DE102023129512A1

DE102023129512A1 - Schaltung und wellenformsensor

Info

Publication number: DE102023129512A1
Application number: DE102023129512.8A
Authority: DE
Inventors: Norihito KATOU; Fukashi Morishita
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2023-10-26
Publication date: 2024-05-08
Also published as: CN117997342A; JP2024067061A; US20240151804A1; KR20240064566A

Abstract

Die Abtasthäufigkeit in einem Wellenformsensor wird verbessert. Es wird eine Schaltung, die eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine Steuereinheit enthält, bereitgestellt, wobei die erste Schaltung und die zweite Schaltung jeweils eine Abtast/Halte-Schaltung, die konfiguriert ist, einen Pegel eines Eingangssignals mit einer bestimmten Zeitvorgabe zu halten, und eine Analog/Digital-Umsetzerschaltung, die konfiguriert ist, den Pegel des Eingangssignals, der in der Abtast/Halte-Schaltung gehalten wird, in digitale Daten umzusetzen und die digitalen Daten auszugeben, enthalten, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist zu bewirken, dass die erste Schaltung den Pegel des Eingangssignals mit einer ersten Zeitvorgabe ausgibt, und zu bewirken, dass die zweite Schaltung den Pegel des Eingangssignals mit einer zweiten Zeitvorgabe ausgibt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Offenbarung der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-176856 , eingereicht am 4. November 2022, einschließlich des Anmeldungstextes, der Zeichnungen und der Zusammenfassung ist hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Schaltung und einen Wellenformsensor.
In der letzten Zeit waren Techniken z. B. zum Detektieren einer Position eines elektronischen Stifts oder dergleichen durch Detektieren einer Wellenform einer drahtlosen Sinuswelle oder dergleichen von dem elektronischen Stift oder dergleichen in einem Tablet oder dergleichen bekannt. Techniken wie etwa ein Register zur schrittweisen Näherung (SAR), ein Analog/Digital-Umsetzer (ADC) oder ein Reihen-ADC, wobei ein ADC für jede Reihe vorgesehen ist, waren als Techniken zum Umsetzen eines analogen Signals, das die Position des elektronischen Stifts oder dergleichen angibt, in ein digitales Signal bekannt.
Es wird die nachstehend aufgelistete Technik offenbart.
Patentdokument 1: das Japanische Patent Nr. 5745712
Jedoch ist es im verwandten Gebiet gelegentlich schwierig, z. B. eine Abtasthäufigkeit in einem Wellenformsensor zu verbessern. Andere Probleme und neuartige Eigenschaften werden aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Zusammenfassung
Eine Ausführungsform schafft eine Schaltung, die eine erste Schaltung, eine zweite Schaltung und eine Steuereinheit enthält, wobei die erste Schaltung und die zweite Schaltungjeweils eine Abtast/Halte-Schaltung, die konfiguriert ist, einen Pegel eines Eingangssignals zu einer bestimmten Zeitvorgabe zu halten, und eine Analog/Digital-Umsetzerschaltung, die konfiguriert ist, einen Pegel des Eingangssignals, der in der Abtast/Halte-Schaltung gehalten wird, in digitale Daten umzusetzen und die digitalen Daten auszugeben, enthalten und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist zu bewirken, dass die erste Schaltung einen Pegel des Eingangssignals mit einer ersten Zeitvorgabe ausgibt, und zu bewirken, dass die zweite Schaltung einen Pegel des Eingangssignals mit einer zweiten Zeitvorgabe ausgibt.
Gemäß einem Aspekt kann eine Abtasthäufigkeit in einem Wellenformsensor verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration eines Wellenformsensors gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Zeitablaufgrafik beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Zeitablaufgrafik beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm einer beispielhaften Verarbeitung einer AD-Umsetzung eines Wertes, der an einer zweiten Kapazität abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an einer ersten Kapazität einer Abtast/Halte-Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm einer beispielhaften Verarbeitung einer AD-Umsetzung eines Wertes, der an der ersten Kapazität abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an der zweiten Kapazität der Abtast/Halte-Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration eines Wellenformsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 ist ein Diagramm einer beispielhaften Amplitude einer Spannung eines analogen Signals gemäß der zweiten Ausführungsform.
8 ist ein Diagramm eines beispielhaften Absolutwertes einer Amplitudenänderung einer Spannung des analogen Signals von jeder Abtastzeitvorgabe zu ihrer vorhergehenden Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm eines beispielhaften Polaritätswertes einer Amplitudenänderung der Spannung des analogen Signals von jeder Abtastzeitvorgabe zu ihrer vorhergehenden Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Diagramm eines beispielhaften Berechnungsergebnisses der Amplitude der Spannung des analogen Signals von jeder Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform.
11 ist ein Ablaufplan beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors gemäß der zweiten Ausführungsform.
12 ist eine Zeitablaufgrafik beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors gemäß der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration eines Wellenformsensors gemäß einer dritten Ausführungsform.
14 ist eine Zeitablaufgrafik einer beispielhaften Verarbeitung des Speicherns eines Kalibrierungswertes DCAL in einem Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher gemäß der dritten Ausführungsform.
15 ist eine Zeitablaufgrafik einer beispielhaften Verarbeitung einer AD-Umsetzung des analogen Signals gemäß der dritten Ausführungsform.

Genaue Beschreibung
Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf einige beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es sei verstanden, dass die Ausführungsformen lediglich als Beispiel beschrieben sind und den Fachmann auf dem Gebiet dabei unterstützen, die vorliegende Offenbarung zu verstehen und auszuführen, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Die in der vorliegenden Spezifikation beschriebene Offenbarung wird in diversen anderen Verfahren als unten beschrieben ausgeführt. In der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen weisen alle technischen Ausdrücke und wissenschaftlichen Ausdrücke, die in der vorliegenden Spezifikation verwendet werden, dieselben Bedeutungen auf, die durch den Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, ohne weiteres zu verstehen sind, sofern nicht anders definiert. Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
< Konfiguration>
Eine Konfiguration eines Wellenformsensors 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration des Wellenformsensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Wellenformsensor 1 enthält eine Schaltung 10 und eine Gruppe von Antennenspulen 20.
Jede Antennenspule, die in der Gruppe von Antennenspulen 20 enthalten ist, empfängt ein sinusförmiges, analoges Signal, das von einem elektronischen Stift übertragen wird, in einer vertikalen oder horizontalen Richtung (Reihe) auf einem Bildschirm einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie etwa einem Tablet, einem Smartphone oder einem Notebook-Personalcomputer. Es sei erwähnt, dass eine Sinuswelle mit der größten Amplitude von einer Antennenspule von den Antennenspulen der Gruppe von Antennenspulen 20 detektiert wird, die sich am nächsten am elektronischen Stift befindet. Somit kann die Position des elektronischen Stifts auf dem Bildschirm z. B. durch Stapeln eines Wellenformsensors 1, der vertikale Reihen enthält, und eines Wellenformsensors 1, der horizontale Reihen enthält, berechnet werden.
