit
stellung der Schaltung 182 zur Kompensation der Beseiti
gung der signifikanten Stellen die Verschlechterung der
Eigenschaften, die durch die Beseitigung der signifikan
ten Stellen entsteht, reduziert werden. Somit ist der De
zimierer wie in der Zeichnung gezeigt durch eine einfache
Logikschaltung verwirklicht.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 20 eine weitere Ausführung
der Sensoreinstellschaltung der Erfindung beschrieben.
Obwohl die Signalverarbeitung des einzelnen Sensors S
durch die Operationseinheit 4 in der Ausführung nach
Fig. 9 in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung ausgeführt
wird, kann eine Signalverarbeitung für mehrere Sensoren
ebenfalls von einer einzelnen Operationseinheit 4 in
Abhängigkeit von ihren Verarbeitungsfähigkeiten ausge
führt werden. In der in Fig. 20 gezeigten Ausführung
werden ein erster Drucksensor SP1, ein zweiter Drucksen
sor SP2 und ein Temperatursensor ST durch eine einzige
Operationseinheit 4 gesteuert.
Ein Ausgangssignal des ersten Drucksensors SP1 wird durch
einen Abschnitt, der einen Subtrahierer 1A', einen analo
gen Integrator 2A', einen Komparator 3A' und einen 1-Bit-
D/A-Umsetzer 7A enthält, ΔΣ-moduliert und als Signal A1
zur Operationseinheit 4 geliefert. Ebenso wird ein Aus
gangssignal des zweiten Drucksensors SP2 durch einen
Abschnitt, der einen Subtrahierer 1B', einen analogen
Integrator 2B', einen Komparator 3B' und einen 1-Bit-D/A-
Umsetzer 7B enthält, ΔΣ-moduliert und als ein Signal A2
an die Operationseinheit 4 geliefert. Das Ausgangssignal
des Temperatursensors ST wird durch einen Abschnitt, der
einen Subtrahierer IC', einen analogen Integrator 2C',
einen Komparator 3C' und einen 1-Bit-D/A-Umsetzer 7C
enthält, ΔΣ-moduliert und als ein Signal T an die Opera
tionseinheit 4 geliefert.
Die Operationseinheit 4 empfängt nacheinander im Zeit
vielfach die Signale A1, A2 und T und führt die folgenden
Arithmetikoperationen aus. Für das Ausgangssignal des
ersten Drucksensors SP1 werden aus dem PROM 8 Korrektur
daten für den ersten Drucksensor SP1 ausgelesen, werden
der Bereich und der Nullpunkt nichtlinear eingestellt,
wird ein Prozeß zum Korrigieren der Temperatur anhand des
Ausgangssignals des Temperatursensors ST ausgeführt,
werden die verarbeiteten Signale an den PWM 5A ausgegeben
und wird vom LPF 6A ein Ausgangssignal 1 erhalten. Für
das Ausgangssignal des zweiten Drucksensors SP2 werden in
ähnlicher Weise aus dem PROM 8 Korrekturdaten für den
zweiten Drucksensor SP2 ausgelesen, werden der Bereich
und der Nullpunkt nichtlinear eingestellt, wird ein
Prozeß zum Korrigieren der Temperatur durch das Ausgangs
signal des Temperatursensors ST ausgeführt, werden die
verarbeiteten Signale an den PWM 5B ausgegeben und wird
vom LPF 6B ein Ausgangssignal 2 erhalten.
Folglich werden mit der Ausführung nach Fig. 20 die
gleichen Wirkungen wie jene in der vorangehenden Ausfüh
rung erhalten. Selbst wenn die Anzahl der Sensoren groß
ist, können die Eigenschaften des digitalen Systems in
ausreichendem Maß genutzt werden, ohne den Umfang der
Hardware wesentlich zu vergrößern, ferner können die
Eigenschaften der Sensoren mit hoher Genauigkeit einge
stellt werden.
