用于檢測測量值的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢測至少一個測量值（116）的一種方法，其中由單元（94）給傳感器（103）提供周期性信號，該周期性信號從該單元（94）的脈沖發(fā)生器（96）的時基中來導(dǎo)出，其中該單元（96）的時基以該傳感器（103）的脈沖發(fā)生器（104）的時基來表達，并且其中所述至少一個測量值（116）在至少一個掃描時間點處被檢測，該掃描時間點通過該傳感器（103）的脈沖發(fā)生器（104）的時基來預(yù)定，該時基與該單元（94）的脈沖發(fā)生器（96）的時基相匹配。
【專利說明】用于檢測測量值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測測量值的一種方法和一種裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車技術(shù)并從而在機動車中，規(guī)定利用設(shè)置在機動車中的傳感器來檢測機動車的運行參數(shù)。在此被傳感測量的運行參數(shù)值被輸送給控制設(shè)備，并在那里被處理以進一步分析。在此情況下尤其應(yīng)注意的是由該傳感器檢測運行參數(shù)值時的時間流程或時間順序。這可能意味著向每個所測量的測量值明確分配測量該測量值時的時間點。但是在此情況下應(yīng)注意的是，用于檢測測量值的傳感器(例如該傳感器的對時間間隔進行預(yù)定的時鐘發(fā)生器)的內(nèi)部時間參照一般不是必定與該控制設(shè)備的內(nèi)部時間參照并從而不是必定與被用于對值進行處理的控制設(shè)備的時鐘發(fā)生器的內(nèi)部時間參照相同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在此背景下，推薦了具有獨立權(quán)利要求特征的一種方法和一種裝置。本發(fā)明的其他擴展參見從屬權(quán)利要求和說明書。
[0004]利用所推薦的方法尤其能夠利用異步傳感器、例如機動車內(nèi)燃機的噴射設(shè)備的數(shù)字高壓傳感器和/或溫度傳感器來同步地檢測測量值。
[0005]在此可以針對該傳感器而在擴展方案中實現(xiàn)一種體系架構(gòu)，其中即使該傳感器的數(shù)字信號處理的時鐘速率和/或時基應(yīng)該與另一外部單元的信號處理的時鐘速率和/或時基相異步地進行，利用該體系架構(gòu)也可以與該單元、例如控制設(shè)備的時基相同步地檢測該傳感器的測量值，并能夠由此生成測量信號。該傳感器的時基在此甚至可以是不精確的，與該外部單元的標(biāo)稱頻率相偏離和/或緩慢地改變，其中該傳感器的時基例如可以由作為時鐘發(fā)生器的、簡單的和不精確的振蕩器來導(dǎo)出。時鐘發(fā)生器被構(gòu)造用于生成例如具有參照頻率的周期性時鐘信號，其中由該參照頻率來導(dǎo)出時基并從而導(dǎo)出用于對信號、例如測量信號進行處理的時間參照。
[0006]所設(shè)置的單元的特征在于，其具有以下時基，該時基的時間間隔通過時鐘發(fā)生器的周期性信號來預(yù)定。另外該單元還給該傳感器提供周期性信號、一般是同步信號。該單元也可以作為該傳感器的測量信號的接收器來構(gòu)造。
[0007]在該傳感器中信號處理的時鐘速率以及測量值的獲取可以與該單元的時鐘速率無關(guān)。但規(guī)定掃描間隔的時基與該單元的時基相同步。該傳感器可以與該單元的時基相同步地掃描測量值，其中該測量值的掃描時間點由該單元來確定。
[0008]該方法例如可以用于內(nèi)燃機的噴射設(shè)備。在此情況下針對燃燒周期而高度精確地確定噴射時間點，并且非常精確地確定燃料的噴射量。在柴油發(fā)動機中要噴射到汽缸中的燃料具有非常高的壓力。在此情況下在構(gòu)造為軌道壓力傳感器的壓力傳感器中求得與在構(gòu)造為共軌設(shè)備的噴射設(shè)備的存儲器(軌道)中燃料的當(dāng)前壓力有關(guān)的信息。在該用于燃料的存儲器中的壓力值在此被以大的分辨率確定。此外在這種情況下可以稱作控制設(shè)備的該單元以高的時間分辨率精確地宣布壓力測量的時間點。在此把該測量的時間點、也即該測量參量的掃描時間點精確地分配給所求得的測量值。在此情況下時間誤差越小，可以越精確地控制噴射。
[0009]因為在本方法的擴展中在由該單元所預(yù)定的掃描時間點處來確定壓力的測量值，所以降低了用于計算噴射量的測量值的公差和不精確性。從而可以與該單元的時基相同步地來由該傳感器確定壓力測量值，如此使得該單元向該傳感器通過掃描時間點來預(yù)定壓力測量的掃描間隔以用于檢測測量值。該傳感器的測量值從而與該單元的時鐘速率和/或時基相同步地由該傳感器來求得或檢測。從而能夠高度精確地同步測量壓力值。
[0010]相反在異步掃描壓力測量值情況下的時間誤差與所規(guī)定的同步掃描相比明顯更大，這由于耗費的、根據(jù)該單元的時基來反算(重新采樣)異步掃描值的算法而也不能被避免，因為這樣所確定的值與同步掃描相比而經(jīng)歷大的時間噪聲(計時噪聲，抖動)，由此降低了測量值的分辨率。
[0011]為了能夠在傳感器上與該單元的時基相同步地執(zhí)行測量值的掃描，由該單元給該傳感器通過掃描時間點來預(yù)定掃描速率，其中該傳感器能夠從該掃描速率中導(dǎo)出掃描間隔的時長。替換或補充地，由該單元向該傳感器傳輸通常周期性的同步信號，該同步信號可以包含掃描時間點和/或與之耦合。從同步信號中可以由該傳感器導(dǎo)出時鐘信息。為此例如該同步信號的同步脈沖可以被用在傳感器的外圍數(shù)字接口的PSI5傳輸模式中。
[0012]也可以在由該單元傳輸至該傳感器的數(shù)據(jù)流和/或數(shù)據(jù)包中作為周期性信號而包含經(jīng)調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號、通常是周期性同步信號，從中可以從所調(diào)制的數(shù)據(jù)符號和/或數(shù)據(jù)幀的間隔時長來導(dǎo)出時鐘信息。為此可以在該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中傳輸特殊的同步消息或同步序列。
[0013]在擴展中所傳輸?shù)耐叫盘栍稍搨鞲衅鞯哪K來探測，其中該模塊構(gòu)造用于檢測并恢復(fù)該時鐘參照和/或時間參照作為該單元時鐘發(fā)生器的時間。在該傳感器中所設(shè)置的、用于恢復(fù)該時鐘參照和/或時間參照作為該單元的時基的該模塊從所探測的周期性同步信號中導(dǎo)出該單元的時基，將其變換為該傳感器的時基，并將該單元的時基以該傳感器的異步時基來表達。該單元的時基被轉(zhuǎn)移到該傳感器的時基上，由此能夠由該傳感器來導(dǎo)出用于檢測測量值的掃描時間點的掃描間隔。
[0014]另外，同步掃描的測量值基于該傳感器的異步時基而被處理?？梢酝ㄟ^與該傳感器的異步時鐘發(fā)生器相協(xié)調(diào)的數(shù)字接口通過測量信號來傳輸該測量值的數(shù)據(jù)。替換或補充地該單元也可以通過它的同步信號來觸發(fā)該傳感器對測量信號的傳輸。從而在該單元中能夠把所接收的數(shù)據(jù)與該同步信號相配對，其中該數(shù)據(jù)與該單元的時基相同步地被檢測。
[0015]在另一擴展中，如果該傳感器的時間參照與該單元相異步，也可以為該傳感器的、與該單元的時基或時間參照同步的測量值來生成掃描間隔并從而生成檢測間隔。為此從該同步信號所導(dǎo)出的該單元的時基以與該單元的時基異步的該傳感器的時基的分別當(dāng)前時間單位來表達。在這種情況下，德爾塔-西格瑪調(diào)制器的輸出信號的采樣間隔(Dezimationsinterval)的時長由該單元來確定,但不是固定地預(yù)定,其中該時長以該傳感器的異步時基的時間單位來測量。在該傳感器中所設(shè)置的和/或分配給該傳感器的、用于恢復(fù)該單元的時基并從而恢復(fù)該單元時鐘速率的模塊從由該單元所傳輸?shù)?、通常周期性的同步信號中?dǎo)出該單元的時基。該單元的時基的頻率、間隔時長和相位被分別以該傳感器的異步時基的當(dāng)前時間單位來表達。所述采樣間隔現(xiàn)在可以可變地被確定為該單元的時基間隔長度的部分或倍數(shù)，其中掃描時間點的米樣間隔的長度與該單兀的時基相同步。
[0016]本發(fā)明的其他優(yōu)點和擴展由本說明書和附圖得出。
[0017]應(yīng)認(rèn)為，前述的以及在下文中還要解釋的特征不僅可以分別以所說明的組合、而且還可以以其他組合或單獨地采用，而不脫離本發(fā)明的范疇。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1以示意圖示出了用于把物理測量參量變換為時間離散的數(shù)字信號的一個例子。