Die Schaltung 10 enthält einen Antennenspulen-Wechselschalter 11, einen Gewinnverstärker 12, einen Eingangssignal-Rückstellschalter 13, eine RAMP-Erzeugungsschaltung 14, eine Steuereinheit 15, eine Vorspannungseinheit 17 und einen globalen Zähler 18. Die Schaltung 10 enthält ferner Analog/Digital-Umsetzerschaltungen (ADC-Schaltungen) 16-1, 16-2, ...,16-n (die später einfach als „ADC-Schaltung(en) 16“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig). Ein Ausdruck „n“ ist eine wahlweise natürliche Zahl. Die ADC-Schaltungen 16-1, 16-2, ..., 16-n enthalten jeweils Abtast/Halte-Schaltungen 161-1, 161-2, ..., 161-n (die später einfach als „AbtastjHalte-Schaltung(en) 161“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig).
Die ADC-Schaltungen 16-1, 16-2, ...,16-n enthalten jeweils erste Anschlüsse 160A-1, 160A-2, ...,160A-n (die später einfach als „erster Anschluss bzw. erste Anschlüsse 160A“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig) und zweite Anschlüsse 160B-1, 160B-2, ...,160B-n (die später einfach als „zweiter Anschluss bzw. zweite Anschlüsse 160B“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig).
Die Schaltung 10 enthält ferner Signalspeicher 19-1, 19-1, ...,19-n (die später einfach als „Signalspeicher 19“ bezeichnet sein können, es sei denn eine Unterscheidung ist notwendig). Es sei erwähnt, dass die Schaltung 10 als ein Chip (eine integrierte Schaltung) angebracht sein kann.
Der Antennenspulen-Wechselschalter 11 schaltet eine Antennenspule, die ein Signal an die Schaltung 10 ausgibt, von den Antennenspulen, die in der Gruppe von Antennenspulen 20 enthalten sind (wählt diese aus). Die RAMP-Erzeugungsschaltung 14 gibt an die ADC-Schaltungen 16 Signale (RAMP-Signal, Referenzsignal) aus, deren Spannungen in Bezug auf die Zeit linear (in Form einer linearen Funktion) ansteigen oder abnehmen.
Die Steuereinheit 15 überträgt Signale an die ADC-Schaltungen 16 und steuert die ADC-Schaltungen 16. Die Steuereinheit 15 überträgt an die ADC-Schaltungen 16 dasselbe Auto-Null-Signal AZ (für die ADC-Schaltungen 16 gemeinsam) und Steuersignale TH[1:n] (TH[1] bis TH[n]) zum Bezeichnen einer Abtastzeitvorgabe jeder ADC-Schaltung 16.
Die Steuereinheit 15 schaltet die Abtast/Halte-Schaltungen 161 ein, indem das Auto-Null-Signal AZ zur Zeitvorgabe t₀ auf TIEF eingestellt (geändert) wird, und bewirkt, dass die ADC-Schaltungen 16 den Eingang eines analogen Signals SIG annehmen (empfangen). Daraufhin schaltet die Steuereinheit 15 die Abtast/Halte-Schaltungen 161 nacheinander zu verschiedenen Zeitvorgaben aus und bewirkt, dass die Abtast/Halte-Schaltungen 161 jeweils einen Wert der Amplitude des analogen Signals SIG zu den Zeitvorgaben aufzeichnen. Daraufhin bewirkt die Steuereinheit 15, dass die Abtast/Halte-Schaltungen 161 die Werte, die in den Abtast- und-Halte-Schaltungen 161 aufgezeichnet sind, von analog nach digital umsetzen und ausgeben. Insbesondere bewirkt die Steuereinheit 15, dass die Abtast/Halte-Schaltungen 161-1, 161-2, ..., 161-n in den ADC-Schaltungen 16 die Eingangsspannungen VINP[1:n] des analogen Signals SIG der Zeitvorgaben t_i,..., t_n aufzeichnen und die aufgezeichneten Werte (die Pegel, die Werte der Amplitude) von analog nach digital umsetzen und ausgeben. Auf diese Weise ist eine Reihe mit 32 ADC-Schaltungen versehen, die mit bis zu 250 kHz abtasten können, und somit kann diese Reihe mit 8 MHz abgetastet werden.
Die Vorspannungseinheit 17 führt den ADC-Schaltungen 16 Energie zu. Der globale Zähler 18 führt den Signalspeichern 19 ein Zählersignal zu.
Die ADC-Schaltung 16 enthält den ersten Anschluss (den ersten Eingangsabschnitt) 160A, der konfiguriert ist, einen Eingang des analogen Signals SIG von der Antennenspule, die in der Gruppe von Antennenspulen 20 enthalten ist, zu empfangen, und den zweiten Anschluss (den zweite Eingangsabschnitt) 160B, der konfiguriert ist, einen Eingang des RAMP-Signals von der RAMP-Erzeugungsschaltung 14 zu empfangen. Die ADC-Schaltung 16 setzt das analoge Signal SIG in ein digitales (diskretes) Signal um.
Die ADC-Schaltung 16 enthält einen sogenannten ADC mit einfacher Steigung. Somit beginnt die ADC-Schaltung 16 während einer Änderung der Spannung des RAMP-Signals, das in den zweiten Anschluss 160B eingegeben wird, zu zählen. Wenn die Spannung des RAMP-Signals, das in den zweiten Anschluss 160B eingegeben wird, die Spannung (die Pixelspannung) des analogen Signals SIG, das in den ersten Anschluss 160A eingegeben und darin abgetastet und gehalten wird, überschreitet (diese kreuzt), invertiert ein Komparator in der ADC-Schaltung 16. Als ein Ergebnis wird der Zählerwert im Signalspeicher 19 gehalten. Somit wird der Zählerwert (der Zählercode) erfasst, wobei der Zählerwert umso größer ist, je länger die Zeit ist, die vom Beginn bis zum Anhalten der Zählung benötigt wird. In der ersten Ausführungsform ist der Zählerwert ein digitaler Wert, der der Spannung des analogen Signals SIG entspricht.
<Verarbeitungsvorgänge (Vorgänge)>
Als Nächstes werden beispielhafte Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 bis 5 beschrieben. 2 und 3 sind Zeitablaufgrafiken von beispielhaften Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist ein Diagramm einer beispielhaften Verarbeitung des AD-Umsetzens eines Wertes, der an einer zweiten Kapazität abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an einer ersten Kapazität der Abtast- und-Halte-Schaltung 161 gemäß der ersten Ausführungsform. 5 ist ein Diagramm einer beispielhaften Verarbeitung eines AD-Umsetzens eines Wertes, der an der ersten Kapazität abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an der zweiten Kapazität der Abtast/Halte-Schaltung 161 gemäß der ersten Ausführungsform.
