DE10119519A1 - Demodulator und Sensorvorrichtung - Google Patents
Demodulator und SensorvorrichtungInfo
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Abstract
Der erfindungsgemäße Demodulator besitzt zumindest zwei Schalter und zumindest ein Tiefpaßfilter, das durch eine Aufsplittung der Filtereingänge gekennzeichnet ist. Dabei erfolgt die Aussplittung der Filtereingänge jeweils nur im Rahmen des passiven Teils der gesamten Filterschaltung (passive Filtereinheit), während der aktive Teil der gesamten Filterschaltung (aktive Filtereinheit) nicht aufgeteilt wird. Dementsprechend steht der aktive Teil der gesamten Filterschaltung, der in der Regel durch einen großen Platzbedarf sowie einem relativ großen Stromverbrauch gekennzeichnet ist, mehreren Schaltern zur Verfügung. Auf diese Weise kann der Flächenbedarf und die Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Demodulators deutlich reduziert werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Demodulator
sowie eine Sensorvorrichtung, die einen Demodulator enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen
Demodulator für einen Chopperverstärker.
Sensoren, beispielsweise Magnetfeldsensoren, benötigen
für eine genaue Auswertung der zu messenden Größe
üblicherweise eine Offset-Fehlerkorrektur. Bei als
Magnetfeldsensoren arbeitenden, integrierten Hall-Elementen
kann ein Offset-Fehler beispielsweise durch ein
fertigungsbedingtes Verbiegen des Silizium-Plättchens
(mechanical stress) oder durch Ungenauigkeiten in der
Lithographie beim Herstellungsprozeß entstehen. Weitere
Offset-Fehler können durch die äußere Beschaltung des Hall-
Sensors, beispielsweise durch Offset-Spannungen in den dem
Hall-Sensor nachgeschalteten Verstärkern, bedingt sein.
In dem Dokument US 5,621,319 ist ein Verfahren zur
Kompensation der bei Hall-Sensoren üblicherweise auftretenden
Offset-Spannung angegeben. Dabei sind am Hall-Sensor zwei
orthogonal zueinander angeordnete Klemmenpaare vorgesehen,
wobei jeweils einem Klemmenpaar der Erragerstrom zugeführt
wird, und am anderen Klemmenpaar die Hall-Spannung zur
Verfügung steht. Im sogenannten Chopping-Takt wird zwischen
den Klemmenpaaren umgeschaltet, wodurch das Fehlersignal in
eine Wechselspannung moduliert wird und somit herausgefiltert
werden kann.
Weiterhin wird in dem Dokument US 5,621,319 ein
Demodulationsverfahren für einen Chopperverstärker
beschrieben, das durch wechselseitiges Tracken und Sampeln
ein kontinuierliches und ein gesampeltes Signal summiert.
Dadurch kann bei DC-Signalen die Offset-Wechselspannung stark
verkleinert werden, jedoch treten Signalsprünge am Ausgang
bei sich ändernden Eingangssignalen auf. Dies führt zu einer
geringeren zeitlichen Auflösung des Signals (Jitter).
Außerdem führen Mismatches der Summationswiderstände und
Offsets zwischen den sogenannten "Track- und Hold-
Verstärkern" zu verbleibenden DC-Offset-Fehlern.
Allgemein ergibt sich das Problem, daß sogenannte
"Chopperverstärker" am Ausgang ein zerhacktes Rechtecksignal
zeigen, dessen Mittelwert dem gewünschten Nutzsignal und
dessen Wechselanteil dem Offset-Signal entspricht. Bisher
wurden in der Regel Filter am Ausgang des Chopperverstärkers
benutzt, um das Wechsel-Offset-Signal zu unterdrücken. Eine
derartige Lösung ist beispielsweise in dem Dokument US 5,334,944
gezeigt. Eine weitere Lösung, welches das Problem
mit Hilfe von einer Kombination aus Chopperverstärker und
Bandpaß löst, ist in IEEE Journal of Solid-State Circuits,
Vol. 32, NO. 7, July 1997, S. 968ff Christian Menolfi u. a.: "A
Low-Noise CMOS Instrumentation Amplifier for Thermoelectric
Infrared Detectors" beschrieben. Bei dieser Lösung tritt
jedoch das Problem einer nicht ausreichend genauen
Verstärkung des Bandpasses bei der Chopperfrequenz auf.
In IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. SC-16, NO.
