DE102017103873B4

DE102017103873B4 - Sensorschaltung und Erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE102017103873B4
Application number: DE102017103873.6A
Authority: DE
Inventors: Mario Motz; Michael Strasser
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2037-02-25
Also published as: DE102017103873A1; US20180247522A1; US10490060B2

Abstract

Eine Sensorschaltung (100), umfassend:eine erste Schnittstelle , die ausgebildet ist, um ein erstes Sensorsignal (103-1) ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe zu empfangen;einen ersten Analog-zu-Digital-Wandler (106-1), der ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, erstes Sensorsignal zu erzeugen;eine zweite Schnittstelle, die ausgebildet ist, um ein zweites Sensorsignal (103-2) ansprechend auf eine zweite Messung der gleichen ersten physikalischen Größe zu empfangen;eine dritte Schnittstelle, die ausgebildet ist, um zumindest ein drittes Sensorsignal (105) ansprechend auf zumindest eine dritte Messung von zumindest einer unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe zu empfangen;einen Multiplexer (108), der ausgebildet ist, um das zweite und das zumindest eine dritte Sensorsignal in ein gemultiplextes Sensorsignal zu multiplexen;einen zweiten Analog-zu-Digital-Wandler (106 -2), der mit dem Multiplexer gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das gemultiplexte Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen;ferner umfassendeine Verzögerungsschaltung (110), die ausgebildet ist, um eine Abtastverzögerung zwischen einem Abtastintervall des ersten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-1) und einem Abtastintervall des zweiten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-2) zu verursachen;ein erstes digitales Filter (112-1), das ausgebildet ist, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern, wobei das erste digitale Filter eine erste Filterverzögerung aufweist;ein zweites digitales Filter (112-2), das ausgebildet ist, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, das dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist, wobei das zweite digitale Filter eine zweite Filterverzögerung aufweist;wobei eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung der Abtastverzögerung entspricht.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Sensorschaltungen und insbesondere auf redundante Sensorkonzepte für funktionale Sicherheit.
Hintergrund
Sensoren werden auf vielen Gebieten der Technik verwendet, um bestimmte physikalische Größen zu messen, wie z. B. Temperatur, Druck, Lichtintensität oder Magnetfelder - um nur einige Beispiele zu nennen.
Magnetfeldsensoren werden zum Beispiel bei verschiedenen Anwendungen verwendet, um ein Magnetfeld zu erfassen. Die DE 697 36 944 T2 beschreibt beispielsweise eine Hall-Vorrichtung, die mit einem Spinning-Current-Verfahren betrieben wird, um Offset Spannungen zu kompensieren. Um zum Beispiel eine Position oder Bewegung zu detektieren, kann ein Magnet an einem beweglichen Element befestigt sein, wie z. B. einem Polrad oder einem linear bewegbaren Element. Wenn sich das bewegbare Element bewegt, variiert ein Magnetfeld, das durch den Magneten erzeugt wird, was durch einen Magnetfeldsensor detektiert werden kann. Solche Anordnungen können zum Beispiel verwendet werden, um eine Position, Geschwindigkeit, Abfälschung eines Magnetfeldes auf intelligenten Zählern oder eine Beschleunigung zu erfassen. Manchmal werden solche Anordnungen und Magnetfeldsensoren bei sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel im Automobilbereich. Bei solchen Anwendungen ist eine zuverlässige Operation des Magnetfeldsensors wichtig. Ferner kann bei solchen Anwendungen erwünscht sein, dass Fehler des Magnetfeldsensors detektierbar sind, derart, dass ein System, in dem der Magnetfeldsensor verwendet wird, einen Fehler des Magnetfeldsensors erkennen kann, zum Beispiel. Bei herkömmlichen Ansätzen werden manchmal redundante Magnetfeldsensoren bereitgestellt, zum Beispiel ein Haupt-Magnetfeldsensor und ein möglicherweise kleinerer Hilfs-Magnetfeldsensor. Der Haupt-Magnetfeldsensor und der Hilfs-Magnetfeldsensor können auf einem selben Chip bereitgestellt sein. Bei anderen Ansätzen können zwei separate Sensorchips in einem einzelnen Gehäuse angeordnet sein. Ausgaben des Haupt- und Hilfs-Magnetfeldsensors können verglichen werden, und wenn sie sich um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert unterscheiden, kann dies zum Beispiel einen Fehlerzustand anzeigen.
Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, wird erkennen, dass nicht nur Magnetfeldsensoren sondern auch Sensoren für andere physikalische Größen bei solchen sicherheitskritischen Anwendungen verwendet werden können. Die US 2012/0206282 A1 beschreibt ein redundantes Analog-Digital-Wandlungssystem mit mindestens einem Eingangsmultiplexer, ersten und zweiten redundanten Analog-Digital-Wandler, einer Vergleichsschaltung und einem Ausgangsmultiplexer. Der mindestens eine Eingangsmultiplexer kann mehrere analoge Eingangssignale empfangen und mindestens ein gemultiplextes analoges Eingangssignal ausgeben. Der erste und der zweite redundante Analog-Digital-Wandler können das mindestens eine gemultiplexte analoge Eingangssignal konvertieren, um jeweils erste und zweite digitale Ausgangssignale zu erzeugen, wobei der erste digitale Ausgang eine größere digitale Auflösung als der zweite digitale Ausgang aufweist. Es kann manchmal wünschenswert sein, noch mehr Sensoren zu kombinieren, während die Hardwarekomplexität so niedrig wie möglich gehalten wird.
Zusammenfassung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Sensorschaltung bereitgestellt, umfassend eine erste Schnittstelle, die ausgebildet ist, um ein erstes Sensorsignal ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe zu empfangen. Ein erster Analog-zu-Digital-Wandler (ADC; Analog-to-Digital Converter) ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, erstes Sensorsignal zu erzeugen. Die Sensorschaltung umfasst eine zweite Schnittstelle, die ausgebildet ist, um ein zweites Sensorsignals ansprechend auf eine zweite Messung derselben ersten physikalischen Größe zu empfangen, und zumindest eine dritte Schnittstelle, die ausgebildet ist, um zumindest ein drittes Sensorsignals ansprechend auf zumindest eine dritte Messung der zumindest einen unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe zu empfangen. Die Sensorschaltung umfasst einen Multiplexer, der ausgebildet ist, um das zweite und das zumindest eine dritte Sensorsignal in ein gemultiplextes Sensorsignal zu multiplexen. Der zweite ADC ist mit dem Multiplexer gekoppelt und ausgebildet, um das gemultiplexte Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann der Multiplexer für ein Zeitmultiplexen des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals ausgebildet sein. Wenn die unterschiedlichen physikalischen Größen in unterschiedlichen Frequenzbändern gemessen werden, könnte der Multiplexer für ein anderes Beispiel auch für ein Frequenzmultiplexen ausgebildet sein.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann der Multiplexer ausgebildet sein, um das zweite und das zumindest eine dritte Sensorsignal derart zu multiplexen, dass jeder zweite ausgegebene Abtastwert dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist. Wenn mehr als zwei Signale gemultiplext werden, kann ein drittes Sensorsignal zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Sensorsignal-Abtastwerten angeordnet sein und ein vierter Sensorsignal-Abtastwert kann zwischen den nächsten zwei aufeinanderfolgenden Sensorsignal-Abtastwerten angeordnet sein, usw.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweisen, die ausgebildet ist, um eine Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung zwischen einem Abtastintervall des ersten ADC und einem Abtastintervall des zweiten ADC zu verursachen. Das bedeutet, die Abtastzeiten der zwei ADCs können im Hinblick aufeinander phasenverschoben werden, um einen Totzeit-Effekt aufzuheben, der durch Multiplexen verursacht wird.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung ferner ein erstes digitales Filter aufweisen, das ausgebildet ist, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern. Das erste digitale Filter weist eine erste Filterverzögerung oder Latenzzeit auf. Die Sensorschaltung kann ferner ein zweites digitales Filter aufweisen, das ausgebildet ist, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, die dem zweiten Sensorsignal zugeordnet sind. Das zweite digitale Filter weist eine zweite Filterverzögerung oder Latenzzeit auf. Eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung kann der Abtastverzögerung entsprechen. Genauer gesagt kann eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entsprechen, was zu im Wesentlichen derselben effektiven gesamten Verarbeitungsverzögerung in den zwei Signalpfaden führt. Die jeweiligen digitalen Filter können als Tiefpassfilter implementiert sein. Bei einigen Beispielimplementierungen kann das Filtern an einer Teilmenge der entsprechenden Sensorsignal-Abtastwerte ausgeführt werden, insbesondere wenn FIR-Filter (FIR = Finite Impulse Response; Filter mit endlicher Impulsantwort) verwendet werden. Im Gegensatz impliziert ein Filtern mit unendlicher Impulsantwort (IIR; Infinite Impulse Response) eine Rückkopplungsstruktur, derart, dass ein unbegrenzter Betrag an Abtastwerten die Filterausgabe beeinflusst.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Abtastverzögerung einem Bruchteil eines Multiplex-Zeitschlitzes entsprechen. Bei einigen Beispielen kann der Bruchteil ein Halb (1/2) eines Multiplex-Zeitschlitzes und/oder eines Abtastintervalls sein.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung ferner, vorgeschaltet zu dem zweiten digitalen Filter, einen Demultiplexer aufweisen, der ausgebildet ist, um Abtastwerte des zweiten Sensorsignals von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals zu trennen, das aus dem abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignal besteht. Auf diese Weise können nur Abtastwerte, die dem zweiten Sensorsignal zugeordnet sind, mit dem zweiten digitalen Filter gefiltert werden.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann das zweite digitale Filter ausgebildet sein, um das abgetastete, gemultiplexte Sensorsignal durch Gewichten von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals mit Null zu filtern. Alternativ kann das zweite digitale Filter ausgebildet sein, um das abgetastete, gemultiplexte Sensorsignal durch Pausieren seiner Filteroperation für Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals zu filtern. Dies kann das zweite Sensorsignal von dem dritten Sensorsignal isolieren und kann zu einem Vorteil nur von dem zweiten Sensorsignal führen.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die erste physikalische Größe ein Magnetfeld sein und die zweite physikalische Größe ist unterschiedlich zu diesem Magnetfeld (wie beispielsweise Temperatur, Belastung, Druck, etc.). Somit kann das erste Sensorsignal ein Sensorsignal aus einem ersten Magnetfeldsensor sein und das zweite Sensorsignal kann ein Sensorsignal aus einem zweiten (redundanten) Magnetfeldsensor sein.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann das dritte Sensorsignal ein Sensorsignal aus einem eines Belastungs- oder Temperatur-Sensor sein.