2 und 3 veranschaulichen ein Beispiel für eine Wellenform 201 einer Amplitude der Spannung des analogen Signals SIG, das von einer Antennenspule ausgegeben wird, das Auto-Null-Signal AZ, einen Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13, die Steuersignale TH[1] bis [16], die von der Steuereinheit 15 an die ADC-Schaltungen 16 ausgegeben werden und einen Wert (Globaler Zähler) des globalen Zählers 18, wobei die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 16 ist und die horizontale Achse die Zeit darstellt.
2 veranschaulicht einen Vergleich zwischen einer Wellenform 202 einer Eingangsspannung VINP[1] am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, und einer Wellenform 203 einer Eingangsspannung VINM[1] (einer Wellenform einer Spannung eines gemeinsamen RAMP-Signals) am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, in der ADC-Schaltung 16-1. Die ADC-Schaltung 16 ist ein sogenannter ADC mit einfacher Steigung und setzt somit einen digitalen Wert, der der Spannung des analogen Signals SIG entspricht, die bewirkt wird, wenn die Wellenform 202 die Wellenform 203 kreuzt, von analog nach digital um und gibt diesen aus. Die Eingangsspannungen VINP[1:n] entsprechen den Signalen, die jeweils in die Eingangsanschlüsse der ersten Verstärker AMP (1. AMP) in den ADC-Schaltungen 16-1 bis 16-n einzugeben sind. Somit entspricht die Eingangsspannung VINP[1] einem Signal, das in den Eingangsanschluss des ersten Verstärkers AMP in der ADC-Schaltung 16-1 einzugeben ist.
2 veranschaulicht ferner einen Ausgangszustand COMPOUT[1] von der ADC-Schaltung 16-1 an den Signalspeicher 19-1 und ein AD-Umsetzungsergebnis (Umsetzungsergebnis ADC1) der ADC-Schaltung 16-1.
HOCH (H, 1) des Zustands RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13 gibt Masse an, während TIEF (L, 0) desselben eine Verbindung mit einer Antennenspule angibt, wie in 1 gezeigt ist. TIEF (L, 0) des Ausgangszustands COMPOUT[1] gibt kein Ausgang an, während HOCH (H, 1) desselben einen Ausgang angibt.
3 veranschaulicht einen Vergleich zwischen einer Wellenform 301 einer Eingangsspannung VINP[13] am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, und der Wellenform 203 einer Eingangsspannung VINM[13] (einer Wellenform einer Spannung eines gemeinsamen RAMP-Signals) am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, in der ADC-Schaltung 16-13. 3 veranschaulicht ferner einen Ausgangszustand COMPOUT[13] von der ADC-Schaltung 16-13 an den Signalspeicher 19-13 und ein AD-Umsetzungsergebnis (Umsetzungsergebnis ADC13) der ADC-Schaltung 16-13. Die Eingangsspannung VINP[13] entspricht einem Signal, das in den Eingangsanschluss des ersten Verstärkers AMP in der ADC-Schaltung 16-13 einzugeben ist.
(Beispielhafte Konfiguration für zeitverschachtelten Betrieb)
Wie in 4 und 5 veranschaulicht ist, kann der Wellenformsensor 1 die Abtast/Halte-Schaltungen 161 und die ADC-Schaltungen 16 zeitverschachtelt betreiben. Auf diese Weise können z. B. eine Verarbeitung des Abtastens und Haltens an einer Kapazität von mehreren Kapazitäten, die in der Abtast/Halte-Schaltung 161 enthalten sind, und eine Verarbeitung einer AD-Umsetzung eines Wertes, der in einer anderen Kapazität von den mehreren Kapazitäten abgetastet und gehalten wird, parallel durchgeführt werden.
In den Beispielen aus 4 und 5 enthält die Abtast/Halte-Schaltung 161 eine Kapazität 1611, eine Kapazität 1612, einen Schalter 1613, einen Schalter 1614, einen Schalter 1615, einen Schalter 1616 und anderes. Die Anzahlen der Kapazitäten und Schalter, die in der Abtast/Halte-Schaltung 161 enthalten sind, sind nicht auf die Anzahlen in den Beispielen aus 4 und 5 eingeschränkt.
In dem Beispiel aus 4 wird ein Wert, der an der Kapazität 1612 abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an der Kapazität 1611 der Abtast/Halte-Schaltung 161 durch die ADC-Schaltung 16 von analog nach digital umgesetzt. Durch die AD-Umsetzung des Wertes, der an der Kapazität 1612 abgetastet und gehalten wird, werden der Schalter 1613, der Schalter 1614, der Schalter 1615 und der Schalter 1616 derart umgeschaltet, das sie eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und in den Zustand aus 5 übergehen.
In dem Beispiel aus 5 wird ein Wert, der an der Kapazität 1611 abgetastet und gehalten wird, während des Abtastens und Haltens an der Kapazität 1612 der Abtast/Halte-Schaltung 161 durch die ADC-Schaltung 16 von analog nach digital umgesetzt. Wenn der Wert, der an der Kapazität 1611 abgetastet und gehalten wird, von analog nach digital umgesetzt wird, werden der Schalter 1613, der Schalter 1614, der Schalter 1615 und der Schalter 1616 derart umgeschaltet, das sie eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und erneut in den Zustand aus 4 übergehen.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist das Beispiel der AD-Umsetzung nach dem Abtasten und Halten an allen Abtast/Halte-Schaltungen 161 erklärt worden. In einer zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel erklärt, bei dem bewirkt wird, dass ein dynamischer Bereich des RAMP-Signals (der Rampenwelle) schmäler als in der ersten Ausführungsform ist, indem eine Spannungsdifferenz zwischen einer vorhergehenden Spannung und einer aktuellen Spannung im ersten Verstärker AMP in jeder ADC-Schaltung 16 angenommen wird. Ein Zeitraum für die AD-Umsetzung, die im ADC mit einfacher Steigung durchgeführt wird, variiert abhängig von einem Zeitraum, in dem die Rampenwelle zunimmt oder abnimmt. Die Verkleinerung des dynamischen Bereichs der Rampenwelle verkürzt den Zeitraum, in dem die Rampenwelle zunimmt oder abnimmt. Somit kann bewirkt werden, dass der Zeitraum für die AD-Umsetzungsverarbeitung in der zweiten Ausführungsform kürzer als in der ersten Ausführungsform ist. Somit kann die Abtasthäufigkeit weiter verbessert werden. Nachstehend werden hauptsächlich die Unterschiede der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Konfiguration der zweiten Ausführungsform und die Konfiguration der ersten Ausführungsform (wie etwa die Konfiguration für den zeitverschachtelten Betrieb, wie oben beschrieben) können nach Bedarf zumindest teilweise kombiniert werden.