6, DECEMBER 1981 S. 745ff, MICHAEL C. W. COLN: "Chopper
Stabilization of MOS Operational Amplifiers Using Feed-
Forward Techniques", wird eine Lösung angegeben, die zwar
kontinuierlich den Wechselanteil im Ausgangssignal
herausregelt, sie jedoch durch die verwendete Feed-Forward-
Technik zusätzliches Rauschen und Intermodulations
verzerrungen erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Demodulator
anzugeben, der die genannten Probleme vermindert bzw. ganz
vermeidet. Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen
Demodulator anzugeben, der das Ausgangssignal eines Chopper-
Verstärkers von dem unvermeidlich erzeugten Wechsel-Offset-
Signal und von dynamischen Fehlern weitgehend befreien kann.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird Demodulator
gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt. Nach einem zweiten
Aspekt der Erfindung wird eine Sensorvorrichtung gemäß
Patentanspruch 6 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Aspekte der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden
Zeichnungen.
Erfindungsgemäß wird ein Demodulator bereitgestellt, der
zumindest zwei Schalter, über die der Demodulator mit
zumindest einem Eingangssignal verbunden ist, und zumindest
einen Tiefpaßfilter aufweist, welches ein gefiltertes
Ausgangssignal erzeugt. Dabei weist das Tiefpaßfilter
zumindest eine aktive Filtereinheit und zumindest eine
passive Filtereinheit auf und die passive Filtereinheit ist
mit zumindest zwei Schaltern verbunden.
Der erfindungsgemäße Demodulator besitzt somit ein
Tiefpaßfilter, das durch eine Aufsplittung der Filtereingänge
gekennzeichnet ist. Dabei erfolgt die Aufsplittung der
Filtereingänge jeweils nur im Rahmen des passiven Teils der
gesamten Filterschaltung (passive Filtereinheit) während der
aktive Teil der gesamten Filterschaltung (aktive
Filtereinheit) nicht aufgeteilt wird. Dementsprechend steht
der aktive Teil der gesamten Filterschaltung, der in der
Regel durch eine großen Platzbedarf sowie einen relativ
großen Stromverbrauch gekennzeichnet ist, mehreren Schaltern
zur Verfügung. Auf diese Weise kann der Flächenbedarf und die
Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Demodulators deutlich
reduziert werden.
Der erfindungsgemäße Demodulator besitzt darüber hinaus
den Vorteil, daß keine sogenannte "Sample-and-Hold Schaltung"
im Demodulator und keine sogenannte "Feed-Forward-Schaltung"
im Chopperverstärker notwendig sind. Dementsprechend findet
bei der Demodulation kein Sampling-Prozeß statt, der in der
Regel sogenannte "Aliasverzerrungen" und zusätzliches Alias-
Rauschen hervorrufen würden. Die kontinuierliche
Signalverarbeitung des erfindungsgemäßen Demodulators
ermöglicht hohe zeitliche Auflösungen, wobei Einflüsse des
Chopper-Takts sehr gut gefiltert werden können.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Tiefpaßfilter
ein Tiefpaßfilter mit einer Ordnung n 3. Weiterhin ist es
bevorzugt, wenn der Anschluß für das Ausgangssignal vor der
aktiven Filtereinheit angeordnet ist. Durch die Auskopplung
des Ausgangssignals vor der aktiven Filtereinheit können
zusätzliche Offset-Fehler, wie sie in der Regel in aktiven
Schaltungseinheiten entstehen, vermieden werden.
Dementsprechend werden nur die für Rückkopplung notwendigen
Schaltungsteile des Filters am Ausgang der aktiven
Filtereinheit angeschlossen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind zumindest
zwei Tiefpaßfilter vorgesehen, die in einer
Differentialtechnik verschaltet sind. Der durch die
Differentialtechnik bedingte Ladungsausgleich in den
Kapazitäten der Tiefpaßfilter verringert nochmals dynamische
Fehler und ermöglicht somit eine sehr gute zeitliche
Auflösung des kontinuierlichen Nutzsignals. Der
erfindungsgemäße Demodulator in Differentialtechnik
verringert außerdem Schalter-Offset-Probleme, da sich die
parasitären Schalter-Kapazitäten im wesentlichen
kompensieren. Darüber hinaus wird das Differenzsignal
besonders gut und mit geringer Chipfläche gefiltert, da
zumindest einige Filterkapazitäten zwischen den beiden
Differenzsignalen geschaltet werden können.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Schaltungsteile der
passiven Filtereinheit, die jeweils nur mit einem Schalter
verbunden sind, jeweils zumindest zwei Widerstände und einen
Kondensator in einer T-Konfiguration aufweisen.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Sensorvorrichtung
bereitgestellt, die zumindest eine Sensoreinheit zur
Umwandlung zumindest einer Meßgröße in zumindest ein
elektrisches Signal, zumindest einen Chopperverstärker zur
Modulation und zur Verstärkung des elektrischen Signals und
zumindest einen Demodulator zur Demodulation des von dem
Chopperverstärker erzeugten elektrischen Signals aufweist.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß als Demodulator ein erfindungsgemäßer
Demodulator vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführung erzeugt die
Sensoreinheit zur Umwandlung zumindest einer Meßgröße in
zumindest ein elektrisches Signal in einer ersten Taktphase
ein erstes Meßsignal und in einer zweiten Taktphase ein
zweites Meßsignal. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn
die Meßsignale in einer Differenzpfadtechnik geführt sind.
