DE102021127121A1

DE102021127121A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes mit optimierter Abtastrate

Info

Publication number: DE102021127121A1
Application number: DE102021127121.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Wagenknecht
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes (ILTG) in einer Leitung. Die Vorrichtung umfasst einen Shunt-Widerstand (113), einen Vorfilter (120), einen Verstärker (130), einen Analog-Digital-Wandler (200) und einen Überabtastungs- und Dezimations-Filter (300).Der elektrische Leitungsstrom (ILTG) fließt durch den Shunt-Widerstand (113), sodass an diesem eine Shunt-Widerstandsspannung (US) abfällt. Der Vorfilter (120) filtert die Shunt-Widerstandsspannung (US) zu einer Verstärkereingangsspannung (Ue) vor. Der Verstärker (130) erfasst die Verstärkereingangsspannung (Ue) und verstärkt diese zu einem Verstärkerausgangssignal (133). Der Analog-Digital-Wandler (200) tastet das Verstärkerausgangssignal (133) mit einer Abtastrate ab und wandelt es zu einem Dezimationsfiltereingangssignal (301). Der Überabtastungs- und Dezimations-Filter (300) filtert das Dezimationsfiltereingangssignal (301) zu einem Dezimationsfilterausgangssignal (302). Die Vorrichtung stellt das Dezimationsfilterausgangssignal (302) als Messwertsignal für zumindest einen Wert des elektrischen Leitungsstromes (ILTG) in der Leitung bereit. Der Überabtastungs- und Dezimations-Filter (300) filtert die Shunt-Widerstandsspannung (US) zu einer Verstärkereingangsspannung (Ue) in Abhängigkeit von einem Wert des Verstärkerausgangssignals (133) als Zeitgebereingangswert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zu Erfassung eines Stromwerts eines Leitungsstromes mittels eines Shunt-Widerstands. Dabei treten auch sehr kleine Ströme auf. Diese sehr kleinen Ströme führen zu sehr kleinen Spannungsabfällen an dem Shunt-Widerstand.
Bei einer Analog-Digital-Wandlung solcher, sehr kleiner Eingangssignale mit sehr kleinen Spannungswerten für den Spannungsabfall an dem Shunt-Widerstand führt die zur Rauschunterdrückung benötigte Mittelung mehrerer Messwerte zu langen Wandelzeiten. Diese langen Wandelzeiten sind jedoch in vielen Anwendungen kritisch.
Bei der Analog-Digital-Wandlung von sehr kleinen Eingangssignalen führt Rauschen bei konstantem Eingangssignal zu verschiedenen Digital-Werten. Eine Überabtastung durch ein Mitteln über mehrere Zyklen kann diesen Einfluss reduzieren (Over-Sampling und Decimation - OSR). Dadurch erhöht sich jedoch die Zeit bis ein gültiger Wert der Messung zur Verfügung steht. Für Eingangssignale mit einer größeren Amplitude spielt dieser Effekt eine untergeordnete Rolle, da in diesem Bereich andere Störgrößen die Gesamtgenauigkeit bestimmen wie zum Beispiel die Referenz, der Temperaturgang und der Verstärkungs-Fehler.
Zur Erhöhung des Rauschabstands (Englisch Signal-to-Noise-Ratios [SNR]) bei kleinen Eingangssignalen erhöht die Vorrichtung die Anzahl der Messungen (Englisch Over-Sampling Rate[OSR]), wobei die Vorrichtung die Messungen anschließend mittelt. Für jede Verdoppelung der Genauigkeit benötigt die Vorrichtung eine Vervierfachung der Anzahl der Messungen, die die Vorrichtung zur Ermittlung des Messergebnisses benötigt. Dieser Bedarf führt schnell zu einer sehr hohen Anzahl notwendiger Abtastungen (Messungen), die die Vorrichtung für einen Messdurchgang mittelt. Diese hohe Anzahl an Messungen führt sehr langen Wandelzeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung, sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, sowie den Figuren zu entnehmen.
Die Erfindung umfasst eine dynamische Anpassung der Mittelung der Messwerte, welche Messwerte von einer Auswerteelektronik an einem Sensorelement eines Sensors erfasst werden.
Die Auswerteelektronik umfasst einen Analog-Digital-Wandler.
Während der Erfassung der Messwerte passt die Auswerteelektronik eine Geschwindigkeit ihres Analog-Digital-Wandlers entsprechend einer Größe eines Eingangssignals der Auswerteelektronik dynamisch an, so dass eine für das Eingangssignal optimale Wandlung erfolgt.
Die Anzahl der Messungen, die die Auswertelektronik an dem Sensorelementje Zeiteinheit durchführt, ist damit dann abhängig von der Größe des Eingangssignales, also dem Pegel am Sensorelement des Sensors. Für kleine Eingangssignale wählt die Auswerteelektronik eine deutlich größere Anzahl an Abtastpunkten und damit Messwerten, um in diesem Bereich eine gute Rauschunterdrückung (Englisch Signal-to-Noise-Ratio [SNR]) zu erhalten. Im Bereich größerer Eingangsspannungen wählt die Auswerteelektronik eine kleinere Abtastrate und damit eine kleinere Überabtastungsrate (Englisch Over-Sampling Rate[OSR]). Gleichzeitig kann die Auswerteelektronik bei geeigneter Struktur die Geschwindigkeit ihres Untersystems aus Analog-Digital-Wandler und des nachfolgenden Überabtastungs- und Dezimations-Filters invers zur Überabtastungsrate (OSR) ändern. Die Geschwindigkeit der Vorrichtung ergibt sich aus der Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers multipliziert mit der Anzahl der Abtastwerte, die der nachfolgende Überabtastungs- und Dezimations-Filter für die Mittelung verwendet. Dies ist möglich, da bei kleinen Eingangsspannungen auch die Einschwingzeit auf 1 LSB kürzer ist, als bei großen Eingangsspannungen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes I_LTG in einer Leitung. Der elektrische Leitungsstrom I_LTG fließt dabei von einem ersten Knoten zu einem dritten Knoten. Die Vorrichtung weist einen Shunt-Widerstand auf. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Widerstand. Der Wert des ersten Widerstands kann 0 Ohm sein. Der erste Widerstand kann also auch nur ein Leitungsstück einer elektrischen Leitung sein. Die Vorrichtung umfasst einen zweiten Widerstand. Der Wert des zweiten Widerstands kann 0 Ohm sein. Der zweite Widerstand kann also auch nur ein Leitungsstück einer elektrischen Leitung sein.
Der Shunt-Widerstand weist typischerweise einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Der erste Widerstand weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Der zweite Widerstand weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf.
Der erste Knoten verbindet den ersten Anschluss des Shunt-Widerstands direkt oder indirekt elektrisch mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands.
Der dritte Knoten verbindet den zweiten Anschluss des Shunt-Widerstands direkt oder indirekt elektrisch mit dem ersten Anschluss des zweiten Widerstands.
Der elektrische Leitungsstrom I_LTG durchströmt den Shunt-Widerstand.
Die Vorrichtung hat den Zweck, den Wert des elektrischen Leitungsstroms I_LTG zu ermitteln.
Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Verstärker und einen Analog-Digital-Wandler. Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Überarbeitungs- und Dezimationsfilter.
Insbesondere ist der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter ein linearer Filter. Dies hat zur Folge, dass eine Erhöhung des Eingangssignals eine entsprechende proportionale Änderung des Ausgangssignals zur Folge hat.
Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Signalpfad. Insbesondere erstreckt sich der Signalpfad von dem Shunt-Widerstand bis zu dem Ausgang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Dabei dient der Shunt-Widerstand als Signalquelle und der Überabtastungs- und Dezimations-Filter als Messwertausgabe.
Insbesondere umfasst der Signalpfad den Verstärker und den Analog-Digital-Wandler. Insbesondere ist der Verstärker zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Ausgang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters angeordnet.
Insbesondere ist der Analog-Digital-Wandler zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Ausgang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters angeordnet.
Der Verstärker weist einen positiven Eingang (+) auf. Weiter weist der Verstärker einen negativen Eingang (-) auf. Weiter weist der Verstärker einen Ausgang in Form eines Ausgangssignals des Verstärkers auf.
Der Analog-Digital-Wandler weist einen analogen Eingang und ein digitales Ausgangssignal auf.
Der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter weist einen digitalen Eingang und einen Ausgang mit einem Ausgangssignal auf.
Ein zweiter Knoten verbindet den zweiten Anschluss des ersten Widerstands direkt oder indirekt elektrisch über einen Vorfilter mit dem positiven Eingang + des Verstärkers.
Ein vierter Knoten verbindet den zweiten Anschluss des zweiten Widerstands direkt oder indirekt elektrisch über den Vorfilter mit dem negativen Eingang - des Verstärkers.
Der Ausgang des Verstärkers ist mit dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers elektrisch verbunden. Der digitale Ausgang des Analog-Digital-Wandlers ist elektrisch mit dem Eingang des Überabtastungs- und Dezimationsfilters verbunden. Der digitale Ausgang des Analog-Digital-Wandlers kann typischerweise mehrere elektrische Leitungen umfassen. Der Analog-Digital-Wandler tastet zu Abtastzeitpunkten den analogen Wert des Eingangssignals des Analog-Digital-Wandlers ab. Bevorzugt sind die Abtastzeitpunkte periodisch mit einer zeitlichen Abtastperiode. Der Kehrwert der Abtastperiode ist im Sinne dieser Schrift die Abtastfrequenz. Die Abtastfrequenz geteilt durch 2π ist im Sinne dieser Schrift die Abtastrate. Zur Bestimmung einer Abtastperiode erfasst im Sinne dieser Schrift eine geeignete Messvorrichtung den zeitlichen Abstand zwischen einem ersten Abtastzeitpunkt und einem unmittelbar zeitlich nachfolgenden zweiten Abtastzeitpunkt. Zu diesen Abtastzeitpunkten wandelt der Analog-Digital-Wandler den analogen Wert des Eingangssignals des Analog-Digital-Wandlers in einen digitalen Wert. Der Analog-Digital-Wandler gibt diesen digitalen Wert als digitales Ausgangssignal aus. Der Analog-Digital-Wandler signalisiert nach dieser Abtastung mittels des digitalen Ausgangssignals den betreffenden Abtastwert an den Eingangs des Überabtastungs- und Dezimations-Filters.
Die Ausgangswerte des Ausgangssignals des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters stellen dabei zumindest zeitweise die durch die Vorrichtung erfassten Stromwerte für einen Leitungsstrom I_LTG durch den Shunt-Widerstand dar. Die Begrenzung auf „zeitweise“ kommt dadurch zustande, dass der Analog-Digital-Wandler nur zu den Abtastzeitpunkten den Stromwert des Leitungsstromes I_LTG erfassen kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik schlägt die hier vorgelegte Schrift nun vor, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Zeitgebereinheit umfasst. Insbesondere erfasst die Zeitgebereinheit zumindest ein Zeitgebereingangswertsignal. Der Wert eines solchen Zeitgebereingangswertsignals bezeichnet die hier vorgelegte Schrift im Folgenden auch als Zeitgebereingangswert.
Insbesondere erfasst die Zeitgebereinheit zumindest einen jeweiligen Zeitgebereingangswert. Bevorzugt erfasst die Zeitgebereinheit mehrere Zeitgebereingangswerte.
Auf die Natur der beispielhaft vorgeschlagenen Zeitgebereingangswertsignale und der zugehörigen beispielhaft vorgeschlagenen Zeitgebereingangswert geht die hier vorgelegte Schrift im Folgenden noch genauer ein
Die Kernidee der Erfindung ist, dass die Zeitgebereinheit zumindest eine Signalübertragungseigenschaft einer Teilvorrichtung innerhalb des Signalpfads zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters in Abhängigkeit von zumindest einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zumindest zeitweise beeinflusst.
