CH447274A - Mit zeitlich gestaffelter Codierung arbeitender Analog-Digital-Umsetzer - Google Patents

Mit zeitlich gestaffelter Codierung arbeitender Analog-Digital-Umsetzer

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CH447274A
CH447274A CH761966A CH761966A CH447274A CH 447274 A CH447274 A CH 447274A CH 761966 A CH761966 A CH 761966A CH 761966 A CH761966 A CH 761966A CH 447274 A CH447274 A CH 447274A
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analog
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Rudolf Dr Kersten
Ringelhaan Otmar
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Siemens Ag
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Description


  Mit zeitlich     gestaffelter    Codierung arbeitender     Analog-Digital-Umsetzer       Die Erfindung bezieht sich auf einen     Analog-Digital-          Umsetzer        mit        zeitlich        gestaffelter        Codierung    für Ge  räte und Anlagen zur Verarbeitung von insbesondere  sehr     breitbandigen    elektrischen Signalen.  



       Codierer    dieser Art ermöglichen es, den zeitlichen  Rahmen für die Codierung eines     Ampl-itudenwertes    über  den durch zwei aufeinanderfolgende     Amplitudenproben     gegebenen Zeitraum     (Abtastperiode)    hinaus auszudeh  nen und eignen sich daher besonders für die Verarbei  tung     breitbandiger        Signale.    Hierzu wird der     Codiervor-          gang    in     Teilcodiervorgänge    zerlegt und das Ergebnis  eines     Teilcodiervorgangs    zusammen mit dem inzwischen  gespeicherten Analogwert dem nächsten     Teilcodierer    zu  geführt,

   der eine zweite Teilcodierung vornimmt. Gleich  zeitig kann der erste     Teilcodierer    schon den nächsten       Abtastwert    verarbeiten. Auf den zweiten     Teilcodierer     kann gegebenenfalls noch ein dritter und auf diesen ein  weiterer usw. folgen. Die     Teilcodierer    selbst können  für ein, zwei     und    mehr Binärelemente ausgelegt sein.

    In dem     Falle,    in     dem    jeder     Tenlcodierer        nur    einem Bi  närelement zugeordnet ist, müssen     soviele        Teilcodierer,     wie der gewünschte Code Binärelemente aufweist, hin  tereinander geschaltet werden.

   Die     Teilcodierer    bestehen  im wesentlichen aus wenigstens einem     Entscheider    mit       Bewerter    und einem Netzwerk, von denen der     Entschei-          der    der eigentlichen Codierung und das Netzwerk zu  sammen mit dem     Bewerter    der Erzeugung des dem im  Zuge der Umsetzung nachfolgenden     Teilcodierer    zu  zuführenden     Amplitudenwertes    dient.

   Das Netzwerk hat  hierbei vor allem die Aufgabe, den Analogwert über  die Zeit hinweg zu verzögern, die der     Entscheider    ein  schliesslich des     Bewerters    für     ihre    Funktion benötigen.  



  Es sind nach dem Prinzip der zeitlich gestaffelten  Codierung arbeitende     Analog-Digital-Umsetzer    bekannt,  bei denen das Netzwerk im wesentlichen aus einer Ver  zögerungsleitung besteht, die dabei von einem Koaxial  leitungsabschnitt realisiert ist. Verzögerungsleitungen  dieser Art lassen sich mit den an sie zu stellenden       Anforderungen    bei     erträglichem    Aufwand nur verwirk-         lichen,    solange sowohl die Bandbreite des zu codieren  den Analogsignals als auch die Stellenzahl des verwen  deten binären Codes in angemessenen Grenzen bleiben.

    Zur Umsetzung beispielsweise eines Signals von 5 MHz       Bandbreite    mit 256     Amplitudenstufen,    entsprechend  einem     binären    Code mit n = 8     Elemen@üen,    lassen sich  die durch die hohe     Codiergeschwindigkeit    und     -genauib          keit    bedingten Forderungen hinsichtlich Reflexionsfak  tor,     Dämpfungs-    und     Phasengang    für diese Verzöge  rungsleitungen praktisch nicht mehr erfüllen.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen  mit hoher     Codiergeschwindigkeit    und     -genauigkeit    ar  beitenden     Analog-Digital-Umsetzer    der einleitend be  schriebenen Art einen     einfachen,    die geschilderten  Schwierigkeiten überwindenden Lösungsweg aufzuzei  gen.  



  Ausgehend von einem     Analog-Digital-Umsetzer    mit  zeitlich gestaffelter Codierung für Geräte und Anlagen  zur Verarbeitung von insbesondere sehr     breitbandigen     elektrischen Signalen, welcher mindestens zwei     Teilco-          dierer    aufweist, denen     Amplitudenwerten    des umzu  setzenden Analogsignals entsprechende Signale nach  einander im Rhythmus einer     Signalabtastfrequenz    zuge  führt werden und bei dem die     Teilcodierer    jeweils we  nigstens     einen        Entscheider    mit     Bewerter    sowie ein Netz  werk umfassen,

   wobei der     Entscheider    der     Erzeugung     eines     Codesignales    und das Netzwerk zusammen mit  dem     Bewerter    der     Erzeugung    des dem nachfolgenden       Teilcodierer    im Zuge der Umsetzung zuzuführenden  Signals dient, wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung  dadurch gelöst, dass das einen     Treppenspannungserzeu-          ger    darstellende Netzwerk ein mit einer     Verstärkerein-          richtung    zusammenarbeitender Speicher ist,

   der im  Rhythmus der     Signalabtastfrequenz    über eine Schalt  einrichtung kurzzeitig auf das an seinem Eingang an  stehende Signal zur     Gewinnung        eines    hierzu zeitverzö  gerten Signals an seinem Ausgang umgeladen wird.  



  Bei geeigneter Ausbildung des Netzwerks für die  Überbrückung der Funktionszeit von     Entscheider    und           Bewerter    durch einen als Zwischenspeicher wirksamen       Treppenspanmingserzeuger    wird es möglich, das Ana  logsignal bei verhältnismässig geringem Aufwand auch  bei höchsten Anforderungen an die     Linearität    zu ver  grössern. Damit erweist sich aber der Erfindungsgegen  stand in ausserordentlich vorteilhafter Weise bei grosser       Codiergenauigkeit    als für sehr hohe     Codiergeschwindig-          keiten    geeignet.  



  An sich kann das umzusetzende Analogsignal dem       Codierer    in kontinuierlicher Form angeboten werden.  Jedoch ist es zweckmässig, es zuvor im Rhythmus der       Signalabtastfrequenz    in einem dem     Codierer    vorgeschal  teten     Treppenspannungserzeuger    in ein Treppensignal  umzuformen.  



  Jeder     Treppenspannungserzeuger    kann in vorteil  hafter Weise     einen    ersten Verstärker aufweisen, der mit  seinem Ausgang über die     Schalteinrichtung    auf eine  den     eigentlichen    Speicher     darstellenden    Kondensator  arbeitet, dem sich ein zweiter Verstärker anschliesst.  



  Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist je  der     Teileodierer    zur Erzeugung nur eines! Elementes dies       n-stelligen    binären Codes ausgestaltet.  



  In diesem Falle besteht, abgesehen vom letzten       Teilcodierer,    zweckmässig jeder     Teilcodierer    aus zwei  einander parallel geschalteten Signalwegen, von denen  der eine durch einen     Treppenspannungserzeuger    und  der andere vom gegebenenfalls durch vor- und nachge  schaltete Trennverstärker erweiterten     Entscheider    ge  bildet ist, von denen der ausgangsseitige Trennverstär  ker des     Entscheiders    den     Bewerter    mit umfasst. Dabei  sind die     Teilcodierer    entsprechend der abnehmenden  Rangfolge der sie darstellenden n Codeelemente hinter  einander geschaltet.

   Die Reihenschaltung der     Teilcodie-          rer    ermöglicht in besonders einfacher Weise den Auf  bau des     Gesamtcodierers    in einzelnen Baugruppen, die  dabei jeweils von einem     Teilcodierer    gebildet sind. Be  sonders günstig gestalten sich die Verhältnisse, wenn  ein solcher aus n in Reihe geschalteten, ein Element  darstellenden     Teilcodierern    nach der Erfindung zur Um  setzung eines Analogsignals in einen n Stellen aufwei  senden gewöhnlichen binären Code vorgesehen wird.

    In diesem Falle können nämlich die     Entscheider    sämt  licher     Teilcodierer    dadurch gleich ausgebildet werden,  indem die Stufenverstärkung eines     Teilcodierers    längs  eines vom     Treppenspannungserzeuger    gebildeten Signal  wegs zwei beträgt.  



  Der     Entscheider    und die Schalteinrichtung des       Treppenspannungserzeugers    eines     Teilcodierers    werden  zweckmässig vom gleichen Taktpuls gesteuert. Dabei  unterscheiden sich die Taktpulse für die Schalteinrich  tung des     Treppenspannungserzeugers    und den     Entschei-          der    von zwei unmittelbar     aufeinan@derfolgenden        Teil-          codierern    voneinander durch eine 180  Phasenverschie  bung.  



  Um unter anderem den Einfluss von äusseren Stö  rungen auf den     Analog-Digital-Umsetzer    nach der Er  findung möglichst klein zu machen, ist es sinnvoll, ihn  hinsichtlich des umzusetzenden und des umgesetzten  Signals symmetrisch aufzubauen.  



  An Hand von     in    der Zeichnung dargestellten Aus  führungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch  näher erläutert werden.  



  In der Zeichnung bedeuten:       Fig.    1 ein     Prinzipschaltbild    für einen mit zeitlich  Gestaffelter Codierung arbeitenden     Analog-Digital-Um-          setzer    nach der Erfindung;         Fig.    2 ein Funktionsschema zum     Prinzipschaltbild     nach der     Fig.    1;       Fig.    3 das Blockschaltbild eines     Analog-Digital-Um-          setzers    nach der Erfindung;       Fig.    4 ein Zeitdiagramm der an verschiedenen Stel  len der Schaltung nach der     Fig.    3 auftretenden Spannun  gen;

         Fig.    S das Blockschaltbild eines weiteren Analog       Digital-Umsetzers    nach der Erfindung.  



  Das     Prinzipschaltbild    nach der     Fig.    1 stellt einen       Analog-Digital-Umsetzer    für einen n = 3 Stellen auf  weisenden binären Code dar. Zur Gewinnung der drei  Stellen des binären Codes weist die Schaltung drei       Teilcodierer    auf, von denen die Teilcodierung für das  höchstwertige Element 1 und das     zweithöchstwertige     Element 2 jeweils aus einem     Entscheider    E1 bzw. E2,  einem     Treppenspannungserzeuger        Tpl    bzw.     Tp2    und  einem Verstärker     VJ    bzw. V2 bestehen.

   Der     Teil-          codierer    für das     niedrigstwertige    Element 3 sieht da  gegen lediglich den     Entscheider    E3 vor. Die Code  elemente treten hierbei an den entsprechend mit 1 bis  3 bezeichneten Ausgängen der     Entscheider    E1 bis E3  auf.

   Das umzusetzende Analogsignal     Si    wird dem Ein  gang e zugeführt, der hierbei der Eingang des ersten       Teilcodierers    für das höchstwertige Element 1     is'_.    Die  den     Entscheidern    E1 und E2 parallel geschalteten     Trep-          penspannungserzeuger        Tpl    und     Tp2    verzögern das Ana  logsignal     Si    zwischen den Schaltungspunkten I und     II     bzw.

   den am Ausgang des Verstärkers V 1 auftretenden  Rest des Analogsignals zwischen den Schaltungspunkten       III    und IV um die Zeit     9t    im Sinne einer Überbrückung  der     Entscheiderzeiten    der     Entschesder    El bzw. E2. Da  eine Überbrückung der     En!tscheiderzeit    dies letzen     Ent-          scheiders    E3 nicht mehr erforderlich ist, wird der am  Schaltungspunkt V des Ausgangs des Verstärkers V2  auftretende Signalrest lediglich dem Eingang des genann  ten letzten     Entscheiders    zur Bewertung zugeführt.  



  Zum besseren Verständnis der     Wirkungsweise    der  bei der Schaltung nach der     Fig.    1 zum Tragen kommen  den zeitgestaffelten Codierung dient das in der     Fig.2     angegebene Funktionsschema. Hierbei ist angenommen,  dass die Amplitude des Analogsignals     Si    zwischen den  Werten     +    A und - A liegen und     entsprechend    den  von einem dreistelligen Binärcode darzustellenden acht       Amplitud@enwerten    in acht     Quantisierungsintervalle    0 bis  7     unterteilt    ist.

   Wie die     Fig.    2 erkennen lässt, ist die  über der Abszisse aufgetragene Signalamplitude vom  Wert - A bis     +    A in dem mit I bezeichneten Bereich  der Abszisse in Gestalt von die einzelnen     Quantisie-          rungsintervalle    darstellenden übereinander angeordneten  Kästchen angegeben. Eine gleiche     Darstellungsweise    ist  in den mit     1I    bis V bezeichneten Bereichen auf der Ab  szisse vorgenommen. Die Bereiche I bis V entsprechen  hierbei den Schaltungspunkten I bis V in der     Fig.    1.

    Der am Schaltungspunkt I nach der     Fig.    1 ankommende  zu codierende     Amplitudenwert,    der hierbei die in der       Fig.    2 im Bereich I     :dargestellten    acht     Stufen    0 bis 7  aufweisen kann, wird im ersten     Entscheider    El darauf  hin geprüft, ob die Augenblicksamplitude positiv oder  negativ ist, d. h. ob die Amplitude einem der unterhalb  er Abszisse vorhandenen     Quantisierungsintervalle    0 bis  3 oder aber einem der oberhalb der Abszisse liegenden       Quantisierungsintervalle    4 bis 7 zuzuordnen ist.

   Ist der  einen Augenblickswert des Analogsignals darstellende       Amplitudenwert    positiv, so wird von ihm der Wert A/2  abgezogen; ist er negativ, so wird der Wert A/2 addiert.  In der     Fig.    1 ist dies durch den mit   A/2 bezeichne-           ten    Pfeil in der Zuleitung vom Ausgang des     Entschei-          ders    E1 zum Schaltungspunkt     II    angedeutet.

   Die durch  diese Addition oder Subtraktion des Wertes A/2 zum  Augenblickswert des Analogsignals     vollzogene    Bewer  tung erfolgt durch einen vom     Entscheider    E 1 mit um  fassten     Bewerter.    Die Bewertung wird dadurch möglich,  dass der     Treppenspannungserzeuger        Tpl    die     Entschei-          derzeit    überbrückt.

   Die Addition bzw. die Subtraktion  des Wertes     A/2    ist im Funktionsschema der     Fig.    2 im  Bereich     II    der Abszisse dadurch zum Ausdruck ge  bracht, dass entweder die     Quantisierungsintervalle    0     bis     3 des Bereichs I um den Wert A/2 nach oben bzw.  die     Quantisierungsintervalle    4 bis 7 um den Wert A/2  nach unten verschoben angegeben sind.

   Der auf diese       Weise     dem     folgenden        Teilcodierer        für    die  weitere Codierung zuzuführende neue     Amplitudenwert     wird im Verstärker V 1 um den Faktor 2 verstärkt  (Abschnitt     III).    Diese Massnahme ist zwar nicht erfor  derlich, hat jedoch den Vorteil, dass seine Bewertung im       Entscheider    E2 nicht nur in der gleichen Weise durch  geführt werden kann, sondern dass ihm im Schaltungs  punkt IV in Abhängigkeit des     Entscheiderergebnisses     dieses     Entscheiders    wiederum der gleiche Wert A/2 ad  diert oder subtrahiert werden kann.

   Der     Entscheider    E2  entscheidet wie der erste     Entscheider    wieder darüber,  ob der seinem Eingang zugeführte     Amplitudenwert    po  sitiv oder negativ ist. Ist er positiv, d. h. stimmt er mit  einem der     Quantisierungsintervalle    2, 3, 6, 7 überein,  dann wird der Wert A/2 davon subtrahiert; ist er ne  gativ, d. h. stimmt er mit einem der     Quantisierungsinter-          valle    0, 1, 4, 5 überein, dann wird der Wert A/2 hinzu  addiert.

   Dieser Bewertungsvorgang ist in der     Fig.    1  wiederum durch den mit   A/2 bezeichneten Pfeil in  der     Verbindung    zwischen dem Ausgang des     Entschei-          ders    E2 und dem Schaltungspunkt IV angedeutet. Das  Ergebnis dieser Addition bzw. Subtraktion ist in dem  mit IV bezeichneten Bereich auf der Abszisse in ent  sprechender Weise angegeben. Der nunmehr noch vom  dritten     Teilcodierer    auszuwertende, im Schaltungspunkt  IV nach der     Fig.    1 neu gebildete     Amplitudenwert    wird  über den Verstärker V2 mit dem Verstärkungsgrad 2  dem Eingang des     Entscheiders    E3 zugeführt (Ab  schnitt V).

   Die     Entscheider    E1 bis E3 geben an die Aus  gänge für die Elemente 1 bis 3 je nachdem, ob die     Ent-          scheider        einen    positiven oder negativen Wert feststellen,  eine binäre  Eins  oder     eine    binäre  Null  ab.  



  Das nähere Einzelheiten angebende Blockschaltbild  der     Fig.    3 für ein Ausführungsbeispiel eines Analog  Digkal-Umsetzers nach     der        Erfindung        entspricht    in  seinem Aufbau dem in der     Fig    1 dargestellten Schema.  Jeder     Teilcodierer    besteht aus zwei einander parallel  geschalteten Wegen, von denen der eine vom Treppen  spannungserzeuger und der andere vom     Entscheider    mit       Bewerter    gebildet ist.

   Jeder der     Treppenspannungser-          zeuger    für die     Teilcodierer    der beiden höchstwertigen  Elemente des     dreistelligen        binären    Codes     besteht    jeweils  aus einem den eigentlichen Speicher darstellenden Kon  densator C1 bzw. C2, dem eingangsseitig über einen  ersten Verstärker     V1    bzw. V2 und     einen    vom     Takt        T1     bzw. T2 gesteuerten Schalter S1 bzw. S2 das an den  Eingängen der Verstärker     V1    bzw. V2 anstehende  Analogsignal zugeführt wird. Dem Kondensator Cl bzw.

    C2 schliesst sich ein ausgangsseitiger Verstärker V l'  bzw. V2' an.  



  Die     Entscheider    mit     Bewerter    der beiden     Teil-          codierer    für die beiden höchstwertigen Codeelemente    bestehen aus einem vom Takt T1 bzw. T2 gesteuerten       Entscheider    E1 bzw. E2, denen eingangsseitig ein Ver  stärker     TVl    bzw.     TV2    vorgeschaltet und ein gleich  zeitig den     Bewerter    darstellender Verstärker     TV1    bzw.       TV2    nachgeschaltet ist.

   Der lediglich aus dem vom Takt  T1 gesteuerten     Entscheider    E3 mit vorgeschaltetem  Verstärker     TV3    bestehende dritte     Teilcodierer    für das       niedrigstwertige    Element bildet den Abschluss dieser       Teilcodiererkette.    Entsprechend der     Fig.    1 weist jeder  der drei     Entscheider    E1, E2 und E3 einen Elementaus  gang auf, der der Rangordnung des von ihm dargestell  ten Elements entsprechend mit 1, 2 und 3 bezeichnet     ist.     



  Dem eigentlichen Eingang des     Analog-Digital-Um-          setzers    nach der     Fig.    3 ist ein das Analog-Signal     Si    am       Eingang    e mit Hilfe des vom Takt To gesteuerten Schal  ters So und dem     einen    Speicher darstellenden Konden  sator Co in ein Treppensignal umwandelnder Treppen  spannungserzeuger vorgeschaltet. Der Takt To ist hier  bei mit dem Takt T2 identisch. Die Takte T1 und T2  unterscheiden sich voneinander lediglich durch ihre ge  genseitige Verschiebung um eine halbe Taktperiode.

    Ihre     Pulsfolgefrequenz    entspricht mit Rücksicht auf das       Abtasttheorem    wenigstens der doppelten Bandbreite des  umzusetzenden Analogsignals     Si    am Eingang e. Die  Stufenverstärkung v längs eines von einem Treppen  spannungserzeuger gebildeten Signalwegs ist in der     Fig.    3  ebenfalls angegeben und beträgt zwei.

   Analog zur     Fig.    1  beträgt auch der in Abhängigkeit des     Entscheiderergeb-          nisses    dem geprüften     Amplitudenwert    hinzuzufügende       bzw.    von ihm abzuziehende Wert jeweils     eine    halbe  Maximalamplitude des ursprünglichen Analogsignals     Si.     



  Zur besseren Erläuterung der Wirkungsweise der  Schaltung nach der     Fig.    3 sind in der     Fig.    4 über der  Zeit einige Verläufe der an den einzelnen Stellen dieser  Schaltung auftretenden Spannungen dargestellt. Hierbei  sind die Diagramme der Takte T1 und T2 mit T1 und  T2 bezeichnet, während den übrigen     Spannungsver-          läufen    kleine Buchstaben zugeordnet sind, die     in    der       Fig.    3 die Schaltungspunkte bezeichnen, an denen sie  auftreten.

   Wie bereits ausgeführt worden ist, wandelt  der dem eigentlichen     Analog-Digital-Umsetzer    vorge  schaltete     Treppenspannungserzeuger    das am Eingang e  auftretende Analogsignal     Si    in eine Treppenspannung  (a) um. Dieses Treppensignal wird einmal über den Ver  stärker     TVl    dem     Entscheider        @E1    des ersten     Teil-          codierers    zugeführt, der mit dem Takt     T1    gesteuert  wird.

   Da der Takt T1 gegenüber dem Takt T2 um eine  halbe Taktperiode verschoben ist und der Takt To des  dem     Analog-Digital-Umsetzer    vorgeschalteten Treppen  spannungserzeugers mit dem Takt T2 identisch ist,  prüft der     Entscheider    E1 jeweils auf die Mitte eines  Stufenabsatzes des seinem Eingang angebotenen Trep  pensignals auf.

   Ist der geprüfte     Amplitudenwert    grösser  als Null, dann gibt der     Entscheider    E 1 an seinem Ele  mentausgang eine binäre Eins ab und veranlasst den  gleichzeitig als     Bewerter    wirksamen Verstärker TV' am  Ausgang b eine Spannung abzugeben, die hierbei dem  negativen Wert der halben Maximalamplitude des     quan-          tisierten    Analogsignals entspricht;

   im anderen Falle,  in dem der     Entscheider    E 1 im Zeitpunkt eines Takt  impulses des Taktes T1 auf einen     Amplitudenwert    auf  prüft, der kleiner als Null ist, gibt er an den Element  ausgang eine binäre Null ab und veranlasst den genann  ten Verstärker TV' an seinem Ausgang b zur Abgabe  einer positiven Spannung vom Betrag einer halben Maxi  malamplitude des     quantisierten    Analogsignals.

   Mit an  deren Worten tritt am Ausgang b     (Verbindung    zwischen      b und d in     Fig.    3 aufgetrennt gedacht) dieses Verstärkers  entsprechend dem die Polarität wechselnden Verlauf  des     Treppensignals    am Schaltungspunkt a eine Recht  eckspannung mit der Periode des Analogsignals     Si    am  Eingang e auf.  



  Das am Schaltungspunkt a anstehende Treppensignal  wird, wie bereits angedeutet worden ist, über den zwei  ten vom     Treppenspannungserzeuger    für den ersten     Teil-          codierer    gebildeten Signalweg dem Eingang (Schaltungs  punkt d) des zweiten     Teilcodierers    zugeführt. Da der  Takt T1, der den Schalter S1 steuert, gegenüber dem       Takt    To wiederum um eine halbe Periode verschoben  ist, wird am Kondensator C1 (Schaltungspunkt c) ein  neues Treppensignal erzeugt, das gegenüber dem am  Eingang des Verstärkers V 1 anliegenden Treppensignal  um eine halbe Stufenbreite versetzt ist.

   Auf diese Weise  wird die Zeit des     Entscheiders    El     einschliesslich    der  Zeit des von ihm     gesteuerten        Bewerters    überbrückt, so  dass die Überlagerung der Spannung am Ausgang b des  Verstärkers TV 1' zum     Treppenspannungssignal    hinsicht  lich des geprüften     Amplitudenwertes    am Schaltungs  punkt d phasenrichtig erfolgen kann. In analoger Weise  wiederholt sich dieser Vorgang für den am Ausgang  des zweiten     Teilcodierers    jeweils anstehenden zu prü  fenden     Amplitudenwert    des Analogsignals.

   Dies ist da  durch     ermöglicht,    dass der den zweiten     Teilcodierer    hin  sichtlich des Schalters S2 des     Treppenspannungserzeu-          gers    und des     Entscheiders    E2 steuernde Takt T2 gegen  über dem auf die entsprechenden Elemente des ersten       Teilcod@ierers        einwirkenden    Takt     T1    um eine halbe  Taktperiode verschoben ist.  



  Selbstverständlich ist es nicht zwingend, das     ein-          gangsseitige    Treppensignal wie auch die hieraus abge  leiteten Signale jeweils in der Mitte einer Treppen  stufe abzutasten. Zweckmässig wird der     Abtastzeitpunkt     so festgelegt, dass irgendwelche Einflüsse, beispiels  weise     Einschwingvorgänge    für den zu prüfenden Signal  wert, im Zeitpunkt eines Taktimpulses nicht mehr bzw.  noch nicht wirksam sind.  



  Damit der     Analog-Digital-Umsetzer    nach der Er  findung u. a. weitgehend gegen äussere Störbeeinflussun  gen abgesichert ist, ist es ausserordentlich vorteilhaft,  ihn symmetrisch aufzubauen. Ein entsprechendes Block  schaltbild für ein zur     Fi'w.    1 und zur     Fig.    3 analoges Aus  führungsbeispiel ist in der     Fig.    5 dargestellt.

   Die einzel  nen     Teilcodierer    unterscheiden sich, abgesehen von  ihrem symmetrischen Aufbau, von den     Teilcodierern    des  in der     Fig.    3 dargestellten     Analog-Digital-Umsetzers    le  diglich dadurch, dass hier der     entscheiderausgangsseitige     Verstärker TV 1' bzw.     TV2'    nicht nur die Bewertung  durchführt, sondern auch den Elementausgang abgibt.

    Der vom ausgangsseitigen Signal des     Treppenspannungs-          erzeugers    in Abhängigkeit des     Entscheiderergebnisses     zuzufügende oder abzuziehende Bewertungsgrösse wird  mit Hilfe einer Stromquelle I und eines vom Verstärker       TVl'    bzw.     TV2'    gesteuerten Umschalters     U1    bzw. U2  ermöglicht; d. h. je nach dem     Entscheiderergebnis    wird  die Stromquelle I an den einen Ausgang bzw. an den  anderen Ausgang des symmetrischen Treppenspan  nungserzeugers angelegt.  



  Die Elementausgänge 1 und 2 stehen mit einer er  sten Verzögerungseinrichtung     Li    in Verbindung, die  aus einer Verzögerungsschaltung K1 für den Element  ausgang 1 des ersten     Teilcodierers    und einer Verzöge  rungsschaltung K2 für den Elementausgang 2 des zwei  ten     Teilcodierers    besteht. Diese Verzögerungsschaltun  gen sind so bemessen, dass an ihren     Ausgängen    das in    einer binären  Eins  oder in einer binären  Null  ange  zeigte     Entscheiderergebnis    gleichzeitig mit dem     Ent-          scheiderergebnis    am Elementausgang 3 des letzten     Teil-          codierers    auftritt.

   Die Ausgänge der Verzögerungsein  richtung L1 wie auch der Elementausgang 3 des letzten       Teilcodierers    stehen jeweils mit dem ersten Eingang  eines Und-Gatters G1, G2 und G3 in Verbindung, an  deren zweiten Eingang der Takt T1 anliegt. Die Aus  gänge der Und-Gatter     Gl,    G2 und G3 sind ihrerseits  an die zweite Verzögerungseinrichtung L2 angeschlos  sen. Diese Verzögerungseinrichtung besteht aus hinter  einander geschalteten gleichen Verzögerungsschaltungen       K1'    und K2'.

   Dabei ist der Ausgang des Und-Gatters  G1 mit dem Eingang der Verzögerungsschaltung K1',  der Ausgang des Und-Gatters G2 mit dem Ausgang  der Verzögerungsschaltung     Kl'    bzw. dem Eingang der  Verzögerungsschaltung K2' und der Ausgang des     Und-          Gatters    G3 mit dem Ausgang der den Ausgang der  Verzögerungseinrichtung L2 stellenden Verzögerungs  schaltung K2' verbunden. Diese zweite Verzögerungs  einrichtung setzt die an den Ausgängen der Und-Gatter  parallel ankommenden Codeelemente in ein Zeitmulti  plexsignal um, das dann am Ausgang der Verzögerungs  einrichtung abgenommen wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Analob Digital-Umsetzer mit zeitlich gestaffelter Co dierung für Geräte und Anlagen zur Verarbeitung von insbesondere sehr breitbandigen elektrischen Signalen, welcher mindestens zwei Teilcodierer aufweist, denen Amplitudenwerten des umzusetzenden Analogsignals entsprechende Signale nacheinander im Rhythmus einer Signalabtastfrequenz zugeführt werden und bei dem die Teilcodierer jeweils wenigstens einen Entscheider mit Bewerter sowie ein Netzwerk umfassen,
    wobei der Ent- scheider der Erzeugung eines Codesignals und das Netz werk zusammen mit dem Bewerter der Erzeugung des dem nachfolgenden Teilcodierer im Zuge der Umsetzung zuzuführenden Signals dient, dadurch gekennzeichnet, dass das einen Treppenspannungserzeuger darstellende Netzwerk ein mit einer Verstärkereinrichtung zusam menarbeitender Speicher ist,
    der im Rhythmus der Si- gnalabtastfrequenz über eine Schalteinrichtung kurzzei tig auf das an seinem Eingang anstehende Signal zur Gewinnung eines hierzu zeitverzögerten Signals an seinem Ausgang umgeladen wird.
    UNTERANSPRCCHE 1. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen seiner ersten Stufe vorge schalteten, das zu codierende Analogsignal im Rhythmus der Signalabtastfrequenz in ein Treppensignal umwan delnden zusätzlichen Treppenspannungserzeuger. 2. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einen Treppenspannungserzeuger darstellende Netzwerk einen ersten Verstärker aufweist, der mit seinem Ausgang über die Schalteinrichtung auf einen einen Speicher darstellenden Kondensator arbeitet, dem sich ein zweiter Verstärker anschliesst.
    3. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und einem der Unteransprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass jeder Teilcodierer zur Erzeugung nur eines Elementes eines binären Codes ausgestaltet ist. 4.
    Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass abgesehen vom letzten Teilcodierer jeder Teilcodierer zwei einander parallel geschaltete Signalwege aufweist, von denen der eine durch einen Treppenspannungs- erzeuger und der andere vom gegebenenfalls durch vor- und nachgeschaltete Trennverstärker erweiterten Ent- scheider gebildet ist,
    von denen der entscheiderausgangs- seitige Trennverstärker den Bewerber mit umfasst, und dass die Teilcodierer entsprechend der abnehmenden Rangfolge der sie darstellenden Codeelemente hinter einander geschaltet sind.
    5. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 4 zur Umsetzung eines Analog- signals in den gewöhnlichen binären Code, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheider sämtlicher Teil- codierer gleich ausgebildet sind und dass die Stufen verstärkung eines Teilcodierers längs eines vom Trep- penspannungserzeuger gebildeten Signalwegs zwei be trägt.
    6. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Entscheider und die Schalteinrichtung des Treppenspannungserzeugers eines Teilcodierers vom gleichen Taktpuls gesteuert sind und dass sich die Takt pulse für die Schalteinrichtung des Treppenspannungs- erzeugers und den Entscheider von zwei unmittelbar auf einanderfolgenden Teilcodierern voneinander durch eine 180 Phasenverschiebung unterscheiden.
    7. Analog-Digital-Umsetzer nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass die Teilcodierer sowohl hinsichtlich ihres Ein- und Ihres Ausgangs als auch hinsichtlich der sie dar stellenden Signalwege zwischen Ein- und Ausgang erd- symmetrisch aufgebaut sind.
CH761966A 1965-05-28 1966-05-26 Mit zeitlich gestaffelter Codierung arbeitender Analog-Digital-Umsetzer CH447274A (de)

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