[0019]圖2以示意圖示出了德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器的一個例子。
[0020]圖3示出了圖2的德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器的信號圖。
[0021]圖4以示意圖示出了傳感器和單元的異步時鐘發(fā)生器的例子。
[0022]圖5示出了圖4的傳感器和單元的異步時基圖。
[0023]圖6示出了傳感器和單元的同步時鐘發(fā)生器的圖。
[0024]圖7示出了圖6的傳感器和單元的同步時基圖。
[0025]圖8示出了用于實施同步PSI5傳輸?shù)囊环N裝置的一個實施方案。
[0026]圖9示出了與單元的時基相同步的掃描的一個例子，相反傳感器的時基同時與該單元的時基相異步。
[0027]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的第一實施方案，其中該裝置具有傳感器，該傳感器具有與單元相異步的時間參照，該裝置對測量值進行同步掃描并以異步時鐘速率來進行信號處理。
[0028]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一種方法的第一實施方案的圖，其中該方法以可變的采樣速率來對德爾塔-西格瑪調(diào)制器的輸出信號進行采樣。
[0029]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一種方法的第二實施方案的圖，具有涉及單元的頻基和傳感器的頻率刻度的信號頻譜。
[0030]圖13以示意圖示出了在本發(fā)明范疇內(nèi)所采用的數(shù)字鎖相回路(Phase LockLoop, PLL)的基本結(jié)構(gòu)的實施方案。
[0031]圖14以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明裝置第二實施方案的傳感器實施方案的電路框圖，其中該裝置具有與單元相異步的時基并且與該單元相同步的測量值檢測。
[0032]圖15以示意圖示出了誤差跟蹤同步器的實施方案。
[0033]圖16以示意圖示出了用于恢復(fù)單元的時基的鎖相回路的第一實施方案。
[0034]圖17以示意圖示出了用于恢復(fù)單元的時基的鎖相回路的第二實施方案。
[0035]圖18以示意圖示出了用于恢復(fù)單元的時基的鎖相回路的第三實施方案。
[0036]圖19以示意圖示出了具有可變采樣速率的數(shù)字采樣器的第一實施方案。
[0037]圖20以示意圖示出了具有可變采樣濾波器的數(shù)字采樣器的第二實施方案。
[0038]圖21以示意圖示出了用于通過傳感器的數(shù)字接口來實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N裝置的例子，其中測量值設(shè)置有單元的時基的時間戳。
[0039]圖22以示意圖示出了具有PSI5接口的壓力傳感器的例子，其中在傳感器的異步時基的情況下，與構(gòu)造為控制設(shè)備的單元相同步地檢測測量值?！揪唧w實施方式】
[0040]本發(fā)明借助附圖中的實施方案被示意性地示出，并在下文中參照附圖來詳細(xì)描述。
[0041]附圖被關(guān)聯(lián)而全面地描述，相同的參考符號表示相同的部件。
[0042]圖1以示意圖示出了第一和第二圖，其分別具有作為橫坐標(biāo)的時間軸2。沿各個圖的縱坐標(biāo)4繪制了以伏特為單位的電壓。另外圖1還以示意圖示出了電路框圖，其中具有由測量元件8所檢測的物理信號6、模/數(shù)變換器10和構(gòu)造用于數(shù)字信號處理的模塊12。
[0043]該物理信號6由該測量元件8轉(zhuǎn)換為時間連續(xù)的電信號14，該電信號利用該模/數(shù)變換器10被轉(zhuǎn)換為時間離散的、帶寬有限的信號16，其中該信號16具有系統(tǒng)所決定數(shù)量的量化級。在此情況下該模/數(shù)變換器10從該時間連續(xù)的信號14中以固定的時間間隔Ts、所謂的掃描間隔來生成包含有量化的、時間離散的數(shù)據(jù)值的信號16，該信號16被用作利用該模塊12而進行的數(shù)據(jù)字信號處理的輸入信號。
[0044]圖2以示意圖示出了所謂德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18的一個例子，該德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18包含有德爾塔-西格瑪調(diào)制器20。另外該德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18還包含有數(shù)字采樣器26，該數(shù)字采樣器具有低通濾波器22(LoW-PaSS-Filter)以及用于對信號進行降采樣(Downsampling)的模塊24。
[0045]利用該德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18可以在比較低的信號帶寬(掃描速率)的情況下實現(xiàn)大的分辨率(有效比特寬度)，其中在約20kHz的信號帶寬情況下可以實現(xiàn)約10比特的信號分辨率?？梢岳迷摰聽査?西格瑪模/數(shù)變換器18來處理具有至少IMHz的信號帶寬。另外還可以利用該德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中僅采用一個與模擬信號處理組合的I比特模/數(shù)變換器。
[0046]圖3的圖中分別包含有作為橫坐標(biāo)的時間軸2,其中在第一個圖中不出了輸入的模擬信號28，在第二個圖中示出了該德爾塔-西格瑪調(diào)制器20的I比特輸出信號30。在此在該輸出信號30的兩個數(shù)據(jù)和/或時間標(biāo)記之間設(shè)置有時間間隔29TC。包含有被掃描測量值的離散模擬信號28被輸送給該德爾塔-西格瑪調(diào)制器20，該德爾塔-西格瑪調(diào)制器從中生成具有時鐘速率1/T。的k倍過掃描(oversampled，過采樣)I比特信號來作為輸出信號30。第三個圖示出了該采樣器26的具有時鐘速率l/Tx=l/(k*Tc)的η比特輸出信號32。該德爾塔-西格瑪調(diào)制器20的以時鐘速率1/TC過掃描的I比特輸出信號30被利用該低通濾波器22濾波，并采樣為時鐘速率1/TS，其中在恒定長度34 Ts=k*T。的采樣間隔上來形成I比特值的平均值。在一個采樣間隔的結(jié)束時，在該采樣器26的輸出端上為η比特輸出信號32以時鐘速率1/TS來提供η比特寬的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值36、38、40。
[0047]由該低通濾波器22與該模塊24相組合而提供的采樣器26執(zhí)行掃描速率降低。這種采樣器26作為該德爾塔-西格瑪模/數(shù)變換器18的部件可以高效地作為例如是一種Sinc濾波器的CIC濾波器(cascaded integrator comb,級聯(lián)積分梳)而利用積分塊、微分塊和掃描速率降低塊來實現(xiàn)。該采樣器26分別對該德爾塔-西格瑪調(diào)制器20的I比特寬輸出信號30在該時間間隔Ts上進行積分和求平均，并在該較大掃描間隔上利用η比特寬平均值來輸出該輸出信號32。
[0048]圖4以示意圖示出了傳感器42的一個例子，其中該傳感器具有作為時鐘的自振蕩時鐘發(fā)生器44，其以可變頻率?.Λ=1/ΤΛ來預(yù)定時間間隔，其中該頻率可以漂移幾個百分比。還在圖5的第二個圖中沿著時間軸2示出由該時鐘發(fā)生器44所生成的時基46，在該時間軸中示出了在兩個時間標(biāo)記49之間的時間間隔47 Tcko在圖4中示意性示出的外部單元48的例子相反則包含有作為時鐘的高精度時鐘發(fā)生器50，其中該外部單元在此作為該傳感器42的測量數(shù)據(jù)的接收器來構(gòu)造，該時鐘發(fā)生器50以恒定頻率fQ=l/TQ來預(yù)定時間間隔。由該單元48的時鐘發(fā)生器50所提供的時基52在圖5中在第一個圖中沿著時間軸2來示出。在此在兩個時間標(biāo)記53之間設(shè)置有時間間隔51 T00由于該傳感器42的時鐘發(fā)生器44的波動，該傳感器的時基46與該單元48的時鐘發(fā)生器50的時基52相異步54。
[0049] 通過用于給該單元48提供測量信號的該傳感器42對測量值的掃描56依賴于該傳感器42的時鐘發(fā)生器44的精確度。圖5的第三個圖示出了沿時間軸2的時基58，該時基的特征是在兩個掃描時間點57之間具有掃描間隔59 Tsample=n*Tck。
