DE102009047860B3

DE102009047860B3 - Schaltungsanordnung, Analog-Digital-Wandler und Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen

Info

Publication number: DE102009047860B3
Application number: DE102009047860A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Henzler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: US8174426B2; US20110074618A1

Abstract

Eine Schaltungsanordnung (100, 300, 900) umfasst einen ersten Zeit-Digital-Wandler (102, 302, 402, 602, 802, 902_1) mit einer ersten Auflösung zum Wandeln eines ersten Zeitintervalls (TH, t1, tm, tc) und einen zweiten Zeit-Digital-Wandler (104, 304, 402, 602, 804, 902_2) mit einer zweiten Auflösung zum Wandeln eines zweiten Zeitintervalls (TL, t2, tm, tc). Die Schaltungsanordnung umfasst weiterhin einen dritten Zeit-Digital-Wandler (106, 306, 906_1) mit einer dritten Auflösung, der mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler koppelbar ist, zum Wandeln eines dritten Zeitintervalls (t3, tf) und eines vierten Zeitintervalls (t4, tf).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, einen Analog-Digital-Wandler, sowie ein Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen.
In vielen Gebieten der Technik ist eine genaue Messung eines Zeitintervalls hilfreich. Beispielsweise wird eine genaue Messung eines Zeitintervalls in einem Phasendetektor einer digitalen Phasenregelschleife, im Englischen als phase-locked-loop (= PLL) bezeichnet, verwendet. Weiterhin wird eine genaue Messung eines Zeitintervalls in Analog-Digital-Wandlern und in hochauflösenden Messgeräten verwendet.
Oft werden Zeit-Digital-Wandler, im Englischen als time-to-digital-converter (= TDC) bezeichnet, eingesetzt, um eine genaue Messung eines Zeitintervalls durchzuführen. Nachdem eine Messung eines Zeitintervalls von einem Zeit-Digital-Wandler durchgeführt wurde, muss eine gewisse Zeit gewartet werden, bis der Zeit-Digital-Wandler für eine erneute Messung bereit ist. Diese Zeit wird als Totzeit eines Zeit-Digital-Wandlers bezeichnet. Um eine Messung von Zeitintervallen ohne Totzeit zu ermöglichen, können abwechselnd zwei Zeit-Digital-Wandler verwendet werden, die parallel geschaltet sind. Dies wird im Englischen als time interleaving bezeichnet. Die Anordnung ist mit dem Nachteil verbunden, dass bei einer Fehlanpassung der beiden parallel geschalteten Zeit-Digital-Wandler, die beispielsweise von Prozessschwankungen verursacht wird, ein periodisch auftretender Umwandlungsfehler auftritt. Eine solche Anordnung beansprucht darüber hinaus eine große Fläche.
Die DE 10 2008 047 163 A1 beschreibt einen Haupt-TDC, einen ersten zusätzlichen TDC und einen zweiten zusätzlichen TDC.
Ein Ausgang des Haupt-TDC stellt ein Zeitintervall dar. Ein Multiplexer wechselt zwischen einem Weiterleiten einer Ausgabe des ersten zusätzlichen TDC und einer Ausgabe des zweiten zusätzlichen TDC. Diese gemultiplexte Ausgabe wird von einem Kombinierer mit einer Ausgabe des Haupt-TDC kombiniert, um einen Fehler in dem von dem Haupt-TDC bestimmten Zeitintervall auszugleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung, einen verbesserten Analog-Digital-Wandler, sowie ein verbessertes Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch 1, einen Analog-Digital-Wandler gemäß dem Anspruch 25 und ein Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen gemäß dem Anspruch 26 gelöst.
Die Schaltungsanordnung umfasst einen ersten Zeit-Digital-Wandler, einen zweiten Zeit-Digital-Wandler und einen dritten Zeit-Digital-Wandler. Der erste Zeit-Digital-Wandler hat eine erste Auflösung und ist zum Wandeln eines ersten Zeitintervalls vorgesehen. Der zweite Zeit-Digital-Wandler hat eine zweite Auflösung und ist zum Wandeln eines zweiten Zeitintervalls vorgesehen. Der dritte Zeit-Digital-Wandler hat eine dritte Auflösung und ist mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler koppelbar. Der dritte Zeit-Digital-Wandler ist zum Wandeln eines dritten Zeitintervalls und eines vierten Zeitintervalls vorgesehen. Die Schaltungsanordnung umfasst weiterhin eine Umschalteinheit zum wahlweisen Koppeln des dritten Zeit-Digital-Wandlers mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler oder dem zweiten Zeit-Digital-Wandler. Die Umschalteinheit ist mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler derart gekoppelt, dass entweder ein vom ersten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal oder ein vom zweiten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal die Wandlung im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert.
Der dritte Zeit-Digital-Wandler ist mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler derart koppelbar, dass mindestens ein Ausgang des ersten Zeit-Digital-Wandlers mit mindestens einem Eingang des dritten Zeit-Digital-Wandlers verbunden ist und mindestens ein Ausgang des zweiten Zeit-Digital-Wandlers mit dem mindestens einen Eingang oder mit einem weiteren Eingang des dritten Zeit-Digital-Wandlers verbunden ist. Sowohl der erste Zeit-Digital-Wandler als auch der zweite Zeit-Digital-Wandler haben Zugriff auf den dritten Zeit-Digital-Wandler und teilen sich somit den dritten Zeit-Digital-Wandler. Da nicht die gesamte Wandlung im ersten Zeit-Digital-Wandler bzw. im zweiten Zeit-Digital-Wandler stattfindet, sondern ein Teil der Wandlung in einem gemeinsamen Zeit-Digital-Wandler stattfindet, hat die Schaltungsanordnung einen geringen Flächenbedarf.
Während einer Totzeit des ersten Zeit-Digital-Wandlers kann eine Wandlung eines Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler oder im zweiten Zeit-Digital-Wandler stattfinden. Ebenso kann während einer Totzeit des zweiten Zeit-Digital-Wandlers eine Wandlung eines Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler oder im zweiten Zeit-Digital-Wandler stattfinden. Eine Totzeit entweder des ersten Zeit-Digital-Wandlers oder des zweiten Zeit-Digital-Wandlers wird überbrückt, indem während der Totzeit eine Wandlung eines Zeitintervalls in einem anderen Zeit-Digital-Wandler der Schaltungsanordnung gestartet und durchgeführt wird. Mit der Schaltungsanordnung ist somit eine Messung von Zeitintervallen ohne Totzeit möglich.
Das Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen umfasst ein Wandeln eines ersten Zeitintervalls durch einen ersten Zeit-Digital-Wandler und ein Wandeln eines zweiten Zeitintervalls durch einen zweiten Zeit-Digital-Wandler. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Koppeln des ersten Zeit-Digital-Wandlers mit einem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler und ein Entkoppeln des ersten Zeit-Digital-Wandlers von dem dritten Zeit-Digital-Wandler. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Koppeln des zweiten Zeit-Digital-Wandlers mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler.
Der dritte Zeit-Digital-Wandler ist abwechselnd mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt. Der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler teilen sich den dritten Zeit-Digital-Wandler. Das Verfahren kann somit mit einer Schaltungsanordnung durchgeführt werden, die einen geringen Flächenbedarf aufweist. Weiterhin ist der erste Zeit-Digital-Wandler nach der Wandlung des ersten Zeitintervalls aufgrund seiner Totzeit blockiert. Während dieser Totzeit des ersten Zeit-Digital-Wandlers kann eine Wandlung eines zweiten bzw. dritten Zeitintervalls im zweiten bzw. dritten Zeit-Digital-Wandler erfolgen. Mit dem Verfahren ist somit eine Messung von mehreren Zeitintervallen ohne Totzeit möglich.
Verschiedene Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in dem nebengeordneten Patentanspruch angegeben.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler eine gleiche Auflösung auf. Das Ergebnis einer Wandlung eines Zeitintervalls im ersten Zeit-Digital-Wandler und im zweiten Zeit-Digital-Wandler ist mit einem bestimmten Quantisierungsfehler behaftet, wobei der durch den ersten Zeit-Digital-Wandler verursachte Quantisierungsfehler gleich ist wie der durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler verursachten Quantisierungsfehler.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist der dritte Zeit-Digital-Wandler eine höhere Auflösung auf als der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler. Die Auflösung des dritten Zeit-Digital-Wandlers ist dabei sowohl höher als die Auflösung des ersten Zeit-Digital-Wandlers, als auch höher als die Auflösung des zweiten Zeit-Digital-Wandlers. Ein durch den dritten Zeit-Digital-Wandler verursachter Quantisierungsfehler ist somit geringer als ein durch den ersten oder zweiten Zeit-Digital-Wandler verursachter Quantisierungsfehler. Der dritte Zeit-Digital-Wandler kann als feiner Zeit-Digital-Wandler bezeichnet werden, da er eine hohe Auflösung hat. Der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler können als grobe Zeit-Digital-Wandler bezeichnet werden, da sie eine niedrige Auflösung haben.