Im Sinne dieser Schrift sind die beispielhaften Teilvorrichtungen innerhalb des Signalpfads zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters

a) ein Vorfilter,
b) der Verstärker und
c) der Analog-Digital-Wandler und der Überabtastungs- und Dezimations-Filter.

Mögliche Zeitgebereingangswertsignale im Sinne dieser Schrift sind:

• die Eingangsspannung U_e des Verstärkers,
• das Verstärkerausgangssignal des Verstärkers,
• das Eingangssignal des Analog-Digital-Wandlers,
• das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers,
• das Eingangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters bzw. das Dezimationsfiltereingangssignal, und
• das Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters bzw. das Dezimationsfilterausgangssignal.

Insbesondere ist die Verwendung folgender Zeitgebereingangswertsignale bevorzugt:

• das Verstärkerausgangssignal des Verstärkers,
• das Eingangssignal des Analog-Digital-Wandlers und
• das Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters bzw. des Dezimationsfilterausgangssignals.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung bei kleinen Signalamplituden die Abtastrate erhöhen kann, während die Vorrichtung bei großen Signalamplituden eine längere Einschwingzeit berücksichtigen kann. Hierdurch optimiert die Vorrichtung die relative Auflösung bzw. die Zeit bis diese Auflösung erreicht wird.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Zeitgebereinheit zumindest einen, insbesondere mehrere, insbesondere alle Abtastzeitpunkte des Analog-Digital-Wandlers beeinflussen. Diese Beeinflussung ist eine Beeinflussung einer Signalübertragungseigenschaft in einer Teilvorrichtung im besagten Signalpfad. In dem Fall dieser Ausgestaltung ist die besagte Teilvorrichtung der Analog-Digital-Wandler. Vorschlagsgemäß führt die Vorrichtung diese Beeinflussung der Signalübertragungseigenschaft des Analog-Digital-Wandlers in dieser Ausgestaltung in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert durch. Mögliche Zeitgebereingangswerte sind weiter oben beschrieben. In dieser Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Zeitgebereinheit beispielsweise auch eine Filter- oder Verstärkereigenschaft in dem Signalpfad zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters als Signalübertragungseigenschaft in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert beeinflussen. Hierdurch kann die Zeitgebereinheit der Vorrichtung die Abtastrate an einen Pegel es Eingangssignals, also an den Stromwert des Leitungsstromes I_LTG anpassen. Hierdurch kann darüber hinaus die Zeitgebereinheit der Vorrichtung auch die Filter umkonfigurieren. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der Filterung im Vorfilter und/oder eine optimale Anpassung der Filterung im Überabtastungs- und Dezimations-Filter an die Abtastrate des Analog zu Digital-Wandlers.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung befasst sich mit einzelnen Abtastzeitpunkten.
In dieser Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit die Abtastzeitpunkte des Analog-Digitalwandlers in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert. Hierdurch kann die Zeitgebereinheit der Vorrichtung a) die Abtastrate an den Pegel es Eingangssignals, also an den Stromwert des Leitungsstromes I_LTG, optimal anpassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit der Vorrichtung Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert. Mögliche Zeitgebereingangswerte sind oben erläutert. Hierdurch kann die Zeitgebereinheit der Vorrichtung das Überarbeitungs- und Dezimationsfilter derart umkonfigurieren, dass die Filterung im Überabtastungs- und Dezimations-Filter beispielsweise an die Abtastrate des Analog zu Digital-Wandlers optimal angepasst ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit der Vorrichtung Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Form von Filterfrequenzen und/oder Dämpfungen und/oder Verstärkungen des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert. Mögliche Zeitgebereingangswerte sind oben erläutert. Hierdurch kann die Zeitgebereinheit der Vorrichtung das Überarbeitungs- und Dezimationsfilter so umkonfigurieren, dass die Filterung im Überabtastungs- und Dezimations-Filter beispielsweise an die Abtastrate des Analog zu Digital-Wandlers optimal angepasst ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit Eigenschaften des Vorfilters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit Eigenschaften des Vorfilters in Form von Filterfrequenzen und/oder Dämpfungen und/oder Verstärkungen des Vorfilters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert. Bevorzugt handelt es sich im Sinne dieser Schrift bei dem Vorfilter um einen Tiefpass- oder Bandpassfilter mit einer oberen Grenzfrequenz f_oV.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist beispielhaft ein Zeitgebereingangswertsignal das Eingangssignal des Analog-Digital-Wandlers. Der zugehörige Zeitgebereingangswert ist dann bevorzugt ein ADC-Eingangswert des Eingangssignals des Analog-Digital-Wandlers. Auch in dieser Variante kann die Vorrichtung den Relativen Fehler an den Signalpegel anpassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst beispielsweise die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers in Form erfasster ADC-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereinheit beeinflusst dabei bevorzugt Abtastzeitpunkte des Analog-Digital-Wandlers in Abhängigkeit von erfassten ADC-Eingangswerten. Auch in dieser Variante kann die Vorrichtung den relativen Fehler an den Signalpegel anpassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers in Form erfasster ADC-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereinheit beeinflusst dabei bevorzugt Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters, insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters, in Abhängigkeit von erfassten ADC-Eingangswerten. Dies ermöglicht die optimale Anpassung des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters, an die optimierte Abtastrate und den Signalpegel des Leitungsstromwerts des Leitungsstroms I_LTG.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers in Form erfasster ADC-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Dabei beeinflusst die Zeitgebereinheit Eigenschaften des Vorfilters, insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Vorfilters, in Abhängigkeit von erfassten ADC-Eingangswerten. Hierdurch passt die Vorrichtung den Vorfilter an die ggf. geänderten Abtastraten des Analog-Digital-Wandlers an.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers in Form erfasster ADC-Eingangswerte. Diese erfassten ADC-Eingangswerte dienen dann beispielsweise als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Diese Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen dann Eigenschaften des Verstärkers in Abhängigkeit von den so erfassten ADC-Eingangswerten. Die beeinflussten Eigenschaften des Verstärkers können insbesondere die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Verstärkers umfassen. Hierdurch passt die Vorrichtung das Verhalten und Eigenschaften des Verstärkers an die ggf. geänderten Abtastraten des Analog-Digital-Wandlers und/oder die Amplitude des Leitungsstromwerts des Leitungsstromes I_LTG besser an.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein Zeitgebereingangswertsignal das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers. Ein zugehöriger Zeitgebereingangswert des Zeitgebereingangswertsignals ist dann ein ADC-Ausgangswert des Ausgangssignals des Analog-Digital-Wandlers.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit bevorzugt zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers in Form erfasster ADC-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals und beeinflusst Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten ADC-Ausgangswerten. Bevorzugt beeinflusst die Zeitgebereinheit mehrere oder alle Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten ADC-Ausgangswerten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers. Diese erfassten Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers liegen bevorzugt in Form erfasster ADC-Ausgangswerte vor. Diese erfassten ADC-Ausgangswerte dienen als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Diese Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Abhängigkeit von erfassten ADC-Ausgangswerten. Die beeinflussten Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters können insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters umfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit bevorzugt zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers. Die erfassten Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers liegen bevorzugt in Form erfasster ADC-Ausgangswerte vor. Diese erfassten ADC-Ausgangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen bevorzugt Eigenschaften des Vorfilters in Abhängigkeit von erfassten ADC-Ausgangswerten. Die beeinflussten Eigenschaften des Vorfilters können insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Vorfilters umfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers. Die Werte des Ausgangssignals des Analog-Digitalwandlers liegen bevorzugt in Form erfasster ADC-Ausgangswerte vor. Diese erfassten erfasster ADC-Ausgangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die erfassten Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen Eigenschaften des Verstärkers in Abhängigkeit von erfassten ADC-Ausgangswerten. Die beeinflussten Eigenschaften des Verstärkers können insbesondere die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Verstärkers umfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein Zeitgebereingangswertsignal das Eingangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Dabei ist dann ein zugehöriger Zeitgebereingangswert ein Dezimationsfilter-Eingangswert des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Die erfassten Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters liegen bevorzugt in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte vor. Diese erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen die Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Die erfassten Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters liegen bevorzugt in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte vor. Die erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Diese Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen bevorzugt Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten. Solche Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters können dabei insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Bevorzugt liegen die erfassten Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte vor. Diese erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Diese Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen Eigenschaften des Vorfilters in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten. Dabei können Eigenschaften des Vorfilters insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Vorfilters sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Die Werte des Eingangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters liegen bevorzugt in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte vor. Die erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte dienen dabei bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereinheit beeinflusst mittels dieser Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals die Eigenschaften des Verstärkers. Die Zeitgebereinheit beeinflusst somit in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten die Eigenschaften des Verstärkers. Dabei kann eine solche beeinflusste Eigenschaft des Verstärkers beispielsweise die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Verstärkers sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein Zeitgebereingangswertsignal das Ausgangssignal des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. In dieser Ausgestaltung ist beispielsweise ein entsprechender Zeitgebereingangswert ein Dezimationsfilter-Ausgangswert des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Dieser Erfassung der Werte des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters erfolgt bevorzugt in Form erfasster Dezimationsfilter-Ausgangswerte. Diese erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals und beeinflusst Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters. Die Werte des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters liegen bevorzugt in Form erfasster Dezimationsfilter-Ausgangswerte vor. Die erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte dienen bevorzugt als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. Die Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals beeinflussen bevorzugt Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerten. Solche Eigenschaften des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters können beispielsweise insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung erfasst die Zeitgebereinheit zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals des Überabtastungs- und Dezimations-Filters in Form erfasster Dezimationsfilter-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals. In dieser Ausgestaltung beeinflusst die Zeitgebereinheit Eigenschaften des Vorfilters in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerten. Solche Eigenschaften des Vorfilters können beispielsweise insbesondere die Filterfrequenzen und/oder die Verstärkung und/oder die Dämpfung des Vorfilters sein.