<Konfiguration>
Eine Konfiguration des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Wellenformsensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich darin vom Wellenformsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform in 1, dass er eine RAMP-Erzeugungsschaltung 14A und eine Steuereinheit 15A anstelle der RAMP-Erzeugungsschaltung 14 und der Steuereinheit 15 enthält. Und das Enthalten einer Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 ist ebenfalls ein Unterschied. Außerdem ist ein weiterer bedeutender unterschiedlicher Punkt, dass die ADC-Schaltungen 16-1, 16-2,..., 16-n jeweils Stromaufwärts/Stromabwärts-Rampenwechselschalter 162-1, 162-2, ..., 162-n (die später einfach als „Stromaufwärts/Stromabwärts-Rampenwechselschalter 162“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig) und Code-Bestimmungseinheiten 163-1, 163-2, ..., 163-n (die später einfach als „Codebestimmungseinheit(en) 163“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig) enthalten. In dem Beispiel aus 6 wird die Codebestimmungseinheit 163 unter Verwendung eines sogenannten D-Signalspeichers erzielt.
Die RAMP-Erzeugungsschaltung 14A gibt an die ADC-Schaltungen 16 ein Signal (Stromaufwärts-RAMP-Signal), dessen Spannung in Bezug auf die Zeit linear (in Form einer linearen Funktion) zunimmt, und ein Signal (Stromabwärts-RAMP-Signal), dessen Spannung in Bezug auf die Zeit linear (in Form einer linearen Funktion) abnimmt, in einem Zustand, in dem ein Zwischenwert eine bestimmte Spannung (wie etwa die Hälfte einer Stromversorgungsspannung) ist, aus.
Die Steuereinheit 15A überträgt Signale an die ADC-Schaltungen 16, um die ADC-Schaltungen 16 zu steuern. Die Steuereinheit 15A überträgt an die ACD-Schaltungen 16 die Auto-Null-Signale AZ[1:n] (AZ[1] bis AZ[n]) zum Anweisen jeder ADC-Schaltung 16, einen Eingang von Daten zu empfangen, die zu einer vorhergehenden Abtastzeitvorgabe abgetastet worden sind. Gleichartig wie bei der Steuereinheit 15 gemäß der ersten Ausführungsform überträgt die Steuereinheit 15A an die ADC-Schaltungen 16 die Steuersignale TH[1:n] (TH[1] bis TH[n]) zum Bezeichnen einer Abtastzeitvorgabe jeder ADC-Schaltung 16. Die Steuereinheit 15A überträgt an die ADC-Schaltungen 16 dasselbe Signal GT (für die ADC-Schaltungen 16 gemeinsam) zum Steuern der Codebestimmungseinheiten 163 in den ADC-Schaltungen 16.
In dem Beispiel aus 6 enthält die ADC-Schaltung 16 ebenso wie in der ersten Ausführungsform aus 1 einen sogenannten ADC mit einfacher Steigung. Somit invertiert ein Komparator, wenn die Spannung des RAMP-Signals, das in den zweiten Anschluss 160B eingegeben wird, die Spannung (die Pixelspannung) des analogen Signals SIG, das in den ersten Anschluss 160A eingegeben und darin abgetastet und gehalten wird, überschreitet (diese kreuzt). Als ein Ergebnis wird das Zählen angehalten. In der zweiten Ausführungsform ist der Zählerwert ein digitaler Wert, der einer Änderung der Spannung des analogen Signals SIG entspricht (das heißt, ein Differentialwert einer Wellenform der Spannung des analogen Signals SIG).
<Verarbeitungsvorgänge (Vorgänge)>
Als Nächstes werden beispielhafte Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. 7 ist ein Diagramm einer beispielhaften Amplitude der Spannung des analogen Signals SIG gemäß der zweiten Ausführungsform. 8 ist ein Diagramm eines beispielhaften Absolutwertes einer Amplitudenänderung der Spannung des analogen Signals SIG von jeder Abtastzeitvorgabe zu seiner vorhergehenden Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform. 9 ist ein Diagramm eines beispielhaften Polaritätswertes einer Amplitudenänderung der Spannung des analogen Signals SIG von jeder Abtastzeitvorgabe zu seiner vorhergehenden Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform. 10 ist ein Diagramm eines beispielhaften Berechnungsergebnisses der Amplitude der Spannung des analogen Signals SIG von jeder Abtastzeitvorgabe gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Steuereinheit 15A bewirkt, dass die ADC-Schaltung 16-i einen Eingang des analogen Signals SIG annimmt (empfängt), indem das Auto-Null-Signal Az[i] für die ADC-Schaltung 16-i zur Abtastzeitvorgabe t_i-1 vor der Abtastzeitvorgabe t_i in jeder ADC-Schaltung 16 (die unten als „ADC-Schaltung 16-i“ bezeichnet ist) auf TIEF eingestellt (geändert) wird. Ein Ausdruck „i“ ist eine natürliche Zahl zwischen 1 und n.
Die Steuereinheit 15A schaltet den Schalter der ADC-Schaltung 16-i aus, indem das Steuersignal TH[i] für die ADC-Schaltung 16-i zur Abtastzeitvorgabe t_i auf TIEF eingestellt (geändert) wird, und bewirkt, dass die Abtast/Halte-Schaltung 161-i einen Wert aufzeichnet, der die Änderung von der Zeitvorgabe t_i-1 bis zur Zeitvorgabe t_i der Amplitude (die Spannungsdifferenz) des analogen Signals SIG angibt. Die Steuereinheit 15A bewirkt, dass die Abtast/Halte-Schaltung 161-i einen von analog nach digital umgesetzten Wert DOUT[i] des Zählerwertes, der dem aufgezeichneten Pegel entspricht, an die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 ausgibt.
Die Steuereinheit 15A bewirkt, dass die Codebestimmungseinheit 163-i einen Wert SIGN[i], der die Polarität (das Vorzeichen, „+“ oder „-“) der Amplitudenänderung des analogen Signals SIG von der Zeitvorgabe t_i-1 bis zur Zeitvorgabe t_i angibt, bis zu einer nächsten Abtastzeitvorgabe an der ADC-Schaltung 16-i nach der Abtastzeitvorgabe t_i an die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 ausgibt. Zum Beispiel ist der Wert „-1“, wenn der Ausgang von der Codebestimmungseinheit 163 TIEF ist und der Wert ist „+1“, wenn ihr Ausgang HOCH ist.