Die Schaltungsanordnung umfasst eine Umschalteinheit zum wahlweisen Koppeln des dritten Zeit-Digital-Wandlers mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler oder dem zweiten Zeit-Digital-Wandler. Der dritte Zeit-Digital-Wandler ist mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler derart gekoppelt, dass mindestens ein Eingang des dritten Zeit-Digital-Wandlers entweder mit mindestens einem Ausgang des ersten Zeit-Digital-Wandlers oder mit mindestens einem Ausgang des zweiten Zeit-Digital-Wandlers verbunden ist. Beispielsweise kann in der Schaltungsanordnung eine Wandlung eines Zeitintervalls und eines weiteren Zeitintervalls ohne Totzeit und gleichzeitig mit einer hohen Messgenauigkeit vorgenommen werden. Dabei findet eine grobe Wandlung des Zeitintervalls in dem ersten Zeit-Digital-Wandler, der eine grobe Auflösung hat, statt. Das grob gewandelte Zeitintervall entspricht dabei dem ersten Zeitintervall. Eine feine Wandlung des Zeitintervalls wird in dem dritten Zeit-Digital-Wandler, der eine feine Auflösung und eine hohe Messgenauigkeit hat, ausgeführt. Das fein gewandelte Zeitintervall entspricht dabei dem dritten Zeitintervall. Ein Ergebnis der Wandlung des Zeitintervalls setzt sich aus den Ergebnissen der groben Wandlung und der feinen Wandlung des Zeitintervalls zusammen. Eine grobe Wandlung des weiteren Zeitintervalls findet in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler, der ebenfalls eine grobe Auflösung hat, statt. Das grob gewandelte weitere Zeitintervall entspricht dabei dem zweiten Zeitintervall. Eine feine Wandlung des weiteren Zeitintervalls wird ebenfalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler ausgeführt. Das fein gewandelte weitere Zeitintervall entspricht dabei dem vierten Zeitintervall. Ein Ergebnis der Wandlung des weiteren Zeitintervalls setzt sich aus den Ergebnissen der groben Wandlung und der feinen Wandlung des weiteren Zeitintervalls zusammen. Dadurch, dass die feine Wandlung sowohl des Zeitintervalls als auch des weiteren Zeitintervalls von dem gleichen Zeit-Digital-Wandler durchgeführt wird, können periodisch auftretende Fehler vermieden werden. Des Weiteren ist eine Wandlung des Zeitintervalls und des weiteren Zeitintervalls ohne Totzeit möglich, da die grobe Wandlung des Zeitintervalls und des weiteren Zeitintervalls nicht von einem gleichen Zeit-Digital-Wandler vorgenommen wird, sondern die grobe Wandlung wird abwechselnd von dem ersten Zeit-Digital-Wandler und von dem zweiten Zeit-Digital-Wandler vorgenommen. Dadurch wird in synergetischer Weise einerseits sowohl der Betriebsablauf optimiert, andererseits wird eine genaue Wandlung ohne systematische Fehler ermöglicht und zusätzlich kann die Schaltungsanordnung mit geringer Fläche und in einer kompakten Bauweise implementiert werden.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist die Umschalteinheit mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler derart gekoppelt, dass entweder ein vom ersten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal oder ein vom zweiten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal ein Ende der Wandlung im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist der erste Zeit-Digital-Wandler einen ersten Eingang zum Empfangen eines ersten Startsignals und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines ersten Stoppsignals auf. Der erste Zeit-Digital-Wandler ist dabei derart ausgestaltet, dass das erste Startsignal einen Beginn einer Wandlung des ersten Zeitintervalls steuert und das erste Stoppsignal ein Ende der Wandlung des ersten Zeitintervalls steuert. Der zweite Zeit-Digital-Wandler weist einen dritten Eingang zum Empfangen eines zweiten Startsignals und einen vierten Eingang zum Empfangen eines zweiten Stoppsignals auf. Dabei ist der zweite Zeit-Digital-Wandler derart ausgestaltet, dass das zweite Startsignal einen Beginn einer Wandlung des zweiten Zeitintervalls steuert und das zweite Stoppsignal ein Ende der Wandlung des zweiten Zeitintervalls steuert.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall abgeleitet und das vierte Zeitintervall ist von dem zweiten Zeitintervall abgeleitet. Zwischen dem ersten Zeitintervall und dem dritten Zeitintervall besteht ein zeitlicher Bezug. Der zeitliche Bezug besteht beispielsweise darin, dass ein Zeitpunkt, zu dem das dritte Zeitintervall beginnt oder endet, von einem Zeitpunkt abhängt, zu dem das erste Zeitintervall beginnt oder endet. In ähnlicher Weise besteht ein zeitlicher Bezug zwischen dem zweiten Zeitintervall und dem vierten Zeitintervall.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall derart abgeleitet, dass das erste Stoppsignal einen Beginn der Wandlung des dritten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert. Ein Steuersignal, das im ersten Zeit-Digital-Wandler aus dem ersten Stoppsignal erzeugt wird, steuert ein Ende der Wandlung des dritten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler. Das vierte Zeitintervall ist von dem zweiten Zeitintervall derart abgeleitet, dass das zweite Stoppsignal einen Beginn der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert. Ein weiteres Steuersignal, das im zweiten Zeit-Digital-Wandler aus dem zweiten Stoppsignal erzeugt wird, steuert ein Ende der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler. Der dritte Zeit-Digital-Wandler beginnt mit der Wandlung erst dann, wenn der erste bzw. der zweite Zeit-Digital-Wandler die Wandlung beenden. Es findet keine zeitliche Überscheidung bei der Wandlung des ersten und dritten Zeitintervalls bzw. des zweiten und vierten Zeitintervalls statt.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der erste Zeit-Digital-Wandler vorgesehen, um das erste Zeitintervall in einen ersten digitalen Wert zu wandeln. Der zweite Zeit-Digital-Wandler ist vorgesehen, um das zweite Zeitintervall in einen zweiten digitalen Wert zu wandeln. Der dritte Zeit-Digital-Wandler ist vorgesehen, um das dritte Zeitintervall in einen dritten digitalen Wert zu wandeln und um das vierte Zeitintervall in einen vierten digitalen Wert zu wandeln.
In einer Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung eine Berechnungseinheit, die mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler, dem zweiten Zeit-Digital-Wandler und dem dritten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt ist. Die Berechnungseinheit ist vorgesehen, um einen digitalen Wert, der dem ersten Zeitintervall entspricht, aus dem ersten digitalen Wert und dem dritten digitalen Wert zu berechnen. Die Berechnungseinheit ist weiterhin vorgesehen, um einen digitalen Wert, der dem zweiten Zeitintervall entspricht, aus dem zweiten digitalen Wert und dem vierten digitalen Wert zu berechnen. Beispielsweise ist der erste digitale Wert mit einem groben Quantisierungsfehler behaftet, der durch den ersten Zeit-Digital-Wandler verursacht wird. In der Berechnungseinheit wird der grobe Quantisierungsfehler mittels des dritten digitalen Werts, der mit keinem bzw. lediglich mit einem geringen Quantisierungsfehler behaftet ist, korrigiert. In ähnlicher Weise wird in der Berechnungseinheit ein grober Quantisierungsfehler des zweiten digitalen Werts mittels des vierten digitalen Werts korrigiert.
In einer Ausgestaltung ist die Schaltungsanordnung vorgesehen, um ein zweites Zeitintervall zu wandeln, das zeitlich nach dem ersten Zeitintervall folgt. Dabei überlappen sich das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall nicht. In einer Ausgestaltung grenzt das zweite Zeitintervall zeitlich direkt an das erste Zeitintervall an. In einer anderen Ausgestaltung überlappen sich das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall teilweise.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst der erste Zeit-Digital-Wandler eine erste Mehrzahl von Verzögerungselementen, die als Ring geschaltet sind. Der zweite Zeit-Digital-Wandler umfasst eine zweite Mehrzahl von Verzögerungselementen, die ebenfalls als Ring geschaltet sind. Der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler können auch als Schleifen-Zeit-Digital-Wandler bezeichnet werden, da eine Mehrzahl von Schaltungselementen in einer Schleife geschaltet sind. In dem ersten bzw. zweiten Zeit-Digital-Wandler wird beispielsweise eine grobe Wandlung des ersten bzw. zweiten Zeitintervalls durchgeführt. Die grobe Wandlung findet während des gesamten bzw. nahezu während des gesamten Zeitintervalls, und somit für einen relativ langen Zeitraum, statt. Da die Schleife des Schleifen-Zeit-Digital-Wandlers für die Wandlung des Zeitintervalls mehrmals durchlaufen wird, ermöglicht der Schleifen-Zeit-Digital-Wandler die grobe Wandlung über einen langen Zeitraum, wobei der Flächenbedarf des Schleifen-Zeit-Digital-Wandlers gering ist. In einer Ausführungsform wird ein Zähler verwendet, um eine Zahl der Schleifendurchläufe zu bestimmen.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sind der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler gleich ausgestaltet. Der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler haben mit Bezug auf ihre Funktion den gleichen logischen Aufbau. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist der erste Zeit-Digital-Wandler die gleiche logische Schaltung auf wie der zweite Zeit-Digital-Wandler. Ein physikalischer Aufbau des ersten Zeit-Digital-Wandlers kann sich jedoch von einem physikalischen Aufbau des zweiten Zeit-Digital-Wandlers unterscheiden. Beispielsweise kann ein Zeitverhalten des ersten Zeit-Digital-Wandlers und des zweiten Zeit-Digital-Wandlers unterschiedlich sein.
In einer Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung eine Mehrzahl von Verzögerungselementen, die mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt ist. Die Mehrzahl von Verzögerungselemente ist vorgesehen, um das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall zu wandeln. Der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler weisen keine getrennten Verzögerungselemente auf, sondern sie teilen sich die Mehrzahl von Verzögerungselementen. Die Mehrzahl der Verzögerungselemente muss innerhalb der Schaltungsanordnung somit nur einmal vorgesehen werden, wodurch ein geringer Flächenbedarf der Schaltungsanordnung ermöglicht wird.
In einer Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung einen Ereignisgenerator. Der Ereignisgenerator ist vorgesehen, um aus mindestens einem Eingangssignal ein Zeitereignis zu erzeugen. Das Zeitereignis kann beispielsweise ein Pulssignal, eine Signalflanke oder eine Impulsspitze sein. Der Ereignisgenerator ist mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt. Mindestens ein Zeitereignis ist vorgesehen, um eine Wandlung im ersten Zeit-Digital-Wandler oder im zweiten Zeit-Digital-Wandler zu steuern.
In einer Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung eine erste Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern, die den ersten Zeit-Digital-Wandler und den zweiten Zeit-Digital-Wandler umfasst und die mit dem Ereignisgenerator gekoppelt ist. Der Ereignisgenerator ist dabei vorgesehen, um eine Wandlung in der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern zu steuern. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung eine zweite Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern, die den dritten Zeit-Digital-Wandler umfasst, und einen Ereignisverteiler, der mit der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern und mit der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern gekoppelt ist. Dabei ist der Ereignisverteiler vorgesehen, um eine Wandlung in der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern zu steuern.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst die erste Mehrzahl M Zeit-Digital-Wandler und die zweite Mehrzahl umfasst N Zeit-Digital-Wandler. Dabei kann N gleich M sein. Alternativ kann N kleiner als M sein. Das bedeutet, dass ein oder mehrere der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern auf einen gleichen der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandler zugreifen. Dadurch wird ein geringer Flächenbedarf der Schaltungsanordnung ermöglicht.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der Ereignisgenerator derart ausgestaltet, dass er einen der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern nach einem Zufallsalgorithmus zur Durchführung der Wandlung auswählt. Der Ereignisgenerator kann beispielsweise einen digitalen Multibit Sigma-Delta-Wandler zum Erzeugen des Zufallsalgorithmus umfassen.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der Ereignisverteiler derart ausgestaltet, dass er einen der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern nach einem weiteren Zufallsalgorithmus zur Durchführung der Wandlung auswählt. Der Ereignisverteiler kann beispielsweise einen weiteren digitalen Multibit Sigma-Delta-Wandler zum Erzeugen des weiteren Zufallsalgorithmus umfassen.