Im Sinne der hier vorgelegten Schrift stellt eine Abtastperiode die Zeit zwischen einem ersten Abtastzeitpunkt und einem zweiten Abtastzeitpunkt dar. Der erste Abtastzeitpunkt ist ein Zeitpunkt der Abtastung des analogen Werts des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers durch den Analog-Digitalwandler. Der zweite Abtastzeitpunkt ist ein zweiter Zeitpunkt der Abtastung des analogen Werts des Eingangssignals des Analog-Digitalwandlers durch den Analog-Digitalwandler, wobei der zweite Abtastzeitpunkt zeitlich unmittelbar dem ersten Abtastzeitpunkt nachfolgt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit die Abtastperiode des Analog-Digitalwandlers in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt die Dauer der Abtastperiode über dem Wert eines Abtastperiodengrenzwerts, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem ersten ADC-Eingangsschwellwert liegen. Im entgegengesetzten Fall liegt die Dauer der Abtastperiode unter dem Wert des Abtastperiodengrenzwerts, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem ersten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt die Dauer der Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem ersten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. Entgegengesetzt liegt in dieser Ausgestaltung der Vorrichtung die Abtastperiode bevorzugt unter dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem ersten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem ersten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. Insbesondere liegt die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem ersten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem ersten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. Insbesondere liegt die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem ersten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Bevorzugt weist der Überabtastungs- und Dezimations-Filter eine obere Grenzfrequenz f_o auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung dämpft der Überabtastungs- und Dezimations-Filter Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz oberhalb der oberen Grenzfrequenz f_o stärker als Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz unmittelbar unterhalb der oberen Grenzfrequenz f_o. Das bedeutet, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz zumindest in der Nähe der Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters ähnlich einem Tiefpassfilter verhält. Die hier vorgelegte technische Lehre weist ausdrücklich darauf hin, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter beispielsweise auch ein Bandpassfilter oder ein anderer Filter mit teilweisem Tiefpasscharakter sein kann. Bevorzugt beeinflusst in dieser Ausgestaltung der Vorrichtung die Zeitgebereinheit die oberen Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters über einem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem zweiten ADC-Eingangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem zweiten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters über einem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem zweiten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem zweiten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters über einem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem zweiten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem zweiten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters über einem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem zweiten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters über dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem zweiten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Vorfilter bevorzugt eine obere Grenzfrequenz f_oV auf. Bevorzugt dämpft der Vorfilter Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz oberhalb der oberen Grenzfrequenz f_oV stärker als Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz unmittelbar unterhalb der oberen Grenzfrequenz f_oV. Gemäß dieser Ausgestaltung der Vorrichtung beeinflusst die Zeitgebereinheit die oberen Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem dritten ADC-Eingangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters unter dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem dritten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem dritten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters unter dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem dritten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem dritten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters unter einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung liegt in einer ersten Unterkonfiguration die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. In einer zweiten Unterkonfiguration liegt die obere Grenzfrequenz f_oV des Vorfilters über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Verstärker Eigenschaften mit Eigenschaftswerten auf. Die Zeitgebereinheit beeinflusst diese Eigenschaft des Verstärkers in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert. Solche Eigenschaften des Verstärkers können insbesondere eine Verstärkung und/oder eine Dämpfung des Verstärkers sein.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist in zwei verschiedenen Unterausprägungen möglich. In der ersten Unterausprägung liegt ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen. In der ersten Unterausprägung liegt der Eigenschaftswert der Eigenschaft des Verstärkers unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen. In der zweiten, alternativen Unterausprägung liegt ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen. In der zweiten, alternativen Unterausprägung liegt der Eigenschaftswert der Eigenschaft des Verstärkers über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten a) und b) dieser Ausprägung ausdrücklich alternativ zueinander.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung steuert die Vorrichtung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers auf eine erste Weise und eine zweite Weise. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Steuerung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung steuert die Vorrichtung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers auf eine erste Weise und eine zweite Weise. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Steuerung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung steuert die Vorrichtung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers auf eine erste Weise und eine zweite Weise. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der ersten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer ersten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers über einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. Bei einer Steuerung in der zweiten Weise liegt in einer zweiten Unterkonfiguration ein Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Steuerung einen Eigenschaftswert einer Eigenschaft des Verstärkers gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
Der obigen Vorrichtung entspricht ein Verfahren. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes I_LTG in einer Leitung. Dabei fließt der elektrische Leitungsstrom durch einen Shunt-Widerstand. Über den Shunt-Widerstand fällt in Folge dieses Stromflusses eine Shunt-Widerstandsspannung Us ab.
Das Verfahren umfasst ein Erfassen und Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung Us zu einer Verstärkereingangsspannung U_e mittels eines Vorfilters.
Weiter umfasst das Verfahren ein Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung U_e zu dem besagten Verstärkerausgangssignal mittels eines Verstärkers.
Weiter umfasst das Verfahren im Signalpfad ein Abtasten des Verstärkerausgangssignals mit einer Abtastrate zu einem Dezimationsfiltereingangssignal mittels eines Analog-Digitalwandlers.
Weiter umfasst das Verfahren im Signalpfad ein Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals zu einem Dezimationsfilterausgangssignal mittels eines Überabtastungs- und Dezimations-Filters.
Weiter umfasst das Verfahren ein Bereitstellen des Dezimationsfilterausgangssignals als Messwertsignal für zumindest einen Wert des elektrischen Leitungsstromes I_LTG in einer Leitung. Dabei repräsentiert der typischerweise digitale Wert des Dezimationsfilterausgangssignals den Stromwert des elektrischen Leitungsstroms I_LTG.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer ersten Ausprägung dadurch aus, dass das Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung U_S zu einer Verstärkereingangsspannung U_e von einem Wert des Verstärkerausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer zweiten Ausprägung dadurch aus, dass das Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung U_S zu einer Verstärkereingangsspannung U_e von einem Wert des Dezimationsfiltereingangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer dritten Ausprägung dadurch aus, dass das Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung U_S zu einer Verstärkereingangsspannung U_e von einem Wert des Dezimationsfilterausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer vierten Ausprägung dadurch aus, dass das Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung U_e zu einem Verstärkerausgangssignal von einem Wert des Verstärkerausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer fünften Ausprägung dadurch aus, dass das Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung U_e zu einem Verstärkerausgangssignal von einem Wert des Dezimationsfiltereingangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer sechsten Ausprägung dadurch aus, dass das Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung U_e zu einem Verstärkerausgangssignal von einem Wert des Dezimationsfilterausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer siebten Ausprägung dadurch aus, dass das Abtasten des Verstärkerausgangssignals mit einer Abtastrate zu einem Dezimationsfiltereingangssignal von einem Wert des Verstärkerausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer achten Ausprägung dadurch aus, dass das Abtasten des Verstärkerausgangssignals mit einer Abtastrate zu einem Dezimationsfiltereingangssignal von einem Wert des Dezimationsfiltereingangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer neunten Ausprägung dadurch aus, dass das Abtasten des Verstärkerausgangssignals mit einer Abtastrate zu einem Dezimationsfiltereingangssignal von einem Wert des Dezimationsfilterausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer zehnten Ausprägung dadurch aus, dass das Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals zu einem Dezimationsfilterausgangssignal von einem Wert des Verstärkerausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer elften Ausprägung dadurch aus, dass das Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals zu einem Dezimationsfilterausgangssignal von einem Wert des Dezimationsfiltereingangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Das hier vorgestellte Verfahren zeichnet sich in einer zwölften Ausprägung dadurch aus, dass das Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals zu einem Dezimationsfilterausgangssignal von einem Wert des Dezimationsfilterausgangssignals als Zeitgebereingangswert abhängt.
Eine Nacharbeit der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift kann ggf. die erste bis zwölfte Ausprägung des Verfahrens auch miteinander kombinieren. Einige der Ausprägungen stellen Rückkoppelungen dar, die zu Instabilitäten führen können. Daher ist es sinnvoll, wenn die Zeitgebereinheit in diesen Fällen einen Tiefpasscharakter hat und den Änderungen nicht beliebig schnell folgt.
In einer dreizehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens hängt eine Filtereigenschaft des Vorfilterns der Shunt-Widerstandsspannung Us zu einer Verstärkereingangsspannung U_e, insbesondere eine Vorfiltergrenzfrequenz f_oV, von dem Zeitgebereingangswert ab. Hinsichtlich der Zeitgebereingangswerte verweist die hier vorgelegte Schrift wieder auf den vorausgehenden Text.
In einer vierzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens hängt eine Eigenschaft des Erfassens und Verstärken der Verstärkereingangsspannung U_e zu einem Verstärkerausgangssignal, insbesondere eine Verstärkung oder eine Dämpfung, von dem Zeitgebereingangswert ab.
In einer fünfzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens hängt eine Eigenschaft des Abtastens des Verstärkerausgangssignals zu einem Dezimationsfiltereingangssignal, insbesondere ein Abtastzeitpunkt und/oder eine mit einer Abtastperiode, von dem Zeitgebereingangswert ab.
In einer sechzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens hängt eine Eigenschaft des Filterns des Dezimationsfiltereingangssignals zu einem Dezimationsfilterausgangssignal, insbesondere eine Filtergrenzfrequenz f_o, von dem Zeitgebereingangswert ab.
In einer siebzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens führt das Verfahren den Verfahrensschritt der Vorfilterung auf eine erste Weise oder eine zweite Weise durch. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Vorfilterung in der ersten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration die Vorfiltergrenzfrequenz f_oV über einem Vorfiltergrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem ersten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Vorfilterung in der ersten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration unter dem Vorfiltergrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem ersten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Vorfilterung in der zweiten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration die Vorfiltergrenzfrequenz f_oV unter einem Vorfiltergrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem ersten Eingangsschwellwert liegen.
Insbesondere besteht der erste Eingangsschwellenwert aus zwei verschiedenen Schwellen. Insbesondere besteht der erste Eingangsschwellenwert aus einer höheren Schwelle zum Zuschalten und eine niedrigere Schwelle zum Rücksetzen. Auf diese Weise wird verhindert, dass permanent umgeschaltet wird, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten nahe dem ersten Eingangsschwellwert liegen.
Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Vorfilterung in der zweiten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration die Vorfiltergrenzfrequenz f_oV über dem Vorfiltergrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem ersten Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Durchführung des Verfahrensschritts der Vorfilterung gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
In einer achtzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens führt das Verfahren den Verfahrensschritt der Verstärkung auf eine erste Weise oder eine zweite Weise durch. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Verstärkung in der ersten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration der Betrag der Verstärkung über einem Verstärkungsgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem zweiten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Verstärkung in der ersten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration der Betrag der Verstärkung unter dem Verstärkungsgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem zweiten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Verstärkung in der zweiten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration der Betrag der Verstärkung unter einem Verstärkungsgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem zweiten Eingangsschwellwert liegen.
Insbesondere besteht der zweite Eingangsschwellenwert aus zwei verschiedenen Schwellen. Insbesondere besteht der zweite Eingangsschwellenwert aus einer höheren Schwelle zum Zuschalten und eine niedrigere Schwelle zum Rücksetzen. Auf diese Weise wird verhindert, dass permanent umgeschaltet wird, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten nahe dem zweiten Eingangsschwellwert liegen.
Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Verstärkung in der zweiten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration der Betrag der Verstärkung über dem Verstärkungsgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem zweiten Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Durchführung des Verfahrensschritts der Verstärkung gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
In einer neunzehnten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens führt das Verfahren den Verfahrensschritt der Abtastung auf eine erste Weise oder eine zweite Weise durch. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Abtastung in der ersten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem dritten Eingangsschwellwert liegen.
Insbesondere besteht der dritte Eingangsschwellenwert aus zwei verschiedenen Schwellen. Insbesondere besteht der dritte Eingangsschwellenwert aus einer höheren Schwelle zum Zuschalten und eine niedrigere Schwelle zum Rücksetzen. Auf diese Weise wird verhindert, dass permanent umgeschaltet wird, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten nahe dem dritten Eingangsschwellwert liegen.
Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Abtastung in der ersten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem dritten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Abtastung in der zweiten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem dritten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts der Abtastung in der zweiten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration die Abtastperiode über dem Abtastperiodengrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem dritten Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Durchführung des Verfahrensschritts der Abtastung gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
In einer zwanzigsten Ausprägung des hier vorgestellten Verfahrens führt das Verfahren den Verfahrensschritt des Filterns auf einer erste Weise oder eine zweite Weise durch. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts des Filterns in der ersten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration der Betrag der Filtergrenzfrequenz f_o über einem Filtergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem vierten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts des Filterns in der ersten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration der Betrag der Filtergrenzfrequenz f_o unter dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem vierten Eingangsschwellwert liegen. Bei der Durchführung des Verfahrensschritts des Filterns in der zweiten Weise liegt im Falle einer ersten Unterkonfiguration der Betrag der Filtergrenzfrequenz f_o unter dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem vierten Eingangsschwellwert liegen. Insbesondere besteht der vierte Eingangsschwellenwert aus zwei verschiedenen Schwellen. Insbesondere besteht der vierte Eingangsschwellenwert aus einer höheren Schwelle zum Zuschalten und eine niedrigere Schwelle zum Rücksetzen. Auf diese Weise wird verhindert, dass permanent umgeschaltet wird, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten nahe dem vierten Eingangsschwellwert liegen.