Hierdurch werden insbesondere Gleichtaktstörungen wirksam
unterdrückt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der
Chopperverstärker zumindest einen Modulator, der Mittel zum
Verpolen der Meßsignale aufweist, und zumindest einen
Verstärker auf. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn
zumindest ein Fehlersignal-Demodulator vorgesehen ist, dessen
Eingang an den Ausgang des Chopperverstärkers angeschlossen
ist und dessen Ausgang an einem Eingang des Verstärkers des
Chopperverstärkers zur Zuführung einer Offset-Komponente in
einer Gegenkopplung angeschlossen ist.
Mit Hilfe des Fehlersignal-Demodulators wird das
Fehlersignal demoduliert und anschließend wird das
demodulierte Fehlersignal auf den Eingang des Verstärkers
gegengekoppelt. Hierdurch wird das Fehlersignal
beziehungsweise die Offset-Komponente der Meßsignale bereits
am Verstärkereingang des Chopperverstärkers eliminiert, so
daß der Aussteuerungsbereich des Verstärkers nur noch der
Nutzkomponente der Meßsignale anzupassen ist. Folglich kann
der Aussteuerbereich des Verstärkers deutlich reduziert
werden. Außerdem muß der Demodulator nur noch die
verbleibenden dynamischen Fehlersignale filtern. Dies
ermöglicht eine höhere Grenzfrequenz des Tiefpasses im
Demodulator, was bevorzugt durch kleinere Kapazitäten erzielt
wird. Es ergibt sich somit eine Ersparnis von Chipfläche bei
höherer Genauigkeit der Schaltung. Dabei ist es insbesondere
bevorzugt, wenn der Fehlersignal-Demodulator zumindest ein
Tiefpaßfilter und zumindest einen Verstärker aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die
Sensoreinheit zumindest einen Magnetfeldsensor, insbesondere
ein Hall-Element, auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren der
Zeichnung näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Demodulators,
Fig. 2 eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit
einem erfindungsgemäßen Demodulator,
Fig. 3a-3d eine Meßgröße, die von der
erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
erzeugten Signale sowie den
entsprechenden Signalfehler,
Fig. 4 eine Sensorvorrichtung nach dem Stand der
Technik,
Fig. 5a-5d eine Meßgröße, die von der herkömmlichen
Sensorvorrichtung erzeugten Signale sowie
den entsprechenden Signalfehler,
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Demodulators 1. Der Demodulator 1 besitzt
zwei Schalter 11 und 12, über die der Demodulator 1 mit den
Eingangssignalen verbunden ist. Weiterhin besitzt der
Demodulator 1 einen Tiefpaßfilter 14, welches ein gefiltertes
Ausgangssignal erzeugt. Dabei weist das Tiefpaßfilter 14 eine
aktive Filtereinheit 15, die im vorliegende Beispiel von
einem Operationsverstärker OP1 gebildet wird. Weiterhin weist
das Tiefpaßfilter 14 eine passive Filtereinheit 16 auf, die
von den Widerständen R1 bis R5 und den Kondensatoren C1 bis
C4 gebildet wird. Dabei ist die passive Filtereinheit 16 mit
beiden Schaltern 11 und 12 verbunden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich weisen die Schaltungsteile
der passiven Filtereinheit 16, die jeweils nur mit einem
Schalter verbunden sind, jeweils zwei Widerstände und einen
Kondensator in einer T-Konfiguration auf. Im vorliegenden
Beispiel sind dies die Widerstände R1 und R2 sowie der
Kondensator C1 für den Schalter 11 und die Widerstände R3 und
R4 sowie der Kondensator C2 für den Schalter 12. Dabei bilden
die Widerstände R1, R2 und R5 sowie die Kondensatoren C1, C3
und C4 zusammen mit der aktiven Filtereinheit 15 ein
Tiefpaßfilter dritter Ordnung. Entsprechend bilden die
Widerstände R3, R4 und R5 sowie die Kondensatoren C2, C3 und
C4 zusammen mit der aktiven Filtereinheit 15 ein
Tiefpaßfilter dritter Ordnung.