Die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 berechnet einen Wert CODE[i], der die Amplitude des analogen Signals SIG der Zeitvorgabe t_i angibt, wie in der folgenden Formel 1 gezeigt ist.
[Formel 1] $C O D E [i] = \sum_{i = 1}^{n} D O U T [i] \cdot S I G N [i]$
In Formel 1 wird ein Wert berechnet, der durch Multiplizieren eines Wertes DOUT mit einem Wert SIGN für die ADC-Schaltungen 16-1 bis 16-i erhalten wird, und die Werte der ADC-Schaltungen 16 werden addiert (summiert).
7 veranschaulicht eine beispielhafte Wellenform 701 des analogen Signals SIG unter der Annahme, dass die horizontale Achse die Zeit darstellt und die vertikale Achse die Spannung des analogen Signals SIG darstellt. 8 veranschaulicht eine beispielhafte Wellenform 801 des Absolutwertes DOUT[i] einer Amplitudenänderung in Bezug auf die Wellenform 701 des analogen Signals SIG aus 7 unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 32 ist, die horizontale Achse eine Abtastzeitvorgabe darstellt und die vertikale Achse den Wert DOUT[i] des AD-Umsetzungsergebnisses der ADC-Schaltung 16 darstellt.
9 veranschaulicht eine beispielhafte Wellenform 901 der Polarität SIGN[i] einer Amplitudenänderung bezüglich der Wellenform 701 des analogen Signals SIG aus 7, unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 32 ist, die horizontale Achse jede Abtastzeitvorgabe darstellt und die vertikale Achse einen Wert von SIGN[i] von jeder ADC-Schaltung 16 darstellt. 10 veranschaulicht eine beispielhafte Wellenform 1001 von CODE[i] bezüglich der Wellenform 701 des analogen Signals SIG aus 7 unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 32 ist, die horizontale Achse jede Abtastzeitvorgabe darstellt und die vertikale Achse einen Wert von CODE[i] darstellt, der die Amplitude des analogen Signals SIG angibt. Es ist zu sehen, dass das sinusförmige analoge Signal SIG durch die oben beschriebene Verarbeitung auf der Grundlager von CODE[i] digitalisiert (wiederhergestellt) wird.
Als Nächstes werden genauere beispielhafte Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben. 11 ist ein Ablaufplan beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform. 12 ist eine Zeitablaufgrafik beispielhafter Verarbeitungsvorgänge des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Reihenfolge der Verarbeitungsvorgänge in 11 kann nach Bedarf geändert werden, es sei denn, die Verarbeitungsvorgänge sind zueinander inkonsistent.
In Schritt S101 bewirkt die Steuereinheit 15A, dass die ADC-Schaltungen 16 einen Eingang des analogen Signals SIG von der Antennenspule annehmen (empfangen), indem der Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13 auf TIEF eingestellt wird. Die Steuereinheit 15A führt daraufhin eine Initialisierung durch, indem alle Auto-Null-Signale AZ[1:n] und Steuersignale TH[1:n] auf HOCH eingestellt werden (Schritt S102). Die Steuereinheit 15A stellt anschließend „1“ in der Nummer (dem Index) i der ADC-Schaltung 16 ein (Schritt S103).
Die Steuereinheit 15A bewirkt anschließend, dass die Abtast/Halte-Schaltung 161-i einen Eingang des analogen Signals SIG[i-1] der Zeitvorgabe t_i-1 empfängt, indem das Auto-Null-Signal AZ[i] für die ADC-Schaltung 16-i zur vorhergehenden Abtastzeitvorgabe t_i-1 auf TIEF eingestellt wird (Schritt S104).
Die Steuereinheit 15A schaltet daraufhin den Schalter der ADC-Schaltung 16-i ein, indem das Steuersignal TH[i] für die ADC-Schaltung 16-i zur Abtastzeitvorgabe t_i auf TIEF eingestellt (geändert) wird, und bewirkt, dass die Abtast/Halte-Schaltung 161-i den Wert, der den Absolutwert der Amplitudenänderung des analogen Signals von der Zeitvorgabe t_i-1 bis zur Zeitvorgabe t_i angibt, aufzeichnet (abtastet und hält) (Schritt S105).
Die Steuereinheit 15A bestimmt anschließend, ob „i“ gleich „n“ ist (Schritt S106), Wenn „i“ nicht gleich „n“ ist (NEIN in Schritt S106), inkrementiert die Steuereinheit 15A den Wert von „i“ um eins (Schritt S107) und fährt zur Verarbeitung in Schritt S104 fort.
Wenn „i“ andererseits gleich „n“ ist, (JA in Schritt S106), verriegelt die Steuereinheit 15A das Ausgangsergebnis des zweiten Verstärkers in jeder ADC-Schaltung 16 als ein Signal für SIGN durch Einstellen des Signals GT auf HOCH (Schritt S108).
Die Steuereinheit 15A hält daraufhin den Wert SIGN[1:n], der die Polarität von jeder ADC-Schaltung 16 angibt, indem das Signal GT auf TIEF eingestellt wird (Schritt S109). Die Steuereinheit 15A wählt (bestimmt) daraufhin das RAMP-Signal, das für jede ADC-Schaltung 16 verwendet wird, unter Verwendung des Stromaufwärts-RAMP-Signals und des Stromabwärts-RAMP-Signals auf der Grundlage der Werte SIGN[1:n], die die Polarität des Ausgangs der ADC-Schaltung 16 angeben, aus (Schritt S110).
Die ADC-Schaltung 16 setzt daraufhin den von analog nach digital umgesetzten Wert DOUT des Zählerwertes, der dem Pegel entspricht, der in der Abtast/Halte-Schaltung 161 gehalten wird, unter Verwendung des ausgewählten RAMP-Signals für die ADC-Schaltung 16 von analog nach digital um und gibt den von analog nach digital umgesetzten Ergebniswert DOUT an die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 aus (Schritt S111).
Die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 führt daraufhin eine Multiplikations-Additions-Berechnung auf dem von analog nach digital umgesetzten Ergebniswert DOUT der ADC-Schaltung 16 und dem Polaritätswert SIGN der ADC-Schaltung 16 unter Verwendung des mathematischen Ausdrucks 1 durch (Schritt S112). Der Polaritätswert SIGN der ADC-Schaltung 16 gibt einen Polaritätswert der Amplitudenänderung der Spannung (der Spannungsdifferenz) des analogen Signals SIG von jeder Abtastzeitvorgabe in der ADC-Schaltung 16 zu seiner vorhergehenden Abtastzeitvorgabe an. Wenn die Amplitude der Spannung des analogen Signals SIG von der vorhergehenden Abtastzeitvorgabe bis zur aktuellen Abtastzeitvorgabe ansteigt, gibt der Polaritätswert +1 an. Wenn die Amplitude der Spannung des analogen Signals SIG von der vorhergehenden Abtastzeitvorgabe bis zur aktuellen Zeitvorgabe abfällt, gibt der Polaritätswert -1 an.