Bei der Durchführung des Verfahrensschritts des Filterns in der zweiten Weise liegt im Falle einer zweiten Unterkonfiguration der Betrag der Filtergrenzfrequenz f_o über dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem vierten Eingangsschwellwert liegen. Die hier vorgelegte Schrift sieht also die Varianten der Durchführung des Verfahrensschritts des Filterns gemäß der ersten Weise und gemäß der zweiten Weise ausdrücklich alternativ zueinander vor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen Sensormessungen mit sehr kleinen Spannungsabfällen über dem Sensorelement des Sensors und daraus folgenden sehr kleinen Eingangsspannungen.
Durch die Kombination dieser beiden Prinzipien bleibt die Zeit bis zum gemittelten Ergebnis unabhängig von der Eingangsspannung.
Bei kleinen Eingangsspannungen wird der Signal-Rausch-Abstand (SNR) gegenüber dem Stand der Technik erhöht, ohne dass die Messzeit erhöht wird.
Für große Eingangsspannungen ist das SNR nicht mehr der begrenzende Parameter für die Genauigkeit. Im angehängten Beispiel wird die Zeit für eine Messung ohne Genauigkeitsverlust von 5,6ms auf etwa 2,05ms reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Funktionen der Erfindung sind in Zusammenhang mit den in den Figuren gezeigten Beispielen erklärt.
Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung;
8 ein Beispiel für eine dynamische Überabtastung in Abhängigkeit von der Verstärkereingangsspannung U_e am Verstärker einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
9 eine Gesamtwandelzeit T_G in Abhängigkeit der Verstärkereingangsspannung U_e und Betriebsbereiche einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
10 einen Restfehler e durch Rauschen in Abhängigkeit von der Verstärkereingangsspannung U_e.

1 zeigt beispielhaft die Verwendung eines Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 gemäß dem Stand der Technik (SdT).
Die gezeigte Beispielanwendung umfasst eine Schaltungseinheit 100 und einen Analog-Digital-Wandler 200 und einen Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300.
Die Schaltungseinheit 100 gemäß dem Stand der Technik umfasst einen ersten Knoten 101, einen zweiten Knoten 102, einen dritten Knoten 103 und einen vierten Knoten 104.
Weiter umfasst die Schaltungseinheit 100 einen ersten Widerstand 111, einen zweiten Widerstand 112 und einen Shunt-Widerstand 113.
Der erste Widerstand 111 kann einen Wert von 0 Ohm aufweisen. Der erste Widerstand 111 kann also auch nur ein Leitungsstück einer elektrischen Leitung sein.
Der zweite Widerstand 112 kann einen Wert von 0 Ohm aufweisen. Der zweite Widerstand 112 kann also auch nur ein Leitungsstück einer elektrischen Leitung sein.
Der erste Knoten 101 ist mit einem ersten Anschluss des ersten Widerstands 111 und einem ersten Anschluss des Shunt-Widerstands 113 verbunden.
Ein zweiter Anschluss des ersten Widerstands 111 ist mit dem zweiten Knoten 102 verbunden.
Ein zweiter Anschluss des Shunt-Widerstands 113 ist mit dem dritten Knoten 103 verbunden. Weiter ist ein erster Anschluss des zweiten Widerstands 112 mit dem dritten Knoten 103 verbunden. Weiter ist ein zweiter Anschluss des zweiten Widerstands 112 mit dem vierten Knoten 104 verbunden.
Somit ist der erste Anschluss des Shunt-Widerstands 113 direkt oder indirekt mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands 111 und mit dem ersten Knoten 101 elektrisch verbunden. Weiter ist der zweite Anschluss des Shunt-Widerstands 113 mit dem ersten Anschluss des zweiten Widerstands 112 und mit dem dritten Knoten 103 elektrisch direkt oder indirekt verbunden.
Die Schaltungseinheit 100 umfasst weiter einen Kondensator C und einen Verstärker 130.
Der Analog-Digital-Wandler 200 ist mit dem Verstärker 130 elektrisch verbunden. Weiter ist der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300 mit dem Analog-Digital-Wandler 200 elektrisch verbunden.
Ein Signalpfad erstreckt sich von dem Shunt-Widerstand 113 bis zu einem Ausgang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Der Signalpfad umfasst den Shunt-Widerstand 113, den Verstärker 130, den Analog-Digital-Wandler 200 und den Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300. Dabei ist der Ausgang des Verstärkers 130 mit dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 200 elektrisch verbunden. Weiter ist der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 200 mit dem Eingang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 elektrisch verbunden.
Insbesondere dient der Shunt-Widerstand 113 als Signalquelle.
Insbesondere dient der Ausgang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 als Messwertausgabe.
Die Schaltungseinheit 100 ist hier eine Schaltung für eine Shunt-Messung eines Stromes I_LTG in einer Leitung. Bei der Leitung kann es sich beispielsweise um eine Datenbusleitung handeln. Beispielsweise kann der Shunt-Widerstand 113 ein Bus-Shunt-Widerstand für eine Autoadressierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Autoadressierungsverfahren eines LIN-Datenbusses oder CAN-Datenbusses oder eines anderen automobilen Datenbusses sein.
Der elektrische Leitungsstrom I_LTG fließt von dem ersten Knoten 101 über den Shunt-Widerstand 113 zu dem dritten Knoten 103. An dem Shunt-Widerstand 113 fällt dabei eine Shunt-Widerstandsspannung Us ab.
Ein erster Anschluss des Kondensators C ist mit dem zweiten Konten 102 verbunden und ein zweiter Anschluss des Kondensators C ist mir dem vierten Knoten 104 verbunden.
Ein erster Verstärkereingang 131 des Verstärkers 130 ist mit dem zweiten Knoten 102 verbunden und ein zweiter Verstärkereingang 132 des Verstärkers 130 ist mir dem vierten Knoten 104 verbunden. Somit ist der zweite Anschluss des ersten Widerstands 111 und der erste Anschluss des Kondensators C über den zweiten Knoten 102 mit dem ersten Verstärkereingang 131 verbunden.
Weiter ist der zweite Anschluss des zweiten Widerstands 112 und der zweite Anschluss des Kondensators C über den vierten Knoten 104 mit dem zweiten Verstärkereingang 132 verbunden. Insbesondere ist der erste Verstärkereingang 131 ein positiver Eingang (+) des Verstärkers 130. Insbesondere ist der zweite Verstärkereingang 132 ein negativer Eingang (-) des Verstärkers 130.
Der Kondensator C bildet mit dem ersten Widerstand 111 und dem zweiten Widerstand 112 und dem Shunt-Widerstand 113 in dem in 1 dargestellten Beispiel einen Vorfilter 120.
Der Vorfilter 120 filtert die Shunt-Widerstandsspannung U_S zu einer Verstärkereingangsspannung U_e des Verstärkers 130.
Die Verstärkereingangsspannung U_e fällt zwischen dem positiven Eingang (+) 131 des Verstärkers 130 und dem negativen Eingang (-) 132 des Verstärkers 130 ab. Der Verstärker 130 weist einen Verstärkerausgang 133 auf. Der Verstärkerausgang 133 gibt ein Verstärker-Ausgangssignal 134 aus. Der Verstärker 130 bildet mittels einer linearen Abbildung aus der Verstärkereingangsspannung U_e den Wert des Verstärker-Ausgangssignals 134. Das Verstärker-Ausgangssignal 134 dient als Eingangssignal des Analog-Digital-Wandlers 200.
Insbesondere entspricht das Verstärker-Ausgangssignal 134 einem analogen Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200.
Der Analog-Digital-Wandler 200 tastet den analogen Wert des Eingangssignals 201 zu Abtastzeitpunkten ab. Bevorzugt sind die Abtastzeitpunkte periodisch mit einer zeitlichen Abtastperiode. Der Kehrwert der Abtastperiode ist im Sinne dieser Schrift die Abtastfrequenz. Die Abtastfrequenz geteilt durch 2π ist im Sinne dieser Schrift die Abtastrate. Zur Bestimmung einer Abtastperiode erfasst im Sinne dieser Schrift eine geeignete Messvorrichtung den zeitlichen Abstand zwischen einem ersten Abtastzeitpunkt und einem unmittelbar zeitlich nachfolgenden zweiten Abtastzeitpunkt.
Der Analog-Digital-Wandler 200 wandelt das analoge Eingangssignal 201 in ein digitales Ausgangssignal 202 um.
Dabei wandelt der Analog-Digital-Wandler 200 den analogen Wert des Eingangssignals 201 an diesen Abtastzeitpunkten in einen digitalen Wert des digitalen Ausgangssignals 202 um.
Der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 200 kann mehrere elektrische Leitungen umfassen.
Der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter 300 weist einen digitalen Eingang und einen Ausgang auf. Das digitale Ausgangssignal 202 des Analog-Digital-Wandlers 200 dient als Dezimationsfiltereingangssignal 301.
Dabei signalisiert der Analog-Digital-Wandler 200 nach der Abtastung mittels des digitalen Ausgangssignals 202 den betreffenden Abtastwert an den Eingang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
An seinem Ausgang gibt der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter 300 ein Dezimationsfilterausgangssignal 302 aus.
Insbesondere stellen die Ausgangswerte des Dezimationsfilterausgangssignals 302 zumindest zeitweise die durch die Vorrichtung erfassten Stromwerte für einen Leitungsstrom I_LTG durch den Shunt-Widerstand 113 dar. Die Begrenzung auf „zeitweise“ kommt dadurch zustande, dass der Analog-Digital-Wandler 200 nur zu den Abtastzeitpunkten den Stromwert des Leitungsstromes I_LTG erfassen kann.
Insbesondere ist der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter 300 ein linearer Filter. Dies hat zur Folge, dass bevorzugt eine Erhöhung des Eingangssignals eine entsprechende proportionale Änderung des Ausgangssignals zur Folge hat.
Gemäß dem Stand der Technik kann der erste Knoten 101 mit weiteren hier nicht dargestellten Schaltungen oder einer oder mehreren ebenfalls nicht dargestellten Spannungs- und/oder Stromquellen verbunden sein. Beispielsweise kann die in 1 schematisch und vereinfacht gezeichnete Vorrichtung mit einem oder mehreren nachfolgenden und/oder vorausgehende Busknoten oder einem Busmaster verbunden sein, wenn der Shunt-Widerstand 113 ein Bus-Shunt-Widerstand in einem LIN-Datenbus mit Autoadressierung ist.
2 zeigt in beispielhafter Weise das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in 2 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst gegenüber dem in 1 dargestellten Stand der Technik zusätzlich eine Zeitgebereinheit 400. Die Zeitgebereinheit 400 erfasst zumindest ein Zeitgebereingangswertsignal 401.
In der in 2 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung dient das Verstärker-Ausgangssignal 134 als Zeitgebereingangswertsignal bzw. als Zeitgebereingangswert 401.
Das Verstärker-Ausgangssignal 134 entspricht in dem in 2 dargestellten Beispiel zugleich auch als analoges Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200. Es ist denkbar, dass zwischen dem Verstärkerausgang 133 und dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 200 weitere Signalverarbeitungsteilvorrichtungen wie Filter, oder ähnliches im Signalpfad angeordnet sind. Das analoge Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 umfasst das das Verstärker-Ausgangssignal 134. Bei einer Verwendung weiterer Signalverarbeitungsteilvorrichtungen entspricht das analoge Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 nicht zwangsläufig dem Verstärker-Ausgangssignal 134.
In dem in 2 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 in Abhängigkeit von dem Wert des Zeitgebereingangswertsignals 401 die Abtastrate und/oder die Abtastzeitpunkte des Analog-Digital-Wandlers 200.
