EP4193466A1 - Method for testing an analogue-to-digital converter unit with delta-sigma modulation - Google Patents

Method for testing an analogue-to-digital converter unit with delta-sigma modulation

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Publication number
EP4193466A1
EP4193466A1 EP21790781.5A EP21790781A EP4193466A1 EP 4193466 A1 EP4193466 A1 EP 4193466A1 EP 21790781 A EP21790781 A EP 21790781A EP 4193466 A1 EP4193466 A1 EP 4193466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
analog
test result
input signal
predefined
Prior art date
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Pending
Application number
EP21790781.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rudolf Ritter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4193466A1 publication Critical patent/EP4193466A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30—Delta-sigma modulation
    • H03M3/378—Testing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30—Delta-sigma modulation
    • H03M3/458—Analogue/digital converters using delta-sigma modulation as an intermediate step

Definitions

  • the present invention relates to a method for testing an analog-to-digital conversion unit.
  • the analog-to-digital conversion unit is based on delta-sigma modulation.
  • the invention also relates to an analog/digital conversion unit with a corresponding self-test module.
  • Analog-to-digital conversion units are known from the prior art. Such analog-to-digital conversion units can be based on a delta-sigma modulation in which a control loop is implemented, with the analog input signal being quantized in order to then correct the quantization error. Such analog-to-digital conversion units offer the potential for very high levels of accuracy, with the quality of the analog-to-digital conversion depending on the quality of the implemented control loop.
  • the method according to the invention enables accurate testing of an analog/digital conversion unit based on delta-sigma modulation.
  • dead areas in the transfer function of the analog/digital conversion unit can be determined reliably and with reduced effort using the method. This means that a high level of accuracy in the analog-to-digital conversion can be implemented and guaranteed.
  • the method preferably carries out a test of the control loop, since this has a decisive influence on the effects on the transfer function. Other influences can thus be disregarded, thereby avoiding a complex check of an entire input/output behavior of the analog/digital conversion unit.
  • the method for testing an analog-to-digital conversion unit that is set up to convert an analog input signal into a digital output signal using delta-sigma modulation has the following steps: First, an analog input signal that serves as a test signal is generated. In addition, a predefined interference signal is applied to the analog input signal, with a resulting digital output signal being stored as a test result. An error is finally determined based on a deviation from a predefined target transfer function. For this purpose, a transfer function of the analog-digital unit is determined. This transfer function can be extracted from a transfer behavior of the analog/digital conversion unit, ie based on the input signal and the output signal. An error is detected when a deviation between the determined transfer function and the predefined target transfer function is greater than a predefined reference value. If an error is detected, an error message is output.
  • the test can be carried out particularly advantageously only for individual points of the transfer function, for example at the zero point. This simplifies the execution of the test.
  • the occurrence of dead areas in the transfer function is due in particular to low controller gains within the control loop.
  • only the controller gain is checked instead of the direct input-output behavior of the delta-sigma modulation. If an interference signal is generated, this should ideally be corrected by the control loop. If, on the other hand, the control loop is defective and the controller gain is therefore too low, a deviation remains in the digital output signal, which can be reliably detected using the method described above. It can thus be determined in a simple and inexpensive manner whether there is an error in the analog/digital conversion unit.
  • the predefined noise signal is applied between the loop filter and the quantizer.
  • the interference signal acts directly on the quantization but is unaffected by other components of the delta-sigma modulation.
  • the method can be implemented simply and with little effort, since an interference signal only has to be applied to the analog/digital conversion unit at a predefined point.
  • the interference signal is advantageously an offset signal that can be implemented by a DC voltage.
  • the interference signal is advantageously a sinusoidal signal and/or pseudo-random noise.
  • particularly advantageous interference signals can be determined in order to carry out the method particularly efficiently. In the simplest case, however, it is sufficient to apply only an offset signal as an interference signal in order to record the behavior of the control loop of the delta-sigma modulation and thus the conversion quality of the entire analog-to-digital conversion unit.
  • a case of error is shown in particular by a plateau of a transfer function of the analog/digital conversion unit.
  • the plateau visualizes the previously described dead zone, since at this point it is not possible to clearly assign an output signal to an incoming input signal.
  • the test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result are a measure of the plateau.
  • the negated predefined interference signal is preferably also applied to the analog input signal, and the resulting digital output signal is stored as an additional test result.
  • the method can be carried out particularly advantageously in this way, since an error occurs when the difference between the test result and the additional test result is greater than a predefined reference value. Dead areas within the transfer function can thus be detected safely and reliably, which makes it possible to test the analog/digital conversion unit easily and with little effort.
  • An identical input signal is advantageously present for determining the test result and the additional test result.
  • an input signal is generated for test purposes. It is thus preferably provided that the generation of this input signal identical way for the determination of the test result as well as for the determination of the additional test result.
  • the only difference when determining the test result and the additional test result is the interference signal that is applied, so that all influences of this interference signal can be detected.
  • the interference signal should ideally be completely eliminated, ie a change in the output signal should not be recognizable. If, on the other hand, a change in the output signal is above a predefined reference value, an error in the analog/digital conversion unit can be concluded.
  • the invention also relates to an analog-to-digital conversion unit.
  • the analog-to-digital conversion unit has a delta-sigma modulator that is set up to convert an analog input signal and a digital output signal using delta-sigma modulation.
  • the analog/digital conversion unit has a self-test module that is set up to carry out the following activities: First, the self-test module is designed to generate an input signal. The input signal should be used for the self-test of the delta-sigma modulator. The input signal generated by the self-test module is thus advantageously output to an input of the delta-sigma modulator.
  • the self-test module is designed to apply a predefined interference signal to the analog input signal.
  • the self-test module is set up to store the resulting digital output signal as a test result.
  • the self-test module thus makes it possible to store as the test result that digital output signal which is converted when the generated input signal and the predefined interference signal are present.
  • the self-test module is designed to determine an error based on a deviation from a predefined target transfer function.
  • the self-test module is designed to determine a transfer function of the analog/digital unit. This transfer function can be extracted from a transfer behavior of the analog/digital conversion unit, ie based on the input signal and the output signal.
  • the self-test module detects an error when a deviation between the determined transfer function and the predefined target transfer function is greater than a predefined reference value.
  • the self-test module is designed to output an error signal when an error is detected.
  • the self-test module thus enables a reliable and efficient self-test of the delta-sigma Modulator, in particular dead areas in the transfer function of the delta-sigma modulator and thus the analog-to-digital conversion unit can be reliably detected.
  • the details of the mechanism of the recognition process have already been described previously, so reference is made here to the previous disclosure.
  • the delta-sigma modulator particularly advantageously has a loop filter and a quantizer.
  • a coupling point, at which the interference signal can be applied, is preferably provided between the loop filter and the quantizer.
  • a simple and cost-effective implementation of the self-test module is thus achieved, since only a minimal modification of the delta-sigma modulator is required, namely the insertion of said coupling point between the quantizer and the loop filter.
  • the interference signal can be reliably applied to the input signal by this coupling point, so that the interference signal acts directly on the quantizer but is not influenced by other components of the delta-sigma modulator. This enables efficient testing of the delta-sigma modulator.
  • the self-test module is preferably designed to provide an offset signal and/or a sinusoidal signal and/or a pseudo-random noise as the interference signal.
  • the self-test module is preferably designed to determine an error in the control loop which leads to a plateau in a transfer function of the analog/digital conversion unit.
