DE1129716B - Analog-Digital-Umsetzer - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNATIONALE KL.

GOId; G 06f

T17646IXb/42d

ANMELDETAG: 23. DEZEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 17. MAI 1962

Die Erfindung betrifft Analog-Digital-Umsetzer und im besonderen ein neues Prinzip, welches ermöglicht, daß Analog-Digital-Umsetzer mit hoher Geschwindigkeit, größerer Genauigkeit und erhöhter Zuverlässigkeit als bisher arbeiten, wobei gleichzeitig die praktische Durchführung der Anordnung einfacher und billiger ist.

Analog-Digital-Umsetzer können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden. Eine dieser Gruppen, die unter dem Namen Vergleichstyp zusammengefaßt werden kann, arbeitet in solcher Weise, daß die ankommende Analogspannung oder das Analogsignal der Reihe nach mit Spannungen oder Signalen verglichen wird, deren Werte durch Addition unterscheidender Vergleichswerte 2⁷¹"¹, 2ⁿ~² ... 2ⁿ~ⁿ erhalten werden, falls die vollständige Abweichung oder Ablesung des Systems zu 2^re-1 derart gewählt wird, daß der Wert der Analogspannung mit Bezug auf die vollständige Abweichung oder den vollen Skalenwert mittels einer n-stelligen Binärzahl ausgedrückt werden kann. In dieser Zahl wird 1 bzw. 0 für die verschiedenen Ziffernstellen oder Werte abhängig davon erhalten, ob die Analogspannung größer oder kleiner als der Wert ist, mit dem der Vergleich durchgeführt wird. Der Vergleich beginnt beispielsweise mit dem größten Vergleichswert 2ⁿ^, und in dem Falle, daß die Analogspannung größer als dieser Wert ist, wird 1 für den größten Ziffernwert erhalten, und der nächste Vergleichswert 2^η~² wird zu dem Wert 2ⁿ~^l addiert. Wenn die Analogspannung größer als diese Summe ist, wird 1 für den nächsten größten Wert registriert, und der nächste Vergleichswert 2^re~³ wird addiert. Falls andererseits die Analogspannung kleiner als diese Summe ist, wird 0 aufgezeichnet, und der Vergleichswert 2ⁿ~², dessen Addition die Anzeige 0 ergeben hat, wird wieder subtrahiert, so daß der nächste Vergleichswert 2^re~³ direkt zu 2^re~! addiert wird, und der Vergleich wird fortgesetzt, bis der niedrigste Vergleichswert, der dem niedrigsten Ziffernwert entspricht, addiert worden ist.

Die andere Gruppe, die unter der Bezeichnung Kaskadentyp zusammengefaßt werden kann, arbeitet mit einer Anzahl Stufen, die der Anzahl Ziffernstellen oder Ziffernwerten entspricht, wobei jede solche Stufe eine Vergleichsschaltung und eine Subtraktionsschaltung aufweist. Die Vergleichsschaltung vergleicht in der ersten Stufe die Analogspannung mit dem Wert 2ⁿ~^l, falls die vollständige Abweichung des Systems zu 2ⁿ—1 gewählt worden ist, wobei η die Anzahl der Ziffernstellen in der Binärzahl bezeichnet, welche die Größe des Analog-Analog-Digital-Umsetzer

Anmelder: Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Sverre George Sem-Sandberg, Bandhagen

(Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

wertes zu der vollständigen Abweichung ausdrückt. Wenn die Analogspannung größer als der Vergleichswert ist, wird 1 an dem Ausgang der Vergleichsschaltung erhalten. Wenn andererseits die Analogspannung kleiner ist, wird 0 erhalten. In dem erstgenannten Fall wird die Analogspannung um die Vergleichsspannung vermindert, und diese Differenz wird der nächsten Stufe zugeleitet, in der ein Vergleich mit dem Wert 2ⁿ~² erfolgt. In dem obenerwähnten zweiten Fall wird, wenn 0 erhalten worden ist, die gesamte Analogspannung der folgenden Stufe zugeleitet, um einen Vergleich mit dem Wert 2ⁿ~² durchzuführen. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die letzte Stufe erreicht worden ist. In Umsetzern dieses Typs ist es auch üblich, dieselbe Vergleichsspannung 2ⁿ ! in jeder Stufe zu verwenden und die an dem Ausgang der vorhergehenden Stufe erhaltene Spannung zu verdoppeln, um die Verwendung derselben Spannungsquelle zu ermöglichen.