Die Zeitgebereinheit 400 signalisiert dem Analog-Digital-Wandler 200 über eine Abtaststeuerungsleitung 402 Betriebsparameter des Analog-Digitalwandlers 200. Im einfachsten Fall kann die Abtaststeuerungsleitung 402 einen Takt an den Analog-Digital-Wandler 200 signalisieren. Beispielsweise kann der Takt ein Abtasttakt mit einer Taktrate sein. Diese Taktrate ist dann typischerweise die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 200. Der Analog-Digital-Wandler 200 kann diese Taktrate des Takts beispielsweise auch mittels einer PLL oder dergleichen in eine Abtastrate eines Abtasttakts des Analog-Digital-Wandlers 200 umwandeln. Es kann sich aber auch je nach Implementierung um einen seriellen oder parallelen Datenbus oder dergleichen mit einem Datenbusprotokoll handeln.
Die Abtastung erfordert in der Regel die Einhaltung des Nyquist-Theorems.
Der Widerstandswert des ersten Widerstands 111 und des zweiten Widerstands 112 sind bevorzugt von 0 Ohm verschieden, sodass durch eine Abtastung im auf die Schaltungseinheit 100 nachfolgenden Analog-Digital-Wandler 200 die Nyquist-Bedingung erfüllt bleibt.
Die Abtastung des Eingangssignals 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. des Verstärkerausgangssignals 134 durch den Analog-Digital-Wandler 200 erzeugt Artefakte. Zur Vermeidung dieser Artefakte sind zum einen der Vorfilter 120 vorgesehen und zum anderen der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300 vorgesehen.
Bei einer Änderung der Abtastrate sollte bevorzugt die Vorrichtung bzw. das vorgeschlagene Verfahren die Grenzfrequenzen anpassen.
Die Zeitgebereinheit 400 passt daher die Filtereigenschaften des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 an die Abtastrate des Analog-Digitalwandlers 200 an. Da die Abtastrate des Analog-Digitalwandlers 200 von dem Zeitgebereingangswert 401 abhängt, hängen damit auch die Filtereigenschaften des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300von dem Zeitgebereingangswert 401 ab. Bevorzugt ist eine relevante Filtereigenschaft des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 eine obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
Insbesondere ist der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300 ein Tiefpass. Es sind aber auch komplexere frequenzabhängige spektrale Filterverläufe des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 denkbar, die dann aber typischerweise immer eine obere Grenzfrequenz f_o aufweisen. Bevorzugt steuert die Zeitgebereinheit 400 zumindest eine Filtereigenschaft des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 mittels einer Dezimationsfiltersteuerleitung 403. Die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 kann dabei eine oder mehrere Leitungen umfassen. Typischerweise ist der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300 ein digitaler Filter. Bevorzugt repräsentieren die Leitungen der Dezimationsfiltersteuerleitung 403 dann ein Steuerwort, das der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 300 konfiguriert. Auch ist es denkbar, dass es sich bei der Dezimationsfiltersteuerleitung 403 um einen seriellen oder parallelen Datenbus handelt.
In dem in 2 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Bei diesen Parametern des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300, die die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Insbesondere handelt es sich um die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
Weiter steuert die Zeitgebereinheit 400 in dem in 2 dargestellten Beispiel über die Abtaststeuerungsleitung 402 Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200. Bei diesen Parametern es Analog-Digital-Wandlers 200, die die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 steuert, handelt es sich beispielsweise um die Abtastrate oder Abtastzeitpunkte es Analog-Digital-Wandlers 200.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Zeitgebereingangswertsignal 401 der Zeitgebereinheit 400 nicht wie in dem Beispiel der 2 dem analogen Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. dem Verstärkerausgangssignal 134 entspricht. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht das Zeitgebereingangswertsignal 401 der Zeitgebereinheit 400 dem Dezimationsfilterausgangssignal 302.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, in der alle Komponenten, also der Verstärker 130, der Analog-Digital-Wandler 200 und der Überabtastungs- und Dezimations-Filter 400 linear sind, kann das Steuerverhalten einer Vorrichtung gemäß der 3 in ein System der 2 und umgekehrt überführen werden.
Während in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Zeitgebereingangswertsignal 401 ein analoges Signal ist, ist das in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das Zeitgebereingangswertsignal 401 ein digitales Signal. In Folge dessen unterscheiden sich die spektralen Eigenschaften des Zeitgebereingangswertsignals 401.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispielumfasst die Zeitgebereinheit 400 typischerweise Komparatoren und ggf. analoge Schwellwertgeber zum Vergleich des Eingangssignals 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. des Verstärkerausgangssignals 134 mit Schwellwerten solcher erzeugter Schwellwertsignale der analogen Schwellwertgeber.
Bei Verwendung des Dezimationsfilterausgangssignals 302 als Zeitgebereingangswertsignal 401 muss das Verhalten der Zeitgebereinheit 400 die Artefakte durch die Abtastung berücksichtigen.
In dem in 3 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Bei diesen Parametern des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300, die die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Insbesondere handelt es sich um die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
Weiter steuert die Zeitgebereinheit 400 in dem in 3 dargestellten Beispiel Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200 über die Abtaststeuerungsleitung 402. Bei diesen Parametern es Analog-Digital-Wandlers 200, die die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 steuert, handelt es sich beispielsweise um die Abtastrate oder Abtastzeitpunkte es Analog-Digital-Wandlers 200.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
4 entspricht im Wesentlichen der 2 und der 3.
4 unterscheidet sich von den 2 und 3 dadurch, dass das Zeitgebereingangswertsignal 401 der Zeitgebereinheit 400 in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dem Ausgangssignal 202 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. dem Dezimationsfiltereingangssignal 301 entspricht.
In dem in 4 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Bei diesen Parametern des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300, die die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Insbesondere handelt es sich um die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
In dem in 4 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200. Bei diesen Parametern es Analog-Digital-Wandlers 200, die die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 steuert, handelt es sich beispielsweise um die Abtastrate oder Abtastzeitpunkte es Analog-Digital-Wandlers 200.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erfasst die Zeitgebereinheit 400 mehrere Zeitgebereingangswerte 401.
In dem in 5 dargestellten Beispiel entspricht ein erster Zeitgebereingangswert 401a der Zeitgebereinheit 400 dem Verstärker-Ausgangssignal 134 bzw. dem analogen Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200. Ein zweiter Zeitgebereingangswert 401b der Zeitgebereinheit 400 entspricht in dem in 5 dargestellten Beispiel dem digitalen Ausgangssignal 202 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. dem Dezimationsfiltereingangssignal 301. Ein dritter Zeitgebereingangswert 401c der Zeitgebereinheit 400 entspricht in dem in 5 dargestellten Beispiel dem Dezimationsfilterausgangssignal 302.
Die Zeitgebereinheit 400 steuert in dem in 5 dargestellten Beispiel Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200 und/oder des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 in Abhängigkeit von Zeitgebereingangswerten der Zeitgebereingangswertsignale 401. Ein gesteuerter Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200 können dabei Abtastzeitpunkte und/oder Abtastraten sein. Ein gesteuerter Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 kann dabei beispielsweise die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 sein.
In dem in 5 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über eine Verstärkersteuerungsleitung 404 Parameter des Verstärkers 130. Bei diesen Parametern des Verstärkers 130, die die Zeitgebereinheit 400 über die Verstärkersteuerungsleitung 404 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Verstärkers 130.
In dem in 5 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Bei diesen Parametern des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300, die die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Überabtastungs- und Dezimations- Filters 300. Insbesondere handelt es sich um die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
In dem in 5 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200. Bei diesen Parametern es Analog-Digital-Wandlers 200, die die Zeitgebereinheit 400 über die Abtaststeuerungsleitung 402 steuert, handelt es sich beispielsweise um die Abtastrate oder Abtastzeitpunkte es Analog-Digital-Wandler.
Bevorzugt ist das Zeitverhalten der Zeitgebereinheit 400 bei der Erzeugung des Signals der Verstärkersteuerungsleitung 404 so eingestellt, dass ein Aufschwingen des Systems ausgeschlossen ist.
Es empfiehlt sich daher mittels einer Systemsimulation das Verhalten des Systems beispielsweise mit einem Programm wie Maple zu modellieren und die Eigenfrequenzen der geöffneten Regelschleife zu bestimmen und so die Pole der Schleifenfunktion geeignet zu manipulieren.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
6 zeigt ein weiteres Aufführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
6 entspricht im Wesentlichen dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einen schaltbaren Vorfilter 120 umfasst.
In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, konfiguriert die Zeitgebereinheit 400 nicht nur die Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 um, sondern auch einen oder mehrere Parameter des Vorfilters 120. Hierzu signalisiert die Zeitgebereinheit 400 dem Vorfilter 120 über eine Vorfiltersteuerleitung 405, welche Parameter der Vorfilter 120 für die Filterung verwenden soll.
Bevorzugt erfasst die Zeitgebereinheit 400 mehrere Zeitgebereingangswerte 401.
In dem in 6 dargestellten Beispiel erfasst die Zeitgebereinheit den ersten Zeitgebereingangswert 401a, welcher dem analogen Eingangssignal 201 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. dem Verstärkerausgangssignal 134 entspricht. Der zweite Zeitgebereingangswert 401b des Zeitgebers 400 entspricht in dem in 6 dargestellten Beispiel dem digitalen Ausgangssignal202 des Analog-Digital-Wandlers 200 bzw. dem Dezimationsfiltereingangssignal301. Der dritte Zeitgebereingangswert 401c des Zeitgebers 400 entspricht in dem in 6 dargestellten Beispiel dem Dezimationsfilterausgangssignal 302.
Die Zeitgebereinheit 400 steuert in dem in 6 dargestellten Beispiel Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200 und/oder des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 in Abhängigkeit von Zeitgebereingangswerten der Zeitgebereingangswertsignale 401. Ein gesteuerter Parameter des Analog-Digital-Wandlers 200 können dabei Abtastzeitpunkte und/oder Abtastraten sein. Ein gesteuerter Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 kann dabei beispielsweise die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300 sein.
In dem in 6 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Verstärkersteuerungsleitung 404 Parameter des Verstärkers 130. Bei diesen Parametern des Verstärkers 130, die die Zeitgebereinheit 400 über die Verstärkersteuerungsleitung 404 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Verstärkers 130.
In dem in 6 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 Parameter des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Bei diesen Parametern des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300, die die Zeitgebereinheit 400 über die Dezimationsfiltersteuerleitung 403 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300. Insbesondere handelt es sich um die besagte obere Grenzfrequenz f_o des Überabtastungs- und Dezimations-Filters 300.
In dem in 6 dargestellten Beispiel steuert die Zeitgebereinheit 400 über die Vorfiltersteuerungsleitung 405 Parameter des Vorfilters 120. Bei diesen Parametern des Vorfilters 120, die die Zeitgebereinheit 400 über die Vorfiltersteuerungsleitung 405 steuert, handelt es sich beispielsweise um den Frequenzgang und/oder die Verstärkung oder die Dämpfung und/oder die obere Vorfiltergrenzfrequenz f_oV des Vorfilters 120. Bevorzugt erhöht die Zeitgebereinheit 400 die obere Vorfiltergrenzfrequenz f_oV des Vorfilters 120, wenn die Zeitgebereinheit 400 die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 200 erhöht. Bevorzugt erniedrigt die Zeitgebereinheit 400 die obere Vorfiltergrenzfrequenz f_oV des Vorfilters 120, wenn die Zeitgebereinheit 400 die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 200 erniedrigt.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Dabei zeigt 7 eine beispielhafte Implementierung eines schaltbaren Vorfilters 120 gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels.
In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der schaltbare Vorfilter 120 einen Analogmultiplexer oder ein analoger Verbindungsschalter 140 und eine Mehrzahl Kapazitäten C₁-C_n. Der Analogmultiplexer oder ein analoger Verbindungsschalter 140 ist über eine Vorfiltersteuerungsleitung 405 mit der Zeitgebereinheit 400 verbunden.