Durch die Verwendung von Zufallsalgorithmen in dem Ereignisgenerator und/oder in dem Ereignisverteiler kann verhindert werden, dass Periodizitäten am Ausgang der Schaltungsanordnung auftreten.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist ein jeder der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandler eine niedrigere Auflösung auf als ein jeder der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandler.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler eine gleiche Auflösung auf. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens weist der dritte Zeit-Digital-Wandler eine höhere Auflösung auf als der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Senden eines Steuersignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern eines Endes der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Senden eines weiteren Steuersignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern eines Endes der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Empfangen eines ersten Startsignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler und ein Steuern eines Beginns der Wandlung des ersten Zeitintervalls in dem ersten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Startsignal. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Empfangen eines ersten Stoppsignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler und ein Steuern eines Endes der Wandlung des ersten Zeitintervalls in dem ersten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Stoppsignal. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Empfangen eines zweiten Startsignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler und ein Steuern eines Beginns der Wandlung des zweiten Zeitintervalls in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Startsignal. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Empfangen eines zweiten Stoppsignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler und ein Steuern eines Endes der Wandlung des zweiten Zeitintervalls in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Stoppsignal.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Ableiten des dritten Zeitintervalls von dem ersten Zeitintervall und ein Ableiten des vierten Zeitintervalls von dem zweiten Zeitintervall.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Steuern eines Beginns der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Stoppsignal, ein Erzeugen eines Steuersignals aus dem ersten Stoppsignal und ein Steuern eines Endes der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das Steuersignal. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Steuern eines Beginns der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Stoppsignal, ein Erzeugen eines weiteren Steuersignals aus dem zweiten Stoppsignal und ein Steuern eines Endes der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das weitere Steuersignal.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Wandeln des ersten Zeitintervalls in einen ersten digitalen Wert, ein Wandeln des zweiten Zeitintervalls in einen zweiten digitalen Wert, ein Wandeln des dritten Zeitintervalls in einen dritten digitalen Wert und ein wandeln des vierten Zeitintervalls in einen vierten digitalen Wert.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Berechnen eines dem ersten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem ersten digitalen Wert und dem dritten digitalen Wert, und ein Berechnen eines dem zweiten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem zweiten digitalen Wert und dem vierten digitalen Wert.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, näher erläutert. Die am weitesten links liegende(n) Ziffer(n) der Bezugszeichen kennzeichnen die Figur, in der das Bezugszeichen zum ersten Mal verwendet wird. Die Verwendung von gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen in der Beschreibung und in den Figuren zeigt gleiche oder ähnliche Elemente an. Die Erfindung ist nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Merkmale und Merkmalskombinationen einer Ausführungsform mit Merkmalen und Merkmalskombinationen einer anderen Ausführungsform geeignet zu kombinieren, um zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
2 einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf eines Signals, das mit einer Schaltungsanordnung von 1 vermessen werden kann;
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Zeit-Digital-Wandlers;
5 einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf von Signalen, die mit Bezug auf 4 dargestellt und beschrieben wurden;
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zeit-Digital-Wandlers;
7 einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf von Signalen, die mit Bezug auf 6 dargestellt und beschrieben wurden;
8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform von zwei Zeit-Digital-Wandlern;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
10 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Analog-Digital-Wandlers; und
11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum wandeln von Zeitintervallen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung 100 umfasst einen ersten Zeit-Digital-Wandler 102, einen zweiten Zeit-Digital-Wandler 104 und einen dritten Zeit-Digital-Wandler 106. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 106 ist mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler 102 und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 104 gekoppelt. Der erste Zeit-Digital-Wandler 102 hat eine erste Auflösung, der zweite Zeit-Digital-Wandler 104 hat eine zweite Auflösung und der dritte Zeit-Digital-Wandler 106 hat eine dritte Auflösung.
2 zeigt einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf eines Signals, das mit einer Schaltungsanordnung von 1 vermessen werden kann. Das Signal 202 ist ein pulsmoduliertes Signal, das während einer Hochphase bzw. während einer Zeitdauer TH den Wert einer logischen ,1' aufweist und das während einer Niedrigphase bzw. während einer Zeitdauer TL den Wert einer logischen ,0' aufweist.
Mit der Schaltungsanordnung 100 kann sowohl die Zeitdauer TH als auch die Zeitdauer TL des Signals 202 vermessen werden und in digitale Werte gewandelt werden. Für die Wandlung der Zeitdauer bzw. des Zeitintervalls TH wandelt der erste Zeit-Digital-Wandler 102 ein erstes Zeitintervall t1, das ein Teilintervall der Zeitdauer TH ist. Weiterhin wandelt der dritte Zeit-Digital-Wandler 106 ein drittes Zeitintervall t3, das ein weiteres Teilintervall der Zeitdauer TH ist. Das dritte Zeitintervall t3 folgt zeitlich nach dem ersten Zeitintervall und das erste Zeitintervall t1 und das dritte Zeitintervall t3 ergeben zusammen die Zeitdauer TH. Für die Wandlung der Zeitdauer bzw. des Zeitintervalls TL wandelt der zweite Zeit-Digital-Wandler 104 ein zweites Zeitintervall t2, das ein Teilintervall der Zeitdauer TL ist. Weiterhin wandelt der dritte Zeit-Digital-Wandler 106 ein viertes Zeitintervall t4, das ein weiteres Teilintervall der Zeitdauer TL ist. Das vierte Zeitintervall t4 folgt zeitlich nach dem zweiten Zeitintervall t2 und das zweite Zeitintervall t2 und das vierte Zeitintervall t4 ergeben zusammen die Zeitdauer TL.
Mit der Schaltungsanordnung 100 ist eine Wandlung der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle TH und TL ohne Totzeit möglich. Eine Totzeit von einem der beiden Zeit-Digital-Wandler 102, 104 wird dadurch umgangen, dass eine Wandlung durch den jeweiligen anderen Zeit-Digital-Wandler 102, 104 vorgenommen wird. Der erste Zeit-Digital-Wandler 102 hat nach der Wandlung des ersten Zeitintervalls t1 eine gewisse Totzeit. Während dieser Totzeit des ersten Zeit-Digital-Wandlers 102 erfolgt die Wandlung des Zeitintervalls TL im zweiten Zeit-Digital-Wandler 104.
Die Wandlung des Zeitintervalls TH findet nicht vollständig im ersten Zeit-Digital-Wandler 102 statt, sondern ein Teil des Zeitintervalls TH wird im dritten Zeit-Digital-Wandler 106 gewandelt. Ebenso wird das Zeitintervall TL nicht vollständig im zweiten Zeit-Digital-Wandler 104 gewandelt, sondern es wird teilweise im dritten Zeit-Digital-Wandler 106 gewandelt. Der erste Zeit-Digital-Wandler 102 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 104 teilen sich den dritten Zeit-Digital-Wandler 106 bei der Wandlung von Zeitintervallen. Die Wandlung eines Teils der Zeitintervalle durch einen gemeinsamen Zeit-Digital-Wandler ermöglicht einen geringen Flächenbedarf der Schaltungsanordnung 100. Da die Zeitintervalle t3, t4, die von dem dritten Zeit-Digital-Wandler 106 gewandelt werden, nicht zeitlich aneinander grenzen, spielt eine mögliche Totzeit in dem dritten Zeit-Digital-Wandler 106 keine Rolle.
In 2 folgt das Zeitintervall TL zeitlich direkt nach dem Zeitintervall TH, und die Zeitintervalle TL, TH überlappen sich nicht. Bei anderen Ausführungsbeispielen können sich die Zeitintervalle TL, TH teilweise überlappen oder die Zeitintervalle TL, TH können zeitlich nicht direkt aufeinander folgen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung 300 umfasst einen ersten Zeit-Digital-Wandler 302, einen zweiten Zeit-Digital-Wandler 304, einen dritten Zeit-Digital-Wandler 306, eine Umschalteinheit 308 und eine Berechnungseinheit 310. Über die Umschalteinheit 308 wird entweder der erste Zeit-Digital-Wandler 302 oder der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 gekoppelt. Wie bei der Ausführungsform von 2 teilen sich der erste Zeit-Digital-Wandler 302 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 den dritten Zeit-Digital-Wandler 306.
Der erste Zeit-Digital-Wandler 302 empfängt ein erstes Startsignal 312 und ein erstes Stoppsignal 314. Mit dem ersten Startsignal 312 wird in dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 ein Beginn einer Wandlung eines ersten Zeitintervalls gesteuert und mit dem ersten Stoppsignal 314 wird in dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 ein Ende der Wandlung des ersten Zeitintervalls gesteuert. Der erste Zeit-Digital-Wandler 302 gibt ein bzw. mehrere Ausgangssignale 316 aus, die einen digitalen Wert des gewandelten, ersten Zeitintervalls anzeigen. Die Berechnungseinheit 310 empfängt die ein bzw. mehrere Ausgangssignale 316 über die Umschalteinheit 308. Der erste Zeit-Digital-Wandler 302 gibt weiterhin ein erstes Steuersignal 318 aus, das über die Umschalteinheit 308 mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 gekoppelt ist, um diesen zu steuern.
Ähnlich wie der erste Zeit-Digital-Wandler 302 empfängt der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 ein zweites Startsignal 320 und ein zweites Stoppsignal 322. Mit dem zweiten Startsignal 320 wird in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 ein Beginn einer Wandlung eines zweiten Zeitintervalls gesteuert und mit dem zweiten Stoppsignal 322 wird in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 ein Ende der Wandlung des zweiten Zeitintervalls gesteuert. Der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 gibt ein bzw. mehrere Ausgangssignale 324 aus, die einen digitalen Wert des gewandelten, zweiten Zeitintervalls anzeigen. Die Berechnungseinheit 310 empfängt die ein bzw. mehrere Ausgangssignale 324 über die Umschalteinheit 308. Der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 gibt weiterhin ein zweites Steuersignal 326 aus, das über die Umschalteinheit 308 mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 gekoppelt ist, um diesen zu steuern.
Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 empfängt ein drittes Startsignal 328 und ein drittes Stoppsignal 330. Mit dem dritten Startsignal 328 wird in dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 ein Beginn einer Wandlung eines dritten und vierten Zeitintervalls gesteuert. Mit dem dritten Stoppsignal 330 wird in dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 ein Ende der Wandlung des dritten und vierten Zeitintervalls gesteuert. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 wandelt das dritte Zeitintervall in einen dritten digitalen Wert und das vierte Zeitintervall in einen vierten digitalen Wert. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 302 gibt ein bzw. mehrere Ausgangssignale 338 aus, die den digitalen Wert des gewandelten, dritten bzw. vierten Zeitintervalls anzeigen, und die Berechnungseinheit 310 empfängt die ein bzw. mehrere Ausgangssignale 338.
Die Steuerung des Beginns und des Endes der Wandlung des dritten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler 306 ist aus dem ersten Startsignal 312 und dem ersten Stoppsignal 314 abgeleitet, die die Wandlung des ersten Zeitintervalls steuern. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall abgeleitet und es besteht ein zeitlicher Bezug zwischen dem ersten Zeitintervall und dem dritten Zeitintervall. Wie in 3 dargestellt, ist das erste Stoppsignal 314 über einen ersten Multiplexer 332 der Umschalteinheit 308 mit dem dritten Startsignal 328 gekoppelt. Die Wandlung des dritten Zeitintervalls wird somit mit dem Ende der Wandlung des ersten Zeitintervalls gestartet. Das erste Steuersignal 318 ist über einen zweiten Multiplexer 334 der Umschalteinheit 308 mit dem dritten Stoppsignal 330 gekoppelt. Das Ende der Wandlung des dritten Zeitintervalls wird somit von dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 gesteuert, der das erste Steuersignal 318 intern erzeugt.
In ähnlicher Weise ist die Steuerung des Beginns und des Endes der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler 306 aus dem zweiten Startsignal 320 und dem zweiten Stoppsignal 322 abgeleitet, die die Wandlung des zweiten Zeitintervalls steuern. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das vierte Zeitintervall von dem zweiten Zeitintervall abgeleitet und es besteht ein zeitlicher Bezug zwischen dem zweiten Zeitintervall und dem vierten Zeitintervall. Wie in 3 dargestellt, ist das zweite Stoppsignal 322 über den ersten Multiplexer 332 der Umschalteinheit 308 mit dem dritten Startsignal 328 gekoppelt. Die Wandlung des vierten Zeitintervalls wird somit mit dem Ende der Wandlung des zweiten Zeitintervalls gestartet. Das zweite Steuersignal 326 ist über den zweiten Multiplexer 334 der Umschalteinheit 308 mit dem dritten Stoppsignal 330 gekoppelt. Das Ende der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler 306 wird somit von dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 gesteuert, der das zweite Steuersignal 326 intern erzeugt.
In einem Ausführungsbeispiel hat der erste Zeit-Digital-Wandler 302 eine erste Auflösung, die gleich ist wie eine zweite Auflösung des zweiten Zeit-Digital-Wandlers 304. Dabei ist die erste bzw. zweite Auflösung geringer als eine dritte Auflösung des dritten Zeit-Digital-Wandlers 306. Mit anderen Worten ausgedrückt, haben der erste Zeit-Digital-Wandler 302 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 jeweils eine grobe Auflösung und der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 hat eine feine Auflösung. Mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 wird eine grobe Quantisierung des ersten Zeitintervalls vorgenommen und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 wird eine grobe Quantisierung des zweiten Zeitintervalls vorgenommen. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306, der wahlweise mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 gekoppelt ist, nimmt jeweils eine feine Quantisierung des dritten und des vierten Zeitintervalls vor.
Der erste digitale Wert, der von dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 ausgegeben wird, entspricht einer Länge des ersten Zeitintervalls, ist jedoch aufgrund der niedrigen Auflösung mit einem groben Quantisierungsfehler behaftet. Wie bereits weiter vorne mit Bezug auf 3 beschrieben, ist das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall abgeleitet. Das dritte Zeitintervall ist dabei von dem ersten Zeitintervall derart abgeleitet, dass der im ersten Zeit-Digital-Wandler 302 verursachte, grobe Quantisierungsfehler korrigiert werden kann. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 wandelt das dritte Zeitintervall in einen dritten digitalen Wert und aufgrund der hohen Auflösung wird bei dieser Wandlung kein bzw. nur ein geringer Quantisierungsfehler verursacht. Die Berechnungseinheit empfängt über einen dritten Multiplexer 336 der Umschalteinheit 308 die ein bzw. mehrere Ausgangssignale 316, die einen ersten digitalen Wert des gewandelten, ersten Zeitintervalls anzeigen und die Berechnungseinheit empfängt weiterhin ein bzw. mehrere Ausgangssignale 338, die einen dritten digitalen Wert des gewandelten, dritten Zeitintervalls anzeigen. Der Quantisierungsfehler des ersten Zeit-Digital-Wandlers 302 wird von der Berechnungseinheit 310 korrigiert, indem sie einen korrigierten digitalen Wert, der dem ersten Zeitintervall entspricht, aus dem ersten digitalen Wert und dem dritten digitalen Wert berechnet. Die Berechnungseinheit 310 gibt ein Ergebnissignal 340 aus, das den korrigierten digitalen Wert des gewandelten ersten Zeitintervalls anzeigt.
In ähnlicher Weise entspricht der von dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 ausgegebene, zweite digitale Wert einer Länge des zweiten Zeitintervalls, ist jedoch aufgrund der niedrigen Auflösung mit einem groben Quantisierungsfehler behaftet. Wie bereits weiter vorne mit Bezug auf 3 beschrieben, ist das vierte Zeitintervall von dem zweiten Zeitintervall abgeleitet. Das vierte Zeitintervall ist dabei von dem zweiten Zeitintervall derart abgeleitet, dass der im zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 verursachte, grobe Quantisierungsfehler korrigiert werden kann. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 wandelt das vierte Zeitintervall in einen vierten digitalen Wert und aufgrund der hohen Auflösung wird bei dieser Wandlung kein bzw. nur ein geringer Quantisierungsfehler verursacht. Die Berechnungseinheit empfängt über den dritten Multiplexer 336 der Umschalteinheit 308 die ein bzw. mehrere Ausgangssignale 324, die einen zweiten digitalen Wert des gewandelten, zweiten Zeitintervalls anzeigen und die Berechnungseinheit empfängt weiterhin ein bzw. mehrere Ausgangssignale 338, die einen vierten digitalen Wert des gewandelten, vierten Zeitintervalls anzeigen. Der Quantisierungsfehler des zweiten Zeit-Digital-Wandlers 304 wird von der Berechnungseinheit 310 korrigiert, indem sie einen korrigierten digitalen Wert, der dem zweiten Zeitintervall entspricht, aus dem zweiten digitalen Wert und dem vierten digitalen Wert berechnet. Die Berechnungseinheit 310 gibt das Ergebnissignal 340 aus, das den korrigierten digitalen Wert des gewandelten zweiten Zeitintervalls anzeigt.
In der Schaltungsanordnung 300 erfolgt eine hierarchische Messung des ersten Zeitintervalls. Das erste Zeitintervall wird zunächst von dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 in einen ersten digitalen Wert gewandelt, der mit einem groben Quantisierungsfehler behaftet ist. Dann wird ein drittes Zeitintervall, das von dem ersten Zeitintervall abgeleitet ist, von dem dritten Zeit-Digital-Wandler 306 in einen dritten digitalen Wert gewandelt, wobei kein bzw. lediglich ein geringer Quantisierungsfehler auftritt. Der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 ist dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 dabei hierarchisch nachgeordnet. In ähnlicher Weise erfolgt in der Schaltungsanordnung 300 eine hierarchische Messung des zweiten Zeitintervalls.
In der Schaltungsanordnung 300 ist der dritte Zeit-Digital-Wandler 306 wahlweise mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 gekoppelt, um einen groben Quantisierungsfehler zu korrigieren, der von dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 bzw. von dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 verursacht wird. Bei der Wandlung im dritten Zeit-Digital-Wandler 306 tritt kein bzw. lediglich ein geringer Quantisierungsfehler auf. Die Korrektur des groben Quantisierungsfehlers erfolgt stets mittels des gleichen, dritten Zeit-Digital-Wandlers 306. Eine Fehlanpassung zwischen dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 kann durch entsprechende Designmaßnahmen gering gehalten werden. Da die Korrektur des groben Quantisierungsfehlers stets durch den gleichen, dritten Zeit-Digital-Wandler 306 erfolgt, tritt hier keinerlei Fehlanpassung auf. Innerhalb der Schaltungsanordnung 300 treten deshalb bei der Wandlung des ersten und zweiten Zeitintervalls keine periodisch auftretenden Wandlungsfehler auf, selbst wenn eine Fehlanpassung zwischen dem ersten Zeit-Digital-Wandler 302 und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 304 besteht.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Zeit-Digital-Wandlers. Der Zeit-Digital-Wandler 402 kann beispielsweise in den Schaltungsanordnungen von 1 und 3 als erster oder als zweiter Zeit-Digital-Wandler eingesetzt werden. Der Zeit-Digital-Wandler 402 umfasst einen Schleifenzähler 444, einen Stoppgenerator 446 und eine Mehrzahl von Verzögerungselementen 442_1–442_4, die in einem Ring bzw. in einer Schleife geschaltet sind. Ein erstes Verzögerungselement 442_1 empfängt ein Startsignal 412, auf dem ein Zeitereignis übertragen wird, mit dem der Beginn einer Wandlung eines Zeitintervalls im Zeit-Digital-Wandler 402 gesteuert wird. Das auf dem Startsignal 412 empfangene Zeitereignis breitet sich durch die Verzögerungselemente 442_1–442_4 hindurch aus. An einem Ausgang eines vierten Verzögerungselements 442_4 wird ein Signal 450 ausgegeben, das in einen Eingang eines ersten Verzögerungselements 442_1 eingekoppelt wird, um den Ring zu schließen und um das Zeitereignis, das in den Verzögerungselementen 442_1–442_4 verzögert wurde, wieder in die Schleife einzukoppeln.
Der Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 ist weiterhin mit dem Schleifenzähler 444 gekoppelt. Der Schleifenzähler 444 zählt eine Anzahl von Iterationsschleifen, die das Zeitereignis durch die Verzögerungselemente 4421–4424 hindurch durchläuft. Beispielsweise umfasst der Schleifenzähler 444 einen Zähler, dessen Zählerwert jedes Mal um den Wert ,1' inkrementiert wird, wenn das Zeitereignis den Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 erreicht. Durch den Schleifenzähler 444 erfolgt eine grobe Wandlung des Zeitintervalls. Der Schleifenzähler 444 gibt ein bzw. mehrere Ausgangssignale 416 aus, die einen digitalen Wert des grob gewandelten Zeitintervalls anzeigen.