Beide erwähnten Analog-Digital-Umsetzertypen haben Nachteile. Der Vergleichstyp ist in seiner Arbeitsgeschwindigkeit dadurch begrenzt, daß er die Prüfung fortsetzen muß, bis er zu dem richtigen Wert gelangt, d. h., ein bereits registrierter Wert muß entfernt werden, und die nächste Ziffer muß eingefügt werden, falls das Vergleichsergebnis 0 sein soll.

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Der Kaskadentyp verursacht insofern Schwierigkeiten, als abnehmbare Werte der Bezugspegel verwendet werden oder daß bei Benutzung desselben Bezugspegels die Amplitude mit einem Verstärker zwischen jeder Stufe verdoppelt werden muß, wobei mögliche Störungen um das 2^M-!fache von der Eingangsstufe zu der letzten Stufe verstärkt werden.

Die Anordnung nach der Erfindung führt zu einer Verbesserung gegenüber den bekannten Vorwerden kann, jedoch die Verstärkung zwischen den Stufen wegfallen kann.

Der Analog-Digital-Umsetzer nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß er

war infolgedessen 1 ps erforderlich. Da 7 kleiner als 8 ist, wird die Ziffer 0 angezeigt und die Entscheidung getroffen, daß 8 von dem Vergleichswert subtrahiert und durch 4 ersetzt werden muß. Der 5 nächste Vergleich liefert die Ziffer 1, und die Entscheidung ist eingeschlossen, daß Addition oder vorhergehende Subtraktion durchgeführt werden muß. Der Vergleich wird fortgesetzt, bis der niedrigste Wert 2° = 1 addiert worden ist, bei dem die Ziffer 1 richtungen insofern, als bei der Anwendung der i₀ registriert wird, falls der Analogwert größer als der Erfindung auf einen Umsetzer des Vergleichstyps oder gleich dem Vergleichswert ist, und die Ziffer 0 die Werte nicht registriert werden müssen, bevor registriert wird, falls der Analogwert kleiner als der das Resultat als richtig erkannt ist, und bei Kaskaden- Vergleichswert ist. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, setzt Umsetzern führt die Anwendung des Prinzips dazu, sich die zum Bestimmen jeder Ziffer in einer fünfdaß derselbe Bezugspegel in jeder Stufe beibehalten i_S stelligen Binärzahl notwendige Zeit aus der Zeit,

die zum Durchführen eines Vergleichs und zum Treffen einer Entscheidung erforderlich ist, und der zum Addieren oder Subtrahieren eines Wertes benötigten Zeit zusammen. Falls der Analogwert, verVorrichtungen aufweist, um der Reihe nach mit 20 glichen mit der vollständigen Abweichung, verhältniseinem Bezugswert oder Bezugssignal, das als 2¹¹-¹ mäßig klein ist, müssen Addition und Subtraktion ausgedrückt werden kann, falls die vollständige Ab- in einer großen Anzahl Stufen durchgeführt werden, weichung oder Ablesung des Systems 2ⁿ—1 ist, die
Analogspannung und den durch zusätzliche Spannungen geänderten Wert der Analogspannung zu 25
vergleichen, wobei diese zusätzlichen Spannungen
als 2ⁿ~², 2ⁿ~³ ... 2ⁿ~ⁿ ausgedrückt werden können,
derart, daß nach jedem Vergleich die nächste zusätzliche Spannung mit positivem Vorzeichen addiert

und 1 für die entsprechende Stufe angezeigt wird, 30 Ziffer 0 angezeigt, und es wird 2⁵~² zu dem Analogfalls der Vergleich gezeigt hat, daß die Analog- wert mit positivem Vorzeichen addiert, d. h., es spannung oder ihr geänderter Wert größer als der wird 7 + 8 = 15 erhalten, was mit den oben ange-Bezugswert oder gleich groß gewesen ist, dagegen nommenen Zeiträumen aussagt, daß der Vergleich die zusätzliche Spannung mit negativem Vorzeichen 0,5 μβ und die Subtraktion 0,25 μβ benötigen, addiert und 0 für die entsprechende Stufe angezeigt ₃₅ worauf ein neuer Vergleich folgt. Die Zeit ist infolgewird, wenn der Vergleich zeigt, daß die Analog- dessen unabhängig davon, ob das Ergebnis 1 oder 0