12 veranschaulicht ein Beispiel für eine Amplitude 1201 der Spannung des analogen Signals SIG von einer Antennenspule, den Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13, die Auto-Null-Signale AZ[1] bis [16], die Steuersignale TH[1] bis [16] von der Steuereinheit 15A an die ADC-Schaltungen 16, das Signal GT und den Wert (Globaler Zähler) des globalen Zählers 18 unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 16 ist und die horizontale Achse die Zeit darstellt. 12 veranschaulicht ferner eine Wellenform 1202 des Stromaufwärts-RAMP-Signals (URAMP) und eine Wellenform 1203 des Stromabwärts-RAMP-Signals (DRAMP).
Da der Polaritätswert SIGN[i] der ADC-Schaltung 16-1-1 ist, wird das Stromabwärts-RAMP-Signal als das RAMP-Signal für die ADC-Schaltung 16-1 ausgewählt.
12 veranschaulicht ferner einen Vergleich zwischen einer Wellenform 1211 der Eingangsspannung VINP[1] am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, und einer Wellenform 1212 der Eingangsspannung VINM[1] (einer Wellenform der Spannung des RAMP-Signals) am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingangs des RAMP-Signals empfängt, in der ADC-Schaltung 16-1. Da die ADC-Schaltung 16 der sogenannte ADC mit einfacher Steigung ist, wird ein digitaler Wert, der der Spannung des analogen Signals SIG entspricht, die erhalten wird, wenn die Wellenform 1211 die Wellenform 1212 kreuzt, von analog nach digital umgesetzt und ausgegeben.
12 veranschaulicht ferner den Polaritätswert SIGN[1] der ADC-Schaltung 16-1, den Ausgangszustand COMPOUT[1] von der ADC-Schaltung 16-1 an den Signalspeicher 19-1 und das AD-Umsetzungsergebnis (Umsetzungsergebnis ADC1) der ADC-Schaltung 16-1.
(Dritte Ausführungsform)
Wenn sich in der zweiten Ausführungsform z. B. der Ausgang der ADC-Schaltung 16 relativ nahe an null befindet, kann der Wert SIGN, der die Polarität des Ausgangs angibt, aufgrund von Einrichtungsrauschen oder dergleichen fehlerhaft sein. In diesem Fall wird das RAMP-Signal in der Verarbeitung in Schritt S110 in 11 fehlerhaft ausgewählt und somit kreuzt die Wellenform der Eingangsspannung VINP am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, die Wellenform der Eingangsspannung VINM am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, nicht. In diesem Fall wird der maximale Zählerwert als das AD-Umsetzungsergebnis ausgegeben, da die ADC-Schaltung 16 der sogenannten ADC mit einfacher Steigung ist. Daher tritt ein relativ großer AD-Umsetzungsfehler auf.
In einer dritten Ausführungsform ist eine Fehlerkorrekturfunktion angebracht, die verwendet wird, wenn der Fehler bei dem Wert SIGN, der die Polarität des Ausgangs angibt, aufgrund von Einrichtungsrauschen oder dergleichen in der zweiten Ausführungsform auftritt, um die AD-Umsetzungsfehler zu verringern. Unten werden hauptsächlich die Unterschiede der dritten Ausführungsform zur zweiten Ausführungsform beschrieben.
<Konfiguration>
Eine Konfiguration des Wellenformsensors 1 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist ein Diagramm einer beispielhaften Konfiguration des Wellenformsensors 1 gemäß der dritten Ausführungsform. Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich darin vom Wellenformsensor 1 der zweiten Ausführungsform in 6, dass er eine RAMP-Erzeugungsschaltung 14B, eine Steuereinheit 15B und eine Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21B anstelle der RAMP-Erzeugungsschaltung 14A, der Steuereinheit 15A und der Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21 enthält.
Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich hauptsächlich darin vom Wellenformsensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 6, dass die ADC-Schaltungen 16-1, 16-2, ..., 16-n jeweils Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30-1, 30-2, ..., 30-n enthalten, die konfiguriert sind, einen Kalibrierungswert für jede ADC-Schaltung 16 zu speichern (die später einfach als „Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30“ bezeichnet sein können, es sei denn, eine Unterscheidung ist notwendig).
Ein Kalibrierungswert DCAL[i] für die ADC-Schaltung 16, der im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 gespeichert ist, ist ein Wert zum Kalibrieren des AD-Umsetzungsergebniswertes DOUT[i] der ADC-Schaltung 16 in Übereinstimmung mit Einrichtungsrauschen oder dergleichen, das in der ADC-Schaltung 16 bewirkt wird.
Die Steuereinheit 15B unterscheidet sich darin von der Steuereinheit 15A gemäß der zweiten Ausführungsform, dass sie ein Steuersignal DCAL_LATCH an die Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 überträgt.
Die RAMP-Erzeugungsschaltung 14B gibt ein Signal (ein redundantes Stromaufwärts-RAMP-Signal), dessen Spannung in Bezug auf die Zeit mit einem bestimmten negativen Wert als einem Zwischenwert linear (in Form einer linearen Funktion) ansteigt, und ein Signal (ein redundantes Stromabwärts-RAMP-Signal), dessen Spannung in Bezug auf die Zeit mit einem bestimmten positiven Wert als einem Zwischenwert linear (in Form einer linearen Funktion) abfällt, an die AD-Schaltungen 16 aus. Auf diese Weise kreuzt die Wellenform der Eingangsspannung VINP am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, die Wellenform der Eingangsspannung VINM am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, selbst dann, wenn der Fehler bei dem Wert SIGN, der die Polarität des Ausgangs angibt, aufgrund von Einrichtungsrauschen oder dergleichen auftritt, derart, dass das RAMP-Signal fehlerhaft ausgewählt wird.
Die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung 21B berechnet den Wert CODE[i], der die Amplitude des analogen Signals SIG der Zeitvorgabe t_i angibt, gemäß der folgenden Formel 2.
[Formel 2] $C O D E [i] = \sum_{i = 1}^{n} (D O U T [i] - D C A L [i]) \cdot S I G N [i]$
In Formel 2 wird die Multiplikation des Wertes SIGN und eines kalibrierten Wertes (DOUT[i]-DCAL[i]) des Wertes DOUT mit dem Kalibrierungswert DCAL für die ADC-Schaltungen 16 von der ADC-Schaltung 16-1 bis zur ADC-Schaltung 16-i berechnet und die Werte der ADC-Schaltungen 16a werden addiert (summiert). Die Werte DOUT[i]-DCAL[i] sind im regulären Zustand null oder größer und sind im Zustand des Auftretens eines Fehlers aufgrund von Einrichtungsrauschen oder dergleichen negative Werte. Ferner ist im Zustand des Auftretens eines Fehlers das Vorzeichen des Polaritätswertes SIGN fehlerhaft (positiv oder negativ des Vorzeichens ist umgekehrt). Somit werden die Werte DOUT[i]-DCAL[i] mit dem Polaritätswert SIGN[i] multipliziert, um positiv oder negativ des Vorzeichens im Zustand des Auftretens eines Fehlers zu korrigieren.
