专用集成电路(ASIC)(1)包括：具有模数转换器(ADCi)(12)的模拟输入(11)，至少一个数字信号处理器(DSP)(13)，其具有输入寄存器(14)和输出寄存器(15)，其中模数转换器(ADC)以采样频率(fSi)采样并数字化依赖测量变量的当前值的输入信号(Si)，并且以输出频率(fSD‑out‑i)将经数字化的信号(SDi)提供给数字信号处理器的输入寄存器，其中数字信号处理器(DSP)处理经数字化的信号(SDi)以形成m个调适的信号(SPj)，并且将信号(SPj)提供给数字信号处理器(DSP)的输出寄存器，其中数字信号处理器具有时钟频率(fDSP)，其中，所述信号(SPj)能够以输出频率fSP‑out‑j)被输出或被读出，其中根据本发明各频率(fSD‑out‑i、fDSP、FSP‑ou‑j)当中的一个或多个可变，尤其是与所述频率中的其它频率无关地可变。
n个模拟输入(11)，所述模拟输入具有模拟-数字转换器(12)，其中n≥1，至少一个数字信号处理器(13)，所述数字信号处理器具有输入寄存器(14)和输出寄存器(15)，其中一个或多个所述模拟-数字转换器以采样频率fSi采样并数字化依赖于测量变量的当前值的输入信号Si，并且以输出频率fSD-out-i把经数字化的信号SDi转送至所述数字信号处理器的所述输入寄存器，其中所述数字信号处理器把所述经数字化的信号SDi处理成m个经处理的信号SPj，并将其转送至所述数字信号处理器的所述输出寄存器，其中所述数字信号处理器具有时钟频率fDSP，其中m≥1，并且j＝1,…,m，其中，所述输出寄存器的所述信号SPj能够以输出频率fSP-out-j被输出或被读出，其中，所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的多个与所述频率当中的其它频率无关地可变。
其中所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j中的一个或多个至少依赖于所述经数字化的测量信号SDi或依赖所述测量信号SDi的变量当中的至少一个。
其中所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j中的一个或多个依赖于时间导数和/或依赖所述至少一个经数字化的测量信号SDi的时间特性的另一个函数。
其中所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j中的一个或多个依赖于所述至少一个经数字化的测量信号SDi的标准差或依赖所述标准差的变量。
其中，所述控制器从所述数字信号处理器接收至少一个输出信号SPj，并且，根据所接收的输出信号SPj，向所述集成电路输出响应信号Sr，其中所述集成电路的所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的至少一个根据所述响应信号Sr可变。
6.如权利要求5所述的测量发送器，其中所述响应信号Sr是控制信号，利用该控制信号预定用于所述集成电路的所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的至少一个的期望值。
7.如权利要求5所述的测量发送器，其中所述响应信号Sr包括经处理的测量值，基于该经处理的测量值，所述集成电路确定所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j的期望值。
8.如权利要求5所述的测量发送器，其中所述响应信号Sr包括测量值的时间导数或测量值的标准差。
9.如权利要求5至8中的一项所述的测量发送器，其中所述控制器具有辅助功能，所述辅助功能包括，基于代表静水压力的信号SPj利用料槽描述文件对料槽中装料量的专用计算，或通过记录压差信号测定流速。
专用集成电路和具有该电路的测量发送器
技术领域
[0001] 本发明涉及电子电路，尤其是集成电路，尤其是专用集成电路，并且涉及具有这样电路的测量发送器。
背景技术
[0002] 专用集成电路本身是公知的，并且例如应用于工业过程测量技术的测量发送器中，例如，为了操作具有模拟电换能器的传感器，并且为了数字化并且调节其模拟的初级信号，以及转送输出信号至上级单元。
[0003] 现代测量发送器必须在大量应用领域中发挥作用，并且能够处理大部分各种各样的对于测量的精确和动态范围的需求。此外，在理想的情况下，测量发送器的部件应当在其性能上是可扩展的，并且在能耗方面是灵活的。
