DE102004009038B4

DE102004009038B4 - Verfahren und Anordnung zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen

Info

Publication number: DE102004009038B4
Application number: DE102004009038A
Authority: DE
Inventors: Manfred Sorst; Michael Dr. Gieseler
Original assignee: Zentrum Mikroelektronik Dresden GmbH
Current assignee: IDT Europe GmbH
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: WO2005083884A1; US20090153238A1; JP2007523548A; DE102004009038A1; US7764117B2

Abstract

Verfahren zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen, wobei eine aus Impulsen und Impulspausen bestehende Signalfolge einer Hochpassfilterung mittels eines eine Kapazität enthaltenden Hochpasses unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Impulspause eine Entladung der Kapazität (1) um einen in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude der eingangsseitigen Spannung des Hochpasses stehenden Betrages erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen, wobei eine aus Impulsen und Impulspausen bestehende Signalfolge einer Hochpassfilterung mittels eines eine Kapazität enthaltenden Hochpasses unterzogen wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen durch einen eine Kapazität enthaltenden Hochpass.
Signalfolgen, die aus Impulsen und Impulspausen bestehen, treten beispielsweise bei der Übertragung von Informationen in paketorientierten Datenübertragungsprotokollen auf, wobei ein Paket aus einem oder mehreren Impulsen bestehen kann, welche einer unsymmetrischen Impulsverteilung unterliegen.
Bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen über eine eine Hochpassfunktion realisierende Anordnung kommt es, bedingt durch den Hochpasscharakter, zur Erzeugung einer ausgangsseitigen Richtspannung, welche nachfolgend als dynamischer Offset bezeichnet wird.
Eine beispielsweise durch das Übertragungsverfahren bedingte Verschiebung der Signalmittenspannung in positiver oder negativer Richtung führt in der Regel zu einer Erzeugung des dynamischen Offsets.
Dieser dynamische Offset kann eine, der die Hochpassfunktion realisierenden Anordnung nachgeschaltete Anordnung durch eine offsetbedingte Verschiebung des Arbeitspunktes in ihrer Funktionsweise störend beeinflussen. Diese Beeinflussung tritt insbesondere dann auf, wenn die Geschwindigkeit der, zu einer Datenübertragung genutzten unsymmetrischen, Signalfolge den Abbau des dynamischen Offsets, durch einen mindestens durch die Hochpassanordnung selbst bestimmten Eigenrückkehrvorgang, mit einer von der Dimensionierung abhängigen Zeitkonstante nicht zulässt.

Aus der US 5.748.681 ist eine Anordnung und ein Verfahren, aus dem Stand der Technik, zur Beseitigung eines statischen Gleichspannungsoffsets und zur Taktrückgewinnung in einem Empfänger bekannt. Der Empfänger demoduliert ein Hochfrequenzsignal und erzeugt daraus ein Basisbandsignal. Aus diesem bestimmt eine Eingangsoffsetkorrekturanordnung den Eingangsgleichspannungsoffset des Basisbandsignals. Dieser ermittelte Offset wird nachfolgend zur Eingangsoffsetkorrektur und somit zur Erzeugung eines offsetfreien Basisbandsignals genutzt. In dieser Weise erfolgt auch eine Bestimmung und Reduzierung eines dynamischen Offsets des Basisbandsignals.

In dieser Lösung aus den Stand der Technik wird eine sehr komplexe Schaltungsanordnung zur Reduzierung des dynamischen Offset benötigt, welche eine entsprechenden Fläche auf dem Chip und einen zusätzlichen Betriebsstrom benötigt. Darüber hinaus werden durch den Betrieb der Auswerteschaltung und der von dieser angesteuerten Schalter zur Offsetreduktion Ereignisse generiert, welche bei einem im IrDA-Fall gleichzeitig vorhandenen zeitkontinuierlich arbeitenden Empfänger zu Fehlinterpretationen führen können.

Aus der US 2001/0009495 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren für einen Temperatursensor bekannt, bei welchem eine Wandlung der elektrischen Eingangsmessgröße mittels eines Integrators, eines umschaltbaren kapazitiven Widerstandes und einer digitalen Folgesteuerung erfolgt. Bei dieser Lösung wird lediglich ein statischer Offset kompensiert, da die elektrische Eingangsgröße des Temperatursensors eine Gleichspannung ist.

In der DE 100 63 695 A1 ist ein Verfahren zur Kompensation von veränderlichen Offsetwerten eines Empfangssignals, welches in Datenpaketen übertragen wird, angegeben. Dabei wird ein digitalisiertes und zwischengespeichertes Empfangssignal eines Datenpaketes in mehrere Blöcke aufgeteilt, wobei innerhalb jedes Blocks ein blockspezifischer Mittelwert des Offsets berechnet wird und auf Grund dieser Mittelwerte eine zeitabhängige Korrekturfunktion für den Offset ermittelt wird, mit der das digitalisierte Empfangssignal nachfolgend korrigiert wird.