Der erfindungsgemäße Demodulator besitzt somit ein
Tiefpaßfilter 14, das durch eine Aufsplittung der
Filtereingänge gekennzeichnet ist. Dabei erfolgt die
Aufsplittung der Filtereingänge jeweils nur im Rahmen des
passiven Teils der gesamten Filterschaltung (passive
Filtereinheit 16) während der aktive Teil der gesamten
Filterschaltung (aktive Filtereinheit 15) nicht aufgeteilt
wird. Dementsprechend steht der aktive Teil der gesamten
Filterschaltung, der in der Regel durch eine großen
Platzbedarf sowie einen relativ großen Stromverbrauch
gekennzeichnet ist, mehreren Schaltern zur Verfügung. Auf
diese Weise kann der Flächenbedarf und die Leistungsaufnahme
des erfindungsgemäßen Demodulators deutlich reduziert werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Demodulator. Die in Fig. 1 gezeigte
Sensorvorrichtung umfaßt eine Sensoreinheit 3, die im
vorliegenden Beispiel von einem Hall-Element HS gebildet
wird. Weiterhin weist die Sensorvorrichtung einen
Chopperverstärker 4 auf, der zur Modulation des von der
Sensoreinheit 3 erzeugten Signals die Schalter 41 bis 44 und
zur Verstärkung des von der Sensoreinheit 3 erzeugten Signals
einen Verstärker OP3 umfaßt. Die vom Chopperverstärker 4
erzeugten Signale werden zu dem Demodulator 1 geführt, der im
vorliegenden Beispiel die Schalter 11, 12, 21 und 22 sowie
zwei Tiefpaßfilter 14 und 24 umfaßt. Der Demodulator 1
erzeugt ein Ausgangssignal, das bis auf kleine Abweichung der
zu messenden Größe entspricht. Weiterhin ist zur Steuerung
der Schalter 11, 12, 21, 22, 41, 42, 43 und 44 eine
Takteinheit (nicht gezeigt) und ein Fehlersignal-Demodulator
5 vorgesehen.
Die von der Sensoreinheit 3 erzeugten Meßsignale werden
in der Sensorvorrichtung in einer Differenzpfadtechnik
geführt. Hierdurch werden insbesondere Gleichtaktstörungen
wirksam unterdrückt. Dementsprechend weist auch der
Demodulator 1 zwei Tiefpaßfilter 14 und 24 vorgesehen, die in
einer Differentialtechnik verschaltet sind. Der durch die
Differentialtechnik bedingte Ladungsausgleich in den
Kapazitäten C1, C2 und C4 der Tiefpaßfilter 14 und 24
verringert nochmals dynamische Fehler und ermöglicht somit
eine sehr gute zeitliche Auflösung des kontinuierlichen
Nutzsignals. Außerdem werden auf diese Weise Schalter-Offset-
Probleme bereinigt, da sich die parasitären Schalter-
Kapazitäten der Schalter 11, 12, 21, und 22 im wesentlichen
kompensieren.
Das Hall-Element HS mißt ein magnetisches Feld, indem
ein sogenannter "Hall-Strom" durch das Hall-Element HS
geführt wird, was in Abhängigkeit von der Stärke des
magnetischen Feldes eine sogenannte "Hall-Spannung" zur Folge
hat. Dabei sind am Hall-Element HS zwei orthogonal zueinander
angeordnete Klemmenpaare K1, K2 sowie K3, K4 vorgesehen,
wobei jeweils einem Klemmenpaar der Hall-Strom zugeführt
wird, und am anderen Klemmenpaar die Hall-Spannung zur
Verfügung steht. Im sogenannten Chopping-Takt wird zwischen
den Klemmenpaaren umgeschaltet, wodurch das
Wechselspannungsfehlersignal verringert wird (Spinning-Hall-
Prinzip).