[0050]在該傳感器42中為了提供時基46來作為時間參照和時鐘發(fā)生器，作為時鐘發(fā)生器44 (時鐘)而典型地采用了振蕩器，該振蕩器基于的是諧振器，并且是集成電路結(jié)構(gòu)的組成部分。諧振器的諧振頻率可能由于器件的過程散布以及由于溫度和老化效應(yīng)而劇烈變化。例如RC、LC或RLC振蕩器可以作為集成電路的組成部分利用模擬半導(dǎo)體技術(shù)來簡單實現(xiàn)，其中可以省略外部振蕩器。作為時鐘發(fā)生器44的這種振蕩器的頻率典型地由于過程散布以及所述的效應(yīng)而與它的標(biāo)稱頻率偏差幾個百分比。此外該振蕩器的頻率可能由于環(huán)境影響、例如溫度變化而緩慢漂移。
[0051]在機動車中，該傳感器42的和作為控制設(shè)備(Electronic Control Unit, EQJ,電子控制單元)而構(gòu)造的該單元48的時基46、52可能是相互異步54的，并且該傳感器42的時基46從而與該單元48的時基52之間不是固定的比例。也即，該單元48和該傳感器42的時鐘發(fā)生器44、50的頻率1/TQ、1/Tek同樣相互之間不具有固定的比例，并且時基46、52的相位可以相互偏移。時基58的傳感器側(cè)掃描間隔59在此由該傳感器42的時鐘發(fā)生器44來導(dǎo)出，并典型地是該時鐘發(fā)生器44的時間間隔51的固定的η倍，其中Τ.ρ1ε=η*ΤΛ。因此通過該傳感器42的時鐘發(fā)生器44的時基46來預(yù)定該掃描時間點57的時長，如此使得該傳感器42的掃描時間點57和掃描間隔59可以不受影響。
[0052]在圖6中示意示出的裝置包含有傳感器60的另一例子，該傳感器的用作時鐘的時鐘發(fā)生器62通過同步信號64來同步，其中該同步信號根據(jù)單元48的時鐘發(fā)生器50的時基52而被提供給該傳感器60。在此規(guī)定，該單元48與該傳感器60交換信號并且可以作為控制設(shè)備來構(gòu)造。從而對于該傳感器60的時鐘發(fā)生器62而得到了時基66 (傳感器時基)，該時基具有在兩個時間標(biāo)記65之間的時間間隔67 Τ。,，該時基66在圖7的第二個圖中沿著時間軸2來示出并且與該單元48的時鐘發(fā)生器50的時基52相同步68，其中該時基52在圖7的第一個圖中沿著時間軸2來示出。與此相應(yīng)，針對掃描70，并從而針對通過該傳感器60對測量值的檢測，得到了在圖7的第三個圖中沿時間軸2所示的、作為掃描時基而設(shè)置的時基72，該時基72具有在兩個掃描時間點71之間的掃描間隔73 Tsample，該時基72與該單元48的時基52相同步68。
[0053]因為該單元48與該傳感器60的時基52、66相同步，所以這些時基相互之間具有固定的比例。在此情況下該傳感器60和該單元48的兩個時鐘發(fā)生器50、62相互同步，如在空間分離的位置上所進行的并相互補償?shù)闹芷谛蕴幚砬闆r中一樣。一般該單元48作為主機預(yù)定一個頻率，該傳感器60作為從機與該頻率相同步，其中該傳感器60把它的時鐘發(fā)生器62的本地頻率與該單元48的時鐘發(fā)生器50的頻率相匹配。該單元48向該傳感器60傳輸該同步信號64，其中由該同步信號可以恢復(fù)該單元48的時鐘。為此可以采用鎖相回路，例如頻率鎖相回路，其中可以從該鎖相回路中來導(dǎo)出該單元48的時鐘發(fā)生器50的時基52的頻率和相位。用于預(yù)定時間間隔并設(shè)置于該傳感器60中的本地時鐘發(fā)生器62的頻率可以與該單元48的時鐘發(fā)生器50的另一頻率相補償。
[0054]用于掃描70作為從機的傳感器60的測量值的掃描間隔73由該傳感器的對時間間隔進行預(yù)定的時鐘發(fā)生器62來導(dǎo)出，其中該時鐘發(fā)生器62與該單元48的時鐘發(fā)生器50相同步。從而在該傳感器60中測量值的掃描與該單兀48的時鐘頻率相同步68。從而在該傳感器60中測量信號的掃描時間點71的時基72能夠與在該單元48中的時基52相互之間成固定的比例，例如。
[0055]圖8的圖以示意圖示出了一種裝置，其具有通常作為控制設(shè)備來構(gòu)造的單元74和傳感器76。在此規(guī)定，該單元74向該傳感器76提供同步信號78，該同步信號的走向在圖8的第一個圖中沿時間軸2來示出，在該時間軸2上用縱坐標(biāo)80來繪制電壓。該同步信號78是周期性電壓脈沖序列，其在兩個作為時間標(biāo)記84的、高度約為2.5V的脈沖之間具有同步間隔82 Tsyn。?？蛇x地該電壓脈沖另外也可以是信息的載體，其中該信息借助脈寬調(diào)制而被傳輸。為了在該傳感器76與該單元74之間提供通信，從該傳感器76開始向該單元74提供電流調(diào)制的信號86，該信號在圖8的第二個圖中沿作為橫坐標(biāo)的時間軸2來示出，在該時間軸上繪制了以安培為單位的電流Λ Is作為縱坐標(biāo)88。經(jīng)電流調(diào)制的信號86包含有多個數(shù)據(jù)幀89，這些數(shù)據(jù)幀分別具有長度90并在該同步信號78的兩個時間標(biāo)記84之間的間隙中從該傳感器76傳輸?shù)皆搯呜?4。
[0056]在機動車中，或者采用異步傳輸技術(shù)(例如SENT)或者采用同步或時間控制的傳輸技術(shù)(例如PSI5或TT-CAN)來在該傳感器76與該單元74之間進行數(shù)據(jù)傳輸。在同步傳輸情況下，作為主機的單元74的時基52的具有信息的時鐘被傳輸?shù)皆搨鞲衅?6，這可以利用該同步信號78來實現(xiàn)。
[0057]該傳感器76也可以從所接收的數(shù)據(jù)信號中來獲取該時鐘信息。例如也可以通過周期重復(fù)的參照消息來提供所述同步。也可以從所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的間隔時長中導(dǎo)出該時
鐘信息。
[0058]利用PSI5接口作為傳感器接口的擴展方案，可以采用經(jīng)電流調(diào)制的兩線傳輸技術(shù)，其中數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)幀89來組織，這些數(shù)據(jù)幀在可能的擴展方案中由13至33個經(jīng)曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)比特組成。在多個、在此分別為三個數(shù)據(jù)幀89之間設(shè)置有間隙，在這些間隙中不傳輸數(shù)據(jù)。該PSI5接口可以使用同步的或異步的傳輸模式。
[0059]在此該單元74作為主機來傳輸同步信號78，所述同步信號包含有經(jīng)周期性電壓調(diào)制的時間標(biāo)記84，從這些時間標(biāo)記中作為從機的該傳感器76導(dǎo)出時序(Timing)，以發(fā)送該傳感器的數(shù)據(jù)幀89。在同步傳輸模式中，利用PSI5接口可以實施一種總線傳輸，因為至少一個傳感器76作為該總線的用戶可以從在此所提供的、該同步信號78的脈沖形時間標(biāo)記84中導(dǎo)出用于處理測量值和用于發(fā)送測量信號的時間點，其中所述測量信號基于測量值。因為所述至少一個傳感器76可能不具有高度精確的時鐘發(fā)生器來作為時鐘發(fā)生器，所以該傳感器76的時基可能相對于該單元74的時基而變化，由此該傳感器76通過該PSI5接口發(fā)送它的數(shù)據(jù)幀89所處的時間點可能相對于該單元74的時基而變化。
[0060]圖9的圖分別沿時間軸2示出了可以構(gòu)造為控制設(shè)備的單元(圖5或7)的前述時基52、以及傳感器(圖5)的與時基52異步的時基46。在該方法的實施中，規(guī)定該時基72作為用于掃描測量值的掃描時基而仍舊與該單元的時基52相同步。
[0061]在圖10中示意性示出了一種裝置92的實施方案，該裝置包含有單元94、在此為控制設(shè)備，該單元94具有高度精確的時鐘發(fā)生器96，該時鐘發(fā)生器具有晶體以提供時間參照，該時鐘發(fā)生器的時基在此通過該精確振蕩的、預(yù)定周期性時間間隔的晶體來生成，該單元94還具有用于接收數(shù)據(jù)的模塊98和用于根據(jù)該時鐘發(fā)生器96的時基來生成原始的周期性同步信號102的模塊100。作為其他的部件，該裝置92包含有傳感器103，該傳感器具有自振蕩的時鐘發(fā)生器104，該時鐘發(fā)生器104預(yù)定時基來作為該傳感器103的時間參照。該傳感器103的時鐘發(fā)生器104的頻率和/或時鐘速率隨時間變化而變化。因此該傳感器103的內(nèi)部時基和/或時間參照與該單元94的時鐘發(fā)生器96的時基相異步106。
[0062]由該單元94傳輸?shù)皆搨鞲衅?03的同步信號102由該傳感器103的信號探測器108來接收、探測，并接著被提供給模塊110，以恢復(fù)該單元94的時鐘速率和/或間隔時長并從而恢復(fù)該單元94的時基。另外該同步信號102還由該信號探測器108提供給模塊112以進行數(shù)據(jù)傳輸。用于恢復(fù)時基的該模塊110把利用該同步信號102所提供的時基、并從而把該單元94的時鐘發(fā)生器96的頻率和/或相位以該傳感器103的時鐘發(fā)生器104的時基來表達，并把與該時鐘發(fā)生器104的時基相匹配的、用于掃描間隔的信號111 (例如控制信號和觸發(fā)信號)傳輸?shù)侥K114以用于掃描并從而用于檢測測量值116。