Der Stoppgenerator 446 ist ebenfalls mit dem Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 gekoppelt und empfängt ein Stoppsignal 414. Der Stoppgenerator 446 umfasst ein Abtastelement 448 und gibt ein Steuersignal 418 aus, das ein Ende einer Wandlung eines Zeitintervalls in einem weiteren Zeit-Digital-Wandler steuern kann. Wie mit Bezug auf 3 gezeigt und beschrieben, kann das Steuersignal 418 mit einem weiteren Zeit-Digital-Wandler gekoppelt werden, der eine feine Wandlung des Zeitintervalls durchführt. Das Abtastelement 448 ist beispielsweise ein Flip-Flop, wobei das Stoppsignal 414 in einen Dateneingang des Flip-Flops eingekoppelt wird und wobei ein Takteingang des Flip-Flops mit dem Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 gekoppelt ist.
Die Verzögerungselemente 442_1–442_4 können als jedes beliebige Schaltungselement realisiert sein, das die Ausbreitung eines Signals verzögert. Beispielsweise umfasst jedes der Verzögerungselemente 442_1–442_4 jeweils einen Buffer, Inverter oder Verstärker. Ein Zeitereignis kann beispielsweise ein Puls, eine Flanke oder eine Impulsspitze, im Englischen als „spike” bezeichnet, sein.
5 zeigt einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf von Signalen, die mit Bezug auf 4 dargestellt und beschrieben wurden. Die Signale zeigen beispielhaft eine Betriebsweise der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen.
Ein Zeitereignis in Form eines Pulses auf dem Startsignal 412 startet eine Wandlung eines zu wandelnden Zeitintervalls tm im Zeit-Digital-Wandler 402. Der Puls breitet sich durch die Verzögerungselemente 442_1–442_4 hindurch bis zu dem Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 aus, an dem das Signal 450 ausgegeben wird. Ist der Puls am Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 angelangt, bewirkt er eine Erhöhung eines Zählerwerts im Schleifenzähler 444 und die Ausgangssignale 416 am Ausgang des Schleifenzählers 444 zeigen einen digitalen Wert an, der einem um den Wert ,1' erhöhten Zählerwert entspricht. Wie in 5 gezeigt, durchläuft der Puls den Ring von Verzögerungselementen 442_1-442_4 viermal vollständig, bevor das Stoppsignal 414 aktiv wird, indem es von dem Wert einer logischen ,0' auf den Wert einer logischen ,1' wechselt. Die Aktivierung des Stoppsignals 414 beendet die Wandlung des Zeitintervalls tm im Zeit-Digital-Wandler 402 und der Zählerwert im Schleifenzähler 444 wird nicht mehr weiter erhöht.
Wie in 5 gezeigt, entspricht ein vom Zeit-Digital-Wandler 402 gewandeltes Zeitintervall tc nicht genau dem zu messenden Zeitintervall tm. Ein vom Zeit-Digital-Wandler 402 tatsächlich gewandeltes Zeitintervall tc startet mit dem Puls des Startsignals 412 und endet mit dem Zeitpunkt der letzten Erhöhung des Zählerwerts im Schleifenzähler 444. Ein Zeitraum tg, der zwischen dem Zeitpunkt der letzten Erhöhung des Zählerwerts im Schleifenzähler 444 und der Aktivierung des Stoppsignals 414 liegt, wird von dem Zeit-Digital-Wandler 402 nicht erfasst. Der an den Ausgangssignalen 416 ausgegebene digitale Wert ist mit einem Quantisierungsfehler behaftet, der durch die niedrige bzw. grobe Auflösung des Zeit-Digital-Wandlers 402 begründet ist. Die Auflösung des groben Zeit-Digital-Wandlers 402 wird durch die Verzögerungsdauer definiert, die ein Zeitereignis erfährt, wenn es den Ring von Verzögerungselementen 442_1–442_4 einmal vollständig durchläuft.
Wie bereits mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben, kann der Quantisierungsfehler mittels eines weiteren Zeit-Digital-Wandlers korrigiert werden, der mit dem Zeit-Digital-Wandler 402 gekoppelt ist und der eine hohe Auflösung aufweist. Der weitere Zeit-Digital-Wandler wandelt ein weiteres Zeitintervall tf, das von dem Zeitintervall tc bzw. tm abgeleitet ist. Der weitere, feine Zeit-Digital-Wandler entspricht beispielsweise dem in 3 dargestellten und beschriebenen, dritten Zeit-Digital-Wandler 306, und das weitere Zeitintervall tf entspricht beispielsweise dem in 3 beschriebenen, dritten Zeitintervall. Das zu messende Zeitintervall tm und das vom Zeit-Digital-Wandler 402 tatsächlich gewandelte tc entspricht beispielsweise dem in 3 beschriebenen, ersten Zeitintervall.
Wie in 5 gezeigt und ähnlich wie mit Bezug auf 3 beschrieben, wird eine Wandlung des Zeitintervalls tf im weiteren Zeit-Digital-Wandler mit der Aktivierung des Stoppsignals 414 gestartet. Ein Ende der Wandlung im weiteren Zeit-Digital-Wandler wird von dem Zeit-Digital-Wandler 402 mittels des Steuersignals 418 gesteuert. Wie mit Bezug auf 4 beschrieben, wird das Steuersignal 418 von dem Zeit-Digital-Wandler 402 erzeugt. Das Steuersignal 418 wird aktiviert, indem es von dem Wert einer logischen ,0' auf den Wert einer logischen ,1' wechselt. Der Zeit-Digital-Wandler 402 aktiviert das Steuersignal 418 nachdem das Stoppsignal 414 aktiviert wurde und nachdem das Zeitereignis am Ausgang des vierten Verzögerungselements 442_4 erneut angelangt ist. Eine Aktivierung des Steuersignals 418 bewirkt im weiteren Zeit-Digital-Wandler ein Ende der Wandlung des weiteren Zeitintervalls tf. Ein von dem weiteren Zeit-Digital-Wandler ausgegebener digitaler Wert entspricht dem Zeitintervall tf und ist mit keinem bzw. lediglich mit einem geringen Quantisierungsfehler behaftet. Der Quantisierungsfehler, der durch den groben Zeit-Digital-Wandler 402 verursacht wird, kann korrigiert werden, indem ein korrigierter digitaler Wert, der dem zu messenden Zeitintervall tm entspricht, berechnet wird. Die Korrektur kann beispielsweise in einer Berechnungseinheit, wie sie mit Bezug auf 3 gezeigt und beschrieben wurde, erfolgen, wobei die Berechnungseinheit einen von dem Zeit-Digital-Wandler 402 ausgegebenen digitalen Wert und einen von dem weiteren Zeit-Digital-Wandler ausgegebenen digitalen Wert empfängt.
Für die grobe Messung des Zeitintervalls tm bzw. tc kann ein grober Zeit-Digital-Wandler mit einer geringen Auflösung eingesetzt werden. Beispielsweise kann der grobe Zeit-Digital-Wandler als Schleifen-Zeit-Digital-Wandler ausgestaltet sein, wie er mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben wurde. Ein grober Zeit-Digital-Wandler hat einen geringen Flächenbedarf und einen geringen Leistungsverbrauch. Für die feine Messung des Zeitintervalls tf ist ein feiner Zeit-Digital-Wandler mit einer hohen Auflösung erforderlich. Beispielsweise kann ein Vernier-Zeit-Digital-Wandler oder ein Interpolations-Zeit-Digital-Wandler für die feine Messung eingesetzt werden. Ein feiner Zeit-Digital-Wandler hat einen hohen Leistungsverbrauch. Wie in 5 gezeigt, ist das Zeitintervall tf, das von dem feinen Zeit-Digital-Wandler gemessen wird, kurz im Vergleich zu dem Zeitintervall tm bzw. tc, das von dem groben Zeit-Digital-Wandler gemessen wird. Der feine Zeit-Digital-Wandler ist deshalb lediglich für einen relativ kurzen Zeitraum in Betrieb und der hohe Leistungsverbrauch des feinen Zeit-Digital-Wandler tritt lediglich während eines relativ kurzen Zeitraums auf. Ein feiner Zeit-Digital-Wandler hat außerdem einen hohen Flächenbedarf. Wie in 3 gezeigt, kann der feine Zeit-Digital-Wandler jedoch von mehreren groben Zeit-Digital-Wandlern gemeinsam genutzt werden, indem der feine Zeit-Digital-Wandler wahlweise mit einem der groben Zeit-Digital-Wandler gekoppelt wird.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zeit-Digital-Wandlers. Der Zeit-Digital-Wandler 602 kann beispielsweise in den Schaltungsanordnungen von 1 und 3 als erster oder als zweiter Zeit-Digital-Wandler eingesetzt werden. Der Zeit-Digital-Wandler 602 stellt eine Erweiterung des Zeit-Digital-Wandlers 402 dar, der mit Bezug auf 4 gezeigt und beschrieben wurde. Ebenso wie der Zeit-Digital-Wandler 402 von 4 empfängt der Zeit-Digital-Wandler 602 ein Startsignal 612 und ein Stoppsignal 614, und er gibt ein Steuersignal 618 aus, das ein Ende einer Wandlung eines Zeitintervalls in einem weiteren Zeit-Digital-Wandler steuern kann. Ähnlich wie der Zeit-Digital-Wandler 402 von 4 umfasst der Zeit-Digital-Wandler 602 eine Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4, die in einem Ring geschaltet sind, einen Schleifenzähler 644, in den ein von einem vierten Verzögerungselement 642_4 ausgegebenes Signal 650_3 eingekoppelt wird, und einen Stoppgenerator 646.