  • the transfer function is thus preferably the transfer function of the delta-sigma modulator or of the analog/digital conversion unit.
  • the plateau visualizes the previously described dead area in the transfer function.
  • the test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result represent a measure of the plateau.
  • the plateau or the dead area in the transfer function can be deduced easily and with little effort using the determined parameters Plateau or in said dead zone, no clear assignment of input signal and output signal is possible, since in particular several different input signals are converted into the same output signal. A reliable and efficient determination of error cases in the delta-sigma modulator is thus achieved.
  • the self-test module is advantageously set up to apply the negated predefined interference signal to the analog input signal after the predefined interference signal has been applied. Furthermore, the self-test module is set up to store the resulting digital output signal as an additional test result. The self-test module thus has two different results, which were converted from the disturbed analog input signal when the interference signal and the negated interference signal were applied. The self-test module is therefore designed to determine an error if a difference between the test result and the additional test result is greater than a predefined reference value. This allows the self-test module to detect errors reliably and with little effort.
  • the self-test module is advantageously designed to generate an identical input signal while the test result and the additional test result are being determined.
  • the test result and the additional test result are thus determined on the basis of the same basic requirements, with only the interference signal being different. Since, in the ideal case, the interference signal would be completely corrected, a change in the output signal is to be expected in the ideal case, so that the difference between the test result and the additional test result should be zero. However, if this difference is above a predefined reference value, a defect in the delta-sigma modulator can be assumed, since the control loop of the delta-sigma modulator has too little amplification, which is not sufficient to compensate for the interference signals. A defect and thus an error in the delta-sigma modulator and thus in the analog/digital conversion unit can thus be reliably detected.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an analog/digital conversion unit according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic view of an ideal and a real
  • FIG. 1 schematically shows an analog/digital conversion unit 1 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the analog/digital conversion unit 1 has a delta-sigma modulator 10 and a self-test module 11 .
  • the delta sigma modulator 10 is set up to convert an analog input signal 100 into a digital output signal 200 using delta sigma modulation.
  • the analog/digital conversion unit 1 can advantageously have a low-pass filter 7 and a sampling rate converter 8 which act on the output signal 200 .
  • the latter two components are not relevant to the exemplary embodiment according to the invention and are therefore not described in more detail below.
  • the delta-sigma modulator 10 has a loop filter 2 and a quantizer s, so that the input signal 100, after passing through the loop filter 2, is converted by the quantizer 3 into a digital signal.
  • the quantizer 3 can be a comparator, for example, which compares the input signal with a predefined reference signal 500 .
  • a feedback control 9 implements a control loop which is used to correct the quantization error of the quantizer 3 .
  • the fed-back signal is superimposed on the analog input signal 100 at a feed-back point 6 , the fed-back signal being converted into an analog signal by means of a digital-to-analog converter 5 .
  • the digital-to-analog converter 5 uses the output signal 200 emitted by the quantizer 3 and converts it back into an analog signal, this advantageously being done only by 1/bit conversion, so that a reference voltage VRef either with a positive sign or with a negative sign Sign is superimposed on the analog input signal 100.
  • the loop filter 2 In order to detect an error in the delta-sigma modulator 10, the loop filter 2 in particular is examined.
  • This loop filter 2 usually has at least one integrator by which the quantization errors are integrated in order to be able to correct them. Assigns this integrator one low gain, a controller gain of the control loop of the delta-sigma modulator 10 is not sufficient. In particular, if the delta-sigma modulator 10 is defective, the controller gain is too low. This can be determined using the self-test module 11 .
  • the self-test module 11 is initially used to generate an input signal 100 that is to be used for test purposes.
  • the self-test module 11 is used to generate an interference signal 300.
  • the interference signal 300 is applied at a coupling point 4 between the loop filter 2 and the quantizer 3.
  • FIG. The interference signal 300 thus has a direct effect on the quantizer 3, as a result of which an influencing of other components of the delta-sigma modulator 10 is avoided.
  • the delta-sigma modulator 10 corrects this interference signal 300 so that no or almost no change can be detected in the output signal 200 . If, however, a controller gain is not sufficient, a correction cannot take place.
  • the self-test module 11 is thus set up to first apply the predefined interference signal 300 in order to store the resulting output signal 200 as a test result.
  • the self-test module 11 is designed to apply the negated, predefined interference signal 300 in order to store the resulting output signal 200 as an additional test result.
  • the generated input signal 100 remains identical while the test result and the additional test result are being determined. The only difference between the test result and the additional test result is therefore that various interference signals 300 were present during the acquisition of these results.
  • the self-test module 11 is designed to output an error message.
  • a transfer function is inferred from the transfer behavior of the analog/digital conversion unit 1, with this transfer function being compared with a predefined target transfer function. Is a Deviation greater than a predefined reference value, said defect is detected.
  • the interference signal 300 is an offset signal that is generated by direct voltage.
  • the interference signal 300 can also be a sinusoidal signal and/or a pseudo-random noise.
  • different interference signals 300 can be used in order to enable optimal testing.
  • the negated interference signal 300 does not need to be applied. This is particularly the case when the interfering signal 300 is not a simple offset signal.
  • Figure 2 shows a transfer function 400 of the analog-digital conversion unit 1, ie a relationship between the input signal 100 and the output signal 200.
  • each input signal 100 could be uniquely assigned to an output signal 200, ie each analog input signal 100 would be in a unique digital output signal 200 is implemented.
  • the transfer function 400 can have a plateau 401, which creates a dead zone. In this dead zone, an unambiguous assignment of input signal 100 and output signal 200 cannot be guaranteed.
  • This plateau 401 can be reliably identified using the method steps described above, which are carried out by the self-test module 11 described above. The test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result represent a measure of said plateau 401.
  • a local shift 402 of the transfer function 400 represented by the plateau 401 can be determined using these parameters, in particular the following prevails Correlation: If the interference signal 300 is described as Qos, then the following influence on the output signal 200, which is described below as D ou t, can be expected:
  • plateau 401 is output as the previously described error message in the event of a fault in delta-sigma modulator 10 or analog-to-digital conversion unit 1.
  • Analog-to-digital conversion unit 1 can thus be tested reliably and precisely in a simple manner .
  • an error can be detected reliably and quickly.
  • the self-test module 11 reliably outputs a corresponding error message.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for testing an analogue-to-digital converter unit (1) which is designed to convert an analogue input signal (100) into a digital output signal (200) by means of delta-sigma modulation, the method comprising the steps of: generating an analogue input signal (100); applying a predefined interference signal (300) to the analogue input signal (100) and storing the resulting digital output signal (200) as a test result; identifying that there is a fault if a transfer function of the analogue-to-digital converter unit (1), which function is determined from the test result and the input signal (100), deviates from a predefined target transfer function by greater than a predefined reference value, a fault notification being output if a fault is identified.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zum Testen einer Analog-Digitalumsetzeinheit mit Delta-Sigma- Modulation Method for testing an analog-to-digital converter with delta-sigma modulation
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen einer Analog-Digital- Umsetzeinheit. Die Analog-Digital-Umsetzeinheit basiert dabei auf der Delta- Sigma-Modulation. Außerdem betrifft die Erfindung eine Analog-Digital- Umsetzeinheit mit einem entsprechenden Selbsttestmodul. The present invention relates to a method for testing an analog-to-digital conversion unit. The analog-to-digital conversion unit is based on delta-sigma modulation. The invention also relates to an analog/digital conversion unit with a corresponding self-test module.