Bei diesem Stand der Technik handelt es sich um ein Verfahren, dessen Methode in der Mittelung von detektierten Ablagen besteht, wobei davon ausgegangen wird, dass ein starres Protokoll in Anteile zerlegt werden kann, welche in die Mittelung mit einfließen. Dieses Verfahren ist somit für unsymmetrische Impulsfolgen, welche nicht in feste Pakete zerlegt werden können, nicht geeignet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den dynamischen Offset zu reduzieren, um eine Verringerung des störenden Einflusses auf nachfolgende Verfahrensschritte zu erreichen.

Verfahrensseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in jeder Impulspause eine Entladung der Kapazität um einen in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude der eingangsseitigen Spannung des Hochpasses stehenden Betrages erfolgt.

Bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen durch eine Anordnung mit Hochpasscharakter kommt es zu einem unerwünschten Aufintegrieren der Spannungsimpulsfolgen am Hochpassausgang und somit zur Erzeugung des dynamischen Offsets. Zur Vermeidung dieses Offsets wird diesem Vorgang der Integration erfindungsgemäß gegengesteuert. Dazu wird jeweils in den Impulspausen eine, zumindest teilweise, Entladung der in der Anordnung mit Hochpasscharakter enthaltenen Hochpasskapazität durchgeführt. Die Intensität der Entladung wird dabei beispielsweise durch die Amplitude der eingangsseitigen Spannung bestimmt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entladung der Kapazität teilweise oder vollständig erfolgt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entladung nach einer linearen oder nichtlinearen Kennlinie erfolgt.

Die Entladung der Hochpasskapazität kann je nach Vorgabe vollständig oder nur teilweise erfolgen. Der Entladungsvorgang kann dabei gemäß einer linearen- oder nichtlinearen Kennlinienfunktion durchgeführt werden. Eine Entladung gemäß einer nichtlinearen Kennlinie erfolgt beispielsweise für den Fall, dass die Kapazität zur Offsetreduktion mit der Leitbahn eines Transistors überbrückt ist.

Anordnungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein erster Eingang mit einem ersten Anschluss der Kapazität und einem ersten Anschluss eines steuerbaren Elementes verbunden ist, dass ein zweiter Anschluss der Kapazität und ein zweiter Anschluss des steuerbaren Elementes mit einem ersten Ausgang und einem ersten Anschluss eines eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes, ein zweiter Eingang und ein zweiter Ausgang sind dabei mit einem Bezugspotential verbunden. Das steuerbare Element weist einen dritten Anschluss zur Einspeisung eines Steuersignals auf.

In einer aus mindestens einem Kondensator und einem eine Widerstandsfunktion realisierendem Element bestehenden Hochpassanordnung ist der Kondensator durch zwei Anschlüsse eines steuerbaren Elementes überbrückt, wobei das steuerbare Element einen Anschluss zur Einspeisung einer Steuerspannung aufweist. Über diesen Steuereingang kann beispielsweise eine die Elektroden des Kondensators kurzschließende Funktionsweise ein- oder ausgeschaltet werden. Das Einschalten dieser Funktionsweise ist dann beispielsweise für gesamte Dauer der Impulspause oder nur eine bestimmte Zeitdauer innerhalb der Impulspause möglich. Außerdem kann die Entladung des Kondensators beispielsweise in Abhängigkeit von der Eingangsspannung der Anordnung nach einer Kennlinie gesteuert werden.

Die jeweils zweiten Anschlüsse des Eingangs, des Ausgangs und des eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes sind mit einem Bezugspotential verbunden, welches dem Massepotential oder einem anderen Spannungspotential entsprechen kann.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das steuerbare Element ein Transistor ist.

Eine Realisierungsvariante für das steuerbare Element stellt der Einsatz eines FET-Transistors dar, dessen Source-Drain-Strecke die Kapazität überbrückt und dessen Gate-Anschluss mit einem Steuersignal angesteuert wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Widerstandsfunktion realisierende Element ein ohmscher Widerstand oder ein Transistor ist.

Das eine Widerstandsfunktion realisierende Element kann beispielsweise durch einen ohmschen Widerstand realisiert werden. Eine weitere Variante besteht in der Verwendung eines Bipolar- oder Unipolartransistors zur Realisierung der Widerstandsfunktion. Diese Variante kann beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn eine Steuerung der Hochpasszeit im laufenden Betrieb erfolgen soll.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
1 eine Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
2 eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der als steuerbarer Element ein Feldeffekttransistor eingesetzt wird.
In der 1 ist eine Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Diese besteht aus einer einen Hochpass bildenden Kapazität 1 und beispielsweise einem Widerstand 2. Die Hochpassanordnung weist einen Eingang 3 und einen Ausgang 4 auf, deren jeweils erste Anschlüsse mit der Kapazität 1 verbunden sind. Der jeweils zweite Anschluss des Einganges 3 und des Ausganges 4 ist mit einem Bezugspotential verbunden, welches nicht zwingend das Massepotential sein muss. Erfindungsgemäß ist der Kondensator durch zwei Anschlüsse des steuerbaren Elementes 5 überbrückt, welches über einen Steuereingang mit der hier nicht näher dargestellten Steuerspannung 6 verbunden ist. Durch die Ansteuerung des steuerbaren Elementes wird dieses zwischen den die Kapazität überbrückenden Anschlüssen intern leitend und sorgt somit durch eine Entladung des Kondensators für eine Reduktion des dynamischen Offsets. Dabei ist durch die Ansteuerspannung gewährleistet, dass die Offsetreduktion nur in den Impulspausen erfolgt.
In der 2 ist eine erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, bei der als steuerbares Element ein Feldeffekttransistor eingesetzt ist. Auch in diesem Beispiel wird der Hochpass durch die Kapazität 1 und den Widerstand 2 gebildet, welche in üblicher Weise mit dem Eingang 3 und dem Ausgang 4 verbunden sind.
Das steuerbare Element 5 ist als ein, mit seiner Source-Drain-Strecke die Kapazität 1 überbrückender, Feldeffekttransistor 7 ausgebildet.
Diese Hochpassanordnung wird mit einem unsymmetrischen Signal am Eingang 3 angesteuert. Es wird angenommen, dass durch die Lage des Eingangssignals während der Dauer eines Impulses die Kapazität 1 aufgeladen wird und ein Ladungsverschiebestrom durch die Kapazität fließt. Durch diesen Vorgang wird nicht nur wie gewünscht die Flanke des Impulses an den Ausgang übertragen, sondern durch die Aufladung der Kapazität 1, unter der Voraussetzung, dass der Eingangswiderstand einer mit dem Ausgang 4 verbundenen Anordnung eine Entladung der Ausgangsspannung nicht oder nicht in der hierfür notwendigen Zeit ermöglicht, auch ein ausgangsseitiger dynamischer Offset erzeugt.
Zu einer erfindungsgemäßen Reduzierung dieses Offsets wird über den Steuereingang 6 eine Steuerspannung an den Gateanschluss des Feldeffekttransistors 7 angelegt. Ist diese Steuerspannung in einem Bereich, so dass in Bezug zu dem am Eingang 3 aufgeprägten Arbeitspunkt eine Gate-Source-Spannung entsteht, durch welche die Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors 7 leitend wird, beginnt ein die Kapazität 1 entladender Entladestrom über die Source-Drain-Strecke zu fließen. Durch eine Veränderung der Steuerspannung 6 und damit der Gate-Source-Spannung kann dieser Entladestrom gemäß der Kennlinie des Feldeffekttransistors 7 gesteuert werden. Durch die Steuerspannung ist somit sowohl die Intensität als auch die Dauer der Offsetreduktion steuerbar.

1: Kapazität
2: widerstandsbildendes Element
3: Eingang
4: Ausgang
5: steuerbares Element
6: Steuereingang
7: Feldeffekttransistor

Claims

Verfahren zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen, wobei eine aus Impulsen und Impulspausen bestehende Signalfolge einer Hochpassfilterung mittels eines eine Kapazität enthaltenden Hochpasses unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Impulspause eine Entladung der Kapazität (1) um einen in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude der eingangsseitigen Spannung des Hochpasses stehenden Betrages erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladung der Kapazität (1) teilweise oder vollständig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladung nach einer linearen oder nichtlinearen Kennlinie erfolgt.
Anordnung zur Reduktion eines dynamischen Offsets bei der Verarbeitung unsymmetrischer Signalfolgen durch einen eine Kapazität enthaltenden Hochpass, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Eingang mit einem ersten Anschluss der Kapazität (1) und einem ersten Anschluss eines steuerbaren Elementes (5) verbunden ist, dass ein zweiter Anschluss der Kapazität (1) und ein zweiter Anschluss des steuerbaren Elementes (5) mit einem ersten Ausgang und einem ersten Anschluss eines eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes (2) verbunden ist, dass ein zweiter Anschluss des eine Widerstandsfunktion realisierenden Elementes (2), ein zweiter Eingang und ein zweiter Ausgang mit einem Bezugspotential verbunden sind und dass das steuerbare Element (5) einen dritten Anschluss (6) zur Einspeisung eines Steuersignals aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Element (5) ein Transistor (7) ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Widerstandsfunktion realisierende Element (2) ein ohmscher Widerstand oder ein Transistor ist.