Entsprechend einer Signalisierung der Zeitgebereinheit 400 über die Vorfiltersteuerungsleitung 405 verbindet der Analogmultiplexer oder analoge Verbindungsschalter 140 den zweiten Knoten 102 mit einer Kapazität oder mit mehreren Kapazitäten C₁ bis C_n. Diese Verschaltung führt zu einer Einstellbarkeit eines Kapazitätswerts des Kondensators C in Abhängigkeit eines mittels der Vorfiltersteuerungsleitung 405 übermittelten Werts.
In einer Variante umfasst der Vorfilter 120 nicht den zweiten Widerstand 112. Bei einem Vorfilter 120 ohne den zweiten Widerstand 112 bildet der dritte Knoten 103 und der vierte Knoten 104 ein Bezugspotential (gemeinhin Ground genannt).
In einer weiteren Variante ist der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
In einer weiteren Variante, ist der Verstärker 130 nicht getaktet ausgebildet. Insbesondere arbeitet der Verstärker 130 kontinuierlich.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, vor dem Verstärker 130 angeordnet.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Verstärker 130 integriert.
Insbesondere ist bei Verwendung eines nicht getaktet ausgebildeten Verstärkers 130 der Vorfilter 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, hinter dem Verstärker 130 angeordnet.
8 zeigt ein Beispiel für eine dynamische Überabtastung (englisch Oversampling) in Abhängigkeit von der Verstärkereingangsspannung U_e am Verstärker einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das in 8 dargestellte Diagramm zeigt eine Einschwingzeit T_S an dem Verstärker einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von der Verstärkereingangsspannung U_e. Weiter zeigt das in 8 dargestellte Diagramm eine Abtastperiode T_smp der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit der Verstärkereingangsspannung U_e gegenüber einer entsprechenden Abtastperiode T_smpSDT einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Das in 8 dargestellte Diagramm zeigt die Einschwingzeit T_S an dem Verstärker und die Abtastperiode T_smp der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sowie die Abtastperiode T_smpSDT einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik für eine Verstärkereingangsspannung U_e in einem Bereich von 0mV bis 80mV.
In dem in 8 dargestellten beispielhaften Diagramm weist der Analog-Digital-Wandler eine Auflösung von 12 Bit ohne Überabtastung auf. Der Messfehler liegt dabei beispielhaft innerhalb eines Verstärkungsfehlers von ±0,5% zuzüglich ±4 LSB als Offset. Das Rauschverhalten der Messung beträgt in dem Beispiel ca. 32 LSB/Sigma. Die benötigte Überabtastungsrate (englisch Over-Sampling-Rate) für 1 LSB/Sigma beträgt in dem dargestellten Beispiel 1024.
Die Einschwingzeit T_s am Verstärker ist stark abhängig von der Verstärkereingangsspannung U_e. Damit kann eine Messung der Einschwingzeit T_S bei kleinen Verstärkereingangsspannungen U_e und damit bei kleinen Leitungsströmen I_LTG deutlich schneller erfolgen als bei gewöhnlichen Vorrichtungen.
Aufgrund der starken Abhängigkeit der Einschwingzeit T_s am Verstärker einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die durch die Zeitgebereinheit eingestellte Abtastperiode T_smp bei kleinen Verstärkereingangsspannungen U_e deutlich kleiner sein als bei großen Verstärkereingangsspannungen U_e.
In dem in dem in 8 dargestellten Diagramm gezeigten Beispiel liegt die Abtastperiode T_smp des Analog-Digital-Wandlers in einem ersten Betriebsbereich OA₁ bei einem ersten Wert, beispielhaft bei 2µs. In einem zweiten Betriebsbereich OA₂ liegt die Abtastperiode T_smp des Analog-Digital-Wandlers bei einem zweiten Wert, bei beispielhaft 3µs. In einem dritten Betriebsbereich OA₃ liegt die Abtastperiode T_smp des Analog-Digital-Wandlers bei einem dritten Wert, bei beispielhaft 5,5µs.
Die Abtastperiode T_smpSDT einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik dagegen richtet sich nach der notwendigen Abtastrate für die maximal mögliche Verstärkereingangsspannung U_e.
Dadurch ergibt sich für eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik der Nachteil, dass für kleine Verstärkereingangsspannung U_e und damit für kleine Leitungsströme I_LTG die Abtastrate T_smpSDT bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik schlechter ist als die Abtastperiode T_smp bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Bereich kleiner Verstärkereingangsspannung U_e ist ein Fehler durch das Rauschen dominant und spielt jedoch bei großer Verstärkereingangsspannung U_e eine untergeordnete Rolle. Dies ermöglicht eine Anpassung der Überabtastung des Analog-Digital-Wandlers, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei kleinen Verstärkereingangsspannung U_e über eine größere Anzahl Messwerte aus einer größeren Anzahl von Messungen mitteln kann, als bei großen Verstärkereingangsspannung U_e. Beispielsweise kann der Überabtastungs- und Dezimations-Filter diese Mittelung ausführen. Insbesondere parametrisiert die Zeitgebereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Überabtastungs- und Dezimations-Filter in Abhängigkeit von der durch die Zeitgebereinheit eingestellten Abtastperiode T_smp um, um somit die Auswertung der Messwerte zu optimieren. Insbesondere übermittelt der Analog-Digital-Wandler die jeweilige Abtastwerte des Eingangssignals des Analog-Digital-Wandlers an den Überabtastungs- und Dezimations-Filter mit einem jeweiligen Zeitstempel des jeweiligen Abtastwerts. Ein solcher Zeitstempel des jeweiligen Abtastwerts repräsentiert den Abtastzeitpunkt des Abtastwerts und ermöglicht somit dem Überabtastungs- und Dezimations-Filter Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers zu verarbeiten, die der Analog-Digital-Wandler nicht zu äquidistanten Abtastzeitpunkten abgetastet hat. Der Überabtastungs- und Dezimations-Filter kann beispielsweise zweistufig ausgeführt sein. Der Analog-Digital-Wandler übermittelt dem Überabtastungs- und Dezimations-Filter somit zeitlich nicht äquidistante Abtastwerten des Analog-Digital-Wandlers über das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers. Eine erste Stufe des Überabtastungs- und Dezimations-Filters erzeugt dabei aus diesen zeitlich nicht äquidistanten Abtastwerten des Analog-Digital-Wandlers beispielsweise mittels polynominaler Interpolation einen Datenstrom interpolierter und bevorzugt zeitlich äquidistanter interpolierter Abtastwerte. Eine zweite Stufe des Überabtastungs- und Dezimations-Filters erzeugt dann beispielsweise aus den nun zeitlich äquidistanten interpolierten Abtastwerten einen Datenstrom aus gefilterten und zeitlich äquidistanten, interpolierten Abtastwerten. Der Überabtastungs- und Dezimations-Filter gibt dann den Datenstrom aus gefilterten und zeitlich äquidistanten, interpolierten Abtastwerten als Dezimationsfilterausgangssignal aus.
Insbesondere bleibt die Gesamtwandelzeit pro Messung zur Aufwandsminimierung identisch. Dies ist wichtig für die Weiterverarbeitung. Bevorzugt passt die Zeitgebereinheit eine Samplezeit invers zur Anzahl der Mittelungen an.
Wie zuvor ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch äquivalente Werte an anderen Stellen im Signalpfad verwenden.
9 zeigt eine Gesamtwandelzeit T_G in Abhängigkeit der Verstärkereingangsspannung U_e und die zugehörigen Betriebsbereiche OA₀, OA₁, OA₂, OA₃ für eine Verstärkereingangsspannung U_e von 0mV bis 80mV. Dabei entsprechen die Betriebsbereiche OA₁, OA₂, OA₃ der 9 denjenigen in 8.Die Gesamtwandelzeit T_G ist hierbei die Zeit zwischen einem ersten Ausgabezeitpunkt der Ausgabe eines ersten Messwerts über das Dezimationsfilterausgangssignal und einem zweiten Ausgabezeitpunkt der Ausgabe des ersten Messwerts über das Dezimationsfilterausgangssignal. Die Gesamtwandelzeit T_G ermittelt sich aus der aktuellen Abtastperiode T_smp des Analog-Digital-Wandlers multipliziert mit der Anzahl der Abtastwerte des Analog-Digitalwandlers über die der Überabtastungs- und Dezimations-Filter für die Ausgabe eines Messwerts über das Dezimationsfilterausgangssignal mittelt.
Ein nullter Betriebsbereich OA₀ unterhalb einer Mindestwandelzeit von beispielhaft 2,05ms ist weder für die vorschlagsgemäße Vorrichtung noch für eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik in dem in 9 dargestellten Bereich der Verstärkereingangsspannung U_e erreichbar.
In dem ersten Betriebsbereich OA₁ einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mittelt der Überabtastungs- und Dezimations-Filter über beispielsweise 1024 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem ersten Arbeitsbereich OA₁ den Überabtastungs- und Dezimations-Filter so ein, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter in diesem ersten Arbeitsbereich OA₁ über die besagten 1024 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers mittelt. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem ersten Arbeitsbereich OA₁ in dem in 9 dargestellten Beispiel den Analog-Digital-Wandler gleichzeitig so ein, dass die Abtastperiode T_SMP des Analog-Digital-Wandlers in diesem ersten Arbeitsbereich OA₁ eine beispielhafte zeitliche Länge von 2µs aufweist. Die Gesamtwandelzeit T_G ergibt sich dann als Multiplikation der 1024 Abtastwerte mit den 2µs pro Abtastwert, also der Abtastperiode T_smp, zu beispielhaften 2,05ms.
In dem in 9 dargestellten Beispiel begrenzt eine ein beispielhafter oberer erster Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 21mV den ersten Betriebsbereich OA₁ zu höheren Eingangsspannungswerten der Eingangsspannung U_e des Verstärkers hin. Eine beispielhafte Verstärkereingangsspannung von 0V begrenzt in dem in 9 dargestellten Beispiel den ersten Eingangsspannungsbereich der Verstärkereingangsspannung U_e im ersten Betriebsbereichs OA₁ nach unten hin.
In einem zweiten Betriebsbereich OA₂ einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mittelt der Überabtastungs- und Dezimations-Filter über beispielsweise 682 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem zweiten Arbeitsbereich OA₂ den Überabtastungs- und Dezimations-Filter ein, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter in diesem zweiten Arbeitsbereich OA₂ über die besagten 682 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers mittelt. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem zweiten Arbeitsbereich OA₂ in dem in 9 dargestellten Beispiel den Analog-Digital-Wandler gleichzeitig so ein, dass die Abtastperiode T_SMP des Analog-Digital-Wandlers in diesem zweiten Arbeitsbereich OA₂ eine beispielhafte zeitliche Länge von nun 3µs aufweist. Die Gesamtwandelzeit T_G ergibt sich dann als Multiplikation der 682 Abtastwerte mit den 3µs pro Abtastwert, also der Abtastperiode T_smp, wieder zu beispielhaften 2,05ms. Die Gesamtwandelzeit T_G ändert sich also im zweiten Betriebsbereich OA₂ im Vergleich zur Gesamtwandelzeit T_G im ersten Betriebsbereich OA₁ nicht wesentlich.
In dem in 9 dargestellten Beispiel begrenzt ein beispielhafter oberer zweiter Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 48mV den zweiten Betriebsbereich OA₂ zu höheren Eingangsspannungswerten der Verstärkereingangsspannung U_e hin.
In dem in 9 dargestellten Beispiel begrenzt der beispielhafte obere erste Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 21mV den zweiten Betriebsbereich OA₂ zu niedrigeren Eingangsspannungswerten der Verstärkereingangsspannung U_e hin.
