DE03256627T1

DE03256627T1 - System und Verfahren zur Erweiterung des dynamischen Bereichs eines Analog-Digital-Wandlers

Info

Publication number: DE03256627T1
Application number: DE0001414157T
Authority: DE
Inventors: Heinz Clayton Loreck
Original assignee: BEI Technologies Inc San Francisco; BEI Technologies Inc
Current assignee: BEI Technologies Inc San Francisco; Custom Sensors and Technologies Inc
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-08-26
Also published as: DE60309812D1; EP1414157B1; JP3928870B2; DE60309812T2; EP1414157A3; US6639539B1; JP2004147326A; EP1414157A2

Abstract

System zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, umfassend: Mittel zum Überwachen der Ausgabe des A/D-Wandlers und Bereitstellen eines negativen Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, eines Null-Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet, und eines positiven Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht; und ein Mittel zum Kombinieren der Offset-Signale mit einem analogen Eingangssignal und Anlegen des kombinierten Signals an den Eingang des A/D-Wandlers, so dass der A/D-Wandler auch dann in seinem Dynamikbereich arbeitet, wenn das analoge Eingangssignal außerhalb dieses Bereichs liegt.

Claims

System zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, umfassend: Mittel zum Überwachen der Ausgabe des A/D-Wandlers und Bereitstellen eines negativen Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, eines Null-Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet, und eines positiven Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht; und ein Mittel zum Kombinieren der Offset-Signale mit einem analogen Eingangssignal und Anlegen des kombinierten Signals an den Eingang des A/D-Wandlers, so dass der A/D-Wandler auch dann in seinem Dynamikbereich arbeitet, wenn das analoge Eingangssignal außerhalb dieses Bereichs liegt.
System nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Überwachen der Ausgabe des A/D-Wandlers und Bereitstellen der Offset-Signale eine digitale Prozess- und Steuereinheit enthält.
System nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Kombinieren der Offset-Signale mit dem analogen Signal einen Summierverstärker umfasst, der mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist, wobei das analoge Signal und das Offset-Signal in dem Verstärker zusammenaddiert werden.
System nach Anspruch 1, das ein Mittel zum Bearbeiten eines digitalisierten Signals von dem A/D-Wandler enthält, um die Offset-Signale digital zu kompensieren und ein digitales Ausgangssignal bereitzustellen, das das analoge Eingangssignal ohne die Offset-Signale repräsentiert.
System nach Anspruch 4, worin das Mittel zum Bearbeiten des digitalisierten Signals ein Mittel enthält, um eine digitale Darstellung des Offset-Signals von dem digitalisierten Signal zu subtrahieren.
Verfahren zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, welches die Schritte umfasst: Überwachen der Ausgabe des A/D-Wandlers, Bereitstellen eines negativen Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, Bereitstellen eines Null-Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet, Bereitstellen eines positiven Offset-Signals, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, Kombinieren der Offset-Signale mit einem analogen Eingangssignal, und Anlegen des kombinierten Signals an den Eingang des A/D-Wandlers, so dass der A/D-Wandler auch dann in seinem Dynamikbereich arbeitet, wenn das analoge Eingangssignal außerhalb dieses Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, worin die Offset-Signale mit dem Analogsignal in einem Summierverstärker kombiniert werden und die Ausgabe des Verstärkers an den Eingang des A/D-Wandlers angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das den Schritt enthält, ein digitalisiertes Signal von dem A/D-Wandler zu bearbeiten, um die Offset-Signale digital zu kompensieren und ein digitales Ausgangssignal bereitzustellen, das das analoge Eingangssignal ohne die Offset-Signale repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 8, worin eine digitale Darstellung des Offset-Signals von dem digitalisierten Signal subtrahiert wird.
System zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, umfassend: einen analogen Summierverstärker, der erste und zweite Eingangsanschlüsse entgegengesetzter Polarität sowie einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist; ein Mittel zum Anlegen eines analogen Eingangssignals an den ersten Eingangsanschluss; einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem Ausgangsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss angeschlossen ist; ein Mittel zum Anlegen einer Spannung V_cc/2 an den zweiten Eingangsanschluss; erste und zweite Widerstände gleichen Werts, die mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden sind; und ein Mittel zum Überwachen des Betriebs des A/D-Wandlers und zum Verbinden des ersten Widerstands mit V_cc und des zweiten Widerstands mit 0 Volt, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet, Verbinden sowohl des ersten Widerstands als auch des zweiten Widerstands mit V_cc, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, und Verbinden sowohl des ersten Widerstands als auch des zweiten Widerstands mit 0 Volt, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht.
Verfahren zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, welches die Schritte umfasst: Anlegen eines analogen Eingangssignals an einen ersten Eingang eines analogen Summierverstärkers, der einen zweiten Eingang mit zum ersten Eingang entgegengesetzter Polarität sowie einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist, einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem Ausgang und dem ersten Eingang angeschlossen ist, und erste und zweite Widerstände gleichen Werts, die mit dem ersten Eingang verbunden sind; Anlegen einer Spannung V_cc/2 an den zweiten Eingang des Verstärkers; Überwachen der Ausgabe des A/D-Wandlers zur Bestimmung, ob der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet; Verbinden des ersten Widerstands mit V_cc und des zweiten Widerstands mit 0 Volt, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet; Verbinden sowohl des ersten Widerstands als auch des zweiten Widerstands mit V_cc, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht; und Verbinden sowohl des erste Widerstands als auch des zweiten Widerstands mit 0 Volt, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht.
System zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, umfassend: einen analogen Summierverstärker, der erste und zweite Eingangsanschlüsse, und einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist; ein Mittel zum Anlegen eines analogen Eingangssignals an den ersten Eingangsanschluss des Verstärkers, einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem Ausgangsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss angeschlossen ist, ein Mittel zum Anlegen einer Referenzspannung an einen zweiten Eingangsanschluss des Summierverstärkers, einen Offset-Widerstand, der mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, und ein Mittel, das mit dem Ausgang des A/D-Wandlers verbunden ist, um ein Offset-Signal mit einem ersten Pegel an den Offset-Widerstand anzulegen, wenn der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet, Anlegen eines Offset-Signals mit einem zweiten Pegel an den Offset-Widerstand, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht, und Anlegen eines Offset-Signals mit einem dritten Pegel an den Offset-Widerstand, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht.
System nach Anspruch 12, das ein Mittel zum Bearbeiten eines digitalisierten Signals von dem A/D-Wandler enthält, um das Offset-Signal digital zu kompensieren und ein digitales Ausgangssignal bereitzustellen, das das analoge Eingangssignal ohne das Offset-Signal repräsentiert.
System nach Anspruch 13, worin das Mittel zum Bearbeiten des digitalisierten Signals ein Mittel zum Subtrahieren einer digitalen Darstellung des Offset-Signals von dem digitalisierten Signal enthält.
Verfahren zum Verbessern des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers, welches die Schritte umfasst: Anlegen eines analogen Eingangssignals an einen ersten Eingang eines analogen Summierverstärkers, der einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist, einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem Ausgang und dem ersten Eingang angeschlossen ist, und einen Offset-Widerstand, der mit dem ersten Eingang verbunden ist; Anlegen einer Referenzspannung an einen zweiten Eingang des Verstärkers; Überwachen des Ausgangs des A/D-Wandlers zur Bestimmung, ob der A/D-Wandler innerhalb seines Dynamikbereichs arbeitet; Anlegen eines ersten Offset-Signals an den Offset-Widerstand, wenn der A/D-Wandler in seinem Dynamikbereichs arbeitet; Anlegen eines zweiten Offset-Signals an den Offset-Widerstand, wenn der A/D-Wandler die Obergrenze seines Dynamikbereichs erreicht; und Anlegen eines dritten Offset-Signals an den Offset-Widerstand, wenn der A/D-Wandler die Untergrenze seines Dynamikbereichs erreicht.
Verfahren nach Anspruch 15, das den Schritt enthält, ein digitalisiertes Signal von dem A/D-Wandler zu bearbeiten, um die Offset-Signale digital zu kompensieren und ein digitales Ausgangssignal bereitzustellen, das das analoge Eingangssignal ohne die Offset-Signale repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 16, worin eine digitale Darstellung des Offset-Signals von dem digitalisierten Signal subtrahiert wird.