專利名稱：識別ad-變換器差錯(cuò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種識別AD-變換器差錯(cuò)的方法和一種線路裝置。
背景技術(shù)：
在電子技術(shù)中，為了進(jìn)行信號的變換使用所謂的變換器。模擬-數(shù)字-或者說 AD-變換器設(shè)計(jì)用于將模擬信號變換成數(shù)字信號。從數(shù)字信號變換成模擬信號可以用數(shù)字-模擬-或者說DA-變換器來實(shí)施。因?yàn)樵谛盘栕儞Q時(shí)可能出現(xiàn)差錯(cuò)，因此必須可以識別這樣的差錯(cuò)。為了保護(hù)好AD-變換器，在公開出版物“Test Generation and Concurrent Error Detection in Current-Mode A/D Converters (電流型A/D變換器的測試生成和同時(shí)發(fā)生的誤差的檢測)”IEEE, 1995，Wey, Chin-long, Shoba Krishnan 和 Sondes Sahli 里建議應(yīng)用一種交替的邏輯裝置。這里用一種AD-變換器首先使第一要測量的電流Itl=Iin數(shù)字化， 將結(jié)果儲存在一個(gè)寄存器里，而在下一步里使第二電流It2=Iref-Iin變換。將兩個(gè)這樣得到的電流數(shù)字值接著相互進(jìn)行對比。在無差錯(cuò)的情況下，第二電流It2的值相當(dāng)于第一電流Itl的互補(bǔ)值。這種方法基于時(shí)間冗余，也就是說AD-變換器的循環(huán)時(shí)間必須大于或等于兩倍的變換時(shí)間，以便兩個(gè)變換可以在一個(gè)循環(huán)周期里進(jìn)行。然而這種先決條件并不在每種應(yīng)用時(shí)都滿足。在公開出版物“Proposal for Erro Tolerating Code (差錯(cuò)許可碼的建 il)"IEEE, 1993, Matsubara, Takashi 和 Yoshiaki Koga,里建議在 AD-變換時(shí)替代溫度計(jì)碼，應(yīng)用一種容錯(cuò)碼，例如像格萊碼。對于每個(gè)代碼字-位應(yīng)用一個(gè)窗口比較器，其中各個(gè)窗口比較器具有不同的很多重疊的電壓范圍。按此方式窗口比較器的輸出可以實(shí)現(xiàn)一種容錯(cuò)碼。當(dāng)然在這方法中每個(gè)代碼字-位需要有一個(gè)分開的窗口比較器。因?yàn)榇a字的長度在這種情況下大于數(shù)字有效信號的位寬，因此需要相對高的硬件費(fèi)用來實(shí)現(xiàn)這種方法。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下提出了一種方法和一種線路裝置，它們具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征。 本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案可以見從屬權(quán)利要求和說明書。采用本發(fā)明在設(shè)計(jì)方案中介紹了一種線路裝置，用于借助于至少一個(gè)窗口比較器在一種AD-變換器中識別差錯(cuò)。同時(shí)還說明了一種差錯(cuò)識別線路，這種線路只需要一個(gè)窗口比較器用于數(shù)字輸出信號的所有位，其中這輸出信號包括有η個(gè)輸出值，它們相應(yīng)于η個(gè)位，其中每個(gè)輸出值代表一個(gè)位。此外通過輸出值，或者說位的一種組合，表示了一個(gè)二進(jìn)制數(shù)ζ，這個(gè)數(shù)又相應(yīng)于一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。所述的線路裝置可以在線地，也就是在AD-變換運(yùn)行時(shí)間期間，識別有可能出現(xiàn)的差錯(cuò)。差錯(cuò)識別通常聚焦于可能特別強(qiáng)烈地歪曲輸出信號和一個(gè)由此要推導(dǎo)出的數(shù)ζ的差錯(cuò)。通過一種在本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中所進(jìn)行的，對于特別強(qiáng)烈地歪曲輸出信號和一個(gè)由此要推導(dǎo)出的數(shù)ζ的差錯(cuò)的關(guān)注，可以在低費(fèi)用的情況下實(shí)現(xiàn)用于差錯(cuò)識別的線路裝置。