In einem dritten Betriebsbereich OA₃ einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mittelt der Überabtastungs- und Dezimations-Filter über beispielsweise 372 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem dritten Arbeitsbereich OA₃ den Überabtastungs- und Dezimations-Filter ein, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter in diesem dritten Arbeitsbereich OA₃ über die besagten 372 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers mittelt. Die Zeitgebereinheit stellt in diesem dritten Arbeitsbereich OA₃ in dem in 9 dargestellten Beispiel den Analog-Digital-Wandler gleichzeitig so ein, dass die Abtastperiode T_SMP des Analog-Digital-Wandlers in diesem dritten Arbeitsbereich OA₃ eine beispielhafte zeitliche Länge von nun 5,5µs aufweist. Die Gesamtwandelzeit T_G ergibt sich dann als Multiplikation der 372 Abtastwerte mit den 5,5µs pro Abtastwert, also der Abtastperiode T_smp, wieder zu beispielhaften 2,05ms. Die Gesamtwandelzeit T_G ändert sich also im dritten Betriebsbereich OA₃ im Vergleich zur Gesamtwandelzeit T_G im ersten Betriebsbereich OA₁ und im Vergleich zur Gesamtwandelzeit T_G im zweiten Betriebsbereich OA₂ nicht wesentlich.
In dem in 9 dargestellten Beispiel begrenzt ein beispielhafter oberer dritter Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 80mV den dritten Betriebsbereich OA₃ zu höheren Eingangsspannungswerten der Verstärkereingangsspannung U_e hin.
In dem in 9 dargestellten Beispiel begrenzt der beispielhafte obere zweite Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 48mV den dritten Betriebsbereich OA₃ zu niedrigeren Eingangsspannungswerten der Verstärkereingangsspannung U_e hin.
In dem in 9 dargestellten Beispiel ist der dritte Eingangsspannungsgrenzwert von ca. 80mV gleichzeitig die beispielhafte Spezifikationsgrenze für den Eingangsspannungswert der Verstärkereingangsspannung U_e.
Vorzugsweise wertet die Zeitgebereinheit eine Gesamtwandelzeitvorgabe aus. Die Zeitgebereinheit berechnet in Abhängigkeit von dieser Gesamtwandelzeitvorgabe und den jeweiligen Zeitgebereingangswerten der verwendeten Zeitgebereingangswertsignale die Anzahl der Abtastwerte und die Abtastperiode T_smp.
Wie zuvor entspricht dabei die Anzahl der Abtastwerte der Anzahl der Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers. Der Überabtastungs- und Dezimations-Filter verwendet diese Anzahl der Abtastwerte für die Berechnung eines Ausgabewerts für die Ausgabe eines Messwerts über das Dezimationsfilterausgangssignal.
Bei der Verwendung mehrerer Zeitgebereingangswerte verschiedener Zeitgebereingangswertsignale kann die Zeitgebereinheit für diese Berechnung beispielsweise ein Polynom mit mehreren verschiedenen Variablen verwenden. Die verschiedenen Variablen dieses Polynoms können dann die verschiedenen Zeitgebereingangswerte der verschiedenen Zeitgebereingangswertsignale sein. Bevorzugt verhält sich daher in einer vorschlagsgemäßen Variante die erfindungsgemäße Vorrichtung wie eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik, wenn die der Zeitgebereinheit vorgegebene Gesamtwandelzeit T_G in Form der besagten Gesamtwandelzeitvorgabe oberhalb eines Gesamtwandelzeitgrenzwerts liegt.
Ein Betriebsbereich OA_SDT einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik liegt oberhalb einer Gesamtwandelzeit T_G von 5,5ms.
Dieser Gesamtwandelzeitgrenzwert ergibt sich aus einer Abtastperiode T_smp=T_SDT von 5,5µs und einer Mittelung über 1024 Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers im Überabtastungs- und Dezimations-Filter. Eine Multiplikation der beispielhaften Abtastperiode T_smp=T_SDT von 5,5µs mit der Anzahl von 1024 Abtastwerten des Analog-Digital-Wandlers für die Mittelung im Überabtastungs- und Dezimations-Filter ergibt diesen Gesamtwandelzeitgrenzwert von im Wesentlichen 5,5ms.
Bevorzugt erfolgt die Vorgabe der vorgegebene Gesamtwandelzeit T_G gegenüber der Zeitgebereinheit mittels einer Datenübertragung von einem übergeordneten Rechnersystem an die Zeitgebereinheit und einer damit einhergehenden Programmierung eines entsprechenden Registers in der Zeitgebereinheit. Typischerweise ergibt sich der Gesamtwandelzeitgrenzwert aus der Konstruktion der vorschlagsgemäßen Vorrichtung und den Eigenschaften der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten technischen Lehre (verwendete Halbleitertechnologie). Außerdem spielen auch die Eigenschaften des Anwendungssystems, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung findet, eine Rolle. Ein weiterer Einflussfaktor sind die konkret gewählte Realisierungsform des Analog-Digital-Wandlers und die damit einhergehenden Eigenschaften des besagten Analog-Digital-Wandlers. Natürlich ist es auch denkbar, die Gesamtwandelzeit T_G gegenüber der Zeitgebereinheit werksseitig bereits konstruktiv vorzugeben.
10 zeigt beispielhaft passend zu den 8 und 9 einen Restfehler e durch Rauschen in Abhängigkeit der Verstärkereingangsspannung U_e. Die in 10 gezeigte durchgezogene Linie entspricht einer beispielhaften, nur der Verdeutlichung dienende Spezifikationsgrenze.
Die gestrichelte Linie gibt für eine erfindungsgemäße Vorrichtung einen Anstieg des Rauschens durch die Reduktion der Anzahl der Abtastpunkte mit steigender Verstärkereingangsspannung U_e wieder. Die gepunktete Linie gibt das Rauschen für eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik wieder.
Zwar steigt das Rauschen für eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Reduktion der Anzahl der für die Mittelung im Überabtastungs- und Dezimations-Filter verwendeten Abtastwerte des Analog-Digital-Wandlers vom ersten Betriebsbereich OA₁ zum zweiten Betriebsbereich OA₂ und vom zweiten Betriebsbereich OA₃ zum dritten Betriebsbereich OA₃ an, allerdings liegt das Rauschen immer noch unter der Spezifikationsgrenze.
Insbesondere muss bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung das sich ergebende Rauschen im Vergleich zur der jeweiligen vorgeschriebenen Spezifikation berücksichtigt werden. Dies betrifft beispielsweise die Auswahl des Überabtastungs- und Dezimations-Filters, die Auswahl der Konstruktion und des Wandlungsverfahrens des Analog-Digital-Wandlers und die oben erwähnten Vorgaben.
Gegenüber dem Stand der Technik nimmt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Rauschen mit einem erhöhen der Verstärkereingangsspannung U_e zu. Jedoch spielt das Rauschen bei einer großen Verstärkereingangsspannung U_e eine untergeordnete Rolle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, einer dynamischen Überabtastung (englisch Oversampling) in Abhängigkeit von der Verstärkereingangsspannung U_e. Bei kleinen Verstärkereingangsspannungen U_e kann die Abtastperiode sehr klein gewählt werden. Die durch die Zeitgebereinheit eingestellte Abtastperiode T_smp kann bei kleinen Verstärkereingangsspannungen U_e deutlich kleiner sein als bei großen Verstärkereingangsspannungen U_e.
Die Abtastperiode T_smpsDT einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik dagegen richtet sich nach der notwendigen Abtastrate für die maximal mögliche Verstärkereingangsspannung U_e.
Dadurch ergibt sich für eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik der Nachteil, dass für kleine Verstärkereingangsspannung U_e und damit für kleine Leitungsströme I_LTG die Abtastrate T_smpsDT bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik schlechter ist als die Abtastperiode T_smp bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bezugszeichenliste

100: Schaltungseinheit
101: erster Knoten
102: zweiter Knoten
103: dritter Knoten
104: vierter Knoten
111: erster Widerstand
112: zweiter Widerstand
113: Shunt-Widerstand
120: Vorfilter
130: Verstärker
131: erster Verstärkereingang
132: zweiter Verstärkereingang
133: Verstärkerausgang
134: Verstärker-Ausgangssignal
140: Analogmultiplexer oder analoger Verbindungsschalter
200: Analog-zu-Digital-Wandler
201: analoges Eingangssignal
202: digitales Ausgangssignal
300: Überabtastungs- und Dezimations-Filter
301: Dezimationsfiltereingangssignal
302: Dezimationsfilterausgangssignal
400: Zeitgebereinheit
401: Zeitgebereingangswertsignal / Zeitgebereingangswert
401a: erster Zeitgebereingangswert
401b: zweiter Zeitgebereingangswert
401c: dritter Zeitgebereingangswert
402: Abtaststeuerleitung
403: Dezimationsfiltersteuerleitung
404: Verstärkersteuerungsleitung
405: Vorfiltersteuerleitung
ILTG: Leitungsstromes
C: Kondensator
US: Shunt-Widerstandsspannung
Ue: Verstärkereingangsspannung
fo: oberen Grenzfrequenz des Überabtastungs- und Dezimations-Filters
foV: oberen Grenzfrequenz des Vorfilters
Ts: Einschwingzeit am Verstärker
Tsmp: Abtastperiode einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
TsmpSDT: Abtastperiode einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik
OA: Betriebsbereich
OA0: nullter Betriebsbereich
OA1: erster Betriebsbereich
OA2: zweiter Betriebsbereich
OA3: dritter Betriebsbereich
OASDT: Betriebsbereich einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik

Claims

Vorrichtung zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes (I_LTG) in einer Leitung, wobei der elektrische Leitungsstrom (I_LTG) von einem ersten Knoten (101) der Vorrichtung zu einem dritten Knoten (103) der Vorrichtung fließt, wobei die Vorrichtung umfasst - Einen Vorfilter (120) - einen Verstärker (130), wobei der Verstärker (130) einen ersten Verstärkereingang (131), einen zweiten Verstärkereingang (132) und einen Verstärkerausgang (133) aufweist, - einen Analog-Digital-Wandler (200), wobei der Analog-Digital-Wandler (200) einen Eingang und einen Ausgang aufweist, und - einen Überarbeitungs- und Dezimationsfilter (300), wobei der Überarbeitungs- und Dezimationsfilter (300) einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Analog-Digital-Wandler (200) dazu eingerichtet ist einen analogen Wert eines analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) zu Abtastzeitpunkten abzutasten, und wobei der Analog-Digitalwandler (200) dazu eingerichtet ist zu diesen Abtastzeitpunkten den analogen Wert des analogen Eingangssignals (201) des Analog-zu-Digital-Wandlers (200) in einen digitalen Wert zu wandeln, und wobei der Analog-Digital-Wandler (200) dazu eingerichtet ist diesen digitalen Wert über ein digitales Ausgangssignal (202) des Digital-Analog-Wandlers (200) an den Eingang des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) zu signalisieren, und wobei eine Mehrzahl von Ausgangswerten eines Dezimationsfilterausgangssignals (302) zumindest zeitweise die durch die Vorrichtung erfassten Stromwerte für den Leitungsstrom (I_LTG) darstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Zeitgebereinheit (400) umfasst, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens ein Zeitgebereingangswertsignal (401) mit mindestens einem jeweiligen Zeitgebereingangswert zu erfassen, und wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens eine Signalübertragungseigenschaft des Vorfilters (120) und/oder des Verstärkers (130) und/oder des Analog-Digital-Wandlers (200) und/oder des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) in Abhängigkeit von dem mindestens einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zumindest zeitweise zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Zeitgebereinheit (400) in Abhängigkeit von dem mindestens einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert beeinflusste mindestens eine Signalübertragungseigenschaft mindestens ein Abtastzeitpunkt und/oder mindestens eine Filtereigenschaft und/oder mindestens eine Verstärkereigenschaft ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Zeitgebereinheit (400) in Abhängigkeit von dem mindestens einen erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert beeinflusste mindestens eine Signalübertragungseigenschaft mindestens eine Filterfrequenz und/oder mindestens eine Dämpfung und/oder mindestens eine Verstärkung des Vorfilters (120) und/oder des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zeitgebereingangswertsignal (401) dem analogen Eingangssignal (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) entspricht, wobei der mindestens eine jeweilige Zeitgebereingangswert ein ADC-Eingangswert des analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) in Form erfasster ADC-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte zu erfassen und wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit der erfassten ADC-Eingangswerte zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) in Form erfasster ADC-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft des Vorfilters (120), und/oder des Verstärkers (130), und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) in Abhängigkeit von den erfassten ADC-Eingangswerten zu beeinflussen, wobei die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Filterfrequenz und/oder mindestens eine Verstärkung und/oder mindestens eine Dämpfung des Vorfilters (120) und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) ist, und/oder die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Verstärkung und/oder mindestens eine Dämpfung des Verstärkers (130) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitgebereingangswertsignal (401) dem digitalen Ausgangssignal (202) des Analog-Digital-Wandlers (200) entspricht, wobei der mindestens eine jeweilige Zeitgebereingangswert ein ADC-Ausgangswert des digitalen Ausgangssignals (202) des Analog-Digital-Wandlers (200) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des Ausgangssignals (202) des Analog-Digital-Wandlers (200) in Form erfasster ADC-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit der erfassten ADC-Ausgangswerte des digitalen Ausgangssignals (202) zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des digitalen Ausgangssignals (202) des Analog-Digital-Wandlers (200) in Form erfasster ADC-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft des Vorfilters (120), und/oder des Verstärkers (130), und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) in Abhängigkeit von diesen erfassten ADC-Ausgangswerten zu beeinflussen, wobei die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Filterfrequenz, und/oder mindestens eine Verstärkung, und/oder mindestens eine Dämpfung des Vorfilters (120) und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) ist, und/oder