Ein bekanntes Problem von Hall-Sensoren ist ihre Versatzspannung. Die Versatzspannung ist eine statische oder Ausgangsspannung mit sehr niedriger Frequenz an den Erfassungskontakten des Hall-Sensors in Abwesenheit eines Magnetfeldes. Die Ursachen von Versatzspannungen in integrierten Hall-Bauelementen sind Mängel beim Herstellungsprozess und eine Inhomogenität von Materialien. Ein bekanntes Versatz-Reduktionsverfahren ist das sogenannte Schalt-Spinning-Current-Verfahren. Dieses Verfahren kann eine Hall-Platte mit acht oder mehr Kontakten verwenden, die symmetrisch im Hinblick auf die Rotation um z.B. 45° sind. Ein diskreter Spin der Richtung des Stroms wird wird durch Kontakt-Kommutierung verursacht. Ein Mitteln der aufeinanderfolgenden Hall-Spannungen kann den Versatz reduzieren. Somit kann bei einigen Beispielimplementierungen, die sich auf Hall-Sensoren beziehen, das erste Sensorsignal ein Sensorsignal aus einem ersten Hall-Sensor sein, der gemäß dem ersten Spinning-Current-Schema arbeitet. Das zweite Sensorsignal kann ein Sensorsignal aus einem zweiten Hall-Sensor sein, der gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema arbeitet. In solchen Fällen kann der erste ADC ausgebildet sein, um kontinuierlich aufeinanderfolgende Abtastwerte des ersten Sensorsignals entsprechend aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas zu erzeugen. Der zweite ADC kann ausgebildet sein, um kontinuierlich ein Ausgangssignal des Multiplexers abzutasten, der Abtastwerte des zweiten Sensorsignals verursacht, die aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas entsprechen, die durch Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals unterbrochen werden sollen. Das erste und zweite Spinning-Current-Schema können im Prinzip identisch sein, sie können sich jedoch in ihrer jeweiligen Geschwindigkeit oder Frequenz der Kontakt-Kommutierung unterscheiden.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann ein Verhältnis zwischen einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas und einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas zwei entsprechen. Somit kann eine Phase des zweiten Spinning-Current-Schemas zwei Mal so lange dauern wie eine Phase des ersten Spinning-Current-Schemas, was zu einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas von zwei Mal so hoch wie die Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas führt. Bei einigen Beispielen kann dies auch für mehr als zwei gemultiplexte Sensorsignale gelten, wenn die Sensorsignale derart gemultiplext werden, dass jeder zweite ausgegebene Abtastwert dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist. Ein kompletter Zyklus eines Spinning-Current-Schemas besteht üblicherweise aus einer ganzen Zahl (>1) aus Phasen. Zum Beispiel kann ein kompletter Zyklus eines Spinning-Current-Schemas aus vier oder acht Phasen bestehen.
Bei einigen Beispielimplementierungen, die sich auf Spinning-Current-Schemata beziehen, kann die Sensorschaltung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweisen, die ausgebildet ist, um ein Abtastintervall des zweiten ADC gegenüber einem Abtastintervall des ersten ADC um eine Abtastverzögerung zu verzögern, die einem Bruchteil eines Multiplex-Zeitschlitzes entspricht. Bei einigen Beispielen kann der Bruchteil auf eine Hälfte (1/2) eines Multiplex-Zeitschlitzes oder eines Abtastintervalls festgelegt sein.
Bei einigen Beispielimplementierungen, die sich auf Spinning-Current-Schemata beziehen, kann die Sensorschaltung ferner ein erstes digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung aufweisen, das ausgebildet ist, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern. Das erste digitale Filter weist eine Filterverzögerung (oder Latenzzeit) und eine erste Filterlänge auf, die eine Mehrzahl von Zyklen des ersten Spinning-Current-Schemas (z.B. Exakt zwei Zyklen) abdeckt. Die Sensorschaltung kann ferner ein zweites digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung aufweisen, das ausgebildet ist, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, die dem zweiten Sensorsignal zugeordnet sind. Das zweite digitale Filter weist eine zweite Filterverzögerung (oder Latenzzeit) und eine zweite Filterlänge auf, die einen Zyklus des zweiten Spinning-Current-Schemas (z.B. Exakt einen Zyklus) abdeckt. Eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung entspricht der ersten Filterverzögerung.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung wiederum optional eine Steuerungsschaltung aufweisen, die ausgebildet ist, um einen oder mehrere Abtastwerte, die aus dem ersten Sensorsignal hergeleitet werden, mit einem oder mehreren Abtastwerten zu vergleichen, die aus dem zweiten Sensorsignal hergeleitet werden, und um eine Maßnahme funktionaler Sicherheit auszuführen, falls eine Abweichung der verglichenen Abtastwerte eine vordefinierte Schwelle überschreitet. Die Maßnahme oder Funktion funktionaler Sicherheit kann das Erzeugen eines Warnsignals, Verursachen eines Zurücksetzens der Sensorschaltung oder Blockieren einer Schnittstelle oder anderer externer Komponenten umfassen, zum Beispiel. Während die Steuerungseinheit eine interne Schaltungsanordnung sein kann, die auf einem gemeinsamen Substrat oder in einem gemeinsamen Gehäuse mit anderen Komponenten der Sensorschaltung integriert ist, könnte die elektronische Steuerungseinheit auch ein externes Bauelement sein, wie beispielsweise die ECU (elektronische Steuerungseinheit) eines Fahrzeugs, die ein oder mehrere der elektrischen Systeme oder Teilsysteme in einem Transportfahrzeug steuert.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung eine integrierte Schaltung (IC; integrated circuit) sein. Diese Sensor-IC kann kommunikativ mit anderen Bauelementen gekoppelt sein, wie beispielsweise einer ECU.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Sensorsystem bereitgestellt, umfassend einen ersten Hall-Sensor, der ausgebildet ist, um ein Magnetfeld zu messen und um ein erstes Sensorsignal basierend auf der Messung zu erzeugen. Ein erster ADC ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, erstes Sensorsignal zu erzeugen. Ein zweiter Hall-Sensor ist ausgebildet, um dasselbe Magnetfeld zu messen und um ein zweites Sensorsignal basierend der Messung zu erzeugen. Zumindest ein dritter Sensor ist ausgebildet, um zumindest eine unterschiedliche physikalische Größe zu messen und um zumindest ein drittes Sensorsignal basierend auf der Messung zu erzeugen. Ein Zeitmultiplexer ist ausgebildet, um entweder das zweite oder das zumindest eine dritte Sensorsignal in zeitlich abwechselndem Muster auszugeben, um ein gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen. Ein zweiter ADC ist mit dem Multiplexer gekoppelt und ausgebildet, um das gemultiplexte Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen. Eine Verzögerungsschaltungsanordnung ist ausgebildet, um eine Abtastverzögerung zwischen einem Abtastintervall des ersten ADC und einem Abtastintervall des zweiten ADC zu verursachen. Ein erstes, digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung mit einer ersten Filterverzögerung (oder Latenzzeit) ist ausgebildet, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern. Ein zweites, digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung mit einer zweiten Filterverzögerung (oder Latenzzeit) ist ausgebildet, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, die dem zweiten Sensorsignal zugeordnet sind. Eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung entspricht der Abtastverzögerung.