Aus dem Stand der Technik sind Analog-Digital-Umsetzeinheiten bekannt. Solche Analog-Digital-Umsetzeinheiten können auf einer Delta-Sigma- Modulation basieren, bei der eine Regelschleife implementiert ist, wobei eine Quantisierung des analogen Eingangssignals erfolgt, um anschließend den Quantisierungsfehler auszuregeln. Solche Analog-Digital-Umsetzeinheiten bieten das Potential für sehr hohe Genauigkeiten, wobei die Güte der Analog-Digital- Umsetzung von der Güte der implementierten Regelschleife abhängt. Analog-to-digital conversion units are known from the prior art. Such analog-to-digital conversion units can be based on a delta-sigma modulation in which a control loop is implemented, with the analog input signal being quantized in order to then correct the quantization error. Such analog-to-digital conversion units offer the potential for very high levels of accuracy, with the quality of the analog-to-digital conversion depending on the quality of the implemented control loop.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein akkurates Testen einer Analog- Digital-Umsetzeinheit basierend auf Delta-Sigma-Modulation. So lassen sich mit dem Verfahren insbesondere Totbereiche in der Übertragungsfunktion der Analog-Digital-Umsetzeinheit zuverlässig und mit reduziertem Aufwand ermitteln. Dadurch ist erreicht, dass eine hohe Genauigkeit der Analog-Digital-Umsetzung realisiert und garantiert werden kann. Insbesondere wird durch das Verfahren bevorzugt ein Test der Regelschleife durchgeführt, da dieser die Auswirkungen auf die Übertragungsfunktion maßgeblich beeinflusst. Somit können andere Einflüsse außer Acht gelassen werden, wodurch ein aufwändiges Überprüfen eines gesamten Eingang-Ausgang-Verhaltens der Analog-Digital-Umsetzeinheit vermieden ist. Das Verfahren zum Testen einer Analog-Digital-Umsetzeinheit, die eingerichtet ist, ein analoges Eingangssignal anhand der Delta-Sigma-Modulation in ein digitales Ausgangssignal umzusetzen, weist die folgenden Schritte auf: Zunächst wird ein analoges Eingangssignal generiert, das als Testsignal dient. Zusätzlich wird ein vordefiniertes Störsignal auf das analoge Eingangssignal aufgebracht, wobei ein resultierendes digitales Ausgangssignal als Testergebnisgespeichert wird. Ein Fehlerfall wird schließlich anhand einer Abweichung von einer vordefinierten Zielübertragungsfunktion festgestellt. Dazu wird eine Übertragungsfunktion der Analog-Digitaleinheit bestimmt. Diese Übertragungsfunktion lässt sich aus einem Übertragungsverhalten der Analog- Digital-Umsetzeinheit extrahieren, d.h. basierend auf dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal. Ein Fehlerfall wird dann festgestellt, wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Übertragungsfunktion und der vordefinierten Zielübertragungsfunktion größer ist als ein vordefinierter Referenzwert. Bei festgestelltem Fehlerfall wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Besonders vorteilhaft lässt sich der Test lediglich für einzelne Stellen der Übertragungsfunktion durchführen, beispielsweise am Nullpunkt. Dies vereinfacht die Durchführung des Tests. The method according to the invention enables accurate testing of an analog/digital conversion unit based on delta-sigma modulation. In particular, dead areas in the transfer function of the analog/digital conversion unit can be determined reliably and with reduced effort using the method. This means that a high level of accuracy in the analog-to-digital conversion can be implemented and guaranteed. In particular, the method preferably carries out a test of the control loop, since this has a decisive influence on the effects on the transfer function. Other influences can thus be disregarded, thereby avoiding a complex check of an entire input/output behavior of the analog/digital conversion unit. The method for testing an analog-to-digital conversion unit that is set up to convert an analog input signal into a digital output signal using delta-sigma modulation has the following steps: First, an analog input signal that serves as a test signal is generated. In addition, a predefined interference signal is applied to the analog input signal, with a resulting digital output signal being stored as a test result. An error is finally determined based on a deviation from a predefined target transfer function. For this purpose, a transfer function of the analog-digital unit is determined. This transfer function can be extracted from a transfer behavior of the analog/digital conversion unit, ie based on the input signal and the output signal. An error is detected when a deviation between the determined transfer function and the predefined target transfer function is greater than a predefined reference value. If an error is detected, an error message is output. The test can be carried out particularly advantageously only for individual points of the transfer function, for example at the zero point. This simplifies the execution of the test.
Das Auftreten von Totbereichen in der Übertragungsfunktion ist insbesondere zu geringen Reglerverstärkungen innerhalb der Regelschleife geschuldet. Somit wird erfindungsgemäß anstatt des direkten Eingangs-Ausgangsverhaltens der Delta-Sigma-Modulation lediglich die Reglerverstärkung geprüft. Wird ein Störsignal aufgebracht, so sollte dies im Idealfall durch die Regelschleife ausgeregelt werden. Ist hingegen die Regelschleife defekt und weist somit eine zu geringe Reglerverstärkung auf, so verbleibt eine Abweichung im digitalen Ausgangssignal, die mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens zuverlässig erfasst werden kann. Somit kann auf einfache und aufwandsarme Weise festgestellt werden, ob in der Analog-Digital-Umsetzeinheit ein Fehler vorliegt. The occurrence of dead areas in the transfer function is due in particular to low controller gains within the control loop. Thus, according to the invention, only the controller gain is checked instead of the direct input-output behavior of the delta-sigma modulation. If an interference signal is generated, this should ideally be corrected by the control loop. If, on the other hand, the control loop is defective and the controller gain is therefore too low, a deviation remains in the digital output signal, which can be reliably detected using the method described above. It can thus be determined in a simple and inexpensive manner whether there is an error in the analog/digital conversion unit.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. The dependent claims relate to preferred developments of the invention.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Analog-Digital-Umsetzeinheit einen Schleifenfilter und einen Quantisierer als Teile der Delta-Sigma-Modulation aufweist. Das vordefinierte Störsignal wird zwischen dem Schleifenfilter und dem Quantisierer aufgebracht. Somit wirkt das Störsignal unmittelbar auf die Quantisierung ein, wird aber von anderen Komponenten der Delta-Sigma- Modulation nicht beeinflusst. Gleichzeitig ist das Verfahren einfach und aufwandsarm umzusetzen, da lediglich an einer vordefinierten Stelle ein Störsignal auf die Analog-Digital-Umsetzeinheit aufzubringen ist. Provision is preferably made for the analog/digital conversion unit to have a loop filter and a quantizer as parts of the delta-sigma modulation. The predefined noise signal is applied between the loop filter and the quantizer. Thus, the interference signal acts directly on the quantization but is unaffected by other components of the delta-sigma modulation. At the same time, the method can be implemented simply and with little effort, since an interference signal only has to be applied to the analog/digital conversion unit at a predefined point.
