DE102008046831B4

DE102008046831B4 - Ereignisgesteuerte Zeitintervallmessung

Info

Publication number: DE102008046831B4
Application number: DE102008046831.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Henzler; Matthias Schoebinger
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: US7804290B2; DE102008046831A1; US20090072812A1

Abstract

Vorrichtung umfassend: einen ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801), welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal (X) empfängt und dass er mindestens ein Triggersignal (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) ausgibt, wobei jedes Triggersignal (Y; Y-1; Y-2; Y-3; Y-4; Y-n; Z; Z-1; Z-2; Z-3; Z-4; Z-n) von dem ersten Signal (X) abhängt; einen zweiten Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein zweites Signal (dt1; g; t1) ausgibt, welches eine erste Zeitdauer (T1) repräsentiert, die abhängig von mindestens einem Triggersignal (Y, Z; Y-1, Z-1) des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet, wobei die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (301; 601; 701; 801) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein drittes Signal (h; t2) ausgibt, welches eine zweite Zeitdauer (T2) repräsentiert, die abhängig von mindestens einem Triggersignal (Y-2; Z-2) des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet; und einen vierten Schaltungsabschnitt (304; 603; 706; 804), welcher mit dem zweiten Schaltungsabschnitt (303-1; 602-1; 703-1; 803-1) und dem dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er das zweite Signal (g; t1) und das dritte Signal (h; t2) kombiniert.

Description

Hintergrund
Die WO 2006/116335 A1 beschreibt eine auf Laufzeitmessung basierende Massenspektrometrie. Dabei wird das Zeitintervall zwischen zwei Flanken mittels Time-to-Digital-Umsetzern gemessen.
In ”ON-CHIP CALIBRATION TECHNIQUE FOR DELAY LINE BASED BIST JITTER MEASUREMENT”, von B. Nelson u. a., Circuits and Systems, 2004, ISCAS '04, Proceedings of the 2004 International Symposium, vol. 1, Seiten 944–947 wird die Kalibrierung von Time-to-Digital-Umsetzern offenbart.
Die US 2005/0031004 A1 beschreibt die Synchronisation von Kaltlichtlasern, wobei auch ein Time-to-Digital-Umsetzer eingesetzt wird.
Die US 7 012 248 B2 beschreibt eine Laufzeitmessung abhängig von einem externen Taktsignal.
Es gibt viele Anwendungen, in welchen die genaue Messung eines Zeitintervalls wichtig ist. Die genaue Messung eines Zeitintervalls wird zum Beispiel oft bei verschiedenen übergeordneten Messungen und zahlreichen Instrumenten, bei Analog-Digital-Wandlern, welche auf einer Pulsweitenmodulation basieren, bei digitalen Phasenregelkreisen und bei Flugzeitmassenspektrometern benötigt. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass ein genaues Messen eines Zeitintervalls bei zukünftigen Technologien, wie z. B. bei dem Betrieb von digital unterstützten Funkfrequenzschaltungen, und auch, da die Datenraten im Allgemeinen größer werden, immer wichtiger wird.
Zeitintervallmessungen werden typischerweise zwischen zwei Triggerereignissen oder zwei Auslöseereignissen (einem Startereignis und einem Endereignis) durchgeführt. Herkömmlicherweise wird der Zeitunterschied zwischen den Auslöseereignissen gemessen, indem auf ein Taktsignal mit einer bekannten Frequenz Bezug genommen wird. Die erfasste Zeit von einem oder von beiden Auslöseereignissen wird auf den nächstliegenden Taktzyklus gerundet. Die Anzahl der Taktzyklen, welche zwischen den Auslöseereignissen auftreten, wird gezählt und mit dieser Anzahl und der bekannten Taktfrequenz kann das zu erfassende Zeitintervall bestimmt werden. Dieses auf einem Takt basierende Verfahren führt jedoch zu einer groben Zeitmessung mit einem Fehler, welcher von der Taktfrequenz abhängt.
Für große Zeitintervalle kann der Fehler auf einen akzeptablen Wert verringert werden, indem die Referenztaktfrequenz erhöht wird. Aber für kleine Zeitintervalle müsste die Reverenztaktfrequenz auf eine praktisch nicht zu erreichende Taktfrequenz erhöht werden. Daher werden oft Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (TDC („Time-To-Digital-Converter”)) eingesetzt, um den Messfehler am Anfang und am Ende des Zeitintervalls zu quantifizieren. Die Ergebnisse der TDC-Messungen werden von der groben Zeitmessung abgezogen oder dieser hinzugefügt, um eine genauere Zeitmessung zu bekommen.
Es gibt verschiedene Probleme mit diesem herkömmlichen TDC-Ansatz. Zum Beispiel ist der Referenztakt gegenüber einem Jitter empfindlich, wodurch die Genauigkeit der Messungen verringert wird. Darüber hinaus verbraucht ein Takt mit einer hohen Frequenz eine große Menge an Energie, was insbesondere dann problematisch ist, wenn die den Takt erzeugende Schaltung nur zum Betrieb des TDCs vorhanden ist. In solch einem Fall wird ein vollständiger Phasenregelkreis einschließlich eines spannungsgesteuerten Oszillators benötigt, was den Leistungsverbrauch weiter erhöht. Des Weiteren benötigt eine dedizierte TDC-Takterzeugung, wenn sie in einer integrierten Schaltung erzeugt wird, wertvolle Fläche, an welcher typischer Weise immer Mangel herrscht.
Zusammenfassung
An mehreren Stellen steht in dieser Beschreibung geschrieben, dass zwei oder mehrere Elemente ”gekoppelt” oder ”verbunden” miteinander sind, was im Allgemeinen derart zu verstehen ist, dass es sowohl umfasst, (a) dass die Elemente direkt miteinander verbunden sind oder anderweitig in einer direkten Verbindung miteinander stehen, ohne dass dazwischen irgendwelche Verbindungselemente auftreten, wie auch (b) dass die Elemente indirekt miteinander verbunden sind oder anderweitig indirekt in Verbindung miteinander stehen, wobei dazwischen ein oder mehrere Verbindungselemente vorhanden sind. Diese Interpretation oder Definition der Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” gilt, solange nichts Gegenteiliges ausgeführt ist.
Wie vorab ausgeführt ist, gibt es hinsichtlich einer Messung eines Zeitintervalls viele Probleme bei einem Einsatz eines Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzers (TDC), welcher sich auf einen Referenztakt verlässt. Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zumindest teilweise zu lösen oder zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 9 oder 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Eine Möglichkeit, diese Aufgabe zu lösen, ist, eine ereignisgesteuerte Zeitmessvorrichtung bereitzustellen, welche einen oder mehrere TDCs aufweist, wobei jeder TDC ein Zeitintervall zwischen Auslöseereignissen bzw. Triggerereignissen in einem zu messenden Signal nur auf der Grundlage des relativen Zeitablaufs der Auslöseereignisse misst. Die Vorrichtung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Vorrichtung Zeitsteuersignale von Merkmalen des zu messenden Signals selbst gewinnt, ohne dafür einen Referenztakt zu benötigen. Solche Merkmale in dem zu messenden Signal können zum Beispiel Übergänge (z. B. Übergänge von einer logischen 0 zu einer logischen 1 und umgekehrt) und/oder Signalspitzen sein.
Eine auf einem TDC basierende Zeitmessung ohne Bezug auf einen Referenztakt kann das eine oder das andere der vorab beschriebenen Probleme bei den herkömmlichen auf einem TDC basierenden Vorrichtungen lösen. Zum Beispiel kann eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung kleiner ausgebildet sein und kann weniger Leistung verbrauchen, da eine spezielle Taktschaltung nicht länger benötigt wird. Darüber hinaus können die Zeitintervalle genauer gemessen werden, da der Taktjitter keine Fehlerquelle mehr darstellt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung bereitgestellt, welche einen ersten Schaltungsabschnitt und einen zweiten Schaltungsabschnitt umfasst. Dabei ist der erste Schaltungsabschnitt derart ausgestaltet, dass er ein erstes Signal entgegennimmt und das er mindestens ein Triggersignal ausgibt, wobei jedes dieser Triggersignale von dem ersten Signal bzw. Merkmalen (z. B. Signalübergängen, Signalspitzen, Signalwerten oberhalb/unterhalb eines Schwellenwertes) abhängt. Der zweite Schaltungsabschnitt ist mit dem ersten Schaltungsabschnitt gekoppelt und gibt ein zweites Signal aus. Dieses zweite Signal repräsentiert eine Zeitdauer, die abhängig von mindestens einem Triggersignal des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet.
Dabei ist die Formulierung ”mindestens ein Triggersignal des mindestens einen Triggersignals” wie folgt zu verstehen. Wenn das mindestens eine Triggersignal nur ein Triggersignal umfasst, ist genau dieses Triggersignal gemeint. Wenn das mindestens eine Triggersignal dagegen mehrere Triggersignale umfasst, ist durch die Formulierung mindestens eines dieser Triggersignale, d. h. eines oder mehrere dieser Triggersignale, gemeint. Diese Erläuterung gilt auch für folgende Ausführungen und für die Ansprüche. Ähnliches gilt im Folgenden auch für die Formulierung „ein Triggersignal des mindestens einen Triggersignals”. Wenn das mindestens eine Triggersignal nur ein Triggersignal umfasst, handelt es sich genau um dieses Triggersignal. Wenn dagegen das mindestens eine Triggersignal mehrere Triggersignale umfasst, ist ein Triggersignal von diesen mehreren Triggersignalen gemeint.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine weitere Vorrichtung bereitgestellt, welche einen ersten und einen zweiten Schaltungsabschnitt umfasst. Auch in diesem Fall ist der erste Schaltungsabschnitt derart ausgestaltet, dass er eingangsseitig ein erstes Signal entgegennimmt und ausgangsseitig mindestens ein Triggersignal bereitstellt oder ausgibt. Dabei hängt jedes Triggersignal von dem ersten Signal ab. Der zweite Schaltungsabschnitt besitzt einen ersten und einen zweiten Eingang. Sowohl der erste Eingang als auch der zweite Eingang sind mit einem Triggersignal des mindestens einen Triggersignals verbunden. Der zweite Schaltungsabschnitt ist nun derart ausgestaltet, dass der zweite Schaltungsabschnitt eine Zeitmessung abhängig von demjenigen Signal beginnt, welches an dem ersten Eingang anliegt, und diese Zeitmessung abhängig von einem Signal beendet, welches an dem zweiten Eingang anliegt, und dann ein Ergebnis dieser Zeitmessung an seinem Ausgang ausgibt.
Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst erste und zweite Mittel. Mit den ersten Mitteln wird abhängig von einem Eingangssignal mindestens ein Triggersignal erzeugt. Mit den zweiten Mitteln wird ohne Hilfe eines Referenztaktsignals ein Ausgangssignal erzeugt, welches eine Zeitdauer angibt, welche in Abhängigkeit von dem mindestens einen Triggersignal beginnt und endet.
Des Weiteren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitgestellt, welche eine Trigger erzeugende Schaltung (d. h. eine Schaltung, welche Trigger erzeugt) und einen ersten Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer umfasst. Die Trigger erzeugende Schaltung erzeugt abhängig von einem Eingangssignal ihre Triggersignale. Der Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer umfasst einen Start-Eingang und einen Stopp-Eingang und ist derart mit der Trigger erzeugenden Schaltung gekoppelt, dass der Start-Eingang und der Stopp-Eingang jeweils eines der Triggersignale entgegennimmt.
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, welche eine Schaltung umfasst, die derart ausgestaltet ist, dass die Schaltung einen Zeitablauf bzw. eine Zeit zwischen Merkmalen (Signalübergängen, Signalspitzen, Signalwert überschreitet oder unterschreitet einen Schwellenwert) in einem Signal misst. Dabei benutzt die Vorrichtung zur Zeitmessung nur eine Information, welche in dem Signal selbst vorhanden ist.
Im Folgenden werden verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zum Beispiel wird eine Vorrichtung beschrieben, welche eine Schaltung umfasst, die derart ausgestaltet ist, dass sie die Zeit zwischen Merkmalen in einem Signal misst, wobei nur auf eine Zeitinformation, welche in dem Signal selbst enthalten ist, Bezug genommen wird. Andere anschauliche Vorrichtungen und Verfahren zum Betrieb der verschiedenen Vorrichtungen werden ebenfalls beschrieben.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsformen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren im Detail erläutert, um für ein besseres Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
1 ist eine schematische Darstellung eines Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzers.
2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um bei einem Signal eine Zeitintervallmessung durchzuführen.
3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um einen Tastgrad eines Signals zu bestimmen.
4 stellt einen Verlauf eines zu messenden Signals dar.
5 ist eine schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um den Tastgrad eines Signals zu bestimmen.
6 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um eine Zeitintervallmessung auf einem Signal über mehrere Signalzyklen durchzuführen.
7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um die erste Ableitung des Tastgrads eines Signals zu bestimmen.
8 ist eine schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer ereignisgesteuerten Vorrichtung, um die erste Ableitung des Tastgrads eines Signals zu bestimmen.
Detaillierte Beschreibung
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines TDCs 100 ist in 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist der TDC 100 zwei Eingänge, einen für ein Signal Y und den anderen für ein Signal Z, auf. Das Signal Y verläuft durch eine Verzögerungsgliedkette, welche aus L in Reihe liegenden Verzweigungspunkten, die durch Verzögerungselemente 101-1, 101-2, ... 101-L getrennt sind, aufgebaut ist. Jedes Verzögerungselement kann irgendein Schaltungselement sein, welches das Signal Y verzögert. Ein solches Verzögerungselement kann beispielsweise durch ein oder mehrere Logikgatter (z. B. durch ein Oder-Gatter oder durch einen oder mehrere Inverter), durch Puffer, durch Verstärker oder durch eine Verzögerungsleitung („Delay Trace Line”) ausgebildet sein. Jedes Verzögerungselement kann eine vorbestimmte bekannte Verzögerungszeit hervorrufen.
Jeder Knoten in der Kette ist darüber hinaus mit dem Dateneingang eines entsprechenden Latches 102-1, 102-2, ... 102-L verbunden, wie es in 1 dargestellt ist. Jedes Latch 102 wird mit dem Signal Z getaktet, und jedes Latch 102 weist einen entsprechenden Datenausgang Q(1), Q(2), ... Q(L) auf. Wenn daher im Betrieb das Signal Y durch die Verzögerungskette verläuft, kann das Signal Z als ein Auslösesignal bzw. Trigger verwendet werden, um eine Momentaufnahme der Signalwerte an jedem Knoten bzw. Verzeigungspunkt zu erstellen, welche auf entsprechende Leitungen Q abhängig von dem Signal Z ausgegeben werden. Mit anderen Worten fungiert das Signal Y als ein ”Start”-Signal für die Zeitintervallmessung und das Signal Z fungiert als ein ”Stopp”-Signal.
Die Ausgänge Q(1) bis Q(L) stellen zusammen eine Reihe von Datenbits dar, welche zusammen das gemessene Zeitintervall repräsentieren und welche als Thermometer-Code oder Pseudo-Thermometer-Code (z. B. „0011” oder „1000”) bekannt sind. Eine geeignete Interpretation der Ausgänge Q(1) bis Q(L) ist bekannt und muss hier daher nicht im Detail beschrieben werden.
Es gibt viele bekannte Ausführungsformen bezüglich des Typs eines TDCs, welcher in 1 dargestellt ist. Zum Beispiel kann die Verzögerungsgliedkette linear angeordnet sein, wie es hier dargestellt ist, oder sie kann in der Form einer Endlosschleife angeordnet sein. Auch andere Typen von TDCs sind bekannt, wie z. B. TDCs mit einer parallelen skalierten Verzögerungsgliedkette, TDCs mit einer gleichmäßigen und gefalteten Verzögerungsgliedkette nach Vernier, hybride TDCs und Puls-Shrinking-TDCs. Bei all diesen TDC-Typen misst der TDC ein Zeitintervall, wobei das Signal Y als ein Start-Signal und das Signal Z als ein Stopp-Signal eingesetzt wird. Obwohl die 1 einen bestimmten Typ eines TDC mit einer Verzögerungsgliedkette darstellt, kann jeder Typ eines TDC bei den verschiedenen hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen entsprechend eingesetzt werden.
Traditionell ist das Signal Y das zu messende Signal (wobei z. B. die Breite eines Pulses in dem Signal Y gemessen wird), wobei das Signal Y auch als das Start-Signal bezeichnet wird, und das Signal Z ist der Referenztakt, wobei das Signal Z auch als das Stopp-Signal bezeichnet wird. Es können jedoch, wie es im Folgenden mit Bezug auf mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben wird, sowohl das Signal Y als auch das Signal Z das zu messende Signal sein und/oder von dem zu messenden Signal abhängen, ohne dass ein Referenztakt benötigt wird.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer solchen Konfiguration, welche keinen Referenztakt benötigt, um die Zeit zu messen, ist in 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Trigger erzeugende Schaltung 201 derart ausgebildet, dass sie ein Signal X empfängt und mehrere Auslösesignale Y-1, Y-2, ... Y-n und Z-1, Z-2, ... Z-n ausgibt. Die Auslösesignale Y, Z hängen bei dieser Ausführungsform nur von dem Signal X ab, so dass außer dem Signal X keine weitere Signalabhängigkeit existiert und/oder kein Signal mit einer bekannten Periode oder Frequenz, wie z. B. ein Referenztaktsignal, benötigt wird. Die Vorrichtung in 2 muss keinen Referenztakt erzeugen, empfangen oder sich anderweitig darauf beziehen und bezieht sich nur auf die Zeitverlaufsinformation oder Zeitinformation in dem Signal X selbst. Mehrere n TDCs 202-1, 202-2, ... 202-n empfangen jeweils ein entsprechendes Paar der Signale Y und Z, wie es dargestellt ist. Jeder TDC 202 gibt wiederum ein entsprechendes Signal dt1, dt2, ... dtn aus, wie es in 2 dargestellt ist. Jedes ausgegebene Signal dt repräsentiert eine Zeitdifferenz, welche der Zeitdauer des Intervalls entspricht, welches gemessen wird. Jeder TDC 202 kann ein TDC irgendeines Typs sein. Zum Beispiel kann jeder TDC 202 als der TDC 100 implementiert werden, wobei das Ausgangssignal dt die Aufsammlung der Ausgaben der Ausgänge Q(1) bis Q(L) in 1 darstellen kann.
Die Trigger erzeugende Schaltung 201 kann in irgendeiner Weise ausgebildet sein, wobei dies von der für die Vorrichtung erwünschten Funktion abhängt. Im Allgemeinen ist die Trigger erzeugende Schaltung 201 derart ausgestaltet, dass sie die Signale Y und Z abhängig von dem Eingangssignal X erzeugt, wobei die Signale Y und Z unabhängig von irgendeinem Referenztakt erzeugt werden. Zum Beispiel kann die Trigger erzeugende Schaltung 201 derart ausgebildet sein, dass sie den Wert des Signals Y abhängig von einer steigenden Flanke bei dem Signal X ändert und dass sie den Wert des Signals Z abhängig von einer fallenden Flanke bei dem Signal X ändert.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in 3 dargestellt, wobei die Ausführungsform derart ausgestaltet ist, dass sie den Taktgrad des Eingangssignals X bestimmt, wobei das Signal X ein periodisches oder im Wesentlichen periodisches Signal ist. Die in 3 dargestellte Ausführungsform umfasst eine Trigger erzeugende Schaltung 301, zwei TDCs 303-1 und 303-2 und eine Nachbearbeitungsschaltung 304. Die Trigger erzeugende Schaltung 301 empfängt das Signal X und erzeugt ein Signal Y-1, welches gleich dem Signal X ist. Dabei kann die Trigger erzeugende Schaltung 301 das Signal Y-1 ”erzeugen”, indem das Signal X einfach unbearbeitet durchgeleitet wird. Die Trigger erzeugende Schaltung 301 erzeugt auch ein Signal Z-1, indem das Signal X invertiert wird, wobei z. B. ein Inverter 302 verwendet wird. Dabei ist ein Signal Y-2 gleich dem Signal Z-1, und ein Signal Z-2 ist gleich dem Signal Y-1. Wie bei den anderen Ausführungsformen hängen bei dieser Ausführungsform die Signale Y, Z nur von dem Signal X ab und weisen keine andere Signalabhängigkeit außer derjenigen von dem Signal X auf und/oder es wird kein Signal mit einer bekannten Periode oder Frequenz, wie beispielsweise ein Referenztaktsignal, benötigt. Die Vorrichtung in 3 muss keinen Referenztakt erzeugen oder empfangen oder anderweitig Bezug auf einen Referenztakt nehmen und nimmt nur auf die Zeitinformation Bezug, welche sich in dem Signal X selbst befindet.
Daher empfängt der TDC 303-1 ein Start-Signal Y-1, welches zu einem von dem TDC 303-2 empfangenen Start-Signal Y-2 invertiert ist, und ein Stopp-Signal Z-1, welches zu einem von dem TDC 303-2 empfangenen Stopp-Signal Z-2 invertiert ist. Daher misst der TDC 303-1 das Zeitintervall, in welchem das Signal X einen hohen Pegel aufweist, und gibt die Messung als ein Signal g aus während der TDC 303-2 das Zeitintervall misst, in welchem das Signal X einen niedrigen Pegel aufweist, und die Messung als ein Signal h ausgibt. Mit anderen Worten repräsentiert, mit Bezug auf das Signal X in 4, das Signal g ein Zeitintervall T1 und das Signal h repräsentiert ein Zeitintervall T2.
Die Nachbearbeitungsschaltung 304 empfängt die Signale g und h und bestimmt den Taktgrad des Signals X, indem das Zeitintervall, welches durch das Signal g repräsentiert wird, durch die Summe der Zeitintervalle, welche durch die Signale g und h repräsentiert werden, geteilt wird. Das Ergebnis ist ein Zeitverhältnis aus einem Zeitintervall, in welchem sich das Signal X auf einem Wert 1 befindet, und der aktuellen Periodendauer des Signals X. Diese Messung und Berechnung durch die Vorrichtung der 3 kann über mehrere Zyklen des Signals X wiederholt werden, wenn es erwünscht ist.
Bei der in 3 dargestellten Vorrichtung können die TDCs eine Totzeit aufweisen oder nicht. Das heißt, jeder TDC 303 kann in der Lage sein, eine Zeitintervallmessung sofort zu starten, indem eine vorherige Zeitintervallmessung beendet wird, oder er kann nicht dazu in der Lage sein. Ein Beispiel für einen TDC, welcher normalerweise eine merkliche Totzeit aufweist, ist ein Pulse-Shrinking-TDC oder ein TDC mit einer Verzögerungsgliedschleife. Wenn ein TDC eingesetzt wird, welcher keine Totzeit aufweist, kann es erstrebenswert sein, den Vorteil dieser Eigenschaft auszunutzen. Zum Beispiel stellt 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform dar, welche auch den Tastgrad des Signals X misst, aber nur einen einzigen TDC 502 eines Typs einsetzt, welcher keine Totzeit aufweist. Darüber hinaus weist der TDC 502 in 5 die Eigenschaft auf, dass er mehrere Zeitintervalle gleichzeitig messen kann. Wenn das Stopp-Signal auftritt, misst der TDC 502 Zeitintervalle, welche zwischen dem Stopp-Signal und n vorherigen Start-Signalen und/oder m vorherigen Stopp-Signalen auftreten und stellt die Ergebnisse dieser Messungen als seine Ausgaben in einer digitalen Darstellung dar.
Der Testgrad, wie er durch die Vorrichtung der 3 bestimmt wird, ist eine relative Größe. Eine relative Größe ist eine Größe, welche keinen Bezug zu einem absoluten Zeitmaßstab aufweist und ist ein Quotient von zwei linearen Kombinationen von Zeitintervallen. Bei dieser Ausführungsform wird jeder der zwei Zeitintervalle in dem Quotienten durch einen anderen TDC gemessen. Bei relativen Größen hängt das Messergebnis nicht von der absoluten Auflösung der TDCs ab. Dies ist vorteilhaft, da sich die Auflösung eines TDCs aufgrund von Prozessveränderungen und sich verändernden Betriebsbedingungen (z. B. Spannung, Temperatur, Alter, usw.) verändern kann. Wenn sich jedoch beide TDCs linear und im Wesentlichen gleichzeitig verändern (was der Fall ist, wenn die Veränderungen aufgrund gemeinsamer Umgebungsfaktoren auftreten), können in dem Verhältnis der Ergebnisse der TDCs die Auswirkungen dieser Veränderung verringert oder sogar eliminiert werden.
Es sei angemerkt, dass die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind, relative Größen zu bestimmen. Vielmehr können verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen derart eingesetzt werden, dass sie relative Größen, absolute Größen oder sowohl relative Größen als auch absolute Größen abhängig von der Ausbildung der Vorrichtung bestimmen können. Für die Messung von absoluten Größen kann eine analoge oder digitale Kalibrierung eingesetzt werden, um irgendwelche Auswirkungen von Prozessveränderungen auszugleichen.
In 5 ist ein spezieller Fall einer erfindungsgemäßen Trigger erzeugenden Schaltung 501 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erzeugt die Trigger erzeugende Schaltung 501 die Signale Y und Z, indem einfach das Signal X durchgeleitet wird. Das heißt, die Signale Y und Z sind jeweils gleich dem Signal X. Daher wird der TDC 502 tatsächlich sowohl durch das Signal X gestartet als auch angehalten, wobei der TDC 502 die Eigenschaft aufweist, dass er die aktuelle Messung anhalten kann, um das Ergebnis an seinem Ausgang bereitzustellen, und dass er gleichzeitig eine neue Messung starten kann, auch wenn das Start- und das Stopp-Signal genau zur selben Zeit ankommen. Für die Berechnung des Tastgrads werden sowohl die Phasen des Signals X mit einem hohen Wert als auch die Phasen des Signals X mit einem niedrigen Wert durch den TDC 502 gemessen. Um dies zu bewerkstelligen, erfasst der TDC 502 mehr als einen vorherigen Übergang des Signals X. Beim Auftreten eines Stopp-Signals misst der TDC 502 nicht nur die Zeitdifferenz von dem vorherigen Start-Signal, sondern von den n vorherigen Start- und Stopp-Signalen. Ein Beispiel für einen solchen TDC mit diesen Eigenschaften ist ein herkömmlicher TDC, welcher auf einer Verzögerungsgliedkette basiert, die nicht als Schleife ausgebildet ist, wobei die Verzögerungsgliedkette lang genug ist, mehrere Signalübergänge innerhalb der Verzögerungsgliedkette zu speichern. Darüber hinaus ist ein solcher TDC in der Lage, die Zeit zwischen einer steigenden und einer fallenden Flanke und gleichzeitig die Zeit zwischen der steigenden und der folgenden steigenden Flanke zu messen.
Wie bei den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen hängen die Signale Y, Z bei dieser Ausführungsform nur von dem Signal X ab und es ist keine weitere Signalabhängigkeit außer derjenigen von dem Signal X erforderlich und/oder es wird kein Signal mit einer bekannten Periode oder Frequenz, wie beispielsweise ein Referenztaktsignal, benötigt. Die Vorrichtung in 5 muss weder solch einen Referenztakt erzeugen oder empfangen oder anderweitig einen Bezug zu einem solchen Referenztakt herstellen und nimmt nur Bezug auf die Zeitinformation in dem Signal X selbst.
Eine Nachbearbeitungsschaltung 503 ist bei dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, dass sie mehrere Ausgaben von dem TDC 502 empfängt, welche digital die gemessene Position eines steigenden oder fallenden Übergangs des Signals, welches entlang der Verzögerungsgliedkette verläuft, anzeigt. Die Nachbearbeitungsschaltung 503 ist derart ausgestaltet, dass sie das entsprechende Tastgradverhältnis von diesen Ausgaben berechnet. Natürlich kann die Nachbearbeitungsschaltung 503 derart ausgestaltet sein, dass sie andere relative und/oder absolute Größen als ein Tastgradverhältnis bestimmt.
In 6 ist gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Vorrichtung dargestellt, welche der Vorrichtung der 2 ähnlich ist. Ein Unterschied besteht darin, dass ein Zähler 604 vorhanden ist. Der Zähler 604 ermöglicht bei dieser Ausführungsform, dass die Vorrichtung Messungen für mindestens eine vorbestimmte Anzahl von mehreren Zyklen des Signals X (wobei das Signal X periodisch oder im Wesentlichen periodisch ist) vornehmen kann, bevor eine endgültige Berechnung stattfindet. Daher zählt der Zähler 604 die Anzahl der Zyklen in dem Signal X und gibt diese Anzahl an die Nachbearbeitungsschaltung 603 weiter. Die Nachbearbeitungsschaltung 603 verwendet wiederum diese Anzahl, um zu bestimmen, ob alle Zeitintervallmessungen, welche für die endgültige Berechnung erforderlich sind, von den TDCs 602 verfügbar sind.
Es kann zum Beispiel erwünscht sein, dass die Vorrichtung der 6 bestimmte Messungen über fünf Zyklen des Signals X vorzunehmen hat. In diesem Fall führen die TDCs 602 Intervallmessungen durch und stellen die Ergebnisse der Nachbearbeitungsschaltung 603 bereit, bis der Zähler 604 fünf Zyklen des Signals X gezählt hat. Abhängig von dem Zähler 604, welcher die vorbestimmte Anzahl der Zyklen zählt, führt die Nachbearbeitungsschaltung 603 ihre endgültige Berechnung auf der Grundlage der verschiedenen Intervallmessungen durch, welche sie bis zu diesem Zeitpunkt empfangen hat.
Bei alternativen Ausführungsformen kann jeder TDC 602 ein Bereitschaftssignal ”Gültig” erzeugen, wie es in 6 dargestellt ist, welches anzeigt, dass der entsprechende TDC 602 eine Messung abgeschlossen hat. Wenn solche Bereitschaftssignale bei den TDCs eingesetzt werden, ist ein Zähler 604 nicht erforderlich oder nicht erwünscht. Die Bereitschaftssignale können auf unterschiedliche Arten erzeugt werden, was von dem Typ des TDCs abhängt. Zum Beispiel kann ein Pulse-Shrinking-TDC das Bereitschaftssignal abhängig von dem Verschwinden des Pulses erzeugen, was insbesondere erfasst wird, wenn die Schwingung in der Schleife verschwunden ist oder kein Signalwertwechsel mehr in der Schleife vorhanden ist. Oder ein Vernier-TDC kann eine Logik umfassen oder kann mit einer Logik gekoppelt sein, welche einen Übergang in dem bereits erfassten Thermometer-Code erfasst.
Wiederum hängen, wie bei den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die Signale Y, Z bei dieser Ausführungsform nur von dem Signal X ab und es ist keine andere Signalabhängigkeit, außer von dem Signal X, notwendig und/oder es ist kein Signal mit einer bekannten Periode oder Frequenz, wie z. B. ein Referenztaktsignal, erforderlich. Darüber hinaus muss die Vorrichtung in 6 keinen Referenztakt erzeugen oder empfangen oder anderweitig Bezug auf einen Referenztakt nehmen und nimmt nur Bezug auf die Zeitinformation in dem Signal X selbst.
Die in 6 dargestellte Vorrichtung kann auch in einer Weise ausgestaltet sein, dass sie eine komplexe Zeitgröße von mehreren Zeitintervallmessungen in der Form eines Datenstromes berechnet, welche mehrere Zyklen des Eingangssignals X abdecken. Das heißt, dass für jede Periode des Eingangssignals X ein entsprechender Ausgangswert an dem Ausgang der Nachbearbeitungsschaltung 603 erzeugt wird. Für die Berechnung dieser Ausgabe können Werte von Zeitintervallmessungen von n vorherigen Zyklen des Signals X verwendet werden. Diese Zeitintervalle können durch die TDCs bereitgestellt werden. Der aktuelle Zählerwert kann der Nachbearbeitungsschaltung anzeigen, welcher Ausgangswert der TDCs welchem vergangenen Signalzyklus entspricht.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Trigger erzeugende Schaltung 701, zwei TDCs 703-1 und 703-2, vier Latche 704-1, 704-2, 704-3 und 704-4, eine Synchronisierungsschaltung 705 und eine Nachbearbeitungsschaltung 706. Diese Vorrichtung berechnet die erste Ableitung des Tastgrads des Signals X. Bei dieser Ausführungsform weisen die TDCs 703 die Eigenschaft auf, dass sie keine Totzeit aufweisen.
Bei 7 umfasst die Trigger erzeugende Schaltung 701 einen Inverter 702 und ist derart ausgestaltet, dass sie folgende Signale erzeugt: Signale Y-1, Y-2 und Z-2, welche jeweils gleich dem Signal X sind; und Signal Z-1, welches gleich dem invertierten Signal X ist. Wie bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden die Signale Y als ein Start-Signal von den TDCs 703 verwendet, und die Signale Z werden als ein Stopp-Signal von den TDCs 703 verwendet. Der TDC 703-1 gibt ein Ergebnissignal g und der TDC 703-2 gibt ein Ergebnissignal h aus. Die Signale g und h repräsentieren jeweils das Zeitintervall, welches durch den entsprechenden TDC gemessen wird. Wie bei den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen hängen die Signale Y, Z nur von dem Signal X ab und weisen keine andere Signalabhängigkeit, außer von dem Signal X, auf und/oder benötigen kein Signal einer bekannten Periode oder Frequenz, wie beispielsweise ein Referenztaktsignal. Die Vorrichtung in 7 muss weder einen Referenztakt erzeugen noch einen solchen empfangen oder anderweitig auf einen solchen Bezug nehmen und nimmt nur auf die Zeitinformation in dem Signal X selbst Bezug.
Die Latche 704 empfangen die Signale g und h an ihren Dateneingängen, wie es dargestellt ist, und geben Signale t1, t2, t3 und t4 aus, wie es dargestellt ist. Die Latche 704 werden jeweils durch eines der Signale p1, p2, p3 und p4 getaktet, welche durch die Synchronisierungsschaltung 705 erzeugt werden, wie es in 7 dargestellt ist. Das Signal p1 wechselt seinen Wert abhängig von den steigenden Flanken in dem Signal X, das Signal p2 wechselt seinen Wert abhängig von den fallenden Flanken in dem Signal X, das Signal p3 ist das invertierte Signal p1 und das Signal p4 ist das invertierte Signal p2. Daher sind die Signale t1 und t3 unterschiedlich verzögerte Versionen des Signals g und die Signale t2 und t4 sind unterschiedlich verzögerte Versionen des Signals h. Mit anderen Worten sind die Signale t1 und t3 zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgetastete Werte des Signals g und die Signale t2 und t4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgetastete Werte des Signals h.
Die Nachbearbeitungsschaltung 706 empfängt die Signale t1 bis t4 und ist bei dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, dass sie die folgende Berechnung durchführt: Ausgabe = (t3t2 – t1t4)/(t2²t4 + t2t4²)
Dadurch berechnet die Nachbearbeitungsschaltung 706 die erste Ableitung des Tastgrads des Signals X. Diese Ausgabe der Nachbearbeitungsschaltung 706 kann aktualisiert werden, wenn an den Ausgängen der Latche 704 neue Werte für t1 bis t4 anliegen.
In 8 ist noch eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, welche ebenfalls die erste Ableitung des Testgrads des Signals X berechnet, wobei bei dieser Ausführungsform die Vorrichtung ermöglicht, dass die TDCs eine Totzeit aufweisen. Bei dieser Ausführungsform werden vier TDCs 803-1, 803-2, 803-3 und 803-4 eingesetzt, und nicht zwei, wie bei der Ausführungsform der 7. Wiederum hängen die Signale Y, Z nur von dem Signal X ab, und es wird keine weitere Signalabhängigkeit, außer von dem Signal X, benötigt und/oder es ist kein Signal mit einer bekannten Periode oder Frequenz, wie z. B. ein Referenztaktsignal, erforderlich. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen muss die Vorrichtung in der 8 weder einen Referenztakt erzeugen oder empfangen oder anderweitig auf einen solchen Referenztakt Bezug nehmen und nimmt nur auf die Zeitinformation in dem Signal X selbst Bezug.
Bei der Ausführungsform der 8 ist eine Synchronisierungsschaltung 802 Teil einer Trigger erzeugenden Schaltung 801 und wird verwendet, um Start- und Stopp-Signale für die TDCs 803 zu erzeugen, wie es dargestellt ist, und nicht um die Latche zu steuern, wie es bei der Ausführungsform der 7 der Fall ist. Obwohl sie sich an einer anderen Stelle befindet, ist die Synchronisierungsschaltung 802 derart ausgestaltet, dass sie die Signale p1 bis p4 in derselben Weise wie bei der Synchronisierungsschaltung 705 erzeugt.
Eine Nachbearbeitungsschaltung 804 führt dieselbe Berechnung wie die Nachbearbeitungsschaltung 706 aus, das heißt:
Ausgabe der Nachbearbeitungsschaltung 804 = (t3t2 – t1t4)/(t2²t4 + t2t4²). Bei dieser Ausführungsform werden die Signale t1 bis t4 von den TDCs 803 direkt in die Nachbearbeitungsschaltung 804 geleitet.
Bei jeder der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, welche hier beschrieben sind, können die Vorrichtungen eine Schnittstelle zu anderen Vorrichtungen aufweisen oder können in einer größeren Vorrichtung enthalten sein. In diesem Fall kann es erstrebenswert sein, dass die bestimmten Größen (z. B. die unbearbeiteten Zeitintervalle, die Tastgrade, die ersten Ableitungen der Tastgrade, usw.), welche von der Vorrichtung ausgegeben werden, der anderen Vorrichtung oder einem anderen Abschnitt der größeren Vorrichtung verfügbar gemacht werden. Diese anderen Schaltungen können bezüglich der Zeitmessvorrichtungen, welche hier beschrieben werden, asynchron sein, speziell da die Zeitmessvorrichtungen Ereignis basiert oder asynchron und nicht notwendigerweise getaktet sind. Dementsprechend kann es erstrebenswert sein, die Ausgabe für die anderen Schaltungen verfügbar zu machen, wenn sie für eine Aufnahme bereit sind, indem die Ausgabe z. B. in einem oder in mehreren Latche oder in einem anderen Typ eines Puffers gespeichert wird. Zum Beispiel kann ein FIFO-Puffer („first-in first-out”) eingesetzt werden, um die Ausgabe der Nachbearbeitungsschaltung zu speichern, so dass die Ausgabe bereitsteht, wenn die anderen Schaltungen die Ausgabe benötigen.
Indem bei den vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen von ereignisgetriebenen Zeitmessvorrichtungen Zeitsteuersignale von dem zu messenden Signal selbst erzeugt werden, können verschiedene mögliche Nachteile, welche ihre Ursache in der Verwendung eines Referenztakts besitzen, vermieden werden.
Selbstverständlich fallen Kombinationen von verschiedenen Aspekten der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter den Umfang der vorliegenden Offenbarung. Zum Beispiel kann irgendeine Kombination von Trigger erzeugenden Schaltungen und Nachbearbeitungsschaltungen eingesetzt werden, um das erwünschte Ergebnis zu erhalten. Während bei den hier beschriebenen Ausführungsformen jeweils gleiche Typen von TDCs eingesetzt werden, erfordern diese Ausführungsformen darüber hinaus nur geringe Veränderungen, um mit verschiedenen Typen von TDCs zu arbeiten. Solche Veränderungen sind dem Fachmann bekannt und erfordern keine übermäßige Erfahrung oder Kenntnis. Zum Beispiel kann die Trigger erzeugende Schaltung und/oder die Nachbearbeitungsschaltung abhängig von dem eingesetzten Typ des oder der TDCs verändert werden. Während mehrere der beschriebenen Ausführungsformen auf der Grundlage von Übergängen in dem Signal X Zeitintervalle messen und die Signale Y und Z erzeugen, können diese und andere Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ die Zeitintervalle messen und die Signale Y und Z erzeugen, wobei auf andere Merkmale des Signals X, wie z. B. auf Spitzen in dem Signal X, das Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Referenzwertes und/oder das Auftreten einer Signaländerung mit mindestens einer vorbestimmten Änderungsrate Bezug genommen wird.

Claims

Vorrichtung umfassend: einen ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801), welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal (X) empfängt und dass er mindestens ein Triggersignal (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) ausgibt, wobei jedes Triggersignal (Y; Y-1; Y-2; Y-3; Y-4; Y-n; Z; Z-1; Z-2; Z-3; Z-4; Z-n) von dem ersten Signal (X) abhängt; einen zweiten Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein zweites Signal (dt1; g; t1) ausgibt, welches eine erste Zeitdauer (T1) repräsentiert, die abhängig von mindestens einem Triggersignal (Y, Z; Y-1, Z-1) des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet, wobei die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (301; 601; 701; 801) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein drittes Signal (h; t2) ausgibt, welches eine zweite Zeitdauer (T2) repräsentiert, die abhängig von mindestens einem Triggersignal (Y-2; Z-2) des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet; und einen vierten Schaltungsabschnitt (304; 603; 706; 804), welcher mit dem zweiten Schaltungsabschnitt (303-1; 602-1; 703-1; 803-1) und dem dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er das zweite Signal (g; t1) und das dritte Signal (h; t2) kombiniert.
Vorrichtung umfassend: einen ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801), welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal (X) empfängt und dass er mindestens ein Triggersignal (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) ausgibt, wobei jedes Triggersignal (Y; Y-1; Y-2; Y-3; Y-4; Y-n; Z; Z-1; Z-2; Z-3; Z-4; Z-n) von dem ersten Signal (X) abhängt; einen zweiten Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein zweites Signal (dt1; g; t1) ausgibt, welches eine erste Zeitdauer (T1) repräsentiert, die abhängig von mindestens einem Triggersignal (Y, Z; Y-1, Z-1) des mindestens einen Triggersignals beginnt und endet, wobei das mindestens eine Triggersignal mehrere Triggersignale (Y-1, Y-2, Z-1, Z-2) umfasst, wobei ein erstes (Y-2) der Triggersignale gleich einem zweiten (Z-1) der Triggersignale ist, und wobei die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Schaltungsabschnitt (303-2), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (301) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein drittes Signal (h) ausgibt, welches eine zweite Zeitdauer (T2) repräsentiert, welche abhängig von dem ersten der Triggersignale (Y-2) beginnt und endet; und einen vierten Schaltungsabschnitt (304), welcher mit dem zweiten Schaltungsabschnitt (303-1) und dem dritten Schaltungsabschnitt (303-2) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er das zweite Signal (g) und das dritte Signal (h) kombiniert.
Vorrichtung umfassend: einen ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801), welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal (X) empfängt und dass er mindestens ein Triggersignal (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) ausgibt, wobei jedes Triggersignal (Y; Y-1; Y-2; Y-3; Y-4; Y-n; Z; Z-1; Z-2; Z-3; Z-4; Z-n) von dem ersten Signal (X) abhängt; einen zweiten Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) gekoppelt ist, wobei das mindestens eine Triggersignal mehrere Triggersignale (Y-1, Y-2, Z-1; Z-2) umfasst, wobei ein erstes (Y-1) der Triggersignale gleich einem zweiten (Z-2) der Triggersignale ist, wobei das erste (Y-1) der Triggersignale gleich einem invertierten dritten (Z-1) der Triggersignale ist, wobei ein viertes (Y-2) der Triggersignale gleich dem dritten (Z-1) der Triggersignale ist, wobei der zweite Schaltungsabschnitt (303-1) ein zweites Signal (g) derart ausgibt, dass eine erste Zeitdauer (T1) abhängig von dem ersten (Y-1) der Triggersignale beginnt und abhängig von dem dritten (Z-1) der Triggersignale endet, und wobei die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Schaltungsabschnitt (303-2), welcher mit dem ersten Schaltungsabschnitt (301) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er ein drittes Signal (h) ausgibt, welches eine zweite Zeitdauer (T2) repräsentiert, welche abhängig von dem vierten (Y-2) der Triggersignale beginnt und abhängig von dem zweiten (Z-2) der Triggersignale endet; und einen vierten Schaltungsabschnitt (304), welcher mit dem zweiten Schaltungsabschnitt (303-1) und dem dritten Schaltungsabschnitt (303-2) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass er das zweite Signal (g) und das dritte Signal (h) kombiniert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsabschnitt (301; 701) einen Inverter (302; 702) umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er das erste Signal (X) empfängt und ein Triggersignal (Z-1; Y-2) des mindestens einen Triggersignals ausgibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Triggersignale mehrere Triggersignale (Y-1, Y-2, Z-1, Z-2) umfasst, und dass ein Triggersignal (Y-1; Z-2) der mehreren Triggersignale gleich einem invertierten anderen (Y-2; Z-1) der mehreren Triggersignale ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) einen Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass weder der erste Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) noch der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) ein Signal empfängt, welches sich von dem ersten Signal (X) unterscheidet und eine bekannte Frequenz oder Periode aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass weder der erste Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) noch der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) ein periodisches Signal empfängt, welches unabhängig von dem ersten Signal (X) ist.
Vorrichtung umfassend: einen ersten Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801), welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Signal (X) empfängt und dass er mindestens ein Triggersignal (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) ausgibt, wobei jedes Triggersignal (Y; Y-1; Y-2; Y-3; Y-4; Y-n; Z; Z-1; Z-2; Z-3; Z-4; Z-n) von dem ersten Signal (X) abhängt; und einen zweiten Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang aufweist, wobei jeder Eingang derart ausgestaltet ist, dass er zumindest ein Triggersignal (Y; Z; Y-1; Z-1) des mindestens einen Triggersignals empfängt, wobei der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) derart ausgestaltet ist, dass er eine Zeitintervallmessung abhängig von einem Signal (Y; Z-1) beginnt, welches an dem ersten Eingang anliegt, und darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er ein Ergebnis der Zeitmessung abhängig von einem Signal (Z; Z-1) ausgibt, welches an dem zweiten Eingang anliegt, wobei die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2), welcher einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang aufweist, welche jeweils derart ausgestaltet sind, dass sie ein Triggersignal (Y-2; Z-2) des mindestens einen Triggersignals empfangen, wobei der dritte Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) derart ausgestaltet ist, dass er eine Zeitintervallmessung abhängig von einem Signal (Y-2) beginnt, welches an dem ersten Eingang des dritten Schaltungsabschnitts (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) anliegt, und darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er ein Ergebnis der Zeitintervallmessung abhängig von einem Signal (Z-2) ausgibt, welches an dem zweiten Eingang des dritten Schaltungsabschnitts (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) anliegt; und einen vierten Schaltungsabschnitt (304; 603; 706; 804), welcher derart ausgestaltet ist, dass er die Ausgabe von dem zweiten Schaltungsabschnitt (303-1; 602-1; 703-1; 803-1) mit der Ausgabe von dem dritten Schaltungsabschnitt (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) kombiniert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass weder der erste Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) noch der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) ein Signal empfängt, welches sich von dem ersten Signal (X) unterscheidet und eine bekannte Frequenz oder Periode aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass weder der erste Schaltungsabschnitt (201; 301; 501; 601; 701; 801) noch der zweite Schaltungsabschnitt (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) ein Signal als eine Referenz für die Zeitintervallmessung verwendet, welches unabhängig von dem ersten Signal (X) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsabschnitt (301; 701) einen Inverter (302; 702) umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er das erste Signal (X) empfängt und ein Triggersignal (Y-2; Z-1) des mindestens einen Triggersignals ausgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang und der zweite Eingang des zweiten Schaltungsabschnitts (501) derart ausgestaltet sind, dass sie ein selbes Triggersignal (Y-2; Z-2) des mindestens einen Triggersignals empfangen.
Vorrichtung umfassend: eine Trigger erzeugende Schaltung (201; 301; 501; 601; 701; 801), welche derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von einem Eingangssignal (X) Triggersignale (Y, Z; Y-1, Y-2, Z-1, Z-2; Y-1, Y-2, Y-3, Y-4, Z-1, Z-2, Z-3, Z-4; Y-1, Y-2, Y-n, Z-1, Z-2, Z-n) erzeugt; und einen ersten Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (202-1; 303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1), welcher einen ersten Start-Eingang und einen ersten Stopp-Eingang aufweist, wobei der erste Start-Eingang und der erste Stopp-Eingang jeweils mit der Trigger erzeugenden Schaltung (201; 301; 501; 601; 701; 801) gekoppelt sind, um zumindest ein Triggersignal (Y; Z; Y-1; Z-1) der Triggersignale zu empfangen, wobei die Vorrichtung darüber hinaus einen zweiten Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (202-2; 303-2; 602-2; 703-2; 803-2) umfasst, welcher einen zweiten Start-Eingang und einen zweiten Stopp-Eingang aufweist, wobei der zweite Start-Eingang und der zweite Stopp-Eingang jeweils mit der Trigger erzeugenden Schaltung (201; 301; 601; 701; 801) gekoppelt sind, um mindestens ein Triggersignal (Y-2; Z-2) der Triggersignale zu empfangen, wobei der erste Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (303-1; 502; 602-1; 703-1; 803-1) derart ausgestaltet ist, dass er eine erste Ausgabe (g; t1) erzeugt, wobei der zweite Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (303-2; 602-2; 703-2; 803-2) derart ausgestaltet ist, dass er eine zweite Ausgabe (h; t2) erzeugt, und wobei die Vorrichtung darüber hinaus eine Nachbearbeitungsschaltung (304; 603; 706; 804) umfasst, welche derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von einer Kombination der ersten Ausgabe (g; t1) und der zweiten Ausgabe (h; t2) eine Ausgabe erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass der erste Stopp-Eingang kein Signal empfängt, welches sich von dem Eingangssignal (X) unterscheidet und eine bekannte Frequenz oder Periode aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass der erste Stopp-Eingang kein Signal empfängt, welches sich von dem Eingangssignal (X) unterscheidet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbearbeitungsschaltung (304) derart ausgestaltet ist, dass sie die Ausgabe der Nachbearbeitungsschaltung (304) derart erzeugt, dass sie Werte, welche durch die erste Ausgabe (g) und die zweite Ausgabe (h) repräsentiert werden, aufsummiert und den Wert, welcher durch die erste Ausgabe (g) repräsentiert wird, durch die Summe (k) teilt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: eine Speicherschaltung (704-1, 704-2, 704-3, 704-4), welche derart ausgestaltet ist, dass sie Werte von Signalen von der ersten Ausgabe (g) und der zweiten Ausgabe (h) speichert und derart ausgestaltet ist, dass sie selektiv die gespeicherten Werte an die Nachbearbeitungsschaltung (706) ausgibt; und eine Synchronisierungsschaltung (705), welche derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von Merkmalen des Eingangssignals (X) steuert, wann die Speicherschaltung (704-1, 704-2, 704-3, 704-4) die gespeicherten Werte an die Nachbearbeitungsschaltung (706) ausgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (803-1) derart ausgestaltet ist, dass er eine erste Ausgabe (t1) erzeugt, dass der zweite Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (803-2) derart ausgestaltet ist, dass er eine zweite Ausgabe (t2) erzeugt, und dass die Vorrichtung darüber hinaus umfasst: einen dritten Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (803-3), welcher einen dritten Start-Eingang, einen dritten Stopp-Eingang und einen dritten Ausgang aufweist, wobei der dritte Start-Eingang und der dritte Stopp-Eingang jeweils mit der Trigger erzeugenden Schaltung (801) gekoppelt ist, um zumindest ein Triggersignal (Y-3, Z-3) der Triggersignale zu empfangen; einen vierten Zeit-zu-Digitalwert-Umsetzer (803-4), welcher einen vierten Start-Eingang, einen vierten Stopp-Eingang und einen vierten Ausgang aufweist, wobei der vierte Start-Eingang und der vierte Stopp-Eingang jeweils mit der Trigger erzeugenden Schaltung (801) gekoppelt ist, um zumindest ein Triggersignal (Y-4, Z-4) der Triggersignale zu empfangen; und eine Nachbearbeitungsschaltung (804), welche derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von einer Kombination des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Ausgangs eine Ausgabe erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbearbeitungsschaltung (706; 804) derart ausgestaltet ist, dass sie die Ausgabe der Nachbearbeitungsschaltung (706; 804) entsprechend der folgenden Gleichung erzeugt: (t3t2 – t1t4)/(t2²t4 + t2t4²), wobei t1 ein Wert ist, welcher durch den ersten Ausgang repräsentiert ist, wobei t2 ein Wert ist, welcher durch den zweiten Ausgang repräsentiert ist, wobei t3 ein Wert ist, welcher durch den dritten Ausgang repräsentiert ist, und wobei t4 ein Wert ist, welcher durch den vierten Ausgang repräsentiert ist.