Das von dem Hall-Element HS erzeugte Signal durchläuft
nun den Chopperverstärker 4, in dem das Nutzsignal zwischen 2
aufeinanderfolgenden Phasen investiert wird. Anschließend
schalten die Schalter 11, 12, 21 und 22 des Demodulators das
Nutzsignal phasenrichtig auf die Tiefpaßfilter 14 und 24,
d. h. das Nutzsignal wird immer mit dem gleichen Vorzeichen,
das Offsetsignal mit unterschiedlichen Vorzeichen in
aufeinanderfolgenden Phasen in die Tiefpaßfilter 14 und 24
geführt. Da Phase 1 und 3 bzw. Phase 2 und 4 fast gleich
große Signale enthalten, ist nur eine Aufsplittung der
Tiefpaßfilter in 2 Zweige erforderlich. Die geringen - in
der Regel durch JFET-Effekte auftretende - Signalunterschiede
können leicht gefiltert werden. Dementsprechend kann der
Demodulator 1 von einem 4-Phasen-System auf ein 2-
Phasensystem reduziert werden.
Weiterhin werden bevorzugt die einzelnen
Filterzeitkonstanten der Tiefpaßfilter 14 und 24 so
ausgelegt, daß einerseits ein teilweises Einschwingen auf den
Kapazitäten stattfindet, andererseits eine teilweise
Filterung der Chopperfrequenz in den aufgesplitteten Zweigen
der Tiefpaßfilter 14 und 24 stattfindet. Dieser Fall stellt
einen optimalen Punkt zwischen erforderlicher Delay-Zeit und
Filterwirkung dar, so daß die dynamischen Fehler (Jitter)
sehr gut unterdrückt werden.
Das Ausgangs-Differenzsignal der Tiefpaßfilter 14 und 24
wird im vorliegenden Beispiel von den Eingängen der aktiven
Filtereinheiten 15 und 25 (Buffer-OPV's) abgeleitet. Der
Offset der aktiven Filtereinheiten 15 und 25 liegt somit
nicht im Signalzweig, was die Genauigkeit gegenüber Lösungen
mit Sample und Hold-Verstärkern verbessert. Die aktiven
Filtereinheiten dienen somit nur der aktiven Rückkopplung für
die Tiefpaßfilter und erzeugen somit keine Offset-Signale.
Die Unterdrückung von Offset-Fehlern ist besonders
wirkungsvoll, wenn in dem Chopperverstärker 4 eine
Fehlerrückkopplung erfolgt, so daß am Ausgang nur kleine
Offset-Wechselsignale erscheinen. Dementsprechend ist
Fehlersignal-Demodulator 5 vorgesehen, dessen Eingang an den
Ausgang des Chopperverstärkers 4 angeschlossen ist und dessen
Ausgang an einem Eingang des Verstärkers OP3 des
Chopperverstärkers 4 zur Zuführung einer Offset-Komponente in
einer Gegenkopplung angeschlossen ist. Mit Hilfe des
Fehlersignal-Demodulators 5 wird das Fehlersignal demoduliert
und anschließend wird das demodulierte Fehlersignal auf den
Eingang des Verstärkers OP3 gegengekoppelt. Hierdurch wird
das Fehlersignal beziehungsweise die Offset-Komponente der
Meßsignale bereits am Verstärkereingang des
Chopperverstärkers 4 eliminiert, so daß der
Aussteuerungsbereich des Verstärkers nur noch der
Nutzkomponente der Meßsignale anzupassen ist. Folglich kann
der Aussteuerbereich des Verstärkers deutlich reduziert
werden. Es ergibt sich somit eine Ersparnis von Chipfläche
bei höherer Genauigkeit der Schaltung. Dabei ist es
insbesondere bevorzugt, wenn der Fehlersignal-Demodulator
zumindest ein Tiefpaßfilter (nicht gezeigt) und zumindest
einen Verstärker (nicht gezeigt) aufweist.
Weitere Details zu dem Fehlersignal-Demodulator 5 sind
der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen
Aktenkennzeichen 100 32 530.0 zu entnehmen, deren gesamte
Offenbarung hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Fig. 3a-3d zeigen den zeitlichen Verlauf eines
Magnetfeldes (Meßgröße), die von der erfindungsgemäßen
Sensorvorrichtung erzeugten Signale sowie den entsprechenden
Signalfehler. Am Signalverlauf erkennt man, daß eine
zeitliche Änderung des Signals an allen Punkten der
Sensorvorrichtung stattfindet. Insbesondere findet kein
sogenanntes "Sampeln" des Signals im Demodulator statt. Das
Signal wird nur gefiltert. Durch das Vermeiden eines
Sampling-Prozesses werden Alias-Effekte (Noise und
Fehlsignale durch Faltung) vermieden. Außerdem kann die
notwendige analoge Bandbreite drastisch reduziert werden, was
zu weiterer Reduzierung des Rauschens führt. Die
kontinuierliche Signalverarbeitung des erfindungsgemäßen
Demodulators ermöglicht eine hohe zeitliche Auflösungen,
wodurch sich eine sehr schnelle Signalverarbeitung ergibt.