gewesen ist. Da der Vergleich zeigt, daß der geänderte Wert 15 des Analogwertes noch kleiner als 16 ist, wird zu dem letzten geänderten Wert 2⁵~³ = 4 40 mit positivem Vorzeichen addiert. Der Vergleich setzt sich bis zur letzten Stufe fort. Der Wert 2 wird beispielsweise in der dritten Stufe mit negativem Vorzeichen addiert, wenn der Vergleich die Ziffer 1 ergeben hat, wie aus dem Prinzip der Erfindung 45 deutlich ist. Somit ist ersichtlich, daß die Zeit, wenn das Ergebnis eine Zahl mit 0-Werten aufweist, kürzer als in dem Vergleichsverfahren ist, da die Vorrichtung bereits ihre Entscheidung getroffen hat, wenn sie den fraglichen Wert addiert oder subtrahiert.

In dem Schaubild ist auch die zeitliche Betriebsfunktion eines Kaskadenumsetzers (strichpunktierte Linie) dargestellt, wobei der Vergleich zuerst mit dem Vergleichswert 16 durchgeführt wird. Danach wird der Analogwert verdoppelt, falls der Vergleich

wodurch der Vergleichsvorgang in einem entsprechenden Maße ausgedehnt^ wird.

Falls der Vergleich in Übereinstimmung mit der Erfindung (ausgezogene Linie) durchgeführt wird, wird der Analogwert zuerst mit dem Wert 16 verglichen, und wenn der Vergleichswert das Ergebnis liefert, daß der Analogwert kleiner ist, wird die

spannung oder ihr geänderter Wert kleiner als die Bezugsspannung gewesen ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Funktionsschaubild, das einen Vergleich zwischen der zeitlichen Arbeitsfunktion einer Vorrichtung des Vergleichstyps, einer Vorrichtung des Kaskadentyps und einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel für die Anwendung des Prinzips der Erfindung auf eine Vorrichtung, die nach dem Vergleichsverfahren arbeitet;

Fig. 3 zeigt das Prinzip der Erfindung in Anwendung auf eine nach dem Kaskadenverfahren arbei- ₅₀ tende Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den zeitlichen Arbeitsvorgang in einem System, dessen maximale Abweichung 2⁵—1 = 31 ist und bei dem der Wert

eines Analogsignals durch eine fünfstellige Binär- ₅₅ zu dem Ergebnis geführt hat, daß der Analogwert

zahl ausgedrückt ist. Gemäß dem Beispiel wird ange- kleiner als der Vergleichswert beispielsweise in

nommen, daß der Analogwert 7 beträgt. In einer Stufe 1 war, wo der Wert 0 angezeigt wird, und der

Anordnung gemäß dem Vergleichstyp (gestrichelte doppelte Analogwert wird zu der nächsten Stufe

Linie) wird dieser Wert zuerst mit einem Vergleichs- geleitet, um dort einen Vergleich durchzuführen,

wert 2⁵"¹ = 16 gemäß den obigen Ausführungen 60 Wenn der Analogwert größer als der Vergleichswert

verglichen. Da 7 kleiner als 16 ist, ist entschieden, ist, wird der Unterschied verdoppelt und in der

daß die Ziffer 0 angezeigt werden muß, und der nächsten Stufe mit dem Vergleichswert 16, z. B. in

Vergleichswert 16 wird entfernt und durch 2⁵~² = 8 der vierten Stufe gemäß dem Beispiel, verglichen,

ersetzt. Gemäß dem Beispiel wird angenommen, daß und in dieser Stufe wird die Differenz 28 — 16 = 12

zur Durchführung eines Vergleichs und zur Vor- 65 von der dritten Stufe auf 24 verdoppelt und mit dem

nähme einer Entscheidung 0,5 μβ benötigt werden, Wert 16 verglichen.

während eine Addition sowie eine Subtraktion Es ergibt sich, daß die Summe der Zeiträume für

0,25 μβ benötigen. Zur Ermittlung der ersten Ziffer eine Vorrichtung nach dem Kaskadentyp und nach

der Erfindung im wesentlichen gleich ist, wenn gleiche Vergleichs-, Verbindungs- und Trennzeiten verwendet werden, daß aber die Erfindung beträchtliche konstruktive Vereinfachung und größere Genauigkeit gegenüber dem Kaskadentyp besitzt, wie später erklärt wird.

Fig. 2 zeigt einen Analogumsetzer des Vergleichstyps, bei dem das Prinzip der Erfindung angewandt worden ist. Die Schaltungsanordnung umfaßt eine Summierungsschaltung 1, an deren Eingang die Analogspannung Ea, die in einer Binärzahl ausgedrückt werden soll, liegt und an den außerdem unterscheidende zusätzliche Spannungen angelegt werden, die positives oder negatives Vorzeichen haben können. Der Ausgang der Summierungsschaltung hat immer die Summe der an den Eingang gelieferten Potentiale, d. h. den durch die zusätzlichen Spannungen geänderten Wert der Analogspannung. Eine solche Summierungsschaltung ist an sich bekannt. Die unterscheidenden zusätzlichen

1 1

Teile der BeSpannungen sind L· j usw. .

zugsspannung Er mit positivem oder negativen Vorzeichen, und die Bezugsspannung kann ausgedrückt werden als

Er = Emax ~ (2ⁿ~^l ~ 1),

wobei Emax die maximale Abweichung des Systems bezeichnet. Bei Verwendung der in Fig. 1 angewandten Werte betragen E_max = 31, Er = 16 und die zusätzlichen Spannungen 8, 4, 2 und 1.

Die von dem Ausgang der Summierungsschaltung erhaltene Spannung gelangt an einen Diskriminator 3, der sie mit der Bezugsspannung Er vergleicht, und abhängig davon, ob sie größer oder kleiner als die Bezugsspannung ist, wird ein Signal an einem der beiden verschiedenen Pfade α bzw. b erhalten. Der Diskriminator kann in beliebiger bekannter Weise ausgebildet und so eingerichtet sein, daß er abhängig von dem Vergleichsergebnis ein Signal an einen der verschiedenen Wege liefert. Es ist auch möglich, daß der Diskriminator nur einen Ausgang hat, der abwechselnd 0- oder 1-Markierung in Abhängigkeit von dem Vergleich erhält, und beide Pfade α und b werden an diesen Ausgang angeschlossen, wobei einer dieser Pfade einen sogenannten Inverter aufweist, d. h. eine logische Schaltung, die bei Empfang einer 1-Markierung 0 liefert, und umgekehrt. Es ist leicht ersichtlich, daß abwechselnde Markierung in der gleichen Weise erzielt werden kann, wie wenn man zwei getrennte Ausgänge von dem Diskriminator erhält.

Die Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel umfaßt η Stufen entsprechend der Anzahl Binärziffern in dem Endresultat. Jede Stufe besitzt zwei bistabile Schalter 4 von beliebiger bekannter Konstruktion, die in Abhängigkeit davon, welcher ihrer beiden Eingänge ein Signal erhält, in einen stromleitenden 1-Zustand oder einen nichtleitenden 0-Zustand in bekannter Weise gebracht werden können. Zu jedem dieser Schalter gehört eine logische Schaltung 8, die als eine »sperrbare UND-Schaltung« bezeichnet werden kann und deren leitender Zustand von dem Zustand abhängig ist, daß zwei bestimmte Eingänge ein Signal erhalten, während sie gesperrt wird, falls der dritte Eingang ein Signal erhält. Wenn die logische Schaltung leitfähig ist, erhält der zu der logischen Schaltung gehörende Schalter 4 ein Signal von dem Ausgang, das den Schalter in den 1-Zustand bringt, während Rückstellsignale, die den Schalter in den 0-Zustand bringen, periodisch von einer Impulsquelle erhalten werden, wie unten erklärt ist. Zu jedem Schalter gehört eine Torschaltung 2, die einen Strompfad schließt, wenn sich der Schalter in dem 1-Zustand befindet, und den Strompfad unterbricht, wenn sich der Schalter in dem 0-Zustand befindet. Die beiden Torschaltungen in jeder Stufe steuern den Anschluß der zu der entsprechenden Stufe gehörenden Zusatzspannung mit positivem bzw. negativem Vorzeichen an die Summierungsschaltung, wie aus der Beschreibung der Arbeitsweise der Anordnung deutlich ist.

Die Schaltungsanordnung weist auch eine Impulsquelle 7 auf, z. B. eine Verzögerungsleitung mit n-\-1 Ausgängen, an denen der Reihe nach periodisch ein Impuls auftritt, der zu der Stufe des Umsetzers geleitet wird, die mit der gleichