本实用新型专利技术提供了一种用于将模拟信号转换为多比特数字信号的装置。为了对例如辐射检测器的电压读取信号的模拟信号(TP[i])进行转换，在德尔塔-西格玛变换器的输入端上施加不同大小的连续的模拟信号(TP[i])，其中的出发点是，模拟信号(TP[i])分别在相关读取间隔的持续时间内基本上保持不变。借助量化器(CMP)形式的单比特模数变换器和与所述单比特模数变换器串联连接的调节器(ADCFB)生成多比特数字信号(SB)。为了产生模拟反馈信号(S8)，将该多比特数字信号变换回模拟信号。对要转换的模拟信号(TP[i])和模拟反馈信号(S8)的差进行低通滤波。调节器(ADCFB)可以选择性地在两种模式中的一种下工作。其在第一工作模式下比在其第二工作模式下更快地对预定值/实际值偏差进行调节。在一个读取间隔开始时，调节器(ADCFB)在第一工作模式下工作；之后，其在该读取间隔的其余部分内在第二工作模式下工作。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于传感器或检测器、特别是可以包括热电堆像素行或热电堆像素阵列的热电堆传感器的信号的电流减小的快速数字化、预处理和滤波的装置和方法。
技术介绍
热电堆对微米范围中的红外辐射进行分析。该波长对应于躯干、特别是还有人作为温度辐射在常温下向其周围发出的热辐射。例如借助于红外光学系统结合这种热电堆的阵列产生简单的发热器是许多应用的目的。为了读取热电堆像素，必须对非常小的有用电压进行分析。自然，放大器由于各种原因而产生噪声。在系统中产生的这种噪声和干扰以及经由其他路径射入的干扰必须在对热电堆信息进行分析时为了有用信号而得到抑制。有效噪声电压随着信号处理的带宽而增大。因此，力求保持带宽尽可能小。根据现有技术，已知如下系统:在这些系统中，借助于可编程的放大器，结合低通滤波器读取热电堆像素，以实现噪声抑制。在此，产生了如下问题:在热电堆阵列内每一次换行和/或更换热电堆像素时，由于低通特性，先前读取的热电堆像素的值仍然存储在所述低通滤波器中，这作为从一行到下一行的串扰和/或从一个像素到下一个像素的串扰而可被察觉到。虽然在读取间隔期间像素电压信号的改变程度比较小，但是完全可以察觉到从像素到像素的电压信号的改变。因此，在从一个热电堆像素转换到下一个像素时，读取硬件在输入端遭受高频变化。因此，如果读取硬件工作得不够快，则在读取下一个像素之前，必须等待一定的时间。这里，可以使用高频工作的硬件电路来工作，但是这由于其他原因、特别是在电路技术开销增加方面是不利的。不仅在热电堆传感器的情况下，而且同样在其他IR(红外)辐射传感器或者对于其他辐射敏感的检测器或传感器的情况下，都出现先前描述的问题。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题是，使得能够快速地读取传感器像素或检测器像素、特别是热电堆像素，而不会由于所描述的低通滤波器的问题而产生串扰，同时能够保持带宽最小。为了解决上述技术问题，通过本技术，提出了一种用于将例如热电堆像素的电压读取信号的模拟信号(TP)转换为多比特数字信号(SB)的方法，更确切来说包括以下步骤:-在相应读取间隔的持续时间内向德尔塔-西格玛变换器(Delta-Sigma-Wandler)的输入端连续给送具有不同的大小的模拟信号(TP )，在所述读取间隔的持续时间内，所述模拟信号(TP)基本上分别保持不变，-通过所述德尔塔-西格玛变换器利用量化器(CMP)形式的单比特模数变换器和与所述单比特模数变换器串联连接的调节器(ADCFB)形成与模拟信号相对应的多比特数字信号(SB)，在所述调节器的输出端输出数字多比特调节器信号，-通过多比特数模变换器(DAC)将所述数字多比特调节器信号转换为模拟反馈信号(S8)，-由所述模拟信号(TP)和所述模拟反馈信号(S8)形成差分信号(SO)，-借助低通滤波器(Cl、C2)在所述量化器(CMP)之前对所述差分信号(SO)进行低通滤波，以及-输出必要时在数字滤波(DF)之后的所述数字多比特调节器信号作为多比特数字信号(SB)，-其中，所述调节器(ADCFB)选择性地在第一模式下和在第二模式下工作，-其中，所述调节器(ADCFB)在其第一工作模式下比在其第二工作模式下更快地对所述模拟信号(TP)和所述模拟反馈信号(S8)之间的预定值/实际值偏差进行调节，-其中，为了在所述调节器(ADCFB)的输出端处的数字多比特信号(SB)尽可能快地跟踪所述模拟信号，所述调节器(ADCFB)在读取间隔的初始阶段在其第一工作模式下工作，以及-其中，所述调节器(ADCFB)在所述读取间隔的该初始阶段之后在所述读取间隔的其余持续时间内在其第二工作模式下工作。