[0063]在此所設(shè)置的掃描速率以及所設(shè)置的掃描時間點和/或掃描間隔由該單元94的時鐘發(fā)生器96來預(yù)定，并且與該時鐘發(fā)生器96相同步。但是該掃描速率、該掃描時間點和/或該掃描間隔與該傳感器103的時鐘發(fā)生器104相異步。在所設(shè)置的掃描時間點處所掃描的測量值116由用于掃描的模塊114傳輸?shù)接糜谛盘柼幚淼哪K118,并從那里開始被傳輸?shù)接糜跀?shù)據(jù)傳輸?shù)哪K112，在數(shù)據(jù)傳輸時至少一個測量信號120由該模塊112傳輸?shù)接糜诮邮諗?shù)據(jù)的模塊98。在此情況下利用該測量信號120傳輸?shù)臏y量值116與該單元94的時鐘發(fā)生器96相同步。
[0064]該模塊110構(gòu)造用于從傳輸該單元94的時基的同步信號102中導(dǎo)出該單元94的時間參照，其中該時間參照再次以該傳感器103的異步時間參照的時基來表達。為此在擴展方案中可以進行該傳感器103的時基的變換，其中該傳感器103的時基與該單元94的時基相匹配。從與該單兀94的時基相協(xié)調(diào)的該傳感器103的經(jīng)修改的時基中來導(dǎo)出用于掃描測量值116的掃描時間點。
[0065]圖11的圖分別包含有時間軸2，其中在第一個圖中示出了模擬輸入信號122，在第二圖中示出了在兩個數(shù)據(jù)和/或時間標(biāo)記之間具有時間間隔29 T。情況下具有速率1/T。的在德爾塔-西格瑪調(diào)制器的輸出端上的I比特輸出信號124，在第三個圖中示出了具有可變采樣速率的采樣器的η比特寬輸出信號126，其中該德爾塔-西格瑪調(diào)制器以及該采樣器構(gòu)造為用于檢測測量值的傳感器的部件。
[0066]在此規(guī)定，用于掃描測量值的采樣間隔123、125與該單元的時鐘發(fā)生器的時基和/或時間相匹配，該時基和/或時間在該傳感器中的為此而設(shè)置的用于恢復(fù)該單元的時基的模塊中從該單元所提供的同步信號中被導(dǎo)出。采樣間隔123、125現(xiàn)在長度不同，并且可以被確定為該德爾塔-西格瑪調(diào)制器輸出信號124的兩個數(shù)據(jù)和/或時間標(biāo)記之間通常恒定的時間間隔29 T。的倍數(shù)或一部分。從而在此第η個采樣間隔123具有長度Ts(n)=M(n)*T。，其等于該時間間隔29 T。長度的M(n)倍，并且第n+1個采樣間隔125具有與之不同的長度1；(11+1)=1(11+1)*1'。。因此對于采樣間隔123、125使用與該單元的時鐘發(fā)生器時基相關(guān)的采樣因子M(n)、M(n+l)，這些因子被表達為在與作為傳感器的時鐘發(fā)生器相關(guān)的兩個數(shù)據(jù)和/或時間標(biāo)記之間的時間間隔29 Tc的倍數(shù)。
[0067]圖12的前兩個圖分別包含有橫坐標(biāo)128，沿該橫坐標(biāo)繪制了以赫茲為單位的頻率。沿第一個和第三個圖的縱坐標(biāo)130繪制了該測量信號的信號頻譜1320、1322、1324、1326、140，其中信號頻譜1320、1322、1324、1326是在時域中的測量信號s (t)的傅立葉變換S(f)。沿該第二個和第四個圖的縱坐標(biāo)136繪制了被采樣的信號頻譜135、142、143、144。
[0068]第一個和第二個圖涉及另一外部單元的頻基(Frequenzbasis)并從而涉及關(guān)于該單元的時基的信號的傅立葉變換，其中該外部單元在此作為控制設(shè)備來構(gòu)造。該第三個和第四個圖同樣包含有橫坐標(biāo)129，沿著該橫坐標(biāo)繪制了以赫茲為單位的頻率，并且第三個和第四個圖涉及傳感器的頻基、也即關(guān)于傳感器時基的信號的傅立葉變換。如果信號在時域中被掃描，那么就在頻域中以該掃描頻率來周期性地重復(fù)該信號的信號頻譜。
[0069]在該第一個圖中，在該傳感器上具有信號頻譜1326的信號例如以該傳感器時基的不同掃描頻率1330、1332、1334被掃描。該信號頻譜1326由此周期性地以相應(yīng)的掃描頻率1330、1332、1334而被重復(fù)。在掃描頻率1330下，信號頻譜1324周期性地出現(xiàn)，在掃描頻率1332下，信號頻譜1322周期性地出現(xiàn)，以及在掃描頻率1334下，信號頻譜1320周期性地出現(xiàn)。以相應(yīng)掃描頻率1330 (1/TS1)、掃描頻率1332 (1/TS2)或掃描頻率1334 (1/TS3)被掃描的信號利用低通濾波器134被濾波，由此去除了周期性重復(fù)的頻譜分量。
[0070]該第二個圖關(guān)于該單元的頻基而示出了以掃描頻率137被掃描的信號的被采樣的信號頻譜135。在以因子吣進行采樣時，被掃描的信號頻譜1320、1322、1324所重復(fù)的周期1/!^被降低到該因子吣分之一。針對不同的掃描頻率1330、1332、1334 (1/TS3)分別如此來選擇采樣因子乂12或％，使得被采樣的信號頻譜135被周期性重復(fù)的采樣頻率1/T=1/(M1- Tsi) =1/(Μ2.Ts2) =1/(Μ3.Ts3)分別是相等的。
[0071]該傳感器的高速率掃描頻率1330、1332、1334 l/TSi相對于該單元的頻基是極其不同的。但因為對于不同的掃描頻率1330、1332、1334而分別生成了匹配的采樣因子，所以被采樣的信號關(guān)于該單元的頻基和/或掃描頻率137而分別具有相同的周期和掃描頻率。
[0072]在第三個圖中關(guān)于該傳感器的頻基而示出了被掃描信號的信號頻譜140。該橫坐標(biāo)129以所接收信號的傳感器專有掃描速率為單位來示出頻率，相反沿縱坐標(biāo)130繪制了信號頻譜140。被掃描和/或被接收的信號的信號頻譜140周期性地以該傳感器的掃描速率1391/TS重復(fù)和/或被掃描，以及利用低通濾波器134被濾波，由此去除了周期性重復(fù)的頻譜分量。
[0073]該第四個圖關(guān)于該傳感器的頻基而示出了被采樣信號的信號頻譜142、143、144。在利用因子Mi進行采樣時，被掃描的信號頻譜142、143、144所重復(fù)的周期l/TSi被降低到因子Mi分之一?？勺兊牟蓸右蜃覯i被如此來選擇，使得被采樣的信號具有與該單元的時基相同步的掃描速率。這意味著，Mi被如此來選擇，使得該傳感器的頻基的變化被補償。因此信號頻譜142、143、144被周期性重復(fù)的頻率間隔145 I/(M3-Ts)、146 !/(M2-Ts)和147 I/(M1-Ts)關(guān)于作為傳感器頻基的頻率軸的橫坐標(biāo)129而是不同的。測量信號由該傳感器利用該傳感器時鐘發(fā)生器的變化的掃描速率139 1/TS掃描。
[0074]從而由于該傳感器的自振蕩時鐘發(fā)生器與該單元的時間參照相異步，其中該單元的時間參照通過該單元的時鐘發(fā)生器來確定，所以在該傳感器的德爾塔-西格瑪調(diào)制器上一般以可變的變化頻率來執(zhí)行掃描。利用所恢復(fù)的與該單元的時基有關(guān)的信息，該傳感器可以通過可變調(diào)節(jié)的采樣因子MpM2、M3在測量信號的信號路徑中對掃描頻率的變化進行補償。被采樣的測量信號的信號頻譜135、142、143、144關(guān)于該單元的頻率刻度具有固定的頻率間隔145、146、147，因為可變的采樣因子％^2^3補償了掃描頻率1330、1332、1334的變化。利用可變采樣因子Α、Μ2、Μ3而被采樣的信號頻譜142、143、144關(guān)于該傳感器的頻率刻度具有對應(yīng)可變的頻率間隔。
[0075]采樣間隔的長度可以通過可變的采樣因子MpM2、M3而以該傳感器的時鐘發(fā)生器和/或時基的當(dāng)前時鐘單位來表達。該長度由該傳感器從該單元的周期性同步信號中來導(dǎo)出，其中可以根據(jù)該單元的時基來對用于測量測量值而設(shè)置的掃描時間點進行檢測。為此該單元的時鐘參照可以從該單元傳輸給該傳感器的周期性同步信號中來恢復(fù)，并傳輸?shù)皆搨鞲衅鞯漠惒綍r基的分別當(dāng)前的時間單位中，其中該單元的時鐘信號以該傳感器的時基的時間單位來表達。
[0076]在圖13中示意性示出的裝置包含有也可稱作鎖相回路150的數(shù)字鎖相環(huán)基本結(jié)構(gòu)、相位探測器152、設(shè)置用于進行調(diào)節(jié)的以對信號循環(huán)進行調(diào)節(jié)和/或濾波的環(huán)形濾波器154 (Loop-Filter、Loop-Controller,環(huán)形控制器)、以及數(shù)字調(diào)節(jié)和/或控制的振蕩器(Digital Controlled Oscillator, DC0)或者對應(yīng)的數(shù)字模塊。在此規(guī)定,給該相位探測器152不僅輸送輸入信號158,而且輸送作為該輸入信號158的輸出信號164的、在該鎖相回路150中所生成的 估計信號。