Zum Vergleich zeigt Fig. 4 eine Sensorvorrichtung nach
dem Stand der Technik wie sie in dem bereits erwähnten US
Patent 5,621,319 beschrieben ist. Die Signale von einem Hall-
Element H werden von einem Operationsverstärker V verstärkt
und über Schalter auf Kondensatoren geführt. Anschließend
werden die Signale über die Treiberstufen V1, V2, V3 und V4
zu einem Addierer geführt, der die Widerstände R1 und den
Verstärker K umfaßt. Zum Ausgleich einer sich in dem Hall-
Element H bildenden Offset-Spannung wird die Richtung des
Hall-Stroms IH durch das Hall-Element H periodisch verändert,
was durch die Phasen ϕ1 und nϕ1 angedeutet ist.
Die Fig. 5a-5d zeigen wiederum den zeitlichen
Verlauf des Magnetfeldes (Meßgröße), die von der
Sensorvorrichtung gemäß US Patent 5,621,319 erzeugten Signale
sowie den entsprechenden Signalfehler. Man erkennt, daß sich
bei dem herkömmlichen System deutlich größere Fehler bei der
Signalauswertung als der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
ergeben.
Claims (12)
1. Demodulator, insbesondere für einen Chopperverstärker, mit
zumindest zwei Schaltern, über die der Demodulator mit
zumindest einem Eingangssignal verbunden ist, und
zumindest einem Tiefpaßfilter, das ein gefiltertes
Ausgangssignal erzeugt, wobei das Tiefpaßfilter zumindest
eine aktive Filtereinheit und zumindest eine passive
Filtereinheit aufweist und die passive Filtereinheit mit
zumindest zwei Schaltern verbunden ist.
2. Demodulator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Tiefpaßfilter ein Tiefpaßfilter mit einer Ordnung n ≧
3 ist.
3. Demodulator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschluß für das Ausgangssignal vor der aktiven
Filtereinheit angeordnet ist.
4. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest zwei Tiefpaßfilter vorgesehen sind, die in einer
Differentialtechnik verschaltet sind.
5. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsteile der passiven Filtereinheit, die
jeweils nur mit einem Schalter verbunden sind, jeweils
zumindest zwei Widerstände und einen Kondensator in einer
T-Konfiguration aufweisen.
6. Sensorvorrichtung mit zumindest einer Sensoreinheit zur
Umwandlung zumindest einer Meßgröße in zumindest ein
elektrisches Signal, zumindest einem Chopperverstärker zur
Modulation und zur Verstärkung des elektrischen Signals
und zumindest einem Demodulator zur Demodulation des von
dem Chopperverstärker erzeugten elektrischen Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Demodulator ein Demodulator nach einem vorhergehenden
Ansprüchen vorgesehen ist.
7. Sensorvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoreinheit zur Umwandlung zumindest einer Meßgröße
in zumindest ein elektrisches Signal in einer ersten
Taktphase ein erstes Meßsignal und in einer zweiten
Taktphase ein zweites Meßsignal erzeugt.
8. Sensorvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßsignale in einer Differenzpfadtechnik geführt sind.
9. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Chopperverstärker zumindest einen Modulator, der
Mittel zum Verpolen der Meßsignale aufweist, und zumindest
einen Verstärker aufweist.
10. Sensorvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Fehlersignal-Demodulator vorgesehen ist,
dessen Eingang an den Ausgang des Chopperverstärkers
angeschlossen ist und dessen Ausgang an einem Eingang des
Verstärkers des Chopperverstärkers zur Zuführung einer
Offset-Komponente in einer Gegenkopplung angeschlossen
ist.
11. Sensorvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Fehlersignal-Demodulator zumindest ein Tiefpaßfilter
und zumindest einen Verstärker aufweist.
12. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoreinheit zumindest einen Magnetfeldsensor,
insbesondere ein Hall-Element, aufweist.
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