一种用于从包含至少一个交流分量的信号（Ｖｓ）中获得输出信号（Ｖａ）的电路装置包括：用于提供这一信号（Ｖｓ）的信号源（１）；用于确定信号（Ｖｓ）的最大值（Ｖｍａｘ）的第一峰值检测设备（２）；用于确定信号（Ｖｓ）的最小值（Ｖｍｉｎ）的第二峰值检测设备（３）；用于通过根据规则Ｖ１＝Ｋ１＊｛Ｖｓ－（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２）加性结合信号（Ｖｓ）、最大值（Ｖｍａｘ）和最小值（Ｖｍｉｎ）来获得第一合成信号（Ｖ１）的第一信号结合设备（４，５，６，７１），其中Ｋ１为可自由选取的第一常数因子；用于通过根据规则Ｖ２＝（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）＊Ｋ２加性结合最大值（Ｖｍａｘ）和最小值（Ｖｍｉｎ）来获得第二合成信号（Ｖ２）的第二信号结合设备（７，７２），其中Ｋ２为可自由选取的第二因子；用于乘方第一合成信号（Ｖ１）的第一乘方设备（８）；用于乘方第二合成信号（Ｖ２）的第二乘方设备（９）；以及用于通过根据规则Ｖａ＝Ｋ３＊｛（１／８）＊（Ｋ１／Ｋ２）↑［２］＊（Ｖ２）↑［２］－（Ｖ１）↑［２］｝加性结合所乘方的第一合成信号（（Ｖ１）↑［２］）和所乘方的第二合成信号（（Ｖ２）↑［２］）来获得输出信号（Ｖａ）的第三信号结合设备（１００，１１，１０１），其中Ｋ３为可自由选取的第三常数因子。借助还包括一种包含这样的电路装置的旋转速度测量设备以及一种获得输出信号的方法的本发明专利技术，可从包含具有有限分辨度的交流分量中获得输出信号的不变的或增加的分辨度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从包含至少一个交流分量的信号中获得输出信号的电路装置。本专利技术还涉及一种包括这样的电路装置的旋转速度测量设备并涉及一种从包含至少一个交流分量的信号中获得输出信号的方法。
技术介绍
从Valvo公司于1986年5月11日以“磁场传感器KMZ 10的使用(Uses of magnetic field sensors KMZ 10)”为标题出版的文件“Technical Information TI 861105”的5.6部分和相关的附图3.3中可以了解一种用于测量旋转速度的装置，该装置包括磁阻磁场传感器和用作编码器的磁的或可磁化的齿轮，该装置提供实际上为正弦的输出电压。利用齿轮的齿数以及因此利用编码器的磁极数，输出电压的瞬时分辨率也会在编码器运转期间得到提高，而这在防抱死制动系统(ABS)中检测车轮的旋转速度时尤为重要。因为用于测量旋转速度的此类装置中所使用的模块正被小型化，所以要由传感器来采样的编码器(例如齿轮)也变得越来越小。如果齿数(即编码器的磁极)保持不变以便在编码器运转期间保持输出电压的分辨度恒定，那么通常更普遍地称为编码器的模块的齿的尺寸或齿距必须同样被制作得较小。但是，结果，磁场传感器中可用于信号产生的磁场强度也被降低。为了对这种降低做出补偿，同样必须减小编码器和磁场传感器(通常设计为气隙)之间的距离。但是，大多数应用中不可接受这种气隙减小。例如，在用于防抱死制动系统的旋转速度传感器的情况下，减小的气隙一方面将导致对制造公差要求的提高，并也导致更高的机械灵敏度和过失赔偿责任。尽管编码器被制造得较小，但因此编码器的模块却比不必做得较小。如果减少齿数(即编码器的磁极)，则可因此实现编码器尺寸的减小。但是，这意味着磁场传感器的输出电压分辨度在编码器运作期间会有不希望的下降，因为编码器的磁极代表后者更大的旋转角。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电路装置，用于从包含至少一个交流分量的信号中获得输出信号，该电路装置可被用来实现输出信号的至少不变或增加的分辨度，同时包含交流分量的信号具有一个有限分辨度。本专利技术的另一个目的是提供包括这种电路装置的旋转速度测量设备并也提供一种从包含至少一个交流分量的信号中获得这种输出信号的方法。根据本专利技术，这一目的通过用于从包含至少一个交流分量的信号中获得输出信号的电路装置来实现，所述电路装置包括提供这一信号的信号源；用于确定该信号最大值的第一峰值检测设备；用于确定信号最小值的第二峰值检测设备；用于通过根据以下规则加性结合(additive linking)信号、最大值和最小值来获得第一合成信号的第一信号结合设备V1＝K1*{Vs-(Vmax+Vmin)/2}其中K1为可自由选取的第一常数因子；用于通过根据以下规则加性结合最大值和最小值来获得第二合成信号的第二信号结合设备V2＝(Vmax-Vmin)*K2，其中K2为可自由选取的第二常数因子；用于乘方第一合成信号的第一乘方设备、用于乘方第二合成信号的第二乘方设备；以及用于通过根据以下规则加性结合所乘方的第一合成信号与所乘方的第二合成信号来获得输出信号的第三信号结合设备Va＝K3*{(1/8)*(K1/K2)2*(V2)2-(V1)2}，其中K3为可自由选取的第三常数因子。此情况下，Vs为包含至少一个交流分量的信号，Vmax为其最大值且Vmin为其最小值，V1为第一合成信号，V2为第二合成信号且Va为输出信号。本专利技术基于以下的认识通过乘方包括交流分量的信号、特别是包含至少基本谐波的交流分量的信号，可实现倍频，以致所乘方的信号包含具有双倍所述交流分量的频率的信号分量(在此下面也称为谐波)。