[0004] 从而，本发明的目的是提供电子电路，尤其是特定用途的电路和测量发送器，其分别很大程度上满足了这些需求。
[0005] 该目的通过电子电路得以实现，尤其是如权利要求1所限定的专用集成电路，以及如权利要求5所限定的测量发送器。
发明内容
[0006] 本发明的电子电路，尤其是本发明的专用集成电路，包括：n个模拟输入，其具有模拟-数字转换器(ADCi)，其中n≥1；至少一个数字信号处理器(DSP)，其具有输入寄存器和输出寄存器，其中一个或多个模拟-数字转换器(ADC)以采样频率fSi采样并数字化输入信号Si(其依赖测量变量的当前值)，并且以输出频率fSD-out-i将经数字化的信号SDi转送至数字信号处理器的输入寄存器中，其中数字信号处理器(DSP)将经数字化的信号SDi处理为m个经处理的信号SPj，并且将该信号转送至数字信号处理器(DSP)的输出寄存器，其中数字信号处理器具有时钟频率fDSP，其中，m≥1，并且j＝1，...，m，其中，输出寄存器的信号SPj能够以输出频率fSP-out-j被输出，其中，根据本发明，频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的一个或多个可变，其中尤其是频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的一个或多个与所述频率当中的其它频率无关地可变。
[0007] 在专用集成电路的进一步的发展中，一个或多个频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j至少依赖于经数字化的测量信号SDi或依赖测量信号SDi的变量当中的至少一个。
[0008] 在本发明的进一步发展中，一个或多个频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j依赖于时间导数和/或依赖于至少一个经数字化的测量信号SDi的时间特性的另一个函数。
[0009] 在本发明的进一步发展中，一个或多个频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j依赖于至少一个经数字化的测量信号SDi的标准差或依赖该标准差的变量。
[0010] 本发明的测量发送器包括：本发明的专用集成电路；以及控制器，其中控制器从数字信号处理器(DSP)接收至少一个输出信号SPj，并且根据接收的输出信号SPj，向集成电路输出响应信号Sr，其中集成电路的所述频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的至少一个根据响应信号Sr可变。
[0011] 在本发明的进一步发展中，响应信号Sr包括控制信号，或控制器产生这样的控制信号，利用该控制信号预定用于集成电路的可变频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j当中的至少一个的期望值。
[0012] 在本发明的进一步发展中，响应信号Sr包括经处理的测量值，基于该经处理的测量值，集成电路确定可变频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j的期望值。
[0013] 在本发明的进一步发展中，响应信号Sr包括测量值的时间导数或测量值的标准差。
[0014] 在本发明的进一步发展中，控制器具有辅助功能，其例如包括，基于代表静水压力的信号SPj利用料槽描述文件对料槽中装料量的专用计算，或通过记录压力差信号测定流速。
附图说明
[0015] 本发明将基于附图中示出的实施例的示例更加详细地进行阐释，其中：
[0016] 图1是本发明专用集成电路(ASIC)的实施例的第一示例的图示；
[0017] 图2a是根据现有技术的具有固定频率或频率比的ASIC信号的时间特性；
[0018] 图2b是具有可变频率或频率比的本发明的ASIC信号的时间特性；
[0019] 图3是基于输出信号SPi时间导数的数字信号处理器的时钟频率fDSP控制示例；
[0020] 图4a是本发明的测量发送器的第一图示；以及
[0021] 图4b是本发明的测量发送器的更详细的第二图示。
具体实施方式