Im Unterschied zu dem Zeit-Digital-Wandler 402 von 4 umfasst der Stoppgenerator 646 des Zeit-Digital-Wandlers 602 eine Mehrzahl von Abtastelementen 648_1-648_4 und eine Logikeinheit 652. Die Abtastelemente 648_1–648_4 sind beispielsweise als Flip-Flop-Elemente ausgebildet, wobei das Stoppsignal 614 in einen Dateneingang eines jeden der Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4 eingekoppelt wird und wobei ein Takteingang eines jeden der Mehrzahl von Abtastelementen 648_1–648_4 jeweils mit einem Ausgang eines der Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4 gekoppelt ist. Jedem der Mehrzahl von Abtastelementen 648_1–648_4 ist somit jeweils ein Verzögerungselement 642_1–642_4 zugeordnet. In dem Zeit-Digital-Wandler 602 wird mittels der Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4 eine Laufzeit, die ein Zeitereignis benötigt, um den Ring von Verzögerungselementen 642_1–642_4 einmal vollständig zu durchlaufen, in eine Mehrzahl von Phasen unterteilt. Die Logikeinheit 652 ist über die Abtastelemente 648_1–648_4 mit den Ausgängen der Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4 gekoppelt und gibt an einem Ausgang ein bzw. mehrere Signale 654 aus, die einen digitalen Wert derjenigen Phase anzeigen, in der sich das Zeitereignis befand, als das Stoppsignal 614 aktiviert wurde.
Die Signale 654, die einen digitalen Wert der Phase anzeigen, werden ebenso wie Signale 656, die an einem Ausgang des Schleifenzählers 644 eine Anzahl von Iterationsschleifen anzeigen, die das Zeitereignis durchlaufen hat, in eine lokale Berechnungseinheit 658 eingekoppelt. Die lokale Berechungseinheit 658 ist Teil des Zeit-Digital-Wandlers 602 und gibt ein bzw. mehrere Ausgangssignale 616 aus, die einen digitalen Wert des in dem Zeit-Digital-Wandler 602 gewandelten Zeitintervalls anzeigen.
Die Logikeinheit 652 erzeugt weiterhin ein Steuersignal 618, das sie an einem Ausgang ausgibt und das ein Ende einer Wandlung eines Zeitintervalls in einem weiteren Zeit-Digital-Wandler steuern kann. Die Logikeinheit 652 steuert außerdem Freigabe-Eingänge, im Englischen als „enable” bezeichnet, der Abtastelemente 648 1-648 4 und des Schleifenzählers 644. Die Freigabe-Eingänge und entsprechende Freigabe-Steuerleitungen sind in 6 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Auflösung des Zeit-Digital-Wandlers 602 wird im Wesentlichen durch die Verzögerungsdauer bestimmt, die ein Zeitereignis in einem der Mehrzahl von Verzögerungselementen 642_1–642_4 erfährt. Im Vergleich zu dem Zeit-Digital-Wandler 402 von 4 hat der Zeit-Digital-Wandler 602 eine höhere Auflösung, da die Laufzeit des Zeitereignisses in dem Ring von Verzögerungselementen 642_1–642_4 in eine Mehrzahl von Phasen unterteilt ist. Da der Zeit-Digital-Wandler 602 vier Verzögerungselemente 642_1–642_4 umfasst, ist die Laufzeit in vier Phasen unterteilt, nämlich Phase 0, Phase 1, Phase 2 und Phase 3. Ein weiterer Zeit-Digital-Wandler, der mit dem Zeit-Digital-Wandler 602 gekoppelt ist, um einen Quantisierungsfehler zu korrigieren, muss lediglich einen geringen Messbereich aufweisen. Der weitere Zeit-Digital-Wandler hat deshalb nur einen geringen Flächenaufwand und einen geringen Leistungsbedarf.
7 zeigt einen Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf von Signalen, die mit Bezug auf 6 dargestellt und beschrieben wurden. Die Signale zeigen beispielhaft eine Betriebsweise der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen.
Ein Zeitereignis in Form eines Pulses auf dem Startsignal 612 startet eine Wandlung eines zu wandelnden Zeitintervalls tm im Zeit-Digital-Wandler 602. Der Puls breitet sich durch die Verzögerungselemente 642_1–642_4 hindurch aus, an deren Ausgängen die Signale 650_0–650_3 ausgegeben werden. Ist der Puls am Ausgang des vierten Verzögerungselements 642_4 angelangt, bewirkt er eine Erhöhung eines Zählerwerts im Schleifenzähler 644 und die Ausgangssignale 656 am Ausgang des Schleifenzählers 644 zeigen einen digitalen Wert an, der einem um den Wert ,1' erhöhten Zählerwert entspricht. Wie in 6 gezeigt, durchläuft der Puls den Ring von Verzögerungselementen 642_1–642_4 fünfmal vollständig, bevor das Stoppsignal 614 aktiv wird, indem es von dem Wert einer logischen ,0' auf den Wert einer logischen ,1' wechselt. Die Aktivierung des Stoppsignals 614 bewirkt, dass der Zählerwert im Schleifenzähler 644 nicht mehr weiter erhöht wird.
Die Aktivierung des Stoppsignals 614 bewirkt weiterhin, dass ein Signal 660_1 an einem Ausgang des Flip-Flop-Elements 648_2 auf den Wert einer logischen ,1' gesetzt wird. Daraufhin gibt die Logikeinheit 652 auf den Signalen 654 den digitalen Wert ,1' aus. Dadurch wird angezeigt, dass sich das Zeitereignis in der Phase 1 befand, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Stoppsignal 614 aktiviert wurde. Die anderen Flip-Flop-Elemente 648_1, 648_3, 648_4 werden deaktiviert, sobald das Stoppsignal 614 in dem Flip-Flop-Element 648_2 abgetastet wurde.
Wie in 7 gezeigt, entspricht ein vom Schleifenzähler 644 angezeigter Zählerwert dem Zeitintervall tc1. Ein von der Logikeinheit 652 angezeigter Wert entspricht dem Zeitintervall tc2. Die lokale Berechnungseinheit 658 nimmt eine Gewichtung des von der Logikeinheit 652 ausgegebenen Werts vor und addiert diesen gewichteten Wert mit dem von dem Schleifenzähler 644 ausgegebenen Wert. Die lokale Berechnungseinheit 658 gibt an den Ausgangssignalen 616 einen Wert aus, der dem Zeitintervall tc entspricht. Dieses Zeitintervall tc entspricht nicht genau dem zu messenden Zeitintervall tm. Ein vom Zeit-Digital-Wandler 602 tatsächlich gewandeltes Zeitintervall tc startet mit dem Puls des Startsignals 412 und endet mit dem Zeitpunkt, an dem das Zeitereignis am Ausgang des Flip-Flop-Elements 642_2 ankommt. Dabei wird ein Zeitraum tg zwischen der Aktivierung des Stoppsignals 614 und dem Zeitpunkt, zu dem das Zeitereignis am Ausgang des Flip-Flop-Elements 642_2 ankommt, von dem Zeit-Digital-Wandler 602 zu viel erfasst. Der an den Ausgangssignalen 616 ausgegebene Wert ist mit einem Quantisierungsfehler behaftet, der durch die niedrige bzw. grobe Auflösung des Zeit-Digital-Wandlers 602 begründet ist.
Wie bereits mit Bezug auf 3, 4 und 6 beschrieben, kann der Quantisierungsfehler mittels eines weiteren Zeit-Digital-Wandlers korrigiert werden, der mit dem Zeit-Digital-Wandler 602 gekoppelt ist und der eine hohe Auflösung aufweist. Der weitere Zeit-Digital-Wandler wandelt ein weiteres Zeitintervall tf, das von dem Zeitintervall tc bzw. tm abgeleitet ist. Der weitere, feine Zeit-Digital-Wandler entspricht beispielsweise dem in 3 dargestellten und beschriebenen, dritten Zeit-Digital-Wandler 306, und das weitere Zeitintervall tf entspricht beispielsweise dem in 3 beschriebenen, dritten Zeitintervall. Das zu messende Zeitintervall tm und das vom Zeit-Digital-Wandler 602 tatsächlich gewandelte tc entspricht beispielsweise dem in 3 beschriebenen, ersten Zeitintervall.
Wie in 7 gezeigt und ähnlich wie mit Bezug auf 3 beschrieben, wird eine Wandlung des Zeitintervalls tf im weiteren Zeit-Digital-Wandler mit der Aktivierung des Stoppsignals 614 gestartet. Ein Ende der Wandlung im weiteren Zeit-Digital-Wandler wird von dem Zeit-Digital-Wandler 602 mittels des Steuersignals 618 gesteuert. Wie mit Bezug auf 6 beschrieben, wird das Steuersignal 618 von dem Zeit-Digital-Wandler 602 erzeugt. Das Steuersignal 618 wird aktiviert, indem es von dem Wert einer logischen ,0' auf den Wert einer logischen ,1' wechselt. Der Zeit-Digital-Wandler 602 aktiviert das Steuersignal 618 nachdem das Stoppsignal 614 aktiviert wurde. Wie in 7 gezeigt, aktiviert der Zeit-Digital-Wandler 602 das Steuersignal 618 beispielsweise mit einer Verzögerung von zwei Phasen nachdem das Signal 660_1 an dem Ausgang des Flip-Flop-Elements 648_2 auf den Wert einer logischen ,1' gesetzt wurde. Eine Aktivierung des Steuersignals 618 bewirkt im weiteren Zeit-Digital-Wandler ein Ende der Wandlung des weiteren Zeitintervalls tf. Ein von dem weiteren Zeit-Digital-Wandler ausgegebener digitaler Wert entspricht dem Zeitintervall tf und ist mit keinem bzw. lediglich mit einem geringen Quantisierungsfehler behaftet. Der Quantisierungsfehler, der durch den groben Zeit-Digital-Wandler 602 verursacht wird, kann korrigiert werden, indem ein korrigierter digitaler Wert, der dem zu messenden Zeitintervall tm entspricht, berechnet wird. Die Korrektur kann beispielsweise in einer Berechnungseinheit einer Schaltungsanordnung, wie sie mit Bezug auf 3 gezeigt und beschrieben wurde, erfolgen, wobei die Berechnungseinheit einen von dem Zeit-Digital-Wandler 602 ausgegebenen digitalen Wert und einen von dem weiteren Zeit-Digital-Wandler ausgegebenen digitalen Wert empfängt.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform von zwei Zeit-Digital-Wandlern. Die Zeit-Digital-Wandler können beispielsweise in den Schaltungsanordnungen von 1 und 3 als erster und als zweiter Zeit-Digital-Wandler eingesetzt werden. Der erste Zeit-Digital-Wandler 802 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 804 weisen einen gleichen logischen Schaltungsaufbau auf, der ähnlich ist wie der logische Schaltungsaufbau des Zeit-Digital-Wandlers 602, wie er mit Bezug auf 6 gezeigt und beschrieben wurde. Der erste Zeit-Digital-Wandler 802 empfängt ein erstes Stoppsignal 814_1 und gibt ein erstes Steuersignal 818_1 und erste Ausgangssignale 816_1 aus, die einen digitalen Wert des in dem ersten Zeit-Digital-Wandler 802 gewandelten Zeitintervalls anzeigen. Der erste Zeit-Digital-Wandler 802 umfasst eine ersten Stoppgenerator 846_1 und eine erste, lokale Berechnungseinheit 658_1. Der zweite Zeit-Digital-Wandler 804 empfängt ein zweites Stoppsignal 814_2 und gibt ein zweites Steuersignal 8182 und zweite Ausgangssignale 816_2 aus, die einen digitalen Wert des in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler 804 gewandelten Zeitintervalls anzeigen. Der zweite Zeit-Digital-Wandler 804 umfasst eine zweiten Stoppgenerator 846_2 und eine zweite, lokale Berechnungseinheit 658_2.