一種在本發(fā)明范圍里所介紹的線路裝置可以識別出在一個(gè)變換器中不同的差錯(cuò)， 在這變換器中可能出現(xiàn)以下差錯(cuò)
一變換器的一個(gè)串接電阻有差錯(cuò)，這可能由于短路，中斷或者一個(gè)錯(cuò)誤值而引起； —一個(gè)比較器有差錯(cuò)；
—一個(gè)寄存器，通常是一個(gè)存儲元件，有差錯(cuò)，或者 —一個(gè)譯碼器邏輯有差錯(cuò)。取決于差錯(cuò)的原因，在一種輸出信號中一個(gè)或多個(gè)輸出信號和位可能是錯(cuò)的。因此合理的是采用一種識別差錯(cuò)的方法，這種方法也識別多位的差錯(cuò)。通常規(guī)定了輸入值Uin與數(shù)ζ的配屬關(guān)系。在一種無差錯(cuò)的AD-變換時(shí)，由某一個(gè)輸入值Uin得出某一個(gè)配屬的數(shù)ζ?？紤]到這種配屬關(guān)系，將所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配在P個(gè)分區(qū)域i里。相應(yīng)地將輸入值Uin的值區(qū)域分配在與之對應(yīng)一致的ρ個(gè)分區(qū)域i里。分區(qū)域的數(shù)量ρ小于通常整個(gè)數(shù)字ζ的數(shù)量，后者可以作為十進(jìn)制或者二進(jìn)制數(shù)ζ 來表示和/或進(jìn)行處理。按照此，某個(gè)輸入值Uin和配屬的某個(gè)數(shù)ζ配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域。因此在按照本發(fā)明的方法的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中要校驗(yàn)?zāi)囊粋€(gè)分區(qū)域i配合有一個(gè)要變換的輸入信號Uin，以及哪一個(gè)分區(qū)域i配合有一個(gè)通過AD-變換所引起的數(shù)z，其中匹配的當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域i時(shí)，則識別出有差錯(cuò)。在另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，一個(gè)用于低值數(shù)ζ的第m+1個(gè)分區(qū)域包括有完全一樣量的，一般比用于高值(hSherukrtig)的數(shù)ζ的第m個(gè)分區(qū)域有較小的或者較大量的數(shù)。一個(gè)用于配合于低值(niedrigwertig)數(shù)ζ的輸入值Uin的第m+1個(gè)分區(qū)域i相應(yīng)地與用于配合于高值數(shù)的輸入值Uin的第m個(gè)分區(qū)域一樣大，或更小或更大。數(shù)字輸出信號通常包括有η個(gè)位，并因此也有η個(gè)輸出值，用它們表示2η 二進(jìn)制數(shù)ζ，這些數(shù)相應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)ζ。分區(qū)域i的數(shù)量小于2η。按照本發(fā)明的線路裝置設(shè)計(jì)用于，實(shí)施所介紹方法的所有步驟。同時(shí)也可以由線路裝置的單個(gè)部分來實(shí)施這方法的單個(gè)步驟。此外可以將線路裝置的功能或者線路裝置的單個(gè)部分的功能變換為方法的步驟。此外可以將方法的這些步驟作為線路裝置的至少一個(gè)部分或者整個(gè)線路裝置的功能實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案可以見說明和附圖。當(dāng)然，前面所列的和以后還要敘述的特征不僅可以按各自規(guī)定的組合，而且也可以按另外的組合或者單獨(dú)地應(yīng)用，而并不脫離本本發(fā)明的范圍。


圖1表示了一種設(shè)計(jì)成快速AD-變換器的模擬-數(shù)字-變換器的簡圖，對此可以實(shí)施按照本發(fā)明的方法的一種實(shí)施形式。圖2表示了一種窗口比較器的實(shí)例簡圖，這窗口比較器可以應(yīng)用于按照本發(fā)明的線路裝置的一種設(shè)計(jì)方案中。圖3表示了一個(gè)用于將圖1所示的AD-變換器的有效信號的數(shù)值范圍分成分區(qū)域的圖。圖4表示了第一按照本發(fā)明的用于區(qū)域校驗(yàn)的線路裝置的一種設(shè)計(jì)方案簡圖，它有三個(gè)窗口比較器。圖5表示了一個(gè)按照本發(fā)明的用于區(qū)域校驗(yàn)的線路裝置的第二設(shè)計(jì)方案簡圖，它只有一個(gè)窗口比較器。圖6表示了一個(gè)按照本發(fā)明的線路裝置的第三設(shè)計(jì)方案簡圖，它包括了具有三個(gè)窗口比較器和一個(gè)附加自檢驗(yàn)的檢驗(yàn)?zāi)K的圖4所示的按照本發(fā)明的線路裝置的第一種實(shí)施形式。圖7表示了一個(gè)按照本發(fā)明的線路裝置的第四設(shè)計(jì)方案簡圖，它包括了圖5所示的按照本發(fā)明的線路裝置的第二實(shí)施形式和一個(gè)附加自檢驗(yàn)的窗口比較器。具體實(shí)施形式