<Verarbeitungsvorgänge (Vorgänge)>
Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform führt eine Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 vor dem Durchführen der Verarbeitung des AD-Umsetzens des analogen Signals SIG durch.
<<Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30>>
Eine beispielhafte Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 und 14 beschrieben. 14 ist eine Zeitablaufgrafik einer beispielhaften Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 gemäß der dritten Ausführungsform.
Die Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 ist gleichartig wie die Verarbeitung des AD-Umsetzens des analogen Signals SIG im Wellenformsensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 11 veranschaulicht ist, mit der Ausnahme, dass der Empfang des Eingangs am ersten Anschluss 160A nicht das analoge Signal SIG, sondern eine Masse (GND) ist. Somit kann der Ablaufplan der beispielhaften Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 derart interpretiert werden, dass das „analoge Signal SIG“ in 11 durch die „Masse (GND)“ oder dergleichen ersetzt wird.
Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform bewirkt, dass der erste Anschluss 160A, der dafür vorgesehen ist, einen Eingang des analogen Signals SIG zu empfangen, stattdessen einen Eingang der Masse (GND) in der ADC-Schaltung 16 empfängt, indem anstelle des Schritts S101 in 11 der Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13 auf HOCH eingestellt (geschaltet) wird. Daraufhin setzt der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform in diesem Zustand den von analog nach digital umgesetzten Wert DOUT des Zählerwertes, der dem Pegel entspricht, der in der Abtast/Halte-Schaltung 161 gehalten wird, während die Masse eingegeben wird, unter Verwendung der gleichartigen Verarbeitungen wie die Verarbeitungen in Schritt S102 und seinen nachfolgenden Schritten in 11 von analog nach digital um. Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform speichert anschließend die Daten des Wertes DOUT im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30, indem das Steuersignal DCAL_LATCH, das im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 gespeichert wird, auf HOCH eingestellt wird.
14 veranschaulicht ein Beispiel für eine Amplitude 1401 der Spannung, die in den ersten Anschluss 160A eingegeben wird, den Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13, die Auto-Null-Signale AZ[1] bis [16], die Steuersignale TH[1] bis [16] von der Steuereinheit 15B an die ADC-Schaltungen 16, das Signal GT und den Wert (Globaler Zähler) des globalen Zählers 18 unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 16 ist und die horizontale Achse die Zeit darstellt.
14 veranschaulicht ferner eine Wellenform 1402 des redundanten Stromaufwärts-RAMP-Signals (URAMP) und eine Wellenform 1403 des redundanten Stromabwärts-RAMP-Signals (DRAMP).
Da der Polaritätswert SIGN[1] der ADC-Schaltung 16-1-1 ist, wird das redundante Stromabwärts-RAMP-Signal als das RAMP-Signal für die ADC-Schaltung 16-1 ausgewählt.
14 veranschaulicht ferner einen Vergleich zwischen einer Wellenform 1411 der Eingangsspannung VINP[1] am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, und einer Wellenform 1412 der Eingangsspannung VINM[1] (einer Wellenform der Spannung des RAMP-Signals) am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, in der ADC-Schaltung 16-1. Da die ADC-Schaltung 16 der sogenannte ADC mit einfacher Steigung ist, wird ein digitaler Wert, der der Spannung des analogen Signals SIG entspricht, die erhalten wird, wenn die Wellenform 1411 die Wellenform 1412 kreuzt, von analog nach digital umgesetzt und ausgegeben.
14 veranschaulicht ferner den Polaritätswert SIGN[1] der ADC-Schaltung 16-1, den Ausgangszustand COMPOUT[1] von der ADC-Schaltung 16-1 zum Signalspeicher 19-1 und das AD-Umsetzungsergebnis (Umsetzungsergebnis ADC1) DOUT[1] der ADC-Schaltung 16-1.
14 veranschaulicht ferner den Zustand des Steuersignals DCAL_LATCH und des Kalibrierungswertes DCAL[1], der im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30-1 gespeichert ist.
<<Verarbeitungsvorgänge des AD-Umsetzens des analogen Signals SIG>>
Eine beispielhafte Verarbeitung des AD-Umsetzens des analogen Signals SIG gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 und 15 beschrieben. 15 ist eine Zeitablaufgrafik einer beispielhaften Verarbeitung des AD-Umsetzens des analogen Signals SIG gemäß der dritten Ausführungsform.
Der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform führt die oben beschriebene Verarbeitung des Speicherns des Kalibrierungswertes DCAL im Kalibrierungswertspeicher-Signalspeicher 30 durch und führt anschließend die gleichartigen Verarbeitungsvorgänge wie diejenigen des Wellenformsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in 11 durch. Jedoch unterscheidet sich der Wellenformsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform darin, dass die Multiplikations-Additions-Berechnung in Schritt S112 in 11 den Ausdruck 2 anstelle des Ausdrucks 1 verwendet.
15 veranschaulicht ein Beispiel für eine Amplitude 1501 der Spannung, die in den ersten Anschluss 160A eingegeben wird, den Zustand RS des Eingangssignal-Rückstellschalters 13, die Auto-Null-Signale AZ[1] bis [16], die Steuersignale TH[1] bis [16] von der Steuereinheit 15B an die ADC-Schaltungen 16, das Signal GT und den Wert (Globaler Zähler) des globalen Zählers 18 unter der Annahme, dass die Anzahl „n“ der ADC-Schaltungen 16 16 ist und die horizontale Achse die Zeit darstellt. 15 veranschaulicht ferner eine Wellenform 1502 des redundanten Stromaufwärts-RAMP-Signals (URAMP) und eine Wellenform 1503 des redundanten Stromabwärts-RAMP-Signals (DRAMP).
15 veranschaulicht ferner den Polaritätswert SIGN[6] der ADC-Schaltung 16-6. 15 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der Polaritätswert SIGN[6] der ADC-Schaltung 16-6 aufgrund eines Fehlers, der durch Einrichtungsrauschen oder dergleichen bewirkt wird, derart fehlerhaft bestimmt wird, dass er -1 ist. Somit wird das redundante Stromabwärts-RAMP-Signal als das RAMP-Signal für die ADC-Schaltung 16-6 ausgewählt.