[0077]該相位探測器152的輸出信號是相位誤差信號160，該相位誤差信號由該輸入信號158與構(gòu)造為估計信號的輸出信號164之間的偏差來確定。該相位誤差信號160用作該環(huán)形濾波器154的輸入信號。該環(huán)形濾波器154的數(shù)字輸出信號162作為調(diào)節(jié)或控制信號來構(gòu)造，其中它是該數(shù)字控制的振蕩器156 (DCO)的輸入信號。該數(shù)字控制的振蕩器156的輸出信號164具有該輸入信號158的估計頻率和/或相位。通過該輸出信號164的相位與該輸入信號158的相位的比較，該相位探測器152生成該相位誤差信號160，該相位誤差信號用于在該數(shù)字控制的振蕩器156中重新調(diào)節(jié)頻率。
[0078]該單元的時基利用構(gòu)造為鎖相環(huán)的鎖相回路150而被恢復(fù)。在此情況下規(guī)定，該鎖相回路150的輸入信號158是周期性信號。該鎖相回路150的輸出信號164在起振狀態(tài)下具有頻率，該頻率等于該輸入信號158的頻率的平均值。
[0079]該數(shù)字調(diào)節(jié)的振蕩器156 (DCO)的頻率通過作為控制信號的數(shù)字輸出信號162而被調(diào)節(jié)，其中該輸出信號162由該環(huán)形濾波器154來提供，該環(huán)形濾波器在此作為調(diào)節(jié)器和/或低通濾波器來構(gòu)造并確定構(gòu)造為鎖相環(huán)的鎖相回路150的帶寬。
[0080]由該相位探測器152來生成該相位誤差信號160的值，其中該值或其平均值是該數(shù)字調(diào)節(jié)的振蕩器156的相位與該輸入信號158的相位之間偏差的函數(shù)。作為相位探測器152可以采用相位-頻率探測器，其輸出信號包含該相位誤差信號160。所述的鎖相回路150可以作為傳感器的部件來構(gòu)造，用于根據(jù)由單元所提供的作為輸入信號158的同步信號來恢復(fù)用于該單元的時基的時鐘發(fā)生器的周期性時鐘信號。該輸出信號164或構(gòu)造為控制信號的輸出信號162的值可以被傳輸給該傳感器的米樣器。
[0081]通過在傳感器上對測量值的同步掃描，其中該傳感器雖然具有獨立的、異步的時基，可以把同步掃描與獨立時基的魯棒性和靈活性相結(jié)合。一般利用自振蕩的、異步的時鐘參照的時基并從而利用該傳感器的時鐘發(fā)生器的時基來執(zhí)行該傳感器的信號處理，其中該傳感器的時鐘發(fā)生器的時基的時鐘間隔通過該異步的時鐘發(fā)生器來預(yù)定。從而可以省略與外部主機相同步的信號處理。
[0082]利用作為主機而設(shè)置的該單元、通常是控制設(shè)備，來確定用于掃描并從而用于檢測測量值的時間點，由此由該傳感器向該單元通過測量信號所傳輸?shù)臏y量值以該單元的時基而存在。在同步的測量值檢測時，與該單元的異步檢測相反，由該傳感器所接收的測量值不被轉(zhuǎn)換為該單元自己的時基，由此避免了分辨率損失。
[0083]在該傳感器與所述外部的另一單元相同步進行的信號處理時的周期性干擾可能影響該傳感器的時鐘調(diào)節(jié)，這導(dǎo)致該傳感器的時基漂移或偏差并且可以利用該方法來避免。在所推薦的該傳感器的時鐘發(fā)生器和/或時基的體系架構(gòu)的情況下，該傳感器的信號處理的時鐘速率可以與該單元的時基無關(guān)地被恢復(fù)，由此使得時鐘恢復(fù)的干擾僅僅對信號處理的時鐘速率有微小的影響。
[0084]現(xiàn)在也不再需要該傳感器的全部信號處理必須與該單元的時鐘速率相同步。一般在運行開始時以及在該傳感器有干擾時該傳感器的時鐘發(fā)生器的頻率與該單元的時鐘發(fā)生器的頻率有偏差。因此該傳感器的時基作為該傳感器的時間參照與作為該單元時間參照的該單元的時基相同步，這在與該單元同步的傳感器啟動時在一個時間間隔內(nèi)被執(zhí)行，在該時間間隔期間該傳感器的頻率與該單元的頻率相補償，其中該傳感器的時間參照可以被快速地改變。利用所推薦的具有異步時間參照的信號處理，可以避免把該傳感器的時間參照的信號處理并從而把該傳感器的時基的信號處理與該單元的信號處理相補償?shù)碾A段。
[0085]利用所述的該傳感器的時鐘發(fā)生器的體系架構(gòu)，其中它具有與該單元相異步的信號處理但具有相同步的測量值檢測，尤其能夠使得由該單元通常利用該同步信號所預(yù)定的、在用于檢測測量值的兩個掃描時間點之間的掃描間隔與該傳感器的信號處理的時鐘速率成任意的比例。
[0086]現(xiàn)在不需要在制造具有同步測量值檢測和異步信號處理的傳感器時把該傳感器調(diào)制為作為主機的該單元的預(yù)定頻率，由此降低了耗費并提高了該傳感器的靈活性。
[0087]在圖14中不意性不出了適于執(zhí)行該方法一個實施方案的傳感器166的例子的部件。該傳感器166包含有時鐘發(fā)生器168、德爾塔-西格瑪調(diào)制器170和具有可變采樣速率的數(shù)字采樣器172，其中該采樣器再次具有低通濾波器174和用于改變和/或降低掃描速率的模塊176,其中可以通過外部信號來觸發(fā)時鐘降低(triggered downsampling,觸發(fā)降采樣)。另外該傳感器還包含有用于處理由測量元件所提供的、通過信號而輸入的測量值186的模塊178，作為發(fā)送器182構(gòu)造的用于生成發(fā)送信號的模塊，用于恢復(fù)構(gòu)造為控制設(shè)備的外部單元的周期性時鐘信號的模塊182，以及用于探測該單元的周期性時鐘信號的模塊184。另外圖14除了示出包含輸入的測量值186的該測量元件的信號之外，還示出了由未進一步示出的單元所提供的同步信號188和由該傳感器166向該單元傳輸?shù)臄?shù)字測量信號 190。[0088]該傳感器166的內(nèi)部時基與該單元的時基相異步。但是該傳感器166的測量值可以與該單元的時基相同步地被檢測。為此，用于恢復(fù)該單元的周期性時鐘信號和/或時基的該模塊182把該單元的周期性時鐘信號和/或時基變換為該傳感器166的異步時基和/或該傳感器166的時鐘發(fā)生器168。此外還規(guī)定，該采樣器172和該德爾塔-西格瑪調(diào)制器170通過所恢復(fù)的該單元的時鐘發(fā)生器的時鐘和/或時基而被控制。
[0089]通?？勺儽鹊摹⒆鳛橛糜谝钥勺儾蓸铀俾什蓸拥哪K的采樣器172可以具有級聯(lián)的體系架構(gòu)，并包含有至少一個可變比的采樣器、至少一個具有固定采樣速率的采樣器和/或線形相位FIR低通濾波器。
[0090]在圖15中示意性示出了鎖相回路192的另一例子的結(jié)構(gòu)。該鎖相回路192包含有探測器194，其構(gòu)造用于指示相位誤差或相位頻率。另外該鎖相回路192還包含有用于對信號循環(huán)進行濾波的模塊196以及積分器198。在該鎖相回路192運行時，給該探測器194輸送周期性輸入信號200，并由此再次導(dǎo)出相位誤差信號202，由該相位誤差信號，該模塊196提供調(diào)節(jié)或控制信號204。如此處理的周期性輸入信號200被繼續(xù)輸送給該積分器198。該積分器198的輸出信號206被用于估計周期性信號，并被繼續(xù)輸送給在此未示出的、用于恢復(fù)另一外部單元的時鐘發(fā)生器的時基和/或周期性時鐘信號的模塊。
[0091]為了恢復(fù)該單元的時基，可以采用不同的數(shù)字鎖相回路192 (PLL)，其中該單元的時鐘發(fā)生器的周期性時鐘信號并從而該時鐘發(fā)生器的時基的時間參照從所探測的周期性輸入信號200中、一般是由該外部單元所提供的同步信號中被恢復(fù)。這種鎖相回路192利用該輸出信號206來提供能夠用于控制該可變采樣器的信號。該調(diào)節(jié)和控制信號替換地可以被用于確定以下因子，在圖14的該傳感器166的模塊176中將掃描速率降低到該因子分之一。在此情況下可以針對該采樣器而采用通?？勺兊牟蓸右蜃覯，或者針對掃描時間間隔縮減器而采用開關(guān)-(觸發(fā))信號和/或顯示-(切斷)信號。該采樣間隔的長度可以等于由該單元所預(yù)定的、在該單元的時鐘發(fā)生器時基的時間標(biāo)記之間的時間間隔的多倍或一部分。