Erfindungsgemäß werden die Funktion der Verstärkung
erster Stufe und die A/D-Umsetzungsfunktion durch Ausfüh
ren der ΔΣ-Modulation des Ausgangssignals des Sensors
erhalten, während die D/A-Umsetzungsfunktion durch den
Impulsbreitenmodulator und die Filteroperation erhalten
wird. Daher wird eine funktionale Überlappung beseitigt,
so daß die Schaltungsgröße reduziert werden kann. Somit
kann der digitale Signalprozessor mit sehr genauen Eigen
schaften auf einem einzigen Chip bei niedrigen Kosten
verwirklicht werden.
Claims (13)
1. Sensoreinstelleinheit zum Einstellen eines analo
gen Eingangssignals, das von einem Sensor (S) entspre
chend einer zu erfassenden physikalischen Größe eingege
ben wird, und zum Ausgeben des analogen Eingangssignals
als ein weiteres analoges Eingangssignal,
gekennzeichnet durch
einen ersten Analog/Digital-Umsetzer, der einen analogen Integrator (1) zum Integrieren des analogen Eingangssignals, einen Komparator (2) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des analogen Integrators (1) mit einem vorgegebenen Wert sowie einen ersten Digi tal/Analog-Umsetzer (7) zum Ausgeben des Ausgangssignals des Komparators (2) als analoges Eingangssignal enthält, und
einen zweiten Digital/Analog-Umsetzer (5), der das Ausgangssignal des Komparators (2) einer Digi tal/Analog-Umsetzung unterwirft und die Ergebnisdaten als das weitere analoge Ausgangssignal ausgibt.
einen ersten Analog/Digital-Umsetzer, der einen analogen Integrator (1) zum Integrieren des analogen Eingangssignals, einen Komparator (2) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des analogen Integrators (1) mit einem vorgegebenen Wert sowie einen ersten Digi tal/Analog-Umsetzer (7) zum Ausgeben des Ausgangssignals des Komparators (2) als analoges Eingangssignal enthält, und
einen zweiten Digital/Analog-Umsetzer (5), der das Ausgangssignal des Komparators (2) einer Digi tal/Analog-Umsetzung unterwirft und die Ergebnisdaten als das weitere analoge Ausgangssignal ausgibt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Operationseinheit (4), die das Ausgangs
signal des Komparators (2) digital verarbeitet und die
Ergebnisdaten an den zweiten Digital/Analog-Umsetzer (5)
ausgibt.
3. Sensoreinstellschaltung, mit einem Ana
log/Digital-Umsetzer, einer Operationseinheit (4) zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Analog/Digital-
Umsetzers durch ein im voraus gespeichertes Programm und
einem beschreibbaren Speicher (33-35) zum Halten von
Einstelldaten,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer so beschaffen ist, daß er in einem Zyklus, der gleich oder kürzer als 1/10 des für den Sensor (S) geforderten Ant wortzyklus ist, einen Ausgang mit einer Anzahl von Bits erzeugt, die gleich oder kleiner als die für den Sensor (S) geforderte Genauigkeit ist.
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer so beschaffen ist, daß er in einem Zyklus, der gleich oder kürzer als 1/10 des für den Sensor (S) geforderten Ant wortzyklus ist, einen Ausgang mit einer Anzahl von Bits erzeugt, die gleich oder kleiner als die für den Sensor (S) geforderte Genauigkeit ist.
4. Sensoreinstellschaltung, mit einem Ana
log/Digital-Umsetzer, einer Operationseinheit (4) zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Analog/Digital-
Umsetzers durch ein im voraus gespeichertes Programm und
einem beschreibbaren Speicher (33-35) zum Halten von
Einstelldaten,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer eine Umsetzungsgenauigkeit von 4 oder 8 Bits besitzt.
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer eine Umsetzungsgenauigkeit von 4 oder 8 Bits besitzt.