Bei einigen Beispielimplementierungen sind der erste Hall-Sensor gemäß einem ersten Spinning-Current-Schema wirksam und der zweite Hall-Sensor gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema wirksam. Bei einigen Beispielimplementierungen kann ein Verhältnis zwischen einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas und einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas zwei entsprechen. Der erste ADC ist ausgebildet, um kontinuierlich das erste Sensorsignal abzutasten, das aufeinanderfolgende Abtastwerte des ersten Sensorsignals verursacht, die aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas entsprechen. Der zweite ADC ist ausgebildet, um kontinuierlich ein Ausgangssignal des Zeitmultiplexers abzutasten, der Abtastwerte des zweiten Sensorsignals verursacht, die aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas entsprechen, die durch Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals unterbrochen werden sollen.
Bei einigen Beispielimplementierungen ist das zweite digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung ausgebildet, um ein Ausganssignal des zweiten ADC zu filtern durch Vernachlässigen von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Erfassungsverfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines ersten Sensorsignals ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe, das Bereitstellen eines zweiten Sensorsignals ansprechend auf eine zweite Messung der gleichen ersten physikalischen Größe, das Bereitstellen von zumindest einem dritten Sensorsignal ansprechend auf zumindest eine dritte Messung von zumindest einer unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe, das Multiplexen des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals, um ein gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen, das Abtasten des ersten Sensorsignals mit einem ersten ADC, um ein abgetastetes, erstes Sensorsignal zu erhalten, und das Abtasten des gemultiplexten Sensorsignals mit einem zweiten ADC, um ein abgetastetes gemultiplextes Sensorsignal zu erhalten.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann das Verfahren ferner das Verursachen einer Abtastverzögerung zwischen einem Abtastintervall des ersten ADC und einem Abtastintervall des zweiten ADC, das Filtern des abgetasteten ersten Sensorsignals mit einem ersten digitalen Filter, das Filtern von Abtastwerten des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals, die dem zweiten Sensorsignal zugeordnet sind, mit einem zweiten Tiefpassfilter, wobei eine Differenz zwischen einer ersten Filterverzögerung des ersten Tiefpassfilters und einer zweiten Filterverzögerung des zweiten Tiefpassfilters der Abtastverzögerung entspricht. Bei einigen Beispielimplementierungen kann eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entsprechen. Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Abtastverzögerung einer Hälfte eines Multiplex-Zeitschlitzes entsprechen.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann das Filtern der Ausgabe des zweiten ADC das Vernachlässigen von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals aufweisen.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann das erste Sensorsignal ein Sensorsignal aus einem ersten Hall-Sensor sein, der gemäß einem ersten Spinning-Current-Schema arbeitet, und das zweite Sensorsignal kann ein Sensorsignal aus einem zweiten Hall-Sensor sein, der gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema arbeitet. Das Filtern der Ausgabe des ersten ADC kann das Mitteln einer ersten Anzahl von Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas aufweisen, und das Filtern der Ausgabe des zweiten ADC kann das Mitteln einer unterschiedlichen zweiten Anzahl von Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas aufweisen.
Obwohl der zweite ADC verwendet wird, um auch einen oder mehrere dritte Hilfskanäle abzutasten, stellt die vorliegende Offenbarung Konzepte bereits, die Vergleiche zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorsignal mit einer minimalen Latenzzeit-Differenz erlauben.
Figurenliste
Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen

1 ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Sensorschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ein Flussdiagramm eines Erfassungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Sensorschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ein Beispiel einer relativen Zeitgebung zwischen einer Ausgabe eines ersten ADC und einer Ausgabe eines zweiten ADC zeigt;
5 ein Beispiel eines Spinning-Current-Schemas mit acht Betriebsphasen pro Zyklus zeigt;
6 eine relative Zeitgebung zwischen einer Ausgabe eines ersten ADC und einer Ausgabe eines zweiten ADC und ein entsprechendes Filtern zeigt;
7a, b Beispiele von Signalverarbeitungsketten eines ersten und zweiten ADC-Kanals zeigen; und
8 ein Konzept von Hybrid-ADCs darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren kann die Dicke von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden bestimmte Beispiele derselben in den Figuren dementsprechend beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente, die identisch oder in modifizierter Form im Vergleich zueinander implementiert sein können, während sie dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt verbunden oder gekoppelt sein können oder über ein oder mehrere Zwischenelemente. Wenn zwei Elemente A und B mit einem „oder“ verbunden werden, soll dies derart verstanden werden, dass alle möglichen Kombinationen, d. h. nur A, nur B sowie A und B, offenbart sind. Ein alternativer Wortlaut für dieselben Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“. Dasselbe gilt für Kombinationen aus mehr als 2 Elementen.
Die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendete Terminologie soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wann immer eine Singularform wie „ein, eine“ und „das, der, die“ verwendet wird, und die Verwendung von nur einem Element weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente umfassen, um dieselbe Funktionalität zu implementieren. Wenn eine Funktionalität nachfolgend derart beschrieben wird, dass sie unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert wird, können weitere Beispiele dieselbe Funktionalität ebenso unter Verwendung eines einzelnen Elements oder Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente und/oder Bestandteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert werden alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
1 zeigt schematisch eine Sensorschaltung 100 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Die Sensorschaltung 100 bildet eine Schnittstelle mit einem ersten Sensor 102-1, der ausgebildet ist, um eine erste physikalische Größe zu erfassen. Der erste Sensor 102-1 erzeugt ein erstes (analoges) Sensorsignal 103-1 basierend auf einer Messung der ersten physikalischen Größe. Ein erster ADC 106-1 der Sensorschaltung 100 ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal 103-1 abzutasten. Die Sensorschaltung 100 bildet ferner eine Schnittstelle mit einem zweiten Sensor 102-2, der ausgebildet ist, um dieselbe erste physikalische Größe zu messen. Der Sensor 102-2 erzeugt ein zweites Sensorsignal 103-2 basierend auf einer Messung der ersten physikalischen Größe. Die Sensorschaltung 100 bildet ferner eine Schnittstelle mit zumindest einem dritten Sensor 104, der ausgebildet ist, um eine unterschiedliche zweite physikalische Größe zu messen. Der Sensor 104 erzeugt ein drittes Sensorsignal 105 basierend auf seiner Messung. Die Sensorschaltung 100 umfasst ferner einen Multiplexer 108, der ausgebildet ist, um das zweite und das zumindest eine dritte Sensorsignal 102-2, 105 zu multiplexen um ein gemultiplextes Sensorsignal 109 zu erzeugen. Ein zweiter ADC 106-2 der Sensorschaltung 100 ist mit dem Ausgang des Multiplexers gekoppelt und ausgebildet, um das gemultiplexte Sensorsignal 109 abzutasten.
Die ADCs 106-1, 106-2 können gemäß verschiedenen bekannten ADC-Prinzipien arbeiten, wie beispielsweise ADCs vom Direktumwandlungstyp, ADC mit sukzessiver Approximation oder ADCs vom Nachverfolgungstyp, um nur einige Beispiele zu nennen. Somit bezieht sich „Abtasten“ auf eine Analog-zu-Digital-Wandlung, die im Allgemeinen verschiedene Typen von Analog-zu-Digital-Wandlungsprinzipien umfasst.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung 100 eine integrierte Schaltung (IC; Integrated Circuit) sein, deren Komponenten auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat oder auf separaten Chips integriert sind, die in ein gemeinsames Halbleitergehäuse integriert sind.
Bei einigen Beispielimplementierungen können der erste und zweite Sensor 102-1, 102-2 beide Magnetfeldsensoren sein, wie beispielsweise Hall-Sensoren oder magnetoresistive Sensoren, zum Messen desselben externen Magnetfeldes wie die erste physikalische Größe. Der Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, dass der erste und zweite Sensor 102-1, 102-2 keine Magnetfeldsensoren sein müssen sondern von einem beliebigen (aber demselben) Typ sein können. Somit könnten beide Sensoren auch Druck-, Belastungs- oder Temperatur-Sensoren sein, zum Beispiel. Der dritte Sensor 104 kann von einem unterschiedlichen Typ im Vergleich zu dem ersten und dem zweiten Sensor 102-1, 102-2 sein. Er kann ein Druck-, Belastungs- oder Temperatur-Sensor sein, zum Beispiel. Eine solche Kombination aus unterschiedlichen Sensoren kann für Automobilanwendungen nützlich sein, zum Beispiel.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann der Multiplexer 108 für ein Zeitmultiplexen des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals 102-2, 105 ausgebildet sein. Wenn die unterschiedlichen physikalischen Größen in unterschiedlichen Frequenzbändern gemessen werden, könnte der Multiplexer 108 für ein anderes Beispiel auch für ein Frequenzmultiplexen ausgebildet sein. Andere Multiplextechniken sind ebenfalls denkbar, wenn das Wesen des (der) Sensorsignals(e) es erlaubt.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung 100 ferner eine Verzögerungsschaltung 110 aufweisen, die ausgebildet ist, um eine Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung zwischen einem Abtastzeitpunkt des ersten ADC 106-1 und einem Abtastzeitpunkt des zweiten ADC 106-2 zu verursachen. Abgesehen davon, können die ADCs 106-1 und 106-2 identische Abtastfrequenzen haben, die in identische Abtastintervalle oder Abtastdauern übersetzt werden. Bei einer beispielhaften Implementierung kann die Abtastverzögerung durch Bereitstellen eines phasenverschobenen Taktsignals CLK an den zweiten ADC 106-2 erzeugt werden. Somit könnte die Verzögerungsschaltung 110 eine analoge oder digitale Phasenverschiebungsschaltungsanordnung aufweisen. Bei einigen Beispielen kann diese Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung einem Bruchteil (z.B. 1/2) eines Multiplex-Zeitschlitzes des Multiplexers 108 entsprechen. Dabei bezeichnet ein Multiplex-Zeitschlitz einen Zeitschlitz während dem der Multiplexer 108 eines seiner Eingangssignale zu seinem Ausgang schaltet. Ein Abtastintervall oder eine Abtastdauer der ADCs 106-1 und 106-2 kann einer Dauer eines Multiplex-Zeitschlitzes entsprechen. Bei einigen Beispielen kann es vorteilhaft sein, eine adaptive Verzögerung oder Phasenverschiebung zu haben, die gemäß unterschiedlichen Anforderungen oder Sensorschaltungsaufbauten eingestellt werden kann.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung 100 ein erstes digitales Filter 112-1 gekoppelt mit dem Ausgang des ADC 106-1 und ein zweites digitales Filter 112-2 gekoppelt mit dem Ausgang des ADC 106-2 aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass das abgetastete zweite Sensorsignal 103-2 sowie das zumindest eine abgetastete dritte Sensorsignal 105 beide (abwechselnd) zu dem zweiten digitalen Filter 112-2 bei einigen Beispielen zugeführt werden können. Bei anderen Beispielen kann ein Demultiplexer das abgetastete zweite Sensorsignal 103-2 von dem zumindest einen abgetasteten dritten Sensorsignal 105 vor dem Filtern trennen. Das erste digitale Filter 112-1 kann eine erste Filterverzögerung (oder Latenzzeit) aufweisen, das zweite digitale Filter 112-2 kann eine zweite Filterverzögerung (oder Latenzzeit) aufweisen. Die erste Filterverzögerung und/oder die zweite Filterverzögerung können basierend auf der Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung zwischen den Abtastzeitpunkten des ersten ADC 106-1 und den Abtastzeitpunkten des zweiten ADC 106-2 ausgewählt werden. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung der Abtastverzögerung entsprechen. Genauer gesagt kann eine Summe der Abtastverzögerung und der zweiten Filterverzögerung der ersten Filterverzögerung entsprechen, derart, dass beide Signalpfade im Wesentlichen dieselbe effektive Verarbeitungsverzögerung (selbe Latenzzeitverzögerung) erfahren. Diese Zeitausrichtung kann mit einer angemessenen Abtastverzögerung zwischen den zwei Signalpfaden und/oder mit adäquaten Filterlängen erzeugt werden. Wenn zum Beispiel die Abtastverzögerung einer Hälfte eines Multiplex-Zeitschlitzes entspricht, kann sich die zeitliche Verzögerung, die durch das Filtern des abgetasteten ersten Sensorsignals mit dem ersten digitalen Filter verursacht wird, sich von der zeitlichen Verzögerung , die durch das Filtern des abgetasteten zweiten Sensorsignals mit dem zweiten digitalen Filter verursacht wird, um einen halben Multiplex-Zeitschlitz unterscheiden. Genauer gesagt kann die zweite Filterverzögerung kürzer sein als die Hälfte eines Multiplex-Zeitschlitzes. Somit ist die gesamte Verarbeitungsverzögerung von beiden Signalpfaden im Wesentlichen identisch.
Bei einigen Beispielimplementierungen können die digitalen Filter 112-1, 112-2 als jeweilige Tiefpassfilter implementiert sein. Eine Option wäre das Verwenden von Filtern mit endlicher Impulsantwort (IIR; Infinite Impulse Response), während bei anderen Beispielen die Filter 112-1, 112-2 auch als jeweilige Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR; Infinite Impulse Response) implementiert sein können. Die digitalen Tiefpass-Filter 112-1, 112-2 können auch als jeweilige Mittelungsfilter betrachtet werden.
Bei einigen Beispielimplementierungen kann die Sensorschaltung 100 wiederum optional eine Steuerungsschaltung 114 aufweisen, die ausgebildet ist, um (gefilterte) Abtastwerte, die aus dem ersten Sensorsignal 103-1 hergeleitet werden, mit (gefilterten) Abtastwerten zu vergleichen, die aus dem zweiten Sensorsignal 103 -1 hergeleitet werden, und um eine oder mehrere Funktionen funktionaler Sicherheit auszuführen, falls eine Differenz zwischen den verglichenen Abtastwerten eine vordefinierte Schwelle überschreitet. Anders ausgedrückt können die jeweiligen Filterausgaben miteinander verglichen werden. Die erwähnte eine oder mehrere Funktionen oder Maßnahmen funktionaler Sicherheit können das Erzeugen eines Warnsignals, Verursachen eines Zurücksetzens der Sensorschaltung 100 oder Blockieren einer Schnittstelle (nicht gezeigt) oder anderer externer Komponenten umfassen, zum Beispiel. Während die Steuerungseinheit 114 eine interne Schaltungsanordnung sein kann, die auf einem gemeinsamen Substrat oder in einem gemeinsamen Gehäuse mit anderen Komponenten der Sensorschaltung 100 integriert ist, könnte die Steuerungseinheit 114 auch ein Bauelement extern zu der Sensorschaltung 100 sein, wie beispielsweise die ECU (elektronische Steuerungseinheit) eines Fahrzeugs, die ein oder mehrere der elektrischen Systeme oder Teilsysteme in dem Fahrzeug steuert.
Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, wird erkennen, dass die Sensorschaltung 100, wenn sie in Betrieb ist, ein entsprechendes Erfassungsverfahren ausführt, das in 2 dargestellt ist.
Das Erfassungsverfahren 200 umfasst das Bereitstellen 202 des ersten Sensorsignals103-1 ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe, das Bereitstellen 204 des zweiten Sensorsignals 103-2 ansprechend auf eine zweite Messung der gleichen ersten physikalischen Größe, das Bereitstellen 206 des zumindest einen dritten Sensorsignals 105 ansprechend auf zumindest eine dritte Messung von zumindest einer unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe, das Multiplexen 208 des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals, um ein gemultiplextes Sensorsignal 109 zu erzeugen, das Abtasten 210 des ersten Sensorsignals mit dem ersten ADC 106-1, und das Abtasten 212 des gemultiplexten Sensorsignals 109 mit dem zweiten ADC 106-2.
Ferner, wie vorangehend beschrieben wurde, kann das Verfahren 200 optional das Verursachen einer Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung zwischen Abtastzeitpunkten des ersten ADC 106-1 und entsprechenden Abtastzeitpunkten des zweiten ADC 106-2 verursachen. Eine Ausgabe des ersten ADC 106-1 kann mit einem ersten Tiefpassfilter 112-1 gefiltert werden, um ein gefiltertes erstes Sensorsignal zu erzeugen, während die Ausgabe des zweiten ADC 106-2 mit einem zweiten Tiefpassfilter 112-2 gefiltert werden kann, um ein gefiltertes zweites Sensorsignal zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann das Filtern der Ausgabe des zweiten ADCs 106-2 das Vernachlässigen von intermittierenden Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals aufweisen. Eine Differenz zwischen einer ersten Filterverzögerung des ersten Tiefpassfilters 112 -1 und einer zweiten Filterverzögerung des zweiten Tiefpassfilters 112-2 kann der Abtastverzögerung entsprechen. Genauer gesagt kann die Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entsprechen, um insgesamt identische Verarbeitungsverzögerungen für das gefilterte erste und zweite Sensorsignal zu erreichen. Die Abtastverzögerungs- oder Abtastphasen-Differenz zwischen den zwei ADC-Kanälen kann die Hälfte eines Abtastzeitintervalls sein.
Ein Beispiel, das sich auf eine redundante Messung eines Magnetfeldes mit zwei Hall-Sensoren und zusätzlichen Sensoren bezieht wird nun detailliert im Hinblick auf 3 beschrieben.
3 zeigt ein Sensorsystem 300 umfassend einen ersten Hall-Sensor 302-1 zum Messen eines externen Magnetfeldes (zum Beispiel erzeugt durch eine sich drehende Welle oder ähnliches) und zum Erzeugen eines ersten Sensorsignals 303-1 basierend auf dieser Messung. Ein erster ADC 306-1 ist mit dem Ausgang des ersten Hall-Sensors gekoppelt und ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal 303-1 abzutasten. Das Sensorsystem 300 umfasst einen zweiten Hall-Sensor 302-2, um dasselbe externe Magnetfeld zu messen und um ein zweites Sensorsignal 303-2 basierend dieser Messung zu erzeugen. Das Sensorsystem 300 umfasst ferner einen Temperatursensor 304-1, um eine Umgebungstemperatur zu messen und um ein drittes Sensorsignal 305-1 basierend der Temperaturmessung zu erzeugen. Das Sensorsystem 300 umfasst ferner einen Belastungsensor 304-2, um eine mechanische Belastung zu messen und um ein viertes Sensorsignal 305-2 basierend der Belastungsmessung zu erzeugen. Ein Zeitmultiplexer 308 ist mit den Ausgängen der Sensoren 302-2, 304-1, und 304-2 gekoppelt und ist ausgebildet, um die jeweiligen Sensorsignale 303-2, 305-1, und 305-2 in zeitlich abwechselnder Weise zu multiplexen, um ein zeitlich gemultiplextes Sensorsignal 309 zu erhalten. Bei einer Beispielimplementierung kann der Multiplexer 308 für die folgende Multiplexreihenfolge ausgebildet sein: zweites Sensorsignal 303-2, drittes Sensorsignal 305-1, zweites Sensorsignal 303-2, viertes Sensorsignal 305-2, zweites Sensorsignal 303-2, drittes Sensorsignal 305-1, zweites Sensorsignal 303-2, viertes Sensorsignal 305-2, etc. Ein zweiter ADC 306-2 ist mit dem Ausgang des Zeitmultiplexers gekoppelt und ist ausgebildet, um das zeitlich gemultiplexte Sensorsignal 309 zumindest einmal pro Multiplex-Zeitschlitz abzutasten. Auf diese Weise stellt der ADC 306-2 einen Abtastwertestrom an dessen Ausgang bereit, der die folgende Reihenfolge haben kann: Abtastwert des zweiten Sensorsignals 303-2, Abtastwert des dritten Sensorsignals 305-1, Abtastwert des zweiten Sensorsignals 303-2, Abtastwert des vierten Sensorsignals 305-2, Abtastwert des zweiten Sensorsignals 303-2, Abtastwert des dritten Sensorsignals 305-1, Abtastwert des zweiten Sensorsignals 303-2, Abtastwert des vierten Sensorsignals 305-2, etc.
Die Verzögerungsschaltungsanordnung 310 ist ausgebildet, um eine Abtastverzögerung oder Phasenverschiebung zwischen entsprechenden Abtastzeitpunkten des ersten ADC 306-1 und des zweiten ADC 306-2 zu verursachen. Anders ausgedrückt ist der zweite ADC 306-2 phasenverzögert im Hinblick auf den ersten ADC 306-1. Abgesehen davon können beide ADCs 306-1 und 306-2 mit derselben Abtastfrequenz arbeiten. Letztere kann von der Multiplexfrequenz des Multiplexers 308 abhängen oder dieser entsprechen.
Ein erstes digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung in dem digitalen Signalprozessor 312-1 ist ausgebildet, um eine Ausgabe des ersten ADC 306-1 zu filtern. Dieses erste digitale Filter, das ein FIR-Tiefpassfilter sein kann, weist eine entsprechende Filterverzögerung oder Latenzzeit auf. Ein zweites digitales Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung in dem digitalen Signalprozessor 312-2 ist ausgebildet, um eine Ausgabe des zweiten ADC 306-2 zu filtern. Genauer gesagt ist es ausgebildet, um Abtastwerte zu filtern, die dem zweiten Sensorsignal 303-2 entsprechen. Zu diesem Zweck kann ein Demultiplexer 316 verwendet werden. Das zweite digitale Filter kann eine zweite, kürzere oder längere Filterverzögerung/Latenzzeit aufweisen, wobei eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung der Abtastverzögerung entspricht.
Gemäß dem zugrundeliegenden Prinzip werden die ADC-Kanäle des ADC 306-1 und ADC 306-2 zueinander phasenverschoben, um den Totzeit-Effekt aufzuheben, der durch das Zeitmultiplexen verursacht wird. Die jeweiligen Mittelpunkte der Signale mit gleitendem Durchschnittswert können ausgeglichen werden, was im Wesentlichen zu derselben Signal-Latenzzeit für die zwei Signalpfade führt. Dies wird Bezug nehmend auf 4 detaillierter erklärt.
4 stellt schematisch zwei Abtastwertströme 410 und 420 dar. Während der Abtastwertstrom 410 der Ausgabe des ersten ADC 306-1 entspricht und nur kontinuierliche Abtastwerte des ersten Sensorsignals 303-1 enthält (bezeichnet durch „1“), entspricht der zweite Abtastwertstrom 420 der Ausgabe des zweiten ADC 306-2 und enthält Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 303-2 (bezeichnet durch „2“) sowie Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals 305 (bezeichnet durch „3“) auf Zeitmultiplex-Weise. Die Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals 305 intermittieren die Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 303-2. Eine Abtastdauer oder ein Abtastintervall wird durch „ts“ bezeichnet. Bei einem Beispiel kann ts 16 µs entsprechen. Wie ersichtlich ist, sind die zwei Abtastwertströme 410 und 420 um ein halbes Abtastintervall phasenverschoben ts/2. Anders ausgedrückt ist die Phasenverschiebung zwischen den zwei Abtastwertströmen 410 und 420 π. Wenn ts = 16 µs, würde die Verzögerung oder Phasenverschiebung zwischen den zwei Abtastwertströmen 410 und 420 8 µs entsprechen. Der Abtastwertestrom 410 wird unter Verwendung eines ersten Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung gefiltert, der eine erste Filterverzögerung verursacht Δ₁, während der Abtastwertestrom 410 unter Verwendung eines zweiten Filters mit gleitendem Durchschnittswert gefiltert wird, der eine zweite Filterverzögerung verursacht Δ₂. Die zweite Filterverzögerung Δ₂ kann etwas kürzer sein als die erste Filterverzögerung Δ₁. Genauer gesagt kann die zweite Filterverzögerung Δ₂ um ts/2 kürzer sein. Somit sind die Mittelpunkte der zwei gefilterten Signalpfade zeitlich ausgerichtet, wie durch die gepunktete Linie 430 angezeigt wird. Bei dem dargestellten Beispiel entspricht die Filterlänge des ersten digitalen Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung 2Δ₁, die Filterlänge des zweiten digitalen Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung entspricht 2Δ₂. Folglich ist die Filterlänge des zweiten digitalen Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung um 2ts/2 = ts kürzer (ein Abtastintervall).
Wenn ein erster gleitender Durchschnittswert mit dem ersten digitalen Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung bestimmt wird, können alle Abtastwerte „1“ des ersten Sensorsignals 303-1 in dem Filter verwendet werden. Wenn ein zweiter gleitender Durchschnittswert mit dem zweiten digitalen Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung bestimmt wird, sollten nur die Abtastwerte „2“ in dem Filter, die dem zweiten Sensorsignal 303-2 entsprechen (z.B. nur jeder zweite Abtastwert) verwendet werden. Die Abtastwerte „3“, die dem dritten Sensorsignal 305 entsprechen, sollten verworfen werden. Dies kann z.B. ausgeführt werden durch Gewichten der Abtastwerte, die dem dritten Sensorsignal 305 entsprechen, mit Null. Andererseits können die Abtastwerte, die dem zweiten Sensorsignal 303-2 entsprechen, mit zwei gewichtet werden. Wie aus dem Beispiel von 4 ersichtlich ist, kann das erste digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung zwei Mal die Anzahl von nützlichen Abtastwerten zum Bestimmen seines gleitenden Durchschnittswerts verwenden als das zweite digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung.
Bei einigen Beispielimplementierungen, die sich auf Hall-Sensoren beziehen, können Spinning-Current-Schemata verwendet werden. Wie für Spinning-Current-Prinzipien bekannt ist, können Versorgungs- und Erfassungs-Anschlüsse von Hall-Sensor-Bauelementen in aufeinanderfolgenden Taktphasen/Betriebsphasen ausgetauscht werden. 5 zeigt ein Beispiel eines Spinning-Current-Schemas mit acht Betriebsphasen. Die acht Betriebsphasen bilden einen Messzyklus. Bei dem dargestellten Beispiel umfasst das Hall-Bauelement eine Brückenschaltung 500 mit einer Hall-Platte 502 (R+ΔR) und drei Widerständen 504 (R). Versorgungskontakte (Stromquelle 506 und Masse) und Erfassungskontakte (des (zerhackten; chopped) Differenzverstärkers 508) der Brückenschaltung 500 unterscheiden sich in jeder Betriebsphase. Wenn die erfassten Spannungen aller Betriebsphasen summiert oder gemittelt werden, können ungewollte Versatzspannungen VOh (der Versatz, der aus der Hall-Platte kommt) und VOa (der Versatz, der aus dem Verstärker kommt) herausgelöscht werden. Obwohl 5 eine Kombination aus Spinning-Current und Choppen (Zerhacken) zeigt, wird der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht erkennen, dass beide Konzepte auch separat verwendet werden können, abhängig von der Anwendung und/oder den eingesetzten Sensoren.
Somit können die aufeinanderfolgenden Abtastwerte des ersten Sensorsignals 303-1 (bezeichnet durch „1“ in 4) und die des zweiten Sensorsignals 303-2 (bezeichnet durch „2“ in 4) aufeinanderfolgenden Zerhack-Phasen (z.B. zwei Zerhack-Phasen) eines Zerhack-Schemas entsprechen. Dies könnte der Fall sein für einen magnetoresistiven Sensor mit einer zerhackten ADC-Eingangsstufe, zum Beispiel. Eine Zerhacker-Schaltung kann eine feste DC-Eingabe direkt in eine variable DC-Ausgabe umwandeln. Im Wesentlichen ist ein Zerhacker ein elektronischer Schalter, der verwendet wird, um ein Signal unter der Steuerung eines anderen zu unterbrechen. Zusätzlich oder alternativ können die aufeinanderfolgenden Abtastwerte des ersten Sensorsignals 303-1 (bezeichnet durch „1“ in 4) und die des zweiten Sensorsignals 303-2 (bezeichnet durch „2“ in 4) aufeinanderfolgenden Betriebsphasen von entsprechenden Spinning-Current-Schemata entsprechen. D.h., der erste Hall-Sensor 302-1 kann gemäß einem ersten Spinning-Current-Schema wirksam sein. Der zweite Hall-Sensor 302-2 kann gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema wirksam sein. Der erste ADC 306-1 kann ausgebildet sein, um kontinuierlich aufeinanderfolgende Abtastwerte des ersten Sensorsignals 303-1 entsprechend aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des ersten Spinning-Current-Schemas zu erzeugen. Der zweite ADC 306-2 kann ausgebildet sein, um kontinuierlich ein Ausgangssignal des Multiplexers 308 abzutasten, der verursacht, dass Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 308 aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas entsprechen, die durch Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals 305-1 oder 305-2 unterbrochen werden sollen. Ein solches Beispiel ist in 6 dargestellt.
6 stellt schematisch zwei Abtastwertströme 610 und 620 dar. Während der Abtastwertstrom 610 der Ausgabe des ersten ADC 306-1 entspricht und nur kontinuierliche Abtastwerte des ersten Sensorsignals 303-1 enthält (hier bezeichnet durch „Haupt“; main), entspricht der zweite Abtastwertstrom 620 der Ausgabe des zweiten ADC 306-2 und enthält Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 303-2 (bezeichnet durch „Teil“, sub) sowie Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals 305 (hier bezeichnet durch „AUX“) auf Zeitmultiplex-Weise. Die Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals 305 intermittieren die Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 303-2. Aufeinanderfolgende Abtastwerte des ersten Abtastwertestroms 610 entsprechen aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des ersten Spinning-Current-Schemas des ersten Hall-Sensors 302-1. Aufeinanderfolgende Abtastwerte des zweiten Sensorsignals 303-2 in dem zweiten Abtastwertestrom 620 entsprechen aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des zweiten Spinning-Current-Schemas des zweiten Hall-Sensors 302-2. Hier enthalten beide Spinning-Current-Schemata je acht Betriebsphasen pro Zyklus. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, wird erkennen, dass andere Zahlen von Betriebsphasen ebenfalls möglich sind. Bei dem dargestellten Beispiel entspricht das Verhältnis zwischen einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des ersten Spinning-Current-Schemas und einer Frequenz von aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des zweiten Spinning-Current-Schemas zwei. D.h., Betriebsphasen werden im Wesentlichen in dem ersten Spinning-Current-Schema zwei Mal so schnell gewechselt im Vergleich zu dem zweiten Spinning-Current-Schema.
Bei dem Beispiel von 6 kann ein Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung FIR mit acht Abgriffen für das erste Sensorsignal 303-1 sowie für das zweite Sensorsignal 303-2 angenommen werden.
Bei dem dargestellten Beispiel entspricht eine effektive Länge 2Δ₁ des Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung zwei Messzyklen (2x8=16 Betriebsphasen) des ersten Spinning-Current-Schemas. Da nur acht Filter-Abgriffe verfügbar sind, können zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte von zwei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen zu einem summierten Wert summiert werden, was zu acht summierten Werten führt, die in das erste Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung FIR mit acht Abgriffen zugeführt werden. Dies ist in 7a dargestellt.
Ein analoges erstes Sensorsignal aus dem ersten Hall-Sensor 302-1 wird durch den ersten oder Haupt-ADC 306-1 abgetastet. Abtastwerte des Ausgangs des ersten ADC können eine Bitbreite von 6 Bit haben, zum Beispiel. Bei einer ersten Integrationsstufe 702-1, die mit dem Ausgang des ersten ADC gekoppelt ist, können zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte, die zwei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des ersten Spinning-Current-Schemas entsprechen, zu einem summierten Wert integriert oder summiert werden. Ein Ausgangswert 703-1 der Integrationsstufe 702-1 kann eine Bitbreite von 15 bits haben, zum Beispiel. Acht Ausgangswerte 703-1 der Integrationsstufe 702-1, die 16 aufeinanderfolgenden Betriebsphasen entsprechen, können in ein erstes Filter 704-1 mit gleitender Durchschnittswertbestimmung mit acht Abgriffen zugeführt werden. Ein Filterausgang 705-1 kann eine Bitbreite von 18 Bits haben, zum Beispiel. Der Filterausgang 705-1 kann dann durch vier geteilt werden, was einer Bitverschiebung um zwei (nach rechts) entspricht. Dies führt zu einer beispielhaften Bitbreite von 16. Die sich ergebenden Werte 707-1 können dann in ein optionales Tiefpassfilter LPF (low-pass filter) 708-1 zugeführt werden, bevor sie in ein Haupt-ADC-Register 710-1 zur weiteren Verarbeitung geschrieben werden. Das LPF 708-1 kann verwendet werden, um ungewollte Signalkomponenten auszulöschen, zum Beispiel.
Bei dem dargestellten Beispiel von 6 entspricht eine effektive Länge 2Δ₂ des Filters mit gleitendem Durchschnittswert einem Messzyklus (1x8=8 Betriebsphasen) des zweiten Spinning-Current-Schemas. Da nur jeder zweite Abtastwert des Abtastwertstroms 620 dem zweiten Hall-Sensorsignal 302-2 entspricht, müssen die Abtastwerte, die dem zumindest einen dritten Sensorsignal 305 entsprechen aus der Berücksichtigung genommen werden. Dies kann entweder getan werden durch Gewichten derselben mit Null, Unterbrechen der Operation des Filters mit gleitender Durchschnittswertbestimmung für Abtastwerte, die dem zumindest einen dritten Sensorsignal 305 entsprechen oder durch Demultiplexen des gemultiplexten Abtastwertstroms 620. Letztere Option ist in 7B dargestellt.
Ein analoges Hall-Sensorsignal 303-2 aus dem zweiten Hall-Sensor 302-1 wird mit einem oder mehreren weiteren analogen Sensorsignalen 305 aus einem oder mehreren weiteren Sensoren 305 gemultiplext. Das sich ergebende, gemultiplexte Signal wird dann durch den zweiten ADC 306-2 abgetastet. Zum Beispiel kann der zweite ADC 306-2 Eingangsdaten in der folgenden Sequenz abtasten (gemultiplext durch den Mux-Block 308):

• Temperatur Haupt
• Hall-Phase 1
• Belastung Haupt
• Hall-Phase 2
• Temperatur Teil
• Hall-Phase 3
• Belastung Teil
• Hall-Phase 4
• Vorspannung Haupt
• Hall-Phase 5
• v_bg_diff
• Hall-Phase 6
• Belastung Haupt Diff
• Hall-Phase 7
• Belastung Teil Diff
• Hall-Phase 8

Somit bezieht sich jeder zweite Abtastwert auf den Hall-Sensor 302-2, während sich die intermittierenden Abtastwerte auf andere Sensoren beziehen. Abtastwerte der Ausgabe des zweiten ADC können eine Bitbreite von 6 Bit haben, zum Beispiel. Die Ausgabe des zweiten ADC wird einem Demultiplexen unterzogen, derart, dass die einem Demultiplexen unterzogenen Abtastwerte, die dem zweiten Hall-Sensorsignal 303-2 entsprechen, zu einer zweiten Integrationsstufe 702-2 zugeführt werden können. Ein Ausgangswert 703-2 der Integrationsstufe 702-2 kann eine Bitbreite von 14 bits haben, zum Beispiel. Acht Ausgangswerte 703-2 der Integrationsstufe 702-2, die acht aufeinanderfolgenden Betriebsphasen des zweiten Spinning-Current-Schemas entsprechen, können in ein zweites Filter 704-2 mit gleitender Durchschnittswertbestimmung mit acht Abgriffen zugeführt werden. Eine Filterausgabe 705-2 kann eine Bitbreite von 17 Bits haben, zum Beispiel. Die Filterausgabe 705-2 kann dann durch zwei geteilt werden, was einer Bitverschiebung um eins entspricht. Die sich ergebenden Werte 707-2 können dann in ein optionales Tiefpassfilter LPF (low-pass filter) 708-2 zugeführt werden, bevor sie in ein Teil-ADC-Register 710-2 zur weiteren Verarbeitung geschrieben werden.
Die einem Demultiplexen unterzogenen Abtastwerte, die dem einen oder den mehreren weiteren Sensorsignalen 305 entsprechen, können einer weiteren Integrationsstufe 712 zugeführt werden. Ein Ausgangswert 713 der weiteren Integrationsstufe 712 kann eine Bitbreite von 14 bits haben, zum Beispiel. Der Ausgangswert 713 kann dann mit vier multipliziert werden, was einer Bitverschiebung um zwei (nach links) entspricht. Die sich ergebenden Werte 715 können dann auch in das optionale Tiefpassfilter LPF (low-pass filter) 708-2 zugeführt werden, bevor sie in entsprechende Register 716 zur weiteren Verarbeitung geschrieben werden.
Die Inhalte aus den Registern 710-1, 710-2 und 716 können dann aus dem DSPs 312-1 und 312-2 an einen Protokoll-Codierer 320 weitergeleitet werden, wo sie dann in ein digitales Kommunikationsprotokoll kombiniert werden können, z.B. mit einem separaten Datenkanal für jeden Signalpfad, und über eine digitale Schnittstelle 322 und I/O-Pfad an eine externe Steuerungseinheit (ECU; external control unit) weitergeleitet werden können. Die ECU kann zusätzlich einen Signalvergleich zwischen den zwei Messwerten der Register 710-1 und 710-2 ausführen. Somit ist eine minimierte Latenzzeit zwischen den zwei Werten erforderlich.
Wie in 8 gezeigt ist, können der erste und der zweite ADC 306-1 und 306-2 Hybrid-ADCs sein, die mit einem SAR-Algorithmus (SAR = Successive Approximation Register) starten können und dann in den Verfolgungsmodus (oder Sigma-Delta-Modus) schalten können, siehe 8a. Eine Hybridlösung, die die andere Richtung implementiert (zeitkontinuierlicher digital verfolgender Mehrbit-Delta-Sigma-Modulator erster Ordnung und dann SAR) ist in 8B gezeigt. Solche Hybrid-ADCs können zu einem inhärenten, analogen Filtern, Abweisen von EMC und Alias-Störungen führen. Ferner können sie hohe Auflösung in kurzer Zeit mit niedriger Leistung bereitstellen.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung können interne oder externe Signalvergleiche von redundanten Sensorsignalen mit minimaler Latenzzeitdifferenz zwischen den Signalen ermöglichen. Der zweite ADC kann zusätzlich verwendet werden, um Hilfskanäle zu messen (z. B. Temperatur- oder Belastungs- Sensoren oder interne Vorspannungen). Diese Messung kann einem Zeitmultiplexen unterzogen werden mit der Messung des Hauptsensorsignals, was zu einer Flächeeinsparung führt, da kein dritter ADC benötigt wird.
Bei einigen Beispielen können zwei unterschiedliche ADCs und Signalverarbeitungsschaltungen und zwei Hall-Sensoren auf einer Sensor-IC implementiert sein, um Redundanz und Diversität bereitzustellen. Der zweite ADC kann mit anderen Messkanälen zwischen aufeinanderfolgenden Messphasen gemultiplext werden. Zwei synchronisierte digitale Kanäle eines Sensors mit gleitender Mittelwertbestimmung und ADC mit unterschiedlicher Mittelungszeit aber derselben effektiven Mittelungsverzögerung (gleiche Latenzzeitverzögerung) können bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein ADC mit kontinuierlicher Umwandlung laufen, während der zweite ADC mit gemultiplexter Umwandlung laufen kann. Die ADC-Kanäle können zueinander phasenverschoben sein, um den Totzeiteffekt zu löschen, der durch das Zeitmultiplexen verursacht wird. Der Mittelpunkt der Signale, die gleitender Mittelwertbestimmung unterzogen wurden, können ausgeglichen werden, was zu derselben Latenzzeit zur Ausgabe führt.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorab detailliert beschriebenen Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben wurden, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein ähnliches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal zusätzlich in das andere Beispiel einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse verschiedener, oben beschriebener Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durch oder veranlassen die Durchführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Auch sollen weitere Beispiele Computer, Prozessoren oder Steuerungseinheiten programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch bestimmte Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
Ein als „Mittel zum...“ Durchführen einer gewissen Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Durchführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.
Funktionen verschiedener, in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zur Bereitstellung eines Sensorsignals“, „Mittel zum Erzeugen eines Sendesignals“ usw. bezeichneter Funktionsblöcke können in Form dedizierter Hardware wie beispielsweise „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ usw. wie auch als Hardware fähig der Ausführung von Software in Verbindung mit zugehöriger Software bereitgestellt werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen dedizierten Prozessor, durch einen einzigen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl einzelner Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige oder alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Jedoch ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei weitem nicht ausschließlich auf zur Ausführung von Software fähige Hardware bezogen begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP-) Hardware, Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA; FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM; ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) einschließen. Auch kann sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, eingeschlossen sein.
Ein Blockdiagramm kann z. B. ein detailliertes Schaltungsdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise kann ein Ablaufdiagramm, ein Flussdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist. In der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert sein, die Mittel zum Ausführen von jedem der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist, z. B. aus technischen Gründen. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teil-Schritte, -Funktionen, -Prozesse oder -Operationen einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Eine Sensorschaltung (100), umfassend: eine erste Schnittstelle , die ausgebildet ist, um ein erstes Sensorsignal (103-1) ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe zu empfangen; einen ersten Analog-zu-Digital-Wandler (106-1), der ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, erstes Sensorsignal zu erzeugen; eine zweite Schnittstelle, die ausgebildet ist, um ein zweites Sensorsignal (103-2) ansprechend auf eine zweite Messung der gleichen ersten physikalischen Größe zu empfangen; eine dritte Schnittstelle, die ausgebildet ist, um zumindest ein drittes Sensorsignal (105) ansprechend auf zumindest eine dritte Messung von zumindest einer unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe zu empfangen; einen Multiplexer (108), der ausgebildet ist, um das zweite und das zumindest eine dritte Sensorsignal in ein gemultiplextes Sensorsignal zu multiplexen; einen zweiten Analog-zu-Digital-Wandler (106 -2), der mit dem Multiplexer gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das gemultiplexte Sensorsignal abzutasten, um ein abgetastetes, gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen; ferner umfassend eine Verzögerungsschaltung (110), die ausgebildet ist, um eine Abtastverzögerung zwischen einem Abtastintervall des ersten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-1) und einem Abtastintervall des zweiten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-2) zu verursachen; ein erstes digitales Filter (112-1), das ausgebildet ist, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern, wobei das erste digitale Filter eine erste Filterverzögerung aufweist; ein zweites digitales Filter (112-2), das ausgebildet ist, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, das dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist, wobei das zweite digitale Filter eine zweite Filterverzögerung aufweist; wobei eine Differenz zwischen der ersten Filterverzögerung und der zweiten Filterverzögerung der Abtastverzögerung entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Multiplexer (108) für ein Zeitmultiplexen des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals (103-2; 105) ausgebildet ist.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite digitale Filter (112-1; 112-2) jeweilige digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung sind.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend, vorgeschaltet zu dem zweiten digitalen Filter (112-2), einen Demultiplexer, der ausgebildet ist, um Abtastwerte des zweiten Sensorsignals von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals zu trennen, das aus dem abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignal besteht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite digitale Filter (112-2) ausgebildet ist, um das abgetastete, gemultiplexte Sensorsignal durch Gewichten von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals mit Null zu filtern.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abtastverzögerung einem Bruchteil eines Multiplex-Zeitschlitzes entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Abtastverzögerung einer Hälfte eines Multiplex-Zeitschlitzes entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste physikalische Größe ein Magnetfeld ist und wobei die zweite physikalische Größe unterschiedlich zu dem Magnetfeld ist.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Sensorsignal (103-1) ein Sensorsignal aus einem ersten Magnetfeldsensor ist und das zweite Sensorsignal (103-2) ein Sensorsignal aus einem zweiten Magnetfeldsensor ist.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das dritte Sensorsignal (105) ein Sensorsignal aus einem eines Belastungs- oder Temperatur-Sensors ist.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Sensorsignal (103-1) ein Sensorsignal aus einem ersten Hall-Sensor ist, der gemäß einem ersten Spinning-Current-Schema arbeitet, und wobei das zweite Sensorsignal (103-2) ein Sensorsignal aus einem zweiten Hall-Sensor ist, der gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema arbeitet, wobei der erste Analog-zu-Digital-Wandler (106-1) ausgebildet ist, um aufeinanderfolgende Abtastwerte des ersten Sensorsignals zu erzeugen, die aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas entsprechen, und wobei der zweite Analog-zu-Digital-Wandler (106-2) ausgebildet ist, um kontinuierlich eine Ausgabe des Multiplexers abzutasten, was Abtastwerte des zweiten Sensorsignals verursacht, die aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas entsprechen, die durch Abtastwerte des zumindest einen dritten Sensorsignals unterbrochen werden sollen.
Die Sensorschaltung (100) gemäß Anspruch 12, wobei eine Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas zwei Mal eine Frequenz von aufeinanderfolgenden Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas ist.
Die Sensorschaltung (100) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die Verzögerungsschaltung (110) ausgebildet ist, um ein Abtastintervall des zweiten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-2) gegenüber einem Abtastintervall des ersten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-1) um eine Abtastverzögerung zu verzögern, die einer Hälfte eines Abtastintervalls entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß Anspruch 14,: wobei das erste digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung (112-1) ausgebildet ist, um das abgetastete erste Sensorsignal zu filtern, wobei das erste digitale Filter eine erste Filterverzögerung und eine erste Filterlänge aufweist, die eine Mehrzahl von Zyklen des ersten Spinning-Current-Schemas abdeckt; wobei das zweite digitale Filter mit gleitender Durchschnittswertbestimmung (112-2) ausgebildet ist, um Abtastwerte des abgetasteten, gemultiplexten Sensorsignals zu filtern, das dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist, wobei das zweite digitale Filter eine zweite Filterverzögerung und eine zweite Filterlänge aufweist, die zumindest einen Zyklus des zweiten Spinning-Current-Schemas abdeckt; wobei eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entspricht.
Die Sensorschaltung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Steuerungsschaltung (114), die ausgebildet ist, um einen oder mehrere Abtastwerte, die aus dem ersten Sensorsignal hergeleitet werden, mit einem oder mehreren Abtastwerten zu vergleichen, die aus dem zweiten Sensorsignal hergeleitet werden, und um eine Maßnahme funktionaler Sicherheit auszuführen, falls eine Abweichung der verglichenen Abtastwerte eine vordefinierte Schwelle überschreitet.
Ein Erfassungsverfahren (200), umfassend: Bereitstellen (202) eines ersten Sensorsignals (103-1) ansprechend auf eine erste Messung einer ersten physikalischen Größe; Bereitstellen (204) eines zweiten Sensorsignals (103-2) ansprechend auf eine zweite Messung derselben ersten physikalischen Größe; Bereitstellen (206) von zumindest einem dritten Sensorsignal (105) ansprechend auf zumindest eine dritte Messung von zumindest einer unterschiedlichen zweiten physikalischen Größe; Multiplexen (208) des zweiten und des zumindest einen dritten Sensorsignals, um ein gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen; Abtasten (210) des ersten Sensorsignals mit einem ersten Analog-zu-Digital-Wandler (106-1), um ein digitales erstes Sensorsignal erzeugen; Abtasten (212) des gemultiplexten Sensorsignals mit einem zweiten Analog-zu-Digital-Wandler (106-2), um ein digitales gemultiplextes Sensorsignal zu erzeugen; Verursachen einer Abtastverzögerung zwischen einem Abtastintervall des ersten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-1) und einem Abtastintervall des zweiten Analog-zu-Digital-Wandlers (106-2); Filtern des digitalen ersten Sensorsignals mit einem ersten digitalen Filter (112-1); Filtern von Abtastwerten des digitalen, gemultiplexten Sensorsignals, das dem zweiten Sensorsignal zugeordnet ist, mit einem zweiten digitalen Filter (112-2), wobei eine Differenz zwischen einer ersten Filterverzögerung des ersten digitalen Filters und einer zweiten Filterverzögerung des zweiten digitalen Filters der Abtastverzögerung entspricht.
Das Erfassungsverfahren (200) gemäß Anspruch 17, wobei die Abtastverzögerung einer Hälfte eines Multiplex-Zeitschlitzes entspricht.
Das Erfassungsverfahren (200) gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei eine Summe der zweiten Filterverzögerung und der Abtastverzögerung der ersten Filterverzögerung entspricht.
Das Erfassungsverfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Filtern der Abtastwerte des digitalen, gemultiplexten Sensorsignals das Vernachlässigen von Abtastwerten des zumindest einen dritten Sensorsignals aufweist.
Das Erfassungsverfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das erste Sensorsignal (103-1) ein Sensorsignal aus einem ersten Hall-Sensor ist, der gemäß einem ersten Spinning-Current-Schema arbeitet, und wobei das zweite Sensorsignal (103-2) ein Sensorsignal aus einem zweiten Hall-Sensor ist, der gemäß einem zweiten Spinning-Current-Schema arbeitet, wobei das Filtern des digitalen ersten Sensorsignals das Mitteln einer ersten Anzahl von Phasen des ersten Spinning-Current-Schemas aufweist, und wobei das Filtern der Abtastwerte des digitalen, gemultiplexten Sensorsignals das Mitteln einer unterschiedlichen zweiten Anzahl von Phasen des zweiten Spinning-Current-Schemas aufweist.