[0092]在圖16、17和18中示意性示出了作為數(shù)字鎖相環(huán)而構(gòu)造的模塊210、212、214的三個實施方案，它們應(yīng)設(shè)置在該傳感器中并構(gòu)造用于恢復(fù)另一外部單元的時鐘發(fā)生器的周期性時鐘信號以及由此導(dǎo)出的時基。在該方法的一個實施方案中規(guī)定，由該單元給每個模塊210、212、214傳輸同步信號216。在圖16、17、18中分別沿時間軸217示出了第n_l個被開關(guān)的時間標(biāo)記218 ttrig(n-l)以及第η個被開關(guān)的時間標(biāo)記220 ttrig(n)0例如另外還在時間上示出了周期性同步脈沖225、227。同步脈沖225、227的最大值大于閾值222。如果同步脈沖225、227達到該閾值222，那么就周期性地提供時間標(biāo)記218、220。另外在圖16、17、18中還示出了在這兩個時間標(biāo)記218、220之間的同步間隔224 Tsyne (η)。另外全部三個模塊210、212、214都在其輸入端上具有探測器226，該探測器構(gòu)造用于根據(jù)該閾值222的高度來探測時間標(biāo)記218、220。
[0093]在圖16中示意示出的第一模塊210與作為傳感器的時鐘發(fā)生器228的振蕩器相連，該振蕩器典型地以在MHz范圍內(nèi)的頻率來振蕩。另外該模塊210還包含有用于監(jiān)控該同步信號216的開關(guān)時間的模塊230，以及包含有構(gòu)造為鎖相環(huán)的鎖相回路232，該鎖相回路包含相位探測器240、用于對信號循環(huán)進行濾波和/或調(diào)節(jié)的模塊234、用于對該時鐘發(fā)生器228的頻率劃分(herunterteilen)的模塊236——其中分頻因子作為控制信號由該模塊234來提供、以及用于對該模塊236的周期性信號進行采樣的采樣器238，。在實施該方法時，由該模塊230例如把第η個時間標(biāo)記220以該傳感器的時鐘發(fā)生器228的時間單位傳輸給該數(shù)字鎖相回路232。該相位探測器240確定在所探測的時間標(biāo)記220的時間點與該時間標(biāo)記的估計值242之間的差。另外該相位探測器240輸出誤差信號244。該誤差信號244被傳輸給用于對信號循環(huán)進行調(diào)節(jié)和/或濾波的該模塊234。該模塊234另外還提供控制信號，其中該可變采樣因子246 M尤其與該控制信號相關(guān)。該模塊236以可變的采樣因子246來劃分該時鐘發(fā)生器228的時鐘信號250。因為該同步間隔224的時長可以是該采樣時間間隔時長的多倍:?Μ(η-1)=?Λ*Μ(η-1)，所以可以由該受控分頻器的間隔時長可選地通過該相位探測器240的采樣器來形成同步間隔的數(shù)倍大的間隔時長。該信號是所期待的時間點的估計值，并從而也是探測該同步信號216的所期待時間標(biāo)記220。
[0094]該傳感器的時鐘發(fā)生器228給該模塊230提供第一時間標(biāo)記248tck (k) +tOSC Jitter (k)，并給在此作為受控分頻器而構(gòu)造的該模塊236利用時鐘信號250tM(n-l)=tck*M (η-1)來提供第二時間標(biāo)記。
[0095]圖17的第二模塊212同樣包含有構(gòu)造為鎖相環(huán)的鎖相回路251，該鎖相回路具有相位探測器240、作為調(diào)節(jié)器的環(huán)形濾波器252、用于把該采樣因子246與固定因子相乘的模塊260、以及具有模運算的積分器264。該環(huán)形濾波器252的輸入信號是誤差信號244，該誤差信號由該相位探測器240作為所探測時間標(biāo)記220的時間點與該時間標(biāo)記220的估計值242之間的差來形成。作為通常的環(huán)形濾波器252 (Loop Filter)的例子在此示出了比例加積分濾波器。在此規(guī)定給延遲機構(gòu)256的存儲器提供起始值258。作為調(diào)節(jié)值的該控制信號262同時也是該積分器264的輸入信號，也可以被用于提供可變的采樣因子246 M。采樣間隔可以小于通過該時間標(biāo)記218、220來預(yù)定的同步間隔224。通過用于對該環(huán)形濾波器252的輸出實施乘法的模塊260，可以從該可變采樣因子246中形成具有作為調(diào)節(jié)值的固定因子的另一控制信號262。該控制信號262因此被提供給具有模運算的積分器264的輸入端。為了啟動該傳感器可以給延遲機構(gòu)268的存儲器提供起始值263。該積分器264的輸出信號是時基的周期性時鐘信號的估計時間點，其中該時鐘信號由該單元來提供。該估計時間點替換地也可以被用作信號270來觸發(fā)具有可變采樣速率的采樣器。
[0096]圖18的模塊214包含有鎖相回路272，例如頻率鎖相回路。計數(shù)器288具有數(shù)字調(diào)節(jié)的振蕩器的功能。該計數(shù)器288遞增計數(shù)直至控制信號262的一個值，并且一旦計數(shù)器值298大于或等于控制值，那么就進行復(fù)位，以然后再次從O開始遞增計數(shù)。在此情況下延遲機構(gòu)294所存儲的內(nèi)容由加法器292來加上預(yù)定的恒定值290。該延遲機構(gòu)294的內(nèi)容在下一時鐘中就是當(dāng)前的計數(shù)器值298。由該加法器292所形成的和在下一時鐘中被用作該延遲機構(gòu)294的輸入信號。當(dāng)前的計數(shù)器值298是該計數(shù)器288的輸出信號。
[0097]該控制信號262用作該計數(shù)器288的輸入信號。比較器296把該計數(shù)器值298與該控制信號262的值相比較。如果該計數(shù)器值298大于或等于該控制信號262的調(diào)節(jié)值，那么復(fù)位信號270就被形成。諸如復(fù)位信號的該信號270把在該延遲機構(gòu)294中所存儲的計數(shù)值再次設(shè)置為O。由此執(zhí)行計數(shù)器288的復(fù)位。
[0098]該信號270也可以向外傳輸，以用作采樣器172的觸發(fā)信號。替換地也可以把該控制信號262向外引導(dǎo)，并確定采樣器的采樣間隔的長度，其中該控制信號262把該同步間隔224的時長以該傳感器的時間單位來表達。[0099]在該探測器226中探測周期性同步脈沖225、227。如果在時間標(biāo)記220處探測到同步脈沖225、227，那么就提供信號274，該信號標(biāo)記已探測到同步脈沖225、227時的信號處理時鐘。該信號274用作模塊276的輸入信號，其中還給該模塊276輸送計數(shù)器值298。
[0100]如果該信號274是有效的，那么就作為信號278來輸出正好當(dāng)前的計數(shù)器值298。該信號278用作該鎖相回路272、在此為頻率鎖相回路的輸入信號?？蛇x地可以通過該信號274來觸發(fā)或保持該鎖相回路的功能。
[0101]該鎖相回路272包含有模塊240，該模塊誤差信號280作為在該信號278的當(dāng)前計數(shù)器值與信號286的估計計數(shù)器值之間的差。該誤差信號280用作該環(huán)形濾波器252的輸入信號。該環(huán)形濾波器252可以作為具有低通特性的比例加積分濾波器來構(gòu)造。該環(huán)形濾波器的輸出信號是用作該計數(shù)器288的輸入信號的控制信號262。該模塊284根據(jù)它所存儲的數(shù)學(xué)函數(shù)從該控制信號262中形成當(dāng)前計數(shù)器值的估計值。
[0102]圖19以示意圖示出了傳感器300的另一實施方案的一些部件，其中該傳感器的構(gòu)造最大程度地基于借助圖14所示的傳感器166的實施方案。在該傳感器300的該實施方案中，現(xiàn)在規(guī)定，由該可變數(shù)字采樣器172向數(shù)字處理單元302提供用于降采樣(Heruntertaktung)的信號，其中該數(shù)字處理單元構(gòu)造用于處理測量值186和/或測量信號190。該處理單元302根據(jù)該測量值186把與另一外部單元、例如控制設(shè)備的時鐘發(fā)生器的時基相匹配的測量信號190提供給接口 304，以進行數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸，其中該接口現(xiàn)在把該測量信號190轉(zhuǎn)發(fā)到該單元。
[0103]在該方法的一個實施中，該德爾塔-西格瑪調(diào)制器170的輸出信號通過具有可變采樣速率的采樣器172被轉(zhuǎn)換為具有較低掃描速率的信號。在此該采樣器172的采樣因子M通過該單元的時鐘發(fā)生器的周期性同步信號來預(yù)定，由此由該單元來確定采樣間隔并從而確定用于檢測測量值的間隔。用于恢復(fù)該單元的時基的數(shù)字鎖相回路、例如數(shù)字鎖相環(huán)提供用于掃描速率降低器的采樣因子M或觸發(fā)信號。
[0104]從而根據(jù)該傳感器的時間參照，利用可變的采樣速率來執(zhí)行采樣。在此圖11的圖示出了利用可變的采樣速率對德爾塔-西格瑪調(diào)制器的輸出信號進行采樣。采樣因子可以變化，其中該采樣因子確定了高速率輸入的測量值的數(shù)量。圖12的圖借助在頻域中的信號頻譜1320、1322、1324、1326示出了如何在該傳感器的異步時鐘速率中借助該可變采樣器來生成被采樣的測量信號，其中該測量信號關(guān)于該單元的頻率刻度而具有固定的速率。