5. Sensoreinstellschaltung, mit einem Ana
log/Digital-Umsetzer, einer Operationseinheit (4) zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Analog/Digital-
Umsetzers durch ein im voraus gespeichertes Programm und
einem beschreibbaren Speicher (33-35) zum Halten von
Einstelldaten,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer einen Teil einer Sensorschaltung des Sensors (S) bildet.
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält, und
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer einen Teil einer Sensorschaltung des Sensors (S) bildet.
6. Sensoreinstellschaltung, mit einem Ana
log/Digital-Umsetzer, einer Operationseinheit (4) zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Analog/Digital-
Umsetzers durch ein im voraus gespeichertes Programm und
einem beschreibbaren Speicher (33-35) zum Halten von
Einstelldaten,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält,
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer so beschaffen ist, daß er in einem Zyklus, der gleich oder kürzer als 1/10 des für den Sensor geforderten Antwortzy klus ist, einen Ausgang mit einer Anzahl von Bits er zeugt, die gleich oder kleiner als die für den Sensor (S) geforderte Genauigkeit ist, und
der Durchschnittswert der Ausgangssignale der Operationseinheit (4) die Anforderung des Sensors (S) erfüllt.
der Analog/Digital-Umsetzer durch einen überabta stenden Analog/Digital-Umsetzer gebildet ist, der einen analogen Integrator (1), einen Komparator (2) und einen Digital/Analog-Umsetzer (7) enthält,
der überabtastende Analog/Digital-Umsetzer so beschaffen ist, daß er in einem Zyklus, der gleich oder kürzer als 1/10 des für den Sensor geforderten Antwortzy klus ist, einen Ausgang mit einer Anzahl von Bits er zeugt, die gleich oder kleiner als die für den Sensor (S) geforderte Genauigkeit ist, und
der Durchschnittswert der Ausgangssignale der Operationseinheit (4) die Anforderung des Sensors (S) erfüllt.
7. Schaltung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Operationseinheit (29) durch ein zyklisches
Programm betrieben wird, das zyklisch die Adressen von
der ersten Adresse bis zu der dem maximalen Zählwert
eines Programmzählers (31) entsprechenden Adresse durch
läuft, so daß ein Rücksetzen beim Einschalten der Strom
versorgung nicht erforderlich ist.
8. Schaltung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der beschreibbare Speicher (33-35), der Einstell
daten hält, eine Fehlerkorrekturlogik (36) und eine
Fehlererfassungslogik (36) umfaßt.
9. Digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen
eines Ausgangs eines Sensors (S) zum Erfassen einer
physikalischen Größe durch Verarbeiten des Ausgangs
signals des Sensors (S) mit im voraus gespeicherten Daten
für eine charakteristische Einstellung,
gekennzeichnet durch
einen analogen Integrator (1) zum Integrieren eines Ausgangssignals des Sensors (S) und zum Ausgeben des Integrationsergebnisses,
einen Komparator (2) zum Umsetzen der Ausgangs signale des analogen Integrators (1) in digitale Signale mit Pegel 1 oder 0,
einen 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzer (7) zum Umsetzen der Ausgangssignale des Komparators (2) in analoge Signale und zum Ausgeben der analogen Signale und
einen Subtrahierer (1') zum Subtrahieren des Ausgangssignals des 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzers (7) von einem Eingangssignal des analogen Integrators (1),
wobei das Ausgangssignal des Komparators (2) mit im voraus gespeicherten Daten für die charakteristische Einstellung verarbeitet wird, um das Ausgangssignal des Sensors (S) einzustellen.
einen analogen Integrator (1) zum Integrieren eines Ausgangssignals des Sensors (S) und zum Ausgeben des Integrationsergebnisses,
einen Komparator (2) zum Umsetzen der Ausgangs signale des analogen Integrators (1) in digitale Signale mit Pegel 1 oder 0,
einen 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzer (7) zum Umsetzen der Ausgangssignale des Komparators (2) in analoge Signale und zum Ausgeben der analogen Signale und
einen Subtrahierer (1') zum Subtrahieren des Ausgangssignals des 1-Bit-Digital/Analog-Umsetzers (7) von einem Eingangssignal des analogen Integrators (1),
wobei das Ausgangssignal des Komparators (2) mit im voraus gespeicherten Daten für die charakteristische Einstellung verarbeitet wird, um das Ausgangssignal des Sensors (S) einzustellen.
10. Digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen
eines Ausgangssignals eines Sensors (S) zum Erfassen
einer physikalischen Größe mittels eines numerischen
Prozesses durch ein im voraus gespeichertes Programm, mit
einem Festwertspeicher (32) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (26) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (28) zum vorübergehenden Spei chern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (28) mit dem Schreib-Lese-Speicher (26) verbindet, und
einem Programmzähler (31) zum Steuern der Ausfüh rung eines Programms, dadurch gekennzeichnet, daß
der Programmzähler (31) stets hochgezählt wird, es sei denn, daß ein Überlauf auftritt, und
der Programm-Festwertspeicher (32) an einen von dem Datenbus verschiedenen Datenbus angeschlossen ist.
einem Festwertspeicher (32) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (26) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (28) zum vorübergehenden Spei chern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (28) mit dem Schreib-Lese-Speicher (26) verbindet, und
einem Programmzähler (31) zum Steuern der Ausfüh rung eines Programms, dadurch gekennzeichnet, daß
der Programmzähler (31) stets hochgezählt wird, es sei denn, daß ein Überlauf auftritt, und
der Programm-Festwertspeicher (32) an einen von dem Datenbus verschiedenen Datenbus angeschlossen ist.
11. Digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen
eines Ausgangssignals eines Sensors (S) zum Erfassen
einer physikalischen Größe mittels eines numerischen
Prozesses durch ein im voraus gespeichertes Programm, mit
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
wenigstens zwei Programmzählern (154-157) zum Steuern der Ausführung eines Programms, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (153) zum Steuern desjenigen Programmzählers (154-157), der momentan gültig ist.
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
wenigstens zwei Programmzählern (154-157) zum Steuern der Ausführung eines Programms, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (153) zum Steuern desjenigen Programmzählers (154-157), der momentan gültig ist.
12. Digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen
eines Ausgangssignals eines Sensors (S) zum Erfassen
einer physikalischen Größe mittels eines numerischen
Prozesses durch ein im voraus gespeichertes Programm, mit
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
einer Operationseinheit (161) zum Ausführen einer numerischen Operation, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationseinheit (161) an den Datenbus angeschlossen ist.
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
einer Operationseinheit (161) zum Ausführen einer numerischen Operation, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationseinheit (161) an den Datenbus angeschlossen ist.
13. Digitale Sensoreinstellschaltung zum Einstellen
eines Ausgangssignals eines Sensors (S) zum Erfassen
einer physikalischen Größe mittels eines numerischen
Prozesses durch ein im voraus gespeichertes Programm, mit
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
einer Operationseinheit (161) zum Ausführen einer numerischen Operation, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreiben in den Akkumulator (160) entspre chend einem internen Zustand der Operationseinheit (161) gesperrt wird.
einem Festwertspeicher (165) zum Speichern von Programmen,
einem Schreib-Lese-Speicher (164) zum vorüberge henden Speichern von Daten,
einem Akkumulator (160) zum vorübergehenden Speichern von Daten für die Datenübertragung,
einem Datenbus, der wenigstens den Akkumulator (160) mit dem Schreib-Lese-Speicher (164) verbindet, und
einer Operationseinheit (161) zum Ausführen einer numerischen Operation, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreiben in den Akkumulator (160) entspre chend einem internen Zustand der Operationseinheit (161) gesperrt wird.
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