按照附圖中的實(shí)施形式簡略表示了本發(fā)明，并在以下參照附圖對其進(jìn)行詳細(xì)說明。相互關(guān)聯(lián)和交叉地對附圖進(jìn)行說明，相同的附圖標(biāo)記表示了相同的部件。圖1表示了一種設(shè)計(jì)成AD-變換器41的變換器的一種實(shí)施形式的簡圖，這變換器具有一個(gè)分壓器43，這分壓器包括有六個(gè)串聯(lián)的，設(shè)計(jì)成串聯(lián)電阻的第一電阻45，其電阻值為R，以及兩個(gè)設(shè)計(jì)成輸入電阻的電阻47，其電阻值分別為R/2。此外變換器41包括有七個(gè)比較器 491，492，493，494，495，496，497，七個(gè)存儲元件 511，512，513，514，515，516，517， 和一個(gè)譯碼器53。用圖2簡略表示的AD-變換器41可以使一個(gè)模擬輸入信號，這里是具有一個(gè)輸入值Uin的輸入電壓55數(shù)字化，這輸入電壓加在比較器491，492，493，494，495，496，497正的輸入上。在分壓器43上加上一個(gè)參照電壓57toef。分配在電阻45，47上的參照電壓57被加在比較器491，492，493，494，495，496，497負(fù)的輸入上。此外在第一比較器491的一個(gè)輸出上提供第一比較器狀態(tài)591K1 ；在第二比較器 492的一個(gè)輸出上提供第二比較器狀態(tài)592K2 ；在第三比較器493上提供第三比較器狀態(tài) 593K3 ；在第四比較器494上提供第四比較器狀態(tài)594K4 ；在第五比較器495上提供第五比較器狀態(tài)595K5 ；在第六比較器496上提供第六比較器狀態(tài)596K6 ；并在第七個(gè)比較器497 上提供第七比較器狀態(tài)597K7。提供的比較器狀態(tài)591，592，593，594，595，596，597K1, K2, k3, K4, K5, K6, K7 被輸送給存儲元件511，512，513，514，515，516，517的第一輸入61( 1D)。分別將節(jié)拍信號65CLK 輸送給存儲元件 511，512，513，514，515，516，517 的第二輸入 63 (Cl)。除此之外，從第一存儲元件511的一個(gè)輸出Q給譯碼器53輸出第一 T-輸出信號671 X 1 ；從第二存儲元件512的一個(gè)輸出Q輸出第二 T-輸出信號672X2給譯碼器； 從第三存儲元件513的一個(gè)輸出Q輸出第三T-輸出信號673X3給譯碼器；從第四存儲元件514的一個(gè)輸出Q輸出第四T-輸出信號674X4給譯碼器；從第五存儲元件515的一個(gè)輸出Q輸出第五T-輸出信號675X5給譯碼器；從第六存儲元件516的一個(gè)輸出Q 輸出第六T-輸出信號676X6給譯碼器；從第七個(gè)存儲元件517的一個(gè)輸出Q輸出第七個(gè)T-輸出信號677X7給譯碼器。這些所列的T-輸出信號671，672，673，674，475，676， 677X 1，X2，X3，X4，X5，X6，X7在AD-變換器41內(nèi)構(gòu)成一個(gè)所謂的溫度計(jì)碼。最后由譯碼器53提供n=3數(shù)字輸出值，并因此提供n=3位69，71，73dl，d2，d3。 一個(gè)零位69d0代表了 2的零次冪的一個(gè)值，第一位71dl的值代表了 2的一次冪的一個(gè)值， 而第二位73d2代表了 2的二次冪的一個(gè)值。三個(gè)位69，71，73d0，dl，d2中的任意一個(gè)或者是0，或者是1。因此考慮到n=3位69，71，73d0，dl, d2的組合用AD-變換器41，可以表示出 2n=23=8 個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)2000，001，010，011，100，101，110，它們對應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)20，1，2，3，4，5，6，7。 模擬-數(shù)字-變換器或者說AD-變換器41總是當(dāng)模擬輸入信號變換成表示出數(shù) ζ的數(shù)字輸出信號時(shí)才使用。這些數(shù)ζ可以接著被存儲和繼續(xù)加工處理。包括有η個(gè)位的寬度η的數(shù)字信號d，在注意到掃描-和量化效果的情況下，與輸出值Uin，模擬輸入電壓成比例，即