[0105]利用CIC (cascaded integrator comb,級聯(lián)積分梳)濾波器可以在信號處理耗費方面非常高效地實現(xiàn)采樣器，其中該CIC濾波器也被稱作級聯(lián)積分微分濾波器。在此可以采用通常與掃描速率降低相結(jié)合的線形相位、遞歸濾波器、FIR低通濾波器。
[0106]一種可能的CIC采樣濾波器的結(jié)構(gòu)包含有多個信號處理級，其中首先輸入信號利用至少一個積分器被累加。在此情況下該積分器的數(shù)量對應(yīng)于濾波器的階。在至少一個積分器之后跟隨著掃描速率降低器。在此對應(yīng)于所預(yù)定的采樣因子M僅把每第M個掃描值轉(zhuǎn)發(fā)到下一信號處理級。在該掃描速率降低器之后跟隨著至少一個微分器，其中微分器的數(shù)量對應(yīng)于濾波器的階。該微分器(Comb，梳)作為該采樣器的組成部分現(xiàn)在以降低的采樣速率1/M來工作。在高效實施CIC濾波器的情況下，在降低掃描速率之后不被使用的掃描值就不被計算，由此提供了多相濾波器。
[0107]在圖20中示意示出了這種可變采樣器306的一種實施方案，其中該采樣器作為級聯(lián)積分微分濾波器來構(gòu)造。給該可變采樣器306可選地前接了低通濾波器308。構(gòu)造用于提供可變采樣因子M(k)的該可變采樣器306包含有積分器310，其具有加法器312和延遲機構(gòu)314。另外該米樣器306還包含有用于該米樣濾波器降米樣的模塊316、包含有延遲機構(gòu)314和加法器312的微分器318、以及模塊320，其中該模塊320包含有乘法器322并構(gòu)造用于從采樣速率的采樣因子M(k)的倒數(shù)中來形成乘積324。在實施該方法時，向用于恢復(fù)另一單元、例如控制設(shè)備的時鐘發(fā)生器時基的模塊326和該采樣器306提供采樣開關(guān)信號 328。
[0108]具有可變采樣速率的采樣器306從而可以利用CIC濾波器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。在圖20中示例示出的可變采樣器306包含有固定的低通級和第一階CIC濾波器。作為掃描速率降低器而構(gòu)造的模塊316的切斷信號通過恢復(fù)該單元的時鐘發(fā)生器的時基和/或時鐘信號(時鐘恢復(fù))而被確定，其中該采樣因子M(k)和所恢復(fù)時基的采樣速率可以相應(yīng)地變化。
[0109]在此作為采樣濾波器而構(gòu)造的采樣器306可以實施SINC濾波器傳輸函數(shù)。在被米樣的輸出信號的速率方面，該米樣器306的傳輸函數(shù)在該米樣因子M(k)變化時僅微小地變化，在此情況下在掃描速率降低之后未被使用的那些掃描值在進行多相濾波時也不被計笪
[0110]圖21以示意圖示出了一種裝置360，其基于的是圖10的裝置92并且除了該單元94之外還包含有與圖10的傳感器103相比經(jīng)過修改的傳感器362。在此情況下補充地規(guī)定，用于恢復(fù)該單元94的時鐘發(fā)生器時基的該模塊110提供時間戳364，該時間戳連同匹配的信號111 一起被 提供給用于掃描測量值116的該模塊114，其中該匹配信號在此作為同步信號來構(gòu)造并包含有掃描間隔。
[0111]通常該單元94借助原始的同步信號102來觸發(fā)通過數(shù)字接口對測量值116的傳輸，由此在該單元94中能夠把所接收的測量信號120分配給原始的同步信號102。
[0112]替換地或補充地，可以通過該傳感器362的數(shù)字接口把所掃描的測量值基于其異步時基來進行傳輸。如果該傳感器362給與該單元94的時基相同步檢測的測量值116設(shè)置有用于恢復(fù)該單元94的時鐘發(fā)生器時基的模塊的時間戳364，那么該單元94就可以把所接收的測量值再次分配給它的時基和/或它的時鐘發(fā)生器。
[0113]在圖22中示意示出的傳感器330的實施方案包含有用于處理燃料壓力的第一測量值332的第一路徑和用于處理燃料溫度的第二測量值334的第二路徑。沿這兩個路徑中的每一個都依次設(shè)置有德爾塔-西格瑪調(diào)制器336、固定預(yù)定的低通濾波器338、可變比的數(shù)字采樣器340以及在此固定預(yù)定的采樣器340。另外該第二路徑包含有用于校正溫度系數(shù)的模塊344。作為其他的部件，該傳感器330還包含有具有自振蕩振蕩器346的時鐘發(fā)生器、用于校正偏移并用于放大信號的模塊348、用于恢復(fù)單元、例如控制設(shè)備的時基的模塊350、用于接收該單元的周期性同步信號354的輸入接口 352、以及用于把測量信號358輸出到該單元的輸出接口 356。
[0114]在所推薦的用于檢測并從而用于掃描至少一個測量值116、186、332、334的方法中，由單元48、74、94、通常是用于檢查、也即用于控制和/或調(diào)節(jié)該傳感器60、76、103、166、300,362的至少一個功能的控制設(shè)備來給該傳感器60、76、103、166、300、330、362提供周期性信號，該周期性信號從該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52中被導(dǎo)出。該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52被以該傳感器60、76、103、166、300、330、362的時鐘發(fā)生器62、104、168、346的時基46來表達。所述至少一個測量值116、186、332、334在至少一個掃描時間點71處被檢測，其中該掃描時間點通過該傳感器60、76、103、166、300、330,362的時鐘發(fā)生器62、104、168,346的時基46而被預(yù)定，該時基46與該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52相匹配。
[0115]在至少兩個掃描時間點71之間的至少一個掃描間隔73 —般可以表達為在該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52的至少兩個時間標(biāo)記53之間的至少一個時間間隔47的整數(shù)倍或整數(shù)分之一。
[0116]通常由該單元48、74、94作為周期性信號來提供同步信號64、78、102、188、354，通過該同步信號把所述至少一個掃描時間點71與該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52相同步。
[0117]所述的用于檢測至少一個測量值116、186、332、334的裝置92包含有傳感器60、76、103、166、300、330、362。單元 48、74、94 被設(shè)置用于給該傳感器 60、76、103、166、300、330,362提供具有時間標(biāo)記的周期性信號，其中該周期性信號從該單元48、74、94、50、96的時鐘發(fā)生器50、96的時基52中來導(dǎo)出。該傳感器60、76、103、166、300、330、362具有用于恢復(fù)該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52的模塊110、182、210、212、214、350，該模塊構(gòu)造用于恢復(fù)該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52并表達為該傳感器60、76、103、166、300、330、362 的時鐘發(fā)生器 62、104、168、346 的時基 46。該傳感器 60、76、103、166、300、330、362構(gòu)造用于在至少一個掃描時間點71處檢測至少一個測量值116、186、332、334，其中該掃描時間點通過該傳感器60、76、103、166、300、330、362的時鐘發(fā)生器62、104、168、346的時基46來預(yù)定，該時基46與該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52相匹配。
[0118]用于恢復(fù)該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52的該模塊110、182、210、212、214、350、例如作為鎖相環(huán)而構(gòu)造的鎖相回路150、192構(gòu)造用于從該單元48、74、94提供的周期性信號中生成經(jīng)修改的周期性信號111并提供給該傳感器60、76、103、166、300、330、362的至少一個其它部件，例如借助前述實施方案所述的模塊。