此外，为了解决上述技术问题，提出了一种用于将例如热电堆像素或者其他辐射敏感的检测器的像素的电压读取信号的模拟信号(TP)转换为多比特数字信号(SB)的装置，其中，所述装置设置有:-德尔塔-西格玛变换器，在相应读取间隔的持续时间内能向所述德尔塔-西格玛变换器的输入端给送具有不同大小的模拟信号(TP)，在所述读取间隔的持续时间内，所述模拟信号(TP )基本上分别保持不变，-其中，所述德尔塔-西格玛变换器具有量化器(CMP)形式的单比特模拟-数字变换器和与所述单比特模拟-数字变换器串联连接的调节器(ADCFB)，用于形成与模拟信号相对应的多比特数字信号(SB)，在所述调节器的输出端能输出数字多比特调节器信号，-多比特数字-模拟变换器(DAC)，用于将所述多比特调节器信号转换为模拟反馈信号(S8)，-减法单元(Ml)，用于由所述模拟信号(TP)和所述模拟反馈信号(S8)形成差分信号(so)，-低通滤波器(Cl、C2)，用于在所述量化器(CMP)之前对所述差分信号(SO)进行低通滤波，-控制单元(SE)，用于至少对所述调节器(ADCFB)进行控制，-其中，所述调节器(ADCFB)能选择性地在第一模式下和在第二模式下工作，-其中，在所述调节器(ADCFB)的第一工作模式下能比在其第二工作模式下更快地对所述模拟信号(TP)和所述模拟反馈信号(S8)之间的预定值/实际值偏差进行调-K-■P，-其中，为了在所述调节器(ADCFB)的输出端处的数字多比特信号(SB)尽可能快地跟踪所述模拟信号，所述调节器(ADCFB)能在读取间隔的初始阶段在其第一工作模式下工作，以及-其中，所述调节器(ADCFB)能在所述读取间隔的该初始阶段之后在所述读取间隔的其余持续时间内在其第二工作模式下工作。根据本技术，使用与多比特调节器协作的德尔塔-西格玛变换器，所述多比特调节器选择性地在第一工作模式下或者在第二工作模式下工作。这两种工作模式的不同之处的特征是，调节器在其第一工作模式下比在其第二工作模式下更快地对预定值/实际值偏差进行调节。在读取间隔开始时，也就是说当在德尔塔-西格玛变换器的输入端处，下一个要读取的热电堆像素的模拟信号等候处理时，调节器在第一工作模式下工作。由此，调节器相对快速地找到其工作点，从而在其在第二工作模式下工作时，其随后仍然相对快速地对给出的调节偏差进行调节。对该调节偏差进行的调节比调节器在该时间点仍然还在其第一工作模式下工作时慢。但是对此，在第二工作模式下对调节偏差的调节明显比在第一工作模式下更准确。因此，以这种方式，调节器分别可以以最佳方式工作，也就是说，在一个读取间隔开始时，其可以快速地工作(以有限的精度，这涉及对调节偏差的调节)，而其随后在读取间隔的其余部分内较慢地工作(但是对此也更准确地对调节偏差进行调节，由此使得能够更准确地将模拟信号变换为数字多比特信号)。因此，按照本技术，所述德尔塔-西格玛变换器有效地不具有频带限制，而其在迄今为止用于读取热电堆像素的硬件电路中分别存在并且导致上述问题。在本技术的另一个有利的构型中，可以设置的是，所述低通滤波器具有至少一个电容器，其在一个读取间隔结束之后和/或在下一个读取间隔的初始阶段开始时放电。在本技术的另一个实施方式中设置的是，在所述低通滤波器前面连接有模拟信号放大器，并且将由所述模拟信号和所述反馈信号形成的所述差分信号从输出频带的频率范围内提高到目标频带中，并在两个降低级中又降低到所述输出频带中，其中，第一降低级在所述放大器之后并且在所述低通滤波器之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将模拟信号(TP[i])转换为多比特数字信号(SB)的装置，包括：‑德尔塔‑西格玛变换器，在相应读取间隔的持续时间内能向所述德尔塔‑西格玛变换器的输入端给送不同大小的模拟信号(TP[i])，在所述读取间隔的持续时间内，所述模拟信号(TP[i])基本上分别保持不变，‑其中，所述德尔塔‑西格玛变换器具有量化器(CMP)形式的单比特模数变换器和与所述单比特模数变换器串联连接的调节器(ADCFB)，用于形成与模拟信号相对应的多比特数字信号(SB)，在所述调节器的输出端能输出数字多比特调节器信号，‑多比特数模变换器(DAC)，用于将所述多比特调节器信号转换为模拟反馈信号(S8)，‑减法单元(M1)，用于由所述模拟信号(TP[i])和所述模拟反馈信号(S8)形成差分信号(S0)，‑低通滤波器(C1、C2)，用于在所述量化器(CMP)前面对所述差分信号(S0)进行低通滤波，‑控制单元(SE)，用于至少对所述调节器(ADCFB)进行控制，‑其中，所述调节器(ADCFB)能选择性地在第一模式下和在第二模式下工作，‑其中，在所述调节器(ADCFB)的第一工作模式下能比在其第二工作模式下更快地对所述模拟信号(TP[i])和所述模拟反馈信号(S8)之间的预定值/实际值偏差进行调节，‑其中，为了使所述调节器(ADCFB)的输出端处的数字多比特信号(SB)尽可能快地跟踪所述模拟信号，所述调节器(ADCFB)在读取间隔的初始阶段能在其第一工作模式下工作，以及‑其中，所述调节器(ADCFB)能在所述读取间隔的该初始阶段之后在所述读取间隔的其余持续时间内在其第二工作模式下工作。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿图尔·威廉·桑特肯，
申请(专利权)人：艾尔默斯半导体股份公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE
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