權(quán)利要求
1.識別AD-變換器(132，184)差錯(cuò)的方法，這變換器設(shè)計(jì)用于將模擬輸入信號(134， 186)變換成數(shù)字輸出信號(136，190)，其中規(guī)定了 數(shù)字輸出信號(136，190)代表了數(shù)Z，該數(shù)在進(jìn)行AD-變換時(shí)源于模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，其中在這方法中所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域(116，118，120)，而所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域(122，IM，1 )，其中輸入值Uin和與之對應(yīng)的數(shù)Z分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域 (116，118，120，122，124，1洸)，其中在該方法中檢驗(yàn)?zāi)膫€(gè)分區(qū)域(116，118，120)配屬有要變換的輸入值Uin，和哪個(gè)分區(qū)域(122，IM，1 )配屬有通過AD-變換器(132，1；34)求得的數(shù)Z，其中當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域(116，118，120，122，124，126), 則識別差錯(cuò)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，在該方法中分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)的數(shù)量選擇小于數(shù)ζ的數(shù)量，而且在這方法中，將高值數(shù)ζ的第一量匯集在第m分區(qū)域(116，118， 120)里，而將低值數(shù)ζ的量匯集在第m+1分區(qū)域(116，118，120)里，其中低值數(shù)ζ的量與高值數(shù)ζ的第一量相比一樣大，更大或者更小，其中得出低值數(shù)ζ的輸入值Uin的第m-1分區(qū)域(122，124，126)選擇得與得出高值數(shù)ζ的輸入值Uin的第m分區(qū)域(122，124，1 )相比至少一樣大，更大或者更小。
3.用于識別AD-變換器(132，184)差錯(cuò)的線路裝置，該AD-變換器設(shè)計(jì)用于將模擬輸入信號(134，186)變換成數(shù)字輸出信號(136，190)，其中規(guī)定了 數(shù)字輸出信號(136，190) 代表了數(shù)Z，這個(gè)數(shù)在進(jìn)行AD-變換時(shí)源于模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，線路裝置(130，180，250，280)包括有第一分線路裝置(173，233)，它將用于所有可能的數(shù)ζ的數(shù)值范圍分配到分區(qū)域(116，118，120)中，還有第二分線路裝置(177，235，335)，它將用于所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配到分區(qū)域(122,1 ，1 )中，和至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置(179，279)，它使輸入值Uin和與此對應(yīng)的數(shù)ζ分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域(116，118， 120，122，124，1洸)，其中第二分線路裝置(177，235，335)檢驗(yàn)?zāi)膫€(gè)分區(qū)域(116，118，120) 配屬有要變換的輸入值Uin，其中第一分線路裝置(173，233)檢驗(yàn)?zāi)膫€(gè)分區(qū)域(122，IM， 126)配屬有通過AD-變換器(132，134)求出的數(shù)z，而且其中，當(dāng)數(shù)字ζ和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)時(shí)，所述至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置 (179，279)識別差錯(cuò)。
4.按權(quán)利要求3所述的線路裝置，其中第一分線路裝置(173，233)至少包括有一個(gè)選擇模塊，其求出哪個(gè)分區(qū)域(122，IM，126)應(yīng)配有通過數(shù)字輸出信號(136，190)所代表的數(shù)字ζ，而且這模塊提供對應(yīng)的選擇信號，在這線路裝置中，第二分線路裝置(177，235， 335)包括有至少一個(gè)選擇模塊，其求出哪個(gè)分區(qū)域應(yīng)配有模擬輸入信號(134，186)的輸入值Uin，而且提供一種對應(yīng)的選擇信號，而且在這線路裝置中，所述至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置(179，279)具有至少一個(gè)選擇模塊，該模塊比較兩個(gè)選擇信號并識別差錯(cuò)，如果它們代表了相互并不對應(yīng)的不同分區(qū)域(116，118，120，122，124，126)。
5.按權(quán)利要求3或4所述的線路裝置，其中第一分線路裝置(233)具有電阻網(wǎng)絡(luò) (201)，它將選擇信號輸送給所述至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置(179，279)的至少一個(gè)輸入。
6.按權(quán)利要求3至5中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(235，335)設(shè)計(jì)成可變化調(diào)整的窗口比較器(182，382)，這比較器使模擬輸入信號(186)的輸入值Uin配屬于 P 分區(qū)域(116，118，120)。
7.按權(quán)利要求3至5中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(177)具有ρ個(gè)窗口比較器(140，142，144)，它們使模擬輸入信號(186)的輸入值Uin配屬于ρ個(gè)分區(qū)域(116， 118，120)。
8.按權(quán)利要求3至7中之一所述的線路裝置，其中第二分線路裝置(235，335)和所述至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置具有一個(gè)共同的部件。
9.按權(quán)利要求3至8中之一所述的線路裝置，其中所述至少一個(gè)檢驗(yàn)線路裝置(179， 279)具有至少一個(gè)雙倍結(jié)構(gòu)形式的，自檢驗(yàn)的選擇模塊。
10.按權(quán)利要求4至9中之一所述的線路裝置，其中檢驗(yàn)線路裝置(179，279)具有至少一個(gè)檢驗(yàn)?zāi)K(174，274)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種識別AD-變換器(132)差錯(cuò)的方法，這變換器設(shè)計(jì)用于將模擬輸入信號(134)變換成數(shù)字輸出信號(136)，其中規(guī)定了數(shù)字輸出信號(136)代表了數(shù)Z，這個(gè)數(shù)在進(jìn)行AD-變換時(shí)源于模擬輸入信號(134)的輸入值Uin，其中在這方法中所有可能的數(shù)的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域，而所有可能的輸入值Uin的數(shù)值范圍分配成分區(qū)域，其中輸入值Uin和與之對應(yīng)的數(shù)Z分別配屬于相互對應(yīng)的分區(qū)域，其中在方法中校驗(yàn)?zāi)膫€(gè)分區(qū)域配屬有要變換的輸入值Uin，和哪一個(gè)分區(qū)域(122，124，126)配屬有通過AD-變換器(132。134)求得的數(shù)Z，其中當(dāng)數(shù)Z和輸入值Uin配屬于相互并不對應(yīng)的分區(qū)域，則識別出有差錯(cuò)。
文檔編號H03M1/10GK102332917SQ20111014230
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者科爾 N. 申請人:羅伯特·博世有限公司