Das Störsignal ist vorteilhafterweise ein Offsetsignal, das durch eine Gleichspannung realisiert sein kann. Alternativ oder zusätzlich ist das Störsignal vorteilhafterweise ein sinusförmiges Signal und/oder ein Pseudozufallsrauschen. Je nach vorhandenen Informationen über den zuvor beschriebenen Schleifenfilter lassen sich besonders vorteilhafte Störsignale ermitteln, um das Verfahren besonders effizient durchzuführen. Im einfachsten Fall ist es jedoch ausreichend, lediglich ein Offsetsignal als Störsignal aufzubringen, um somit das Verhalten der Regelschleife der Delta-Sigma-Modulation und damit der Umsetzgüte der gesamten Analog-Digital-Umsetzeinheit zu erfassen. The interference signal is advantageously an offset signal that can be implemented by a DC voltage. Alternatively or additionally, the interference signal is advantageously a sinusoidal signal and/or pseudo-random noise. Depending on the information available about the loop filter described above, particularly advantageous interference signals can be determined in order to carry out the method particularly efficiently. In the simplest case, however, it is sufficient to apply only an offset signal as an interference signal in order to record the behavior of the control loop of the delta-sigma modulation and thus the conversion quality of the entire analog-to-digital conversion unit.
Ein Fehlerfall zeigt sich insbesondere durch ein Plateau einer Übertragungsfunktion der Analog-Digital-Umsetzeinheit. Das Plateau visualisiert den zuvor beschriebenen Totbereich, da an dieser Stelle keine eindeutige Zuordnung eines Ausgangssignals zu einem eingehenden Eingangssignal möglich ist. Das Testergebnis und/oder das Zusatztestergebnis und/oder die Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis sind dabei ein Maß für das Plateau. A case of error is shown in particular by a plateau of a transfer function of the analog/digital conversion unit. The plateau visualizes the previously described dead zone, since at this point it is not possible to clearly assign an output signal to an incoming input signal. The test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result are a measure of the plateau.
Bevorzugt wird nach dem Aufbringen des vordefinierten Störsignals außerdem das negierte vordefinierte Störsignal auf das analoge Eingangssignal aufgebracht, und das daraus resultierende digitale Ausgangssignal als Zusatztestergebnis gespeichert. Auf diese Weise lässt sich das Verfahren besonders vorteilhaft durchführen, da ein Fehlerfall dann vorhanden ist, wenn die Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis größer ist als ein vordefinierter Referenzwert. Somit können Totbereiche innerhalb der Übertragungsfunktion sicher und zuverlässig detektiert werden, wodurch ein Test der Analog-Digital-Umsetzeinheit einfach und aufwandsarm ermöglicht ist. After the application of the predefined interference signal, the negated predefined interference signal is preferably also applied to the analog input signal, and the resulting digital output signal is stored as an additional test result. The method can be carried out particularly advantageously in this way, since an error occurs when the difference between the test result and the additional test result is greater than a predefined reference value. Dead areas within the transfer function can thus be detected safely and reliably, which makes it possible to test the analog/digital conversion unit easily and with little effort.
Zum Ermitteln des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses ist vorteilhafterweise ein identisches Eingangssignal vorhanden. Wie zuvor beschrieben wird zu Testzwecken ein Eingangssignal generiert. Damit ist bevorzugt vorgesehen, dass das Generieren dieses Eingangssignals auf identische Weise sowohl für die Ermittlung des Testergebnisses als auch für die Ermittlung des Zusatztestergebnisses erfolgt. Somit ist der einzige Unterschied beim Ermitteln des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses das aufgebrachte Störsignal, so dass sämtliche Einflüsse dieses Störsignals erfasst werden können. Wie zuvor bereits beschrieben, sollte im Idealfall eine vollständige Ausregelung des Störsignals vorhanden sein, d.h. eine Änderung des Ausgangssignals sollte nicht erkennbar sein. Liegt hingegen eine Änderung des Ausgangssignals oberhalb eines vordefinierten Referenzwerts, so ist auf einen Fehler in der Analog-Digital-Umsetzeinheit rückschließbar. An identical input signal is advantageously present for determining the test result and the additional test result. As previously described, an input signal is generated for test purposes. It is thus preferably provided that the generation of this input signal identical way for the determination of the test result as well as for the determination of the additional test result. The only difference when determining the test result and the additional test result is the interference signal that is applied, so that all influences of this interference signal can be detected. As already described above, the interference signal should ideally be completely eliminated, ie a change in the output signal should not be recognizable. If, on the other hand, a change in the output signal is above a predefined reference value, an error in the analog/digital conversion unit can be concluded.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Analog-Digital-Umsetzeinheit. Die Analog- Digital-Umsetzeinheit weist einen Delta-Sigma-Modulator auf, der eingerichtet ist zum Umsetzen eines analogen Eingangssignals und ein digitales Ausgangssignal anhand der Delta-Sigma-Modulation. Zusätzlich weist die Analog-Digital-Umsetzeinheit ein Selbsttestmodul auf, das eingerichtet ist, die folgenden Aktivitäten durchzuführen: Zunächst ist das Selbsttestmodul ausgebildet, ein Eingangssignal zu generieren. Das Eingangssignal soll zum Selbsttest des Delta-Sigma-Modulators dienen. Somit wird das generierte Eingangssignal von dem Selbsttestmodul vorteilhafterweise an einen Eingang des Delta-Sigma-Modulators ausgegeben. Außerdem ist das Selbsttestmodul zum Aufbringen eines vordefinierten Störsignals auf das analoge Eingangssignal ausgebildet. Zusätzlich ist das Selbsttestmodul eingerichtet, das resultierende digitale Ausgangssignal als Testergebnis zu speichern. Somit ermöglicht das Selbsttestmodul als Testergebnis dasjenige digitale Ausgangssignal zu speichern, das bei Vorhandensein des generierten Eingangssignals und des vordefinierten Störsignals umgesetzt wird. Schließlich ist das Selbsttestmodul ausgebildet, einen Fehlerfall anhand einer Abweichung von einer vordefinierten Zielübertragungsfunktion festgestellt. Dazu ist das Selbsttestmodul ausgebildet, eine Übertragungsfunktion der Analog-Digitaleinheit zu bestimmen. Diese Übertragungsfunktion lässt sich aus einem Übertragungsverhalten der Analog- Digital-Umsetzeinheit extrahieren, d.h. basierend auf dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal. Das Selbsttestmodul stellt einen Fehlerfall fest, wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Übertragungsfunktion und der vordefinierten Zielübertragungsfunktion größer ist als ein vordefinierter Referenzwert. Das Selbsttestmodul ist schließlich zum Ausgeben eines Fehlersignals bei erkanntem Fehlerfall ausgebildet. Somit ermöglicht das Selbsttestmodul einen zuverlässigen und effizienten Selbsttest des Delta-Sigma- Modulators, wobei insbesondere Totbereiche in der Übertragungsfunktion des Delta-Sigma-Modulators und damit der Analog-Digital-Umsetzeinheit zuverlässig erkannt werden können. Die Details des Mechanismus des Erkennungsvorgangs wurden zuvor bereits beschrieben, so dass an dieser Stelle auf die vorherige Offenbarung verwiesen wird. The invention also relates to an analog-to-digital conversion unit. The analog-to-digital conversion unit has a delta-sigma modulator that is set up to convert an analog input signal and a digital output signal using delta-sigma modulation. In addition, the analog/digital conversion unit has a self-test module that is set up to carry out the following activities: First, the self-test module is designed to generate an input signal. The input signal should be used for the self-test of the delta-sigma modulator. The input signal generated by the self-test module is thus advantageously output to an input of the delta-sigma modulator. In addition, the self-test module is designed to apply a predefined interference signal to the analog input signal. In addition, the self-test module is set up to store the resulting digital output signal as a test result. The self-test module thus makes it possible to store as the test result that digital output signal which is converted when the generated input signal and the predefined interference signal are present. Finally, the self-test module is designed to determine an error based on a deviation from a predefined target transfer function. For this purpose, the self-test module is designed to determine a transfer function of the analog/digital unit. This transfer function can be extracted from a transfer behavior of the analog/digital conversion unit, ie based on the input signal and the output signal. The self-test module detects an error when a deviation between the determined transfer function and the predefined target transfer function is greater than a predefined reference value. Finally, the self-test module is designed to output an error signal when an error is detected. The self-test module thus enables a reliable and efficient self-test of the delta-sigma Modulator, in particular dead areas in the transfer function of the delta-sigma modulator and thus the analog-to-digital conversion unit can be reliably detected. The details of the mechanism of the recognition process have already been described previously, so reference is made here to the previous disclosure.