die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Verstärkung und/oder mindestens eine Dämpfung des Verstärkers (130) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitgebereingangswertsignal (401) einem Dezimationsfiltereingangssignal (301)des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) entspricht, wobei der mindestens eine jeweilige Zeitgebereingangswert ein Dezimationsfilter-Eingangswert des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des Dezimationsfiltereingangssignals (301) in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals (401) zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des Dezimationsfiltereingangssignals (301) in Form erfasster Dezimationsfilter-Eingangswerte als Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals (401) zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft des Vorfilters (120), und/oder des Verstärkers (130), und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerten zu beeinflussen, wobei die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Filterfrequenz, und/oder mindestens eine Verstärkung, und/oder mindestens eine Dämpfung des Vorfilters (120) und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) ist, und/oder die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Verstärkung, und/oder mindestens eine Dämpfung des Verstärkers (130) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitgebereingangswertsignal (401) dem Dezimationsfilterausgangssignal (302) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) entspricht, wobei der mindestens eine jeweilige Zeitgebereingangswert ein Dezimationsfilter-Ausgangswert des Dezimationsfilterausgangssignals (302) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des Dezimationsfilterausgangssignals (302) in Form erfasster Dezimationsfilter-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte des Zeitgebereingangswertsignals (401) zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist Abtastzeitpunkte in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerten zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist zumindest zeitweise Werte des Dezimationsfilterausgangssignals (302) in Form erfasster Dezimationsfilter-Ausgangswerte als Zeitgebereingangswerte eines Zeitgebereingangswertsignals (401) zu erfassen, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft des Vorfilters (120), und/oder des Verstärkers (130), und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) in Abhängigkeit von erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerten zu beeinflussen, wobei die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Filterfrequenz und/oder mindestens eine Verstärkung und/oder mindestens eine Dämpfung des Vorfilters (120) und/oder des Überarbeitungs- und Dezimationsfilters (300) ist, und/oder die durch die Zeitgebereinheit (400) beeinflusste Eigenschaft insbesondere mindestens eine Verstärkung, und/oder mindestens eine Dämpfung des Verstärkers (130) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtastperiode einer Zeit zwischen einem ersten Abtastzeitpunkt der Abtastung des analogen Werts des analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) durch den Analog-Digital-Wandler (200) und einem unmittelbar zeitlich nachfolgenden zweiten Abtastzeitpunkt der Abtastung des analogen Werts des analogen Eingangssignals (201) des Analog-Digital-Wandlers (200) durch den Analog-zu-Digitalwandler (200) darstellt, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist die Abtastperiode des Analog-Digital-Wandlers (200) in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem ersten ADC-Eingangsschwellwert liegen und wobei die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem ersten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem ersten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, und die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem ersten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastperiode über dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem ersten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, und die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem ersten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter dem ersten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen und die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem ersten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überabtastungs- und Dezimations-Filter (300) eine obere Grenzfrequenz (f_o) aufweist, wobei der Überabtastungs- und Dezimations-Filter (300) dazu eingerichtet ist Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz oberhalb der oberen Grenzfrequenz (f_o) stärker zu bedämpfen als Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz unmittelbar unterhalb der oberen Grenzfrequenz (f_o) und wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) über einem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem zweiten ADC-Eingangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem zweiten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) über dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem zweiten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem zweiten ADC-Ausgangsschwellwert liegen
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) über dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem zweiten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) unter dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem zweiten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) über dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem zweiten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_o) des Überabtastungs- und Dezimations-Filters (300) über dem Dezimationsgrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem zweiten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfilter (120) eine obere Grenzfrequenz (f_oV) aufweist, wobei der Vorfilter (120) dazu eingerichtet ist Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz oberhalb der oberen Grenzfrequenz (f_oV) stärker zu bedämpfen als Signalanteile mit einer Signalanteilsfrequenz unmittelbar unterhalb der oberen Grenzfrequenz (f_oV), und wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist die oberen Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) über einem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem dritten ADC-Eingangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) unter dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem dritten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) über dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter dem dritten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) unter dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem dritten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) über dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter dem dritten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) unter dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) über dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter dem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen, und die obere Grenzfrequenz (f_oV) des Vorfilters (120) über dem Vorfiltergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem dritten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (130) Eigenschaften, insbesondere eine Verstärkung und/oder eine Dämpfung des Verstärkers (130), mit einem jeweiligen Eigenschaftswerten aufweist, wobei die Zeitgebereinheit (400) dazu eingerichtet ist diese Eigenschaft des Verstärkers (130) in Abhängigkeit von dem zumindest einem erfassten jeweiligen Zeitgebereingangswert zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über einem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter einem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen, oder der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte unter dem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Eingangswerte über dem vierten ADC-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 31 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter einem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, oder der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte unter dem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert, wenn Beträge der erfassten ADC-Ausgangswerte über dem vierten ADC-Ausgangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, oder der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte unter dem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Eingangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Eingangsschwellwert liegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter einem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen, oder der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) über dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte unter dem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen, und der Eigenschaftswert der jeweiligen Eigenschaft des Verstärkers (130) unter dem Verstärkereigenschaftsgrenzwert liegt, wenn Beträge der erfassten Dezimationsfilter-Ausgangswerte über dem vierten Dezimationsfilter-Ausgangsschwellwert liegen.
Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Leitungsstromes (I_LTG) in einer Leitung mittels einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, wobei der elektrische Leitungsstrom (I_LTG) durch einen Shunt-Widerstand (113) fließt und über den Shunt-Widerstand (113) eine Shunt-Widerstandsspannung (Us) abfällt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung (Us) zu einer Verstärkereingangsspannung (U_e); - Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung (U_e) zu einem Verstärkerausgangssignal (133); - Abtasten des Verstärkerausgangssignals (133) mit einer Abtastrate zu einem Dezimationsfiltereingangssignal (301); - Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals (301) zu einem Dezimationsfilterausgangssignal (302); - Bereitstellen des Dezimationsfilterausgangssignals (302) als Messwertsignal für zumindest einen Wert des elektrischen Leitungsstromes (I_LTG) in einer Leitung, gekennzeichnet dadurch, dass das Vorfiltern der Shunt-Widerstandsspannung (Us) zu der Verstärkereingangsspannung (U_e) und/oder das Erfassen und Verstärken der Verstärkereingangsspannung (U_e) zu dem Verstärkerausgangssignal (133), und/oder das Abtasten des Verstärkerausgangssignals (133) mit der Abtastrate zu dem Dezimationsfiltereingangssignal (301), und/oder das Filtern des Dezimationsfiltereingangssignals (301) zu dem Dezimationsfilterausgangssignal (302) - von einem Wert des Verstärkerausgangssignals (133) als Zeitgebereingangswert abhängt, und/oder - von einem Wert des Dezimationsfiltereingangssignals (301) als Zeitgebereingangswert abhängt, und/oder - von einem Wert des Dezimationsfilterausgangssignals (302) als Zeitgebereingangswert abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtereigenschaft des Vorfilterns der Shunt-Widerstandsspannung (Us) zu der Verstärkereingangsspannung (U_e), insbesondere eine Vorfiltergrenzfrequenz (f_oV), von dem Zeitgebereingangswert abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenschaft des Erfassens und Verstärken der Verstärkereingangsspannung (U_e) zu dem Verstärkerausgangssignal (133), insbesondere eine Verstärkung oder eine Dämpfung, von dem Zeitgebereingangswert abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenschaft des Abtastens des Verstärkerausgangssignals (133) zu dem Dezimationsfiltereingangssignal (301), insbesondere ein Abtastzeitpunkt und/oder eine mit einer Abtastperiode, von dem Zeitgebereingangswert abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenschaft des Filterns des Dezimationsfiltereingangssignals (301) zu dem Dezimationsfilterausgangssignal (302), insbesondere eine Filtergrenzfrequenz (f_o), von dem Zeitgebereingangswert abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorfiltergrenzfrequenz (f_oV) über einem Vorfiltergrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem ersten Eingangsschwellwert liegen, und die Vorfiltergrenzfrequenz (f_oV) unter dem Vorfiltergrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem ersten Eingangsschwellwert liegen, oder die Vorfiltergrenzfrequenz (f_oV) unter dem Vorfiltergrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem ersten Eingangsschwellwert liegen, und die Vorfiltergrenzfrequenz (f_oV) über dem Vorfiltergrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem ersten Eingangsschwellwert liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Verstärkung über einem Verstärkungsgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem zweiten Eingangsschwellwert liegen, und der Betrag der Verstärkung unter dem Verstärkungsgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem zweiten Eingangsschwellwert liegen, oder der Betrag der Verstärkung unter dem Verstärkungsgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem zweiten Eingangsschwellwert liegen, und der Betrag der Verstärkung über dem Verstärkungsgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem zweiten Eingangsschwellwert liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastperiode über einem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem dritten Eingangsschwellwert liegen, und die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem dritten Eingangsschwellwert liegen, oder die Abtastperiode unter dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem dritten Eingangsschwellwert liegen, und die Abtastperiode über dem Abtastperiodengrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem dritten Eingangsschwellwert liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Filtergrenzfrequenz (f_o) über einem Filtergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter einem vierten Eingangsschwellwert liegen, und der Betrag der Filtergrenzfrequenz (f_o) unter dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem vierten Eingangsschwellwert liegen, oder der Betrag der Filtergrenzfrequenz (f_o) unter dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten unter dem vierten Eingangsschwellwert liegen, und der Betrag der Filtergrenzfrequenz (f_o) über dem Filtergrenzfrequenzgrenzwert liegt, wenn Beträge von Zeitgebereingangswerten über dem vierten Eingangsschwellwert liegen.