15 veranschaulicht ferner einen Vergleich zwischen einer Wellenform 1511 der Eingangsspannung VINP[6] am ersten Anschluss 160A, der einen Eingang des analogen Signals SIG empfängt, und einer Wellenform 1512 der Eingangsspannung VINM[6] (einer Wellenform der Spannung des RAMP-Signals) am zweiten Anschluss 160B, der einen Eingang des RAMP-Signals empfängt, in der ADC-Schaltung 16-6. Da die ADC-Schaltung 16 der sogenannte ADC mit einfacher Steigung ist, wird ein digitaler Wert, der der Spannung des analogen Signals SIG entspricht, die erhalten wird, wenn die Wellenform 1511 die Wellenform 1512 kreuzt, von analog nach digital umgesetzt und ausgegeben.
15 veranschaulicht ferner den Ausgangszustand COMPOUT[6] von der ADC-Schaltung 16-6 an den Signalspeicher 19-6 und das AD-Umsetzungsergebnis (Umsetzungsergebnis ADC6) DOUT[6] der ADC-Schaltung 16-6.
<Beispielhafter Verschachtelungsbetrieb>
Mehrere Schaltungen 10 können für einen Verschachtelungsbetrieb in der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform vorgesehen sein. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass ein abzutastender Zeitraum länger ist, und somit kann eine Genauigkeit der Positionsdetektion oder dergleichen verbessert werden. In diesem Fall kann z. B. eine Gruppe des Antennenspulen-Wechselschalters 11, des Gewinnverstärkers 12 und des Eingangssignal-Rückstellschalters 13 von den Schaltungen 10 im Wellenformsensor 1 gemeinsam verwendet werden. Die analogen Signale SIG in verschiedenen Zeiträumen können jeweils in den Schaltungen 10 von analog nach digital umgesetzt werden.
<Anderes>
Das oben beschriebene Beispiel, bei dem die Wellenform wie etwa eine Sinuswelle in drahtloser Form oder dergleichen durch einen elektronischen Stift oder dergleichen auf einem Tablet oder dergleichen detektiert wird, ist erklärt worden. Jedoch ist der Wellenformsensor 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf dieses Beispiel eingeschränkt. Der Wellenformsensor 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf einen ADC anwendbar (wird darin genutzt), der z. B. auf das Detektieren einer empfangenen Lichtwelle unter Verwendung eines Laufzeitsensors (TOF-Sensors) gerichtet ist, der konfiguriert ist, einen Abstand zu einem Messzielgegenstand auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen der empfangenen Lichtwelle und einer emittierten Lichtwelle wie etwa einer sinusförmigen Welle zu messen.
Im Voranstehenden ist die Erfindung, die durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gemacht wurde, auf der Grundlage der Ausführungsformen konkret beschrieben worden. Jedoch muss nicht erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen eingeschränkt ist und diverse Abwandlungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2022176856 [0001]
JP 5745712 [0005]

Claims

Schaltung, die Folgendes umfasst: eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung, die jeweils eine Abtast/Halte-Schaltung, die konfiguriert ist, einen Pegel eines Eingangssignals mit einer bestimmten Zeitvorgabe zu halten, und eine Analog/Digital-Umsetzerschaltung, die konfiguriert ist, den Pegel des Eingangssignals, der in der Abtast/Halte-Schaltung gehalten wird, in digitale Daten umzusetzen und die digitalen Daten auszugeben, enthalten; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zu bewirken, dass die erste Schaltung den Pegel des Eingangssignals mit einer ersten Zeitvorgabe ausgibt, und zu bewirken, dass die zweite Schaltung den Pegel des Eingangssignals mit einer zweiten Zeitvorgabe ausgibt.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Eingangssignal ein sinusförmiges Signal ist, das durch eine Antennenspule detektiert wird, die einer Reihe eines Wellenformsensors entspricht.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Schaltung und die zweite Schaltungjeweils Folgendes enthalten: einen ersten Anschluss, der konfiguriert ist, das Eingangssignal zu empfangen; und einen zweiten Anschluss, der konfiguriert ist, ein Referenzsignal zu empfangen, das sich mit einer konstanten Steigung ändert, und die Analog/Digital-Umsetzerschaltung einen Zählerwert von einem Zeitraum, in dem sich eine Spannung des Referenzsignals ändert, bis zu einem Zeitraum, in dem das Eingangssignal das Referenzsignal kreuzt, erfasst.
Schaltung nach Anspruch 3, die Folgendes umfasst: eine Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung, die konfiguriert ist, das Referenzsignal aus einem ersten Referenzsignal, das sich mit einer konstanten positiven Steigung ändert, und einem zweiten Referenzsignal, das sich mit einer konstanten negativen Steigung ändert, auf der Grundlage eines Polaritätswertes einer Differenz zwischen einer Amplitude des Eingangssignals mit der ersten Zeitvorgabe und einer Amplitude des Eingangssignals mit der zweiten Zeitvorgabe auszuwählen, und konfiguriert ist, einen Wert, der durch Multiplizieren eines Wertes der Differenz mit dem Polaritätswert erhalten wird, zu summieren.
Schaltung nach Anspruch 4, wobei das erste Referenzsignal das zweite Referenzsignal mit einer bestimmten Zeitvorgabe kreuzt, und die Multiplikations-Additions-Berechnungsschaltung eine Multiplikation des Polaritätswertes und eines Wertes, der durch Subtrahieren eines Kalibrierungswertes, der ein von analog nach digital umgesetztes Ergebnis in einem Zustand ist, in dem sich das Eingangssignal in einem Massezustand befindet, vom Wert der Differenz erhalten wird, summiert.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn das Abtasten des Eingangssignals an der ersten Kapazität abgeschlossen ist, die Abtast/Halte-Schaltung die erste Kapazität vom Eingangssignal trennt, eine Umsetzung in digitale Daten durchführt und das Eingangssignal an einer zweiten Kapazität abtastet.
Wellenformsensor, der Folgendes umfasst: eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung, die jeweils einen Eingangsabschnitt, der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu empfangen, dessen Zeitablauf sich ändert, eine Abtast/Halte-Schaltung, die konfiguriert ist, einen Pegel des Eingangssignals mit einer bestimmten Zeitvorgabe zu halten, und eine Analog/Digital-Umsetzerschaltung, die konfiguriert ist, den Pegel des Eingangssignals, das in der Abtast/Halte-Schaltung gehalten wird, in digitale Daten umzusetzen und die digitalen Daten auszugeben, enthalten; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zu bewirken, dass die erste Schaltung den Pegel des Eingangssignals mit einer ersten Zeitvorgabe ausgibt, und zu bewirken, dass die zweite Schaltung den Pegel des Eingangssignal mit einer zweiten Zeitvorgabe ausgibt.