Besonders vorteilhaft weist der Delta-Sigma-Modulator einen Schleifenfilter und einen Quantisierer auf. Zwischen Schleifenfilter und Quantisierer ist bevorzugt eine Einkoppelstelle vorgesehen, an der das Störsignal aufbringbar ist. Somit ist eine einfache und kostengünstige Realisierung des Selbsttestmoduls erreicht, da lediglich eine minimale Modifikation des Delta-Sigma-Modulators erforderlich ist, nämlich das Einfügen besagter Einkoppelstelle zwischen Quantisierer und Schleifenfilter. Durch diese Einkoppelstelle lässt sich das Störsignal zuverlässig auf das Eingangssignal aufbringen, so dass das Störsignal unmittelbar auf den Quantisierer wirkt, nicht aber von anderen Komponenten des Delta-Sigma- Modulators beeinflusst wird. Dadurch ist ein effizientes Testen des Delta-Sigma- Modulators ermöglicht. The delta-sigma modulator particularly advantageously has a loop filter and a quantizer. A coupling point, at which the interference signal can be applied, is preferably provided between the loop filter and the quantizer. A simple and cost-effective implementation of the self-test module is thus achieved, since only a minimal modification of the delta-sigma modulator is required, namely the insertion of said coupling point between the quantizer and the loop filter. The interference signal can be reliably applied to the input signal by this coupling point, so that the interference signal acts directly on the quantizer but is not influenced by other components of the delta-sigma modulator. This enables efficient testing of the delta-sigma modulator.
Das Selbsttestmodul ist bevorzugt ausgebildet, als Störsignal ein Offsetsignal und/oder ein sinusförmiges Signal und/oder ein Pseudozufallsrauschen bereitzustellen. Diese unterschiedlichen Signaltypen haben verschiedene Vorteile, die insbesondere zuvor bereits erläutert wurden, so dass an dieser Stelle auf die vorherige Offenbarung verwiesen wird. The self-test module is preferably designed to provide an offset signal and/or a sinusoidal signal and/or a pseudo-random noise as the interference signal. These different signal types have various advantages, which have already been explained above in particular, so that reference is made to the previous disclosure at this point.
Das Selbsttestmodul ist bevorzugt ausgebildet, einen Fehler in der Regelschleife zu ermitteln, welcher in einer Übertragungsfunktion der Analog-Digital- Umsetzeinheit zu einem Plateau führt. Die Übertragungsfunktion ist somit bevorzugt die Übertragungsfunktion des Delta-Sigma-Modulators oder der Analog-Digital-Umsetzeinheit. Das Plateau visualisiert dabei dem zuvor beschriebenen Totbereich in der Übertragungsfunktion. Das Testergebnis und/oder das Zusatztestergebnis und/oder die Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis stellen dabei ein Maß für das Plateau dar. Somit lässt sich anhand der ermittelten Parameter einfach und aufwandsarm auf das Plateau bzw. den Totbereich in der Übertragungsfunktion rückschließen, wobei an besagtem Plateau bzw. in besagtem Totbereich keine eindeutige Zuordnung von Eingangssignal und Ausgangssignal möglich ist, da insbesondere mehrere verschiedene Eingangssignale in dasselbe Ausgangssignal umgesetzt werden. Somit ist eine zuverlässige und effiziente Ermittlung von Fehlerfällen in dem Delta-Sigma-Modulator erreicht. The self-test module is preferably designed to determine an error in the control loop which leads to a plateau in a transfer function of the analog/digital conversion unit. The transfer function is thus preferably the transfer function of the delta-sigma modulator or of the analog/digital conversion unit. The plateau visualizes the previously described dead area in the transfer function. The test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result represent a measure of the plateau. Thus, the plateau or the dead area in the transfer function can be deduced easily and with little effort using the determined parameters Plateau or in said dead zone, no clear assignment of input signal and output signal is possible, since in particular several different input signals are converted into the same output signal. A reliable and efficient determination of error cases in the delta-sigma modulator is thus achieved.
Vorteilhafterweise ist das Selbsttestmodul eingerichtet, nach Aufbringen des vordefinierten Störsignals das negierte vordefinierte Störsignal auf das analoge Eingangssignal aufzubringen. Weiterhin ist das Selbsttestmodul eingerichtet, das daraus resultierende digitale Ausgangssignal als Zusatztestergebnis zu speichern. Somit liegen dem Selbsttestmodul zwei verschiedene Ergebnisse vor, die bei Aufbringen des Störsignals und des negierten Störsignals aus dem gestörten analogen Eingangssignal umgesetzt wurden. Das Selbsttestmodul ist daher ausgebildet, einen Fehlerfall festzustellen, wenn eine Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis größer als ein vordefinierter Referenzwert ist. Dadurch kann das Selbsttestmodul den Fehlerfall zuverlässig und aufwandsarm erkennen. The self-test module is advantageously set up to apply the negated predefined interference signal to the analog input signal after the predefined interference signal has been applied. Furthermore, the self-test module is set up to store the resulting digital output signal as an additional test result. The self-test module thus has two different results, which were converted from the disturbed analog input signal when the interference signal and the negated interference signal were applied. The self-test module is therefore designed to determine an error if a difference between the test result and the additional test result is greater than a predefined reference value. This allows the self-test module to detect errors reliably and with little effort.
Das Selbsttestmodul ist vorteilhafterweise ausgebildet, während des Ermittelns des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses ein identisches Eingangssignal zu generieren. Somit erfolgt die Ermittlung des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses basierend auf denselben Grundvoraussetzungen, wobei lediglich das Störsignal unterschiedlich ist. Da im Idealfall das Störsignal vollständig ausgeregelt würde, ist somit im Idealfall eine Änderung des Ausgangssignals zu erwarten, so dass die Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis zu Null werden sollte. Liegt diese Differenz jedoch oberhalb eines vordefinierten Referenzwerts, so ist von einem Defekt des Delta-Sigma- Modulators auszugehen, da die Regelschleife des Delta-Sigma-Modulators eine zu geringe Verstärkung aufweist, die nicht zum Ausregeln der Störsignale ausreicht. Somit lässt sich ein Defekt und damit ein Fehlerfall des Delta-Sigma- Modulators und damit der Analog-Digital-Umsetzeinheit zuverlässig erkennen. The self-test module is advantageously designed to generate an identical input signal while the test result and the additional test result are being determined. The test result and the additional test result are thus determined on the basis of the same basic requirements, with only the interference signal being different. Since, in the ideal case, the interference signal would be completely corrected, a change in the output signal is to be expected in the ideal case, so that the difference between the test result and the additional test result should be zero. However, if this difference is above a predefined reference value, a defect in the delta-sigma modulator can be assumed, since the control loop of the delta-sigma modulator has too little amplification, which is not sufficient to compensate for the interference signals. A defect and thus an error in the delta-sigma modulator and thus in the analog/digital conversion unit can thus be reliably detected.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Analog-Digital-Umsetzeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 2 eine schematische Ansicht einer idealen sowie einer realenFIG. 1 shows a schematic view of an analog/digital conversion unit according to an exemplary embodiment of the invention, and Figure 2 is a schematic view of an ideal and a real
Übertragungsfunktion der Analog-Digital-Umsetzeinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Transfer function of the analog-to-digital conversion unit according to the embodiment of the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt schematisch eine Analog-Digital-Umsetzeinheit 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Analog-Digital-Umsetzeinheit 1 weist einen Delta-Sigma-Modulator 10 sowie ein Selbsttestmodul 11 auf. Der Delta- Sigma-Modulator 10 ist eingerichtet zum Umsetzen eines analogen Eingangssignals 100 in ein digitales Ausgangssignal 200 anhand der Delta- Sigma-Modulation. Zusätzlich kann die Analog-Digital-Umsetzeinheit 1 vorteilhafterweise einen Tiefpassfilter 7 sowie einen Abtastratenkonvertierer 8 aufweisen, die auf das Ausgangssignal 200 einwirken. Die letzteren beiden Komponenten sind für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel allerdings nicht relevant und werden daher im Weiteren nicht genauer beschrieben. FIG. 1 schematically shows an analog/digital conversion unit 1 according to an exemplary embodiment of the invention. The analog/digital conversion unit 1 has a delta-sigma modulator 10 and a self-test module 11 . The delta sigma modulator 10 is set up to convert an analog input signal 100 into a digital output signal 200 using delta sigma modulation. In addition, the analog/digital conversion unit 1 can advantageously have a low-pass filter 7 and a sampling rate converter 8 which act on the output signal 200 . However, the latter two components are not relevant to the exemplary embodiment according to the invention and are therefore not described in more detail below.
Der Delta-Sigma-Modulator 10 weist einen Schleifenfilter 2 und einen Quantisierer s auf, so dass das Eingangssignal 100 nach Durchlaufen des Schleifenfilters 2 durch den Quantisierer 3 in ein digitales Signal umgesetzt wird. Der Quantisierer 3 kann beispielsweise ein Komparator sein, der das Eingangssignal mit einem vordefinierten Referenzsignal 500 vergleicht. Durch eine Rückführung 9 ist eine Regelschleife implementiert, die zum Ausregeln des Quantisierungsfehlers des Quantisierers 3 dient. Hierzu wird an einer Rückführungsstelle 6 das analoge Eingangssignal 100 mit dem rückgeführten Signal überlagert, wobei das rückgeführte Signal mittels eines Digital-Analog- Umsetzers 5 in ein Analogsignal umgesetzt wird. Der Digital-Analog-Umsetzer 5 verwendet das von dem Quantisierer 3 ausgegebene Ausgangssignal 200 und setzt dieses wieder in ein analoges Signal um, wobei dies vorteilhafterweise lediglich durch 1/bit-Umsetzung erfolgt, so dass eine Referenzspannung VRef entweder mit positiven Vorzeichen oder mit negativen Vorzeichen dem analogen Eingangssignal 100 überlagert wird. The delta-sigma modulator 10 has a loop filter 2 and a quantizer s, so that the input signal 100, after passing through the loop filter 2, is converted by the quantizer 3 into a digital signal. The quantizer 3 can be a comparator, for example, which compares the input signal with a predefined reference signal 500 . A feedback control 9 implements a control loop which is used to correct the quantization error of the quantizer 3 . For this purpose, the fed-back signal is superimposed on the analog input signal 100 at a feed-back point 6 , the fed-back signal being converted into an analog signal by means of a digital-to-analog converter 5 . The digital-to-analog converter 5 uses the output signal 200 emitted by the quantizer 3 and converts it back into an analog signal, this advantageously being done only by 1/bit conversion, so that a reference voltage VRef either with a positive sign or with a negative sign Sign is superimposed on the analog input signal 100.
Um einen Fehler in dem Delta-Sigma-Modulator 10 zu erkennen, wird insbesondere der Schleifenfilter 2 untersucht. Dieser Schleifenfilter 2 weist üblicherweise zumindest einen Integrator auf, durch den die Quantisierungsfehler integriert werden, um diese ausregeln zu können. Weist dieser Integrator eine zu geringe Verstärkung auf, so ist eine Reglerverstärkung der Regelschliefe des Delta-Sigma-Modulators 10 nicht ausreichend. Eine zu geringe Reglerverstärkung liegt insbesondere bei einem Defekt des Delta-Sigma- Modulators 10 vor. Dies lässt sich anhand des Selbsttestmoduls 11 ermitteln. In order to detect an error in the delta-sigma modulator 10, the loop filter 2 in particular is examined. This loop filter 2 usually has at least one integrator by which the quantization errors are integrated in order to be able to correct them. Assigns this integrator one low gain, a controller gain of the control loop of the delta-sigma modulator 10 is not sufficient. In particular, if the delta-sigma modulator 10 is defective, the controller gain is too low. This can be determined using the self-test module 11 .
Das Selbsttestmodul 11 dient zunächst zum Generieren eines Eingangssignals 100, das für Testzwecke verwendet werden soll. Außerdem dient das Selbsttestmodul 11 zum Generieren eines Störsignals 300. Das Störsignal 300 wird an einer Einkoppelstelle 4 zwischen Schleifenfilter 2 und Quantisierer 3 aufgebracht. Somit wirkt das Störsignal 300 unmittelbar auf den Quantisierer 3 ein, wodurch eine Beeinflussung von anderen Komponenten des Delta-Sigma- Modulators 10 vermieden ist. Bei funktionierender Regelschleife regelt der Delta- Sigma-Modulator 10 dieses Störsignal 300 aus, so dass am Ausgangssignal 200 keinerlei oder nahezu keinerlei Veränderung feststellbar ist. Ist jedoch eine Reglerverstärkung nicht ausreichend, so kann ein Ausregeln nicht erfolgen. The self-test module 11 is initially used to generate an input signal 100 that is to be used for test purposes. In addition, the self-test module 11 is used to generate an interference signal 300. The interference signal 300 is applied at a coupling point 4 between the loop filter 2 and the quantizer 3. FIG. The interference signal 300 thus has a direct effect on the quantizer 3, as a result of which an influencing of other components of the delta-sigma modulator 10 is avoided. When the control loop is functioning, the delta-sigma modulator 10 corrects this interference signal 300 so that no or almost no change can be detected in the output signal 200 . If, however, a controller gain is not sufficient, a correction cannot take place.
Das Selbsttestmodul 11 ist somit eingerichtet, zunächst das vordefinierte Störsignal 300 aufzubringen, um das resultierende Ausgangssignal 200 als Testergebnis zu speichern. Zusätzlich ist das Selbsttestmodul 11 ausgebildet, das negierte vordefinierte Störsignal 300 aufzubringen, um das resultierende Ausgangssignal 200 als Zusatztestergebnis zu speichern. Während des Ermittelns des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses bleibt das generierte Eingangssignal 100 identisch. Der einzige Unterschied zwischen dem Testergebnis und dem Zusatztestergebnis ist somit das verschiedene Störsignale 300 während des Erfassens dieser Ergebnisse vorgelegen haben. The self-test module 11 is thus set up to first apply the predefined interference signal 300 in order to store the resulting output signal 200 as a test result. In addition, the self-test module 11 is designed to apply the negated, predefined interference signal 300 in order to store the resulting output signal 200 as an additional test result. The generated input signal 100 remains identical while the test result and the additional test result are being determined. The only difference between the test result and the additional test result is therefore that various interference signals 300 were present during the acquisition of these results.
Wie zuvor beschrieben wird im Idealfall erwartet, dass keinerlei Änderung des Ausgangssignals 200 bei dem Störsignal 300 vorhanden ist. Daher wird durch das Selbsttestmodul 11 eine Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis gebildet. Ist diese Differenz höher als ein vordefinierter Referenzwert, so ist auf einen Defekt der Regelung und damit auf einen Defekt des Delta-Sigma-Modulators 10 rückschließbar. Das Selbsttestmodul 11 ist in diesem Fall ausgebildet, eine Fehlermeldung auszugeben. Es ist hier somit ein besonders einfacher Sonderfall des allgemeinen Prinzips beschrieben, dass anhand des Übertragungsverhaltens der Analog-Digital-Umsetzeinheit 1 auf eine Übertragungsfunktion rückgeschlossen wird, wobei diese Übertragungsfunktion mit einer vordefinierten Zielübertragungsfunktion verglichen wird. Ist eine Abweichung größer als ein vordefinierter Referenzwert, so wird besagter Defekt festgestellt. As previously described, it is ideally expected that there is no change in the output signal 200 in the presence of the interfering signal 300 . A difference between the test result and the additional test result is therefore formed by the self-test module 11 . If this difference is higher than a predefined reference value, a defect in the regulation and thus a defect in the delta-sigma modulator 10 can be inferred. In this case, the self-test module 11 is designed to output an error message. A particularly simple special case of the general principle is thus described here, in which a transfer function is inferred from the transfer behavior of the analog/digital conversion unit 1, with this transfer function being compared with a predefined target transfer function. Is a Deviation greater than a predefined reference value, said defect is detected.
Das Störsignal 300 ist im einfachsten Fall ein Offsetsignal, das durch Gleichspannung generiert wird. Ebenso kann das Störsignal 300 auch ein sinusförmiges Signal und/oder ein Pseudozufallsrauschen sein. Je nach vorhandenen Informationen über den Schleifenfilter 2 können verschiedene Störsignale 300 verwendet werden, um ein optimales Testen zu ermöglichen. In the simplest case, the interference signal 300 is an offset signal that is generated by direct voltage. Likewise, the interference signal 300 can also be a sinusoidal signal and/or a pseudo-random noise. Depending on the information available about the loop filter 2, different interference signals 300 can be used in order to enable optimal testing.
In einer alternativen Ausgestaltung kann auf das Aufbringen des negierten Störsignals 300 verzichtet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Störsignal 300 kein einfaches Offsetsignal ist. In an alternative embodiment, the negated interference signal 300 does not need to be applied. This is particularly the case when the interfering signal 300 is not a simple offset signal.
Figur 2 zeigt eine Übertragungsfunktion 400 der Analog-Digital-Umsetzeinheit 1, d.h. ein Zusammenhang zwischen Eingangssignal 100 und Ausgangssignal 200. Läge eine ideale Übertragungsfunktion 400a vor, so ließe sich jedes Eingangssignal 100 eindeutig einem Ausgangssignal 200 zuordnen, d.h. jedes analoge Eingangssignal 100 würde in ein eindeutiges digitales Ausgangssignal 200 umgesetzt. Allerdings kann die Übertragungsfunktion 400 ein Plateau 401 aufweisen, wodurch ein Totbereich erzeugt ist. In diesem Totbereich kann eine eindeutige Zuordnung von Eingangssignal 100 und Ausgangssignal 200 nicht gewährleistet werden. Dieses Plateau 401 lässt sich anhand der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte, die von dem zuvor beschriebenen Selbsttestmodul 11 durchgeführt werden, zuverlässig erkennen. Das Testergebnis und/oder das Zusatztestergebnis und/oder die Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis stellen dabei ein Maß für besagtes Plateau 401 dar. Insbesondere lässt sich eine durch das Plateau 401 dargestellte lokale Verschiebung 402 der Übertragungsfunktion 400 anhand dieser Parameter bestimmen, insbesondere herrscht der folgende Zusammenhang: Wird das Störsignal 300 als Qos beschrieben, dann lässt sich folgender Einfluss auf das Ausgangssignal 200, das im Folgenden als Dout beschrieben wird, zu erwarten: Figure 2 shows a transfer function 400 of the analog-digital conversion unit 1, ie a relationship between the input signal 100 and the output signal 200. If there were an ideal transfer function 400a, each input signal 100 could be uniquely assigned to an output signal 200, ie each analog input signal 100 would be in a unique digital output signal 200 is implemented. However, the transfer function 400 can have a plateau 401, which creates a dead zone. In this dead zone, an unambiguous assignment of input signal 100 and output signal 200 cannot be guaranteed. This plateau 401 can be reliably identified using the method steps described above, which are carried out by the self-test module 11 described above. The test result and/or the additional test result and/or the difference between the test result and the additional test result represent a measure of said plateau 401. In particular, a local shift 402 of the transfer function 400 represented by the plateau 401 can be determined using these parameters, in particular the following prevails Correlation: If the interference signal 300 is described as Qos, then the following influence on the output signal 200, which is described below as D ou t, can be expected:
Dout = Q Qos / H(f = 0) + x Dout = Q Qos / H(f = 0) + x
Darin stellt kQ eine Verstärkung des Quantisierers 3 dar und x stellt das digitale Ausgangssignal 200 dar, das ohne Störsignal 300 aus dem Eingangssignal 100 umgesetzt werden würde. Es ist somit lediglich dann mit einer vollständigen Ausregelung der Störsignale 300 zu rechnen, wenn die Verstärkung des Schleifenfilters entsprechend groß wird. Ist dies nicht der Fall, so kann ein Ausregeln nicht erfolgen und es verbleibt das Plateau 401 , dessen Lage anhand des Parameters kQ Qos/H (f = 0) ermittelt werden kann. Wird wie zuvor beschrieben eine Differenz aus dem Testergebnis und dem Zusatztestergebnis gebildet, so ist das Ergebnis genau dieser Parameter, da die Differenz Dout, 1 - Dout, 2 zu einer Eliminierung des bei identischem Eingangssignal 100 identischen Werts x führt. Neben der Lage 402 des Plateaus 401 kann auch dessen Breite 403 ermittelt werden. Vorteilhafterweise erfolgt eine Ausgabe des Plateaus 401 als zuvor beschriebene Fehlermeldung im Fehlerfall des Delta-Sigma-Modulators 10 bzw. der Analog-Digital-Umsetzeinheit 1. Somit kann ein zuverlässiger und genauer Test der Analog-Digital-Umsetzeinheit 1 auf einfache Art und Weise erfolgen. Insbesondere lässt sich ein Fehlerfall zuverlässig und rasch erkennen. Das Selbsttestmodul 11 gibt in diesem Fall zuverlässig eine entsprechende Fehlermeldung aus. Therein kQ represents a gain of the quantizer 3 and x represents the digital output signal 200 which would be converted from the input signal 100 without an interference signal 300 . It is thus only then with a complete Compensation of the interference signals 300 to be expected when the gain of the loop filter is correspondingly large. If this is not the case, compensation cannot take place and plateau 401 remains, the position of which can be determined using the parameter kQ Qos/H (f=0). If, as described above, a difference is formed between the test result and the additional test result, then the result is precisely this parameter, since the difference Dout,1− Dout ,2 leads to an elimination of the value x, which is identical for an identical input signal 100. In addition to the position 402 of the plateau 401, its width 403 can also be determined. Advantageously, plateau 401 is output as the previously described error message in the event of a fault in delta-sigma modulator 10 or analog-to-digital conversion unit 1. Analog-to-digital conversion unit 1 can thus be tested reliably and precisely in a simple manner . In particular, an error can be detected reliably and quickly. In this case, the self-test module 11 reliably outputs a corresponding error message.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Testen einer Analog-Digital-Umsetzeinheit (1), die eingerichtet ist, ein analoges Eingangssignal (100) anhand der Delta-Sigma- Modulation in ein digitales Ausgangssignal (200) umzusetzen, aufweisend die Schritte: 1. A method for testing an analog/digital conversion unit (1) which is set up to convert an analog input signal (100) into a digital output signal (200) using delta-sigma modulation, having the steps:
Generieren eines analogen Eingangssignals (100), Aufbringen eines vordefinierten Störsignals (300) auf das analoge Eingangssignal (100) und Speichern des resultierenden digitalen Ausgangssignals (200) als Testergebnis, und Generating an analog input signal (100), applying a predefined interference signal (300) to the analog input signal (100) and storing the resulting digital output signal (200) as a test result, and
Feststellen, dass ein Fehlerfall vorliegt, wenn eine Übertragungsfunktion der Analog-Digital-Umsetzeinheit (1), die aus dem Testergebnis und dem Eingangssignal (100) ermittelt wird, von einer vordefinierten Zielübertragungsfunktion eine Abweichung aufweist, die größer ist als ein vordefinierter Referenzwert, wobei bei festgestelltem Fehlerfall eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Determine that there is an error if a transfer function of the analog-to-digital conversion unit (1), which is determined from the test result and the input signal (100), has a deviation from a predefined target transfer function that is greater than a predefined reference value, wherein an error message is output if an error is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog- Digital-Umsetzeinheit (1) einen Schleifenfilter (2) und einen Quantisierer (3) als Teile der Delta-Sigma-Modulation aufweist, wobei das vordefinierte Störsignal (300) zwischen dem Schleifenfilter (2) und dem Quantisierer (3) aufgebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the analog-digital conversion unit (1) has a loop filter (2) and a quantizer (3) as parts of the delta-sigma modulation, the predefined interference signal (300) between the Loop filter (2) and the quantizer (3) is applied.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Störsignal (300) ein Offset-Signal und/oder ein sinusförmiges Signal und/oder ein Pseudozufallsrauschen ist. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the interference signal (300) is an offset signal and / or a sinusoidal signal and / or a pseudo-random noise.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen des vordefinierten Störsignals (300) ein Aufbringen des negierten vordefinierten Störsignals (300) auf das analoge Eingangssignal (100) und ein Speichern des resultierenden digitalen Ausgangssignals (200) als Zusatztestergebnis erfolgt, wobei das Vorliegen des Fehlerfalls dann festgestellt wird, wenn eine Differenz zwischen Testergebnis und Zusatztestergebnis größer ist als ein vordefinierter Referenzwert. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses ein identisches Eingangssignal (100) vorhanden ist. Analog-Digital-Umsetzeinheit (1) aufweisend 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the application of the predefined interference signal (300), the negated predefined interference signal (300) is applied to the analog input signal (100) and the resulting digital output signal (200) is stored as an additional test result takes place, the presence of the error case is then determined when a difference between Test result and additional test result is greater than a predefined reference value. Method according to Claim 4, characterized in that an identical input signal (100) is present for determining the test result and the additional test result. Having analog-to-digital conversion unit (1).
• einen Delta-Sigma-Modulator (10) eingerichtet zum Umsetzen eines analogen Eingangssignals (100) in ein digitales Ausgangssignal (200) anhand der Delta-Sigma-Modulation, und • a delta-sigma modulator (10) set up for converting an analog input signal (100) into a digital output signal (200) using delta-sigma modulation, and
• ein Selbsttestmodul (11) eingerichtet zum: o Generieren eines analogen Eingangssignals (100), o Aufbringen eines vordefinierten Störsignals (300) auf das analoge Eingangssignal (100) und Speichern des resultierenden digitalen Ausgangssignals (200) als Testergebnis, und o Feststellen, dass ein Fehlerfall vorliegt, wenn eine Übertragungsfunktion der Analog-Digital-Umsetzeinheit (1), die aus dem Testergebnis und dem Eingangssignal (100) ermittelt wird, von einer vordefinierten Zielübertragungsfunktion eine Abweichung aufweist, die größer ist als ein vordefinierter Referenzwert, wobei das Selbsttestmodul (11) zum Ausgeben eines Fehlersignals bei erkanntem Fehlerfall ausgebildet ist. Analog-Digital-Umsetzeinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Delta-Sigma-Modulator (10) einen Schleifenfilter (2) und einen Quantisierer (3) aufweist, wobei das vordefinierte Störsignal (300) über eine Einkoppelstelle (4) zwischen dem Schleifenfilter (2) und dem Quantisierer (3) aufbringbar ist. Analog-Digital-Umsetzeinheit (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbsttestmodul (11) ausgebildet ist, als Störsignal (300) ein Offset-Signal und/oder ein sinusförmiges Signal und/oder ein Pseudozufallsrauschen bereitzustellen. Analog-Digital-Umsetzeinheit (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbsttestmodul (11) ausgebildet ist, nach dem Aufbringen des vordefinierten Störsignals (300) ein Aufbringen des negierten vordefinierten Störsignals (300) auf das analoge Eingangssignal (100) und ein Speichern des resultierenden digitalen Ausgangssignals (200) als Zusatztestergebnis erfolgt, wobei das Vorliegen des Fehlerfalls dann festgestellt wird, wenn eine Differenz zwischen Testergebnis und• a self-test module (11) set up for: o generating an analog input signal (100), o applying a predefined interference signal (300) to the analog input signal (100) and storing the resulting digital output signal (200) as a test result, and o determining that an error occurs when a transfer function of the analog-to-digital conversion unit (1), which is determined from the test result and the input signal (100), has a deviation from a predefined target transfer function that is greater than a predefined reference value, the self-test module ( 11) is designed to output an error signal when an error is detected. Analog-to-digital conversion unit (1) according to Claim 6, characterized in that the delta-sigma modulator (10) has a loop filter (2) and a quantizer (3), the predefined interference signal (300) being transmitted via a coupling point (4 ) can be applied between the loop filter (2) and the quantizer (3). Analog-to-digital conversion unit (1) according to Claim 6 or 7, characterized in that the self-test module (11) is designed to provide an offset signal and/or a sinusoidal signal and/or pseudo-random noise as the interference signal (300). Analog-digital conversion unit (1) according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the self-test module (11) is designed according to Application of the predefined interference signal (300), the negated predefined interference signal (300) is applied to the analog input signal (100) and the resulting digital output signal (200) is stored as an additional test result, with the presence of the fault being determined when a difference between test result and
Zusatztestergebnis größer ist als ein vordefinierter Referenzwert. Analog-Digital-Umsetzeinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbsttestmodul (11) ausgebildet ist, während des Ermittelns des Testergebnisses und des Zusatztestergebnisses ein identischesAdditional test result is greater than a predefined reference value. Analog-to-digital conversion unit (1) according to Claim 9, characterized in that the self-test module (11) is designed to be identical during the determination of the test result and the additional test result
Eingangssignal (100) zu generieren. Generate input signal (100).
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