[0119]該傳感器60、76、103、166、300、330、362包含有具有可變采樣速率的采樣器172、238、306、340、342，該采樣器構(gòu)造用于提供至少一個與該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52相匹配的采樣因子，利用該采樣因子對在至少兩個掃描時間點71之間的至少一個掃描間隔73的長度進行采樣并從而將該長度表達為在該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50,96的時基52的至少兩個時間標(biāo)記53之間的至少一個時間間隔47的多倍或分?jǐn)?shù)。
[0120]另外該傳感器60、76、103、166、300、330、362還具有模塊114，該模塊114構(gòu)造用于在至少一個掃描時間點71處檢測至少一個測量值116、186、332、334。
[0121]在另一擴展方案中，該傳感器60、76、103、166、300、330、362具有至少一個模塊，該模塊構(gòu)造用于，在考慮至少一個所檢測的測量值116、186、332、334的情況下提供至少一個與該單元48、74、94的時鐘發(fā)生器50、96的時基52相同步的測量信號120、190并傳輸?shù)皆搯卧?8、74、94。如果要檢測并從而要掃描多個測量值116、186、332、334，那么該測量元件的測量信號120、190的每個測量值116、186、332、334都在分配給其的掃描時間點71處被檢測。該測量信號120、190除了該測量值116、186、332、334之外還作為信息而包含有要測量的參量以及所給定的掃描時間點71，要測量的參量例如是在機動車噴射設(shè)備中燃料的壓力或溫度、或該機動車的另一運行參數(shù)。
[0122]在擴展方案中可以作為控制設(shè)備來構(gòu)造的該單元48、74、94同樣也可以作為該裝置92的部件來構(gòu)造，并具有用于生成周期性信號、通常是該同步信號64、78、102、188、216、354的模塊100。
【權(quán)利要求】
1.用于檢測至少一個測量值(116，186，332，334)的方法，其中由單元(48，74，94)給傳感器(60，76，103，166，300，330，362)提供周期性信號，該周期性信號從該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)中來導(dǎo)出，其中該單元(50，96)的時基(52)以該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104，168，346)的時基(46)來表達，并且其中所述至少一個測量值(116，186，332，334)在至少一個掃描時間點(71)處被檢測，該至少一個掃描時間點通過該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104，168，346)的時基(46)來預(yù)定，該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104,168,346)的時基與該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在至少兩個掃描時間點(71)之間的至少一個掃描間隔被表達為該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)的至少兩個時間標(biāo)記之間的至少一個時間間隔的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中由該單元(48，74，94)提供同步信號(64，78，102，188，216，354)來作為周期性信號，通過該同步信號把所述至少一個掃描時間點(71，142)與所述單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)相同步。
4.用于檢測至少一個測量值(116，186，332，334)的裝置，其包含有傳感器(60，76，103，166，300，330，362)，其中單元(48，74，94)被設(shè)置用于給該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)提供周期性信號，該周期性信號從該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)中來導(dǎo)出，其中該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)具有用于恢復(fù)該單元(48,74,94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)的模塊(110，182，210，212，214，350)，該模塊構(gòu)造用于把該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)以該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104，168，346)的時基(46)來表達，并且其中該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)構(gòu)造用于在至少一個掃描時間點(71，142)處檢測至少一個測量值(116 ，186，332，334)，該至少一個掃描時間點通過該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104，168，346)的時基(46)來預(yù)定，該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的脈沖發(fā)生器(62，104，168，346)的時基與該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中用于恢復(fù)該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)的該模塊(110，182，210，212，214，350)構(gòu)造用于從該單元(48，74，94)所提供的周期性信號中來生成經(jīng)修改的周期性信號(111)并提供給該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)的至少一個其它部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中用于恢復(fù)該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)的該模塊(110，182，210，212，214，350)作為鎖相回路(150，192)來構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的裝置，其中該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)具有采樣器(172，238，306，340，342)，該采樣器具有可變的采樣速率，該采樣器構(gòu)造用于提供至少一個與該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)相匹配的采樣因子，利用該采樣因子來對至少兩個掃描時間點(71)之間的至少一個掃描間隔(73)的長度進行采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的裝置，其中該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)具有被構(gòu)造用于在所述至少一個掃描時間點(71，142)處檢測所述至少一個測量值(116，186，332，334)的模塊(114)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的裝置，其中該傳感器(60，76，103，166，300，330，362)具有至少一個模塊，該至少一個模塊構(gòu)造用于，在考慮至少一個所檢測的測量值(116，186,332,334)的情況下來提供至少一個與該單元(48，74，94)的脈沖發(fā)生器(50，96)的時基(52)相同步的測量信號(120，190)并傳輸?shù)皆搯卧?48，74，94)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的裝置，具有該單元(48，74，94)，該單元具有用于生成該周期性信號的 模塊(100)。
【文檔編號】G01D21/00GK103983296SQ201410048443
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】D.德克, B.奧皮茨 申請人:羅伯特·博世有限公司