Der erste Zeit-Digital-Wandler 802 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 804 sind mit einer gemeinsamen Schaltungseinheit 862 gekoppelt. Die gemeinsame Schaltungseinheit 862 empfängt ein Startsignal 812 und umfasst eine Mehrzahl von Verzögerungselementen 842_1–842_4, die als Ring geschaltet sind, und einen Schleifenzähler 844, der mit einem Ausgang eines vierten Verzögerungselements 842_4 gekoppelt ist. Der logische Aufbau der gemeinsamen Schaltungseinheit 862 entspricht dabei dem logischen Aufbau der Verzögerungselemente 642_1–642_4 und des Schleifenzählers 644 von 6. Bei einem Einsatz des ersten Zeit-Digital-Wandlers 802, des zweiten Zeit-Digital-Wandlers 804 und der Schaltungseinheit 862 beispielsweise in der Schaltungsanordnung 300 von 3, müssen die Verzögerungselemente und der Schleifenzähler nicht für jeden Zeit-Digital-Wandler 302, 304 getrennt vorgesehen werden, sondern die beiden Zeit-Digital-Wandler 302, 304 teilen sich die Verzögerungselemente und den Schleifenzähler. Dabei teilen sich in synergetischer Weise einerseits der erste Zeit-Digital-Wandler 302 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 den dritten Zeit-Digital-Wandler 306 und andererseits der erste Zeit-Digital-Wandler 302 und der zweite Zeit-Digital-Wandler 304 die Verzögerungselemente 642_1–642_4 und den Schleifenzählern 644. Dadurch wird eine noch weitere Verringerung des Flächenbedarfs der Schaltungsanordnung 300 ermöglicht, wodurch sich eine ultrakompakte Schaltungsanordnung mit optimierter Betriebsweise ohne Totzeiten und mit verringertem Energieverbrauch ergibt. Da der Flächenverbrauch die Herstellungskosten zu einem erheblichen Teil bestimmt, kann durch diese ultrakompakte Schaltungsanordnung eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden.
Die Verzögerungselemente 842_1–842_4 der gemeinsamen Schaltungseinheit 862 sind beispielsweise ständig im Betrieb, d. h. ein Zeitereignis breitet sich fortlaufend durch den Ring von Verzögerungselementen 842_1–842_4 hindurch aus. Die Wandlung im ersten Zeit-Digital-Wandler 802 und im zweiten Zeit-Digital-Wandler 804 wird dabei über das erste Stoppsignal 814_1 und das zweite Stoppsignal 814_2 gesteuert. In einer anderen Ausführungsform wird die Ausbreitung des Zeitereignisses am Ende jeder Wandlung gestoppt und vor Beginn einer neuen Wandlung neu gestartet.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung 900 umfasst einen Ereignisgenerator 964, einen Ereignisverteiler 966, eine Ergebniseinheit 968, eine Mehrzahl von M Zeit-Digital-Wandlern 902_1–902_M mit einer niedrigen Auflösung und eine Mehrzahl von N Zeit-Digital-Wandlern 906_1–906_N mit einer hohen Auflösung. Ein jeder der Mehrzahl von M Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M hat eine geringere Auflösung als ein jeder der Mehrzahl von N Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N. Die Mehrzahl von M Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M wird im Folgenden als grobe Zeit-Digital-Wandler bezeichnet und die Mehrzahl von N Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N wird im Folgenden als feine Zeit-Digital-Wandler bezeichnet. Die Mehrzahl der groben Zeit-Digital-Wandler umfasst beispielsweise einen Zeit-Digital-Wandler, wie er in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben wurde.
Der Ereignisgenerator 964 empfängt eine Mehrzahl von K Eingangssignalen 970_1–970_K und erzeugt Zeitereignisse aus den Eingangssignalen 970_1–970_K. Die Zeitereignisse steuern einen Beginn und ein Ende einer Wandlung von Zeitintervallen in den groben Zeit-Digital-Wandlern 902_1–902_M. Die Zeitereignisse werden über Startsignale 912_1–912_M und Stoppsignale 914_1–914_M in die groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M eingekoppelt. Die groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M geben Ausgangssignale 916_1–916_M aus, die Werte der gewandelten Zeitintervalle anzeigen. Die Ausgangssignale 916_1–916_M werden in die Ergebniseinheit 968 eingekoppelt. Die groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M geben weiterhin Steuersignale 918_1–918_M aus, die ein Ende einer Wandlung von Zeitintervallen in den feinen Zeit-Digital-Wandlern 902_1–902_M steuern. Die Steuersignale 918_1–918_M und die Stoppsignale 914_1–914_M werden in den Ereignisverteiler 966 eingekoppelt, der die Zeitereignisse auf den Steuersignalen 918_1–918_M und den Stoppsignalen 914_1–914_M auf die feinen Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N verteilt. Der Ereignisverteiler 966 koppelt wahlweise die feinen Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M mit den groben Zeit-Digital-Wandlern 902_1–902_M. Die feinen Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_N geben Ausgangssignale 9381–938_N aus, die Werte der von ihnen gewandelten Zeitintervalle anzeigen. Die Ausgangssignale 938_1–938_N werden in die Ergebniseinheit 968 eingekoppelt. In der Ergebniseinheit 968 findet eine Nachverarbeitung statt und an einem Ausgang 972 wird ein Gesamtmessergebnis der Schaltungsanordnung 900 ausgegeben.
Der Ereignisgenerator 964 wählt einen der groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M zur Durchführung der Wandlung eines Zeitintervalls beispielsweise nach einem Zufallsalgorithmus aus. Ebenso wählt der Ereignisverteiler 966 einen der feinen Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N beispielsweise nach einem Zufallsalgorithmus aus. Beispielsweise umfasst der Ereignisgenerator 964 und/oder der Ereignisverteiler 966 einen digitalen Multibit Sigma-Delta-Wandler, um den Zufallsalgorithmus zu erzeugen. Durch die Verwendung von Zufallsalgorithmen bei der Auswahl der Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M, 938_1–938_N kann ein Auftreten von Periodizitäten am Ausgang 972 vermieden werden.
Um einen geringen Flächenbedarf der Schaltungsanordnung 900 zu erreichen, können ein oder mehrere der groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M über den Ereignisverteiler 966 mit einem gleichen der feinen Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N gekoppelt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, können sich ein oder mehrere der groben Zeit-Digital-Wandler 902_1–902_M einen oder mehrere der feinen Zeit-Digital-Wandler 906_1–906_N teilen. Dabei ist die Mehrzahl von M groben Zeit-Digital-Wandlern 902_1–902_M kleiner als die Mehrzahl von N feinen Zeit-Digital-Wandlern 906_1–906_N.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Analog-Digital-Wandlers. Der Analog-Digital-Wandler 1000 umfasst einen Pulsmodulator 1074, einen Zeit-Digital-Wandler 1076 und eine digitale Verarbeitungseinheit 1078. Der Pulsmodulator 1074 empfängt an einem Eingang ein analoges Eingangssignal 1080 und wandelt dieses in ein pulsmoduliertes Signal 1082, das er an einem Ausgang ausgibt. Das pulsmodulierte Signal 1082 wird in den Zeit-Digital-Wandler 1076 eingekoppelt, der eine Schaltungsanordnung umfasst, wie sie in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben wurde. Der Zeit-Digital-Wandler 1076 wandelt eine Zeitdauer einer Hochphase des pulsmodulierten Signals 1082 in einen digitalen Wert und gibt diesen an einem Ausgang 1084 aus. Weiterhin wandelt der Zeit-Digital-Wandler 1076 eine Zeitdauer einer Tiefphase des pulsmodulierten Signals 1082 in einen weiteren digitalen Wert und gibt diesen an einem weiteren Ausgang 1086 aus. Der Ausgang 1084 und der weitere Ausgang 1086 des Zeit-Digital-Wandlers 1076 sind mit der digitalen Verarbeitungseinheit 1078 gekoppelt, die eine Nachverarbeitung des digitalen Werts und des weiteren digitalen Werts vornimmt.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Wandeln von Zeitintervallen.
In 1102 wird ein erstes Zeitintervall durch einen ersten Zeit-Digital-Wandler gewandelt.
In 1104 wird ein zweites Zeitintervall durch einen zweiten Zeit-Digital-Wandler gewandelt.
In 1106 wird der erste Zeit-Digital-Wandler mit einem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt.
In 1108 wird der erste Zeit-Digital-Wandler von dem dritten Zeit-Digital-Wandler entkoppelt.
In 1110 wird der zweite Zeit-Digital-Wandler mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt.
Die Reihenfolge der Schritte des Verfahrens 1100 muss nicht der oben beschriebenen Reihenfolge entsprechen. Das Verfahren 1100 kann mit einer der Schaltungsanordnungen bzw. mit einem der Zeit-Digital-Wandler, wie sie in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben wurden, durchgeführt werden.

Claims

Schaltungsanordnung (100, 300, 900) mit: einem ersten Zeit-Digital-Wandler (102, 302, 402, 602, 802, 9021) mit einer ersten Auflösung zum Wandeln eines ersten Zeitintervalls (TH, t1, tm, tc), einem zweiten Zeit-Digital-Wandler (104, 304, 402, 602, 804, 902_2) mit einer zweiten Auflösung zum Wandeln eines zweiten Zeitintervalls (TL, t2, tm, tc), einem dritten Zeit-Digital-Wandler (106, 306, 906_1) mit einer dritten Auflösung, der mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler koppelbar ist, zum Wandeln eines dritten Zeitintervalls (t3, tf) und eines vierten Zeitintervalls (t4, tf), und einer Umschalteinheit (308, 966) zum wahlweisen Koppeln des dritten Zeit-Digital-Wandlers mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler oder dem zweiten Zeit-Digital-Wandler, wobei die Umschalteinheit mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler derart gekoppelt ist, dass entweder ein vom ersten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal (318, 418, 618, 818_1, 918_1) oder ein vom zweiten Zeit-Digital-Wandler gesendetes Steuersignal (326, 418, 618, 818_2, 918_2) die Wandlung im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler eine gleiche Auflösung aufweisen.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der dritte Zeit-Digital-Wandler eine höhere Auflösung aufweist als der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei entweder das vom ersten Zeit-Digital-Wandler gesendete Steuersignal oder das vom zweiten Zeit-Digital-Wandler gesendete Steuersignal ein Ende der Wandlung im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler einen ersten Eingang zum Empfangen eines ersten Startsignals (312, 412, 612, 912_1) und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines ersten Stoppsignals (314, 414, 614, 914_1) aufweist, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler derart ausgestaltet ist, dass das erste Startsignal einen Beginn einer Wandlung des ersten Zeitintervalls steuert und das erste Stoppsignal ein Ende der Wandlung des ersten Zeitintervalls steuert, wobei der zweite Zeit-Digital-Wandler einen dritten Eingang zum Empfangen eines zweiten Startsignals (320, 412, 612, 912_2) und einen vierten Eingang zum Empfangen eines zweiten Stoppsignals (322, 414, 614, 914_2) aufweist, und wobei der zweite Zeit-Digital-Wandler derart ausgestaltet ist, dass das zweite Startsignal einen Beginn einer Wandlung des zweiten Zeitintervalls steuert und das zweite Stoppsignal ein Ende der Wandlung des zweiten Zeitintervalls steuert.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall abgeleitet ist und wobei das vierte Zeitintervall von dem zweiten Zeitintervall abgeleitet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 6, wobei das dritte Zeitintervall von dem ersten Zeitintervall derart abgeleitet ist, dass das erste Stoppsignal einen Beginn der Wandlung des dritten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert und dass ein Steuersignal (318, 418, 618, 818_1, 918_1), das im ersten Zeit-Digital-Wandler aus dem ersten Stoppsignal erzeugt wird, ein Ende der Wandlung des dritten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert, und wobei das vierte Zeitintervall von dem zweiten Zeitintervall derart abgeleitet ist, dass das zweite Stoppsignal einen Beginn der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert und dass ein weiteres Steuersignal (326, 418, 618, 818_2, 918_2), das im zweiten Zeit-Digital-Wandler aus dem zweiten Stoppsignal erzeugt wird, ein Ende der Wandlung des vierten Zeitintervalls im dritten Zeit-Digital-Wandler steuert.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler vorgesehen ist zum Wandeln des ersten Zeitintervalls in einen ersten digitalen Wert, wobei der zweite Zeit-Digital-Wandler vorgesehen ist zum Wandeln des zweiten Zeitintervalls in einen zweiten digitalen Wert, und wobei der dritte Zeit-Digital-Wandler vorgesehen ist zum Wandeln des dritten Zeitintervalls in einen dritten digitalen Wert und zum Wandeln des vierten Zeitintervalls in einen vierten digitalen Wert.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 mit: einer Berechnungseinheit (310, 968), die mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler, dem zweiten Zeit-Digital-Wandler und dem dritten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt ist, zum Berechnen eines dem ersten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem ersten digitalen Wert und dem dritten digitalen Wert und zum Berechnen eines dem zweiten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem zweiten digitalen Wert und dem vierten digitalen Wert.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden: Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung vorgesehen ist zum Wandeln des zweiten Zeitintervalls, das zeitlich nach dem ersten Zeitintervall folgt und wobei sich das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall nicht überlappen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, wobei die Schaltungsanordnung vorgesehen ist zum Wandeln des zweiten Zeitintervalls, das zeitlich direkt an das erste Zeitintervall angrenzt.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Schaltungsanordnung vorgesehen ist zum Wandeln des zweiten Zeitintervalls, das sich mit dem ersten Zeitintervall teilweise überlappt.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler eine erste Mehrzahl von Verzögerungselementen (442_1–442_4, 642_1– 642_4) umfasst, die als Ring geschaltet sind, und wobei der zweite Zeit-Digital-Wandler eine zweite Mehrzahl von Verzögerungselementen (4421–442_4, 642_1–642_4) umfasst, die als Ring geschaltet sind.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler gleich ausgestaltet sind.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1–11 mit: einer Mehrzahl von Verzögerungselementen (842_1–842_4), die mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler und mit dem zweiten Zeit-Digital-Wandler gekoppelt sind, zum Wandeln des ersten Zeitintervalls und zum Wandeln des zweiten Zeitintervalls.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit: einem Ereignisgenerator (964) zum Empfangen von mindestens einem Eingangssignal (970_1–970_K) und zum Erzeugen von mindestens einem Zeitereignis aus dem mindestens einen Eingangssignal, wobei der Ereignisgenerator mit dem ersten Zeit-Digital-Wandler (902_1) und dem zweiten Zeit-Digital-Wandler (902_2) gekoppelt ist, und wobei das mindestens eine Zeitereignis zum Steuern einer Wandlung im ersten Zeit-Digital-Wandler oder im zweiten Zeit-Digital-Wandler vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, wobei das mindestens eine Zeitereignis ein Pulssignal, eine Signalflanke oder eine Impulsspitze ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 oder 17 mit: einer ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern (902_1–902_M), die den ersten Zeit-Digital-Wandler und den zweiten Zeit-Digital-Wandler umfasst und die mit dem Ereignisgenerator gekoppelt ist, wobei der Ereignisgenerator zum Steuern einer Wandlung in der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern vorgesehen ist, einer zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern (906_1–906_N), die den dritten Zeit-Digital-Wandler umfasst, und einem Ereignisverteiler (966), der mit der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern und mit der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern gekoppelt ist, wobei der Ereignisverteiler zum Steuern einer Wandlung in der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, wobei die erste Mehrzahl M Zeit-Digital-Wandler umfasst, wobei die zweite Mehrzahl N Zeit-Digital-Wandler umfasst, und wobei N gleich oder kleiner als M ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei der Ereignisgenerator derart ausgestaltet ist, dass er einen der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern nach einem Zufallsalgorithmus zur Durchführung der Wandlung auswählt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, wobei der Ereignisgenerator einen digitalen Multibit Sigma-Delta-Wandler zum Erzeugen des Zufallsalgorithmus umfasst.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18–21, wobei der Ereignisverteiler derart ausgestaltet ist, dass er einen der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandlern nach einem weiteren Zufallsalgorithmus zur Durchführung der Wandlung auswählt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, wobei der Ereignisverteiler einen weiteren digitalen Multibit Sigma-Delta-Wandler zum Erzeugen des weiteren Zufallsalgorithmus umfasst.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18–23, wobei ein jeder der ersten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandler eine niedrigere Auflösung aufweist als ein jeder der zweiten Mehrzahl von Zeit-Digital-Wandler.
Analog-Digital-Wandler (1000) mit: einem Pulsmodulator (1074) zum Wandeln eines analogen Signals in ein pulsmoduliertes Signal, einer Schaltungsanordnung (100, 300, 900, 1076) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit dem Pulsmodulator gekoppelt ist, zum Wandeln des pulsmodulierten Signals in mindestens einen digitalen Wert, und einer digitalen Verarbeitungseinheit (1078), die mit der Schaltungsanordnung gekoppelt ist, zum Verarbeiten des mindestens einen digitalen Werts.
Verfahren zum Wandeln von Zeitintervallen, umfassend: Wandeln eines ersten Zeitintervalls durch einen ersten Zeit-Digital-Wandler, Wandeln eines zweiten Zeitintervalls durch einen zweiten Zeit-Digital-Wandler, Koppeln des ersten Zeit-Digital-Wandlers mit einem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler, Entkoppeln des ersten Zeit-Digital-Wandlers von dem dritten Zeit-Digital-Wandler, und Koppeln des zweiten Zeit-Digital-Wandlers mit dem dritten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern einer Wandlung eines vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler eine gleiche Auflösung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei der dritte Zeit-Digital-Wandler eine höhere Auflösung aufweist als der erste Zeit-Digital-Wandler und der zweite Zeit-Digital-Wandler.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26–28, weiterhin umfassend: Senden eines Steuersignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern eines Endes der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler, und Senden eines weiteren Steuersignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler zum Steuern eines Endes der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26–29, weiterhin umfassend: Empfangen eines ersten Startsignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler, Steuern eines Beginns der Wandlung des ersten Zeitintervalls in dem ersten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Startsignal, Empfangen eines ersten Stoppsignals durch den ersten Zeit-Digital-Wandler, Steuern eines Endes der Wandlung des ersten Zeitintervalls in dem ersten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Stoppsignal, Empfangen eines zweiten Startsignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler, Steuern eines Beginns der Wandlung des zweiten Zeitintervalls in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Startsignal, Empfangen eines zweiten Stoppsignals durch den zweiten Zeit-Digital-Wandler, und Steuern eines Endes der Wandlung des zweiten Zeitintervalls in dem zweiten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Stoppsignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26–30, weiterhin umfassend: Ableiten des dritten Zeitintervalls von dem ersten Zeitintervall, und Ableiten des vierten Zeitintervalls von dem zweiten Zeitintervall.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 und 31, weiterhin umfassend: Steuern eines Beginns der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das erste Stoppsignal, Erzeugen eines Steuersignals aus dem ersten Stoppsignal, Steuern eines Endes der Wandlung des dritten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das Steuersignal, Steuern eines Beginns der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das zweite Stoppsignal, Erzeugen eines weiteren Steuersignals aus dem zweiten Stoppsignal, und Steuern eines Endes der Wandlung des vierten Zeitintervalls in dem dritten Zeit-Digital-Wandler durch das weitere Steuersignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26–32, weiterhin umfassend: Wandeln des ersten Zeitintervalls in einen ersten digitalen Wert, Wandeln des zweiten Zeitintervalls in einen zweiten digitalen Wert, Wandeln des dritten Zeitintervalls in einen dritten digitalen Wert, und Wandeln des vierten Zeitintervalls in einen vierten digitalen Wert.
Verfahren nach Anspruch 33, weiterhin umfassend: Berechnen eines dem ersten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem ersten digitalen Wert und dem dritten digitalen Wert, und Berechnen eines dem zweiten Zeitintervall entsprechenden digitalen Werts aus dem zweiten digitalen Wert und dem vierten digitalen Wert.