[0022] 在图1中示出的专用集成电路(ASIC)1具有n个模拟信号输入11，在该模拟信号输入11上施加，例如，(压电-)电阻式压力传感器桥接电路或电容式压力传感器，温度传感器，和/或一些其他的测量换能器的测量电路的电压和/或电流。
[0023] 模拟信号Si(参考图1中信号1至信号x)由模拟-数字转换器12以采样频率fSi采样并数字化，并且经数字化的信号SDi以输出频率fSD-out-i被转送至数字信号处理器13的输入寄存器(Rin1...x)14。模拟-数字转换器尤其可以是西格玛-德尔塔转换器。
[0024] 插入至输入寄存器的n个信号SDi由信号处理器13处理，用来形成m个经处理的信号SPj，并且将其发送至数字信号处理器(DSP)的输出寄存器(Rout1...x)。
[0025] 该处理包括，例如，基于两个均代表电容测量值的信号SD1、SD2和代表温度测量值的信号SD3，压力测量值的确定，利用补偿模型来计算(从存储器(未示出)提供补偿模型的系数)，并且随后作为输出信号SPj被置于至少一个输出寄存器15中。
[0026] 其他形式的处理可以包括，例如进入信号的滤波。
[0027] 数字信号处理器具有输出频率fDSP，例如，其可达1kHz至若干100Hz。DSP例如在1.25ms内完成其程序运行。例如，该程序包括多达400条命令。例如，时钟频率于是可达
300kHz。例如，在最慢的时钟频率的情况下，计算周期花费160ms。时钟频率于是只可达略微高于2kHz。
[0028] 信号以输出频率fSP-out-j从输出寄存器被输出或被读出。
[0029] 输出寄存器15被读出，例如通过具有高频的数字-模拟转换器，为了能够向模拟输出提供测量值的密集序列。输出寄存器还能够以比DSP周期频率更低的频率被操作。
[0030] 例如，另一输出寄存器涉及拖动指针值，其以显著减小的频率被下载。
[0031] 根据本发明，一个或多个频率fSD-out-i、fDSP、fSP-out-j是可变的，并且实际上，优选的是彼此无关。
[0032] 这种情形区别于现有技术，并且以图2a和2b中的对比为基础来呈现，其中根据图2a，所有频率基本上是相等的。这导致了相对刚性的系统，在其频率适配的情况下，例如为了降低功率损耗，影响ASIC的总体功率特征的情况下。相反，在本发明ASIC的情况下，频率适用于所需的特定测量情形。因此，例如，频率fSD-out-1，2可以是上述经数字化的电容测量值的输出速率，而，在热慢系统中，频率fSD-out-3对于缓慢改变温度测量值是相当低的。相应地，来自DSP 13的输出寄存器的输出频率能够按需改变。
[0033] 图3示出了作为数字信号处理器的输出信号SPi的时间导数dSPi/dt的函数的数字信号处理器的时钟频率的控制的示例。当时间导数dSPi/dt超过阈值时，时钟频率增加常数值。然而为了时钟频率不会持续在两个频率之间来回跳跃，当时间导数移到阈值的附近时提供滞后，根据该滞后，当该导数显著低于阈值时，时钟频率仅下沉。数字信号处理器的时钟频率的这种控制能够由ASIC来执行，或者在给出的情况中，依赖本发明的特定实施例，由上级单元来执行。
[0034] 为阐释借助于上级单元影响频率，现在参考图4a和4b。
[0035] 图4a示出了测量发送器的简单示例，其具有ASIC 2，其连接至控制器3，其中控制器3执行ASIC 2的DSP的信号SPj的评估的辅助功能。此处，例如，其确定信号SPj的时间导数dSPj/dt，并且随后向ASIC2输出用于可变频率当中的一个或多个的期望值，作为响应信号。该响应信号具有索引值，根据该索引值，该ASIC必须从存储器读取期望值，或发送具体的频率值。
[0036] 图4b示出了具有ASIC 4和控制器5的测量发送器的更详细的表示。该ASIC借助其数字信号处理器在第一程序部分确定静压，其信号p_stat被发送至控制器5。该控制器在表(LUT，用于查找表)中包含例如料槽的描述文件，并且随后基于压力信号p_stat，能够以m3计算装料体积或以t计算质量。相应的料位信号作为响应信号被发送至该ASIC，例如，为了经由该ASIC的第二程序部分来进行处理，并且随后输出至该ASIC的模拟输出。
[0037] ASIC此外包括非易失性存储器(NVM)，在该非易失性存储器中以料位的函数的形式存储用于可变频率的期望值。现在ASIC因此基于来自控制器的响应信号，该响应信号例如代表料位，执行所需的频率适配，如为了在超过或低于有威胁的界限值的情况下，能够以更高速率提供信号，例如，用于泵保护或用于防止过度装料。