然而，在这种情况下，对后者进行乘方期间，信号中的偏移分量产生具有所述交流分量频率的附加分量(在此下面也称为基波分量)，必须考虑上述事实导致的难度。但是，在这样的乘方信号中很难分离基波和谐波，特别是如果交流分量的频率变化，如例如在用于测量旋转速度的前述装置的应用中的情况。根据本专利技术的电路装置和方法以简单的方式克服了这些困难。相应地，在乘方之前，对信号中的偏移分量实施补偿，以致乘方不产生基波。由乘方所产生的信号中保留的常数分量随后被移除，以致仅获得谐波作为输出信号。本专利技术还具有以下优点，即根据本专利技术的信号处理步骤独立于该信号的所述交流分量的频率。因此，以相同的可靠度生成一直到零的所有频率的输出信号。在由用于测量旋转速度的装置所提供的一种用于处理信号的应用中，这意味着，即使在直到停止的低旋转速度下，根据本专利技术的电路装置和根据本专利技术的方法仍提供理想的结果。这在涉及安全的应用中或特别是交通工具技术中尤为重要。使用信号处理路径中的电容耦合对信号中常量和交流分量进行传统分离无法达到本专利技术所提供的优点。首先，电容耦合通常依赖于频率，并且此处必要的甚至低频的信号的处理要求非常大的电容器，而不允许紧凑的设计。其次，信号的常量和交流分量的电容分离自身无法解决通过使编码器更小所带来的问题。此外，借助电容耦合而在没有附加滤波的情况下不可能区分基波和谐波。在这种情况下，本专利技术不局限于通过磁阻磁场传感器提供包含至少一个交流分量的信号。更确切地，本专利技术能够被通用在需要以在大频域范围上的高可靠度和低支出对信号频率进行加倍的任何地方。一个优选应用领域是传感器技术中，并且特别是传感器信号的评估中。因此，根据本专利技术的一个有利的改进方案，由传感器设备形成信号源。这个传感器设备被优选地设计为磁阻传感器设备，例如被设计为所谓的传统AMR磁力计电桥。同本专利技术协同使用的编码器可以是具有或不具有固有磁化的无源或有源编码器。诸如霍尔元件的其它磁电转换器也可被用作包含至少一个交流分量的信号的信号源。根据本专利技术，有利地利用上述根据本专利技术类型的电路装置来设计旋转速度测量设备。由此，既便给定非常紧凑的设计、特别是编码器的紧凑设计，所测量的旋转速度也可达到良好的分辨度。根据本专利技术的、用于从包含至少一个交流分量的信号中获得输出信号的方法有利地包括以下方法步骤 —确定信号的最大值，—确定信号的最小值，—通过根据以下规则加性结合信号、最大值和最小值来获得第一合成信号V1＝K1*{Vs-(Vmax+Vmin)/2}—通过根据以下规则加性结合最大值和最小值来获得第二合成信号V2＝(Vmax-Vmin)*K2—乘方第一合成信号，—乘方第二合成信号，以及—通过根据以下规则加性结合所乘方的第一合成信号与所乘方的第二合成信号来获得输出信号Va＝K3*{(1/8)*(K1/K2)2*(V2)2-(V1)2}在这种情况下，上述方程中Vs为包含至少一个交流分量的信号，Vmax为其最大值，且Vmin为其最小值，V1为第一合成信号，V2为第二合成信号，Va为输出信号，且K1、K2和K3分别为可自由选取的第一、第二和第三常数因子。而且，根据本专利技术的电路装置的扩展使得可能以简单方式使频率通过相应提供多个设备来倍增，特别是第一峰值检测设备、第二峰值检测设备、第一信号结合设备和第一乘方设备的组合，这些组合以阶梯网络彼此连接。在这个阶梯网络中，信号交替地摆脱了偏移和常数分量，且剩余的交流分量被乘方。在相应设计的方法中，下列信号处理步骤—确定信号的最大值，—确定信号的最小值，—通过根据以下规则加性结合信号、最大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电路装置，用于从包含至少一个交流分量的信号（Ｖｓ）中获得输出信号（Ｖａ），所述电路装置包括提供这一信号（Ｖｓ）的信号源（１），用于确定该信号（Ｖｓ）的最大值（Ｖｍａｘ）的第一峰值检测设备（２），用于确定该信号（Ｖｓ）的最小值（Ｖｍｉｎ）的第二峰值检测设备（３），用于通过根据以下规则加性结合信号（Ｖｓ）、最大值（Ｖｍａｘ）和最小值（Ｖｍｉｎ）来获得第一合成信号（Ｖ１）的第一信号结合设备（４，５，６，７１）Ｖ１＝Ｋ１＊｛Ｖｓ－（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２｝，其中 Ｋ１为可自由选取的第一常数因子，用于通过根据以下规则加性结合最大值（Ｖｍａｘ）和最小值（Ｖｍｉｎ）来获得第二合成信号（Ｖ２）的第二信号结合设备（７，７２）Ｖ２＝（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）＊Ｋ２，其中Ｋ２为可自由选取的第二 常数因子，用于乘方第一合成信号（Ｖ１）的第一乘方设备（８），用于乘方第二合成信号（Ｖ２）的第二乘方设备（９），以及用于通过根据以下规则加性结合所乘方的第一合成信号（（Ｖ１）↑［２］）和所乘方的第二合成信号（（Ｖ２）↑［２］）来获得输 出信号（Ｖａ）的第三信号结合设备（１００，１１，１０１）Ｖａ＝Ｋ３＊｛（１／８）＊（Ｋ１／Ｋ２）↑［２］＊（Ｖ２）↑［２］－（Ｖ１）↑［２］｝，其中Ｋ３为可自由选取的第三常数因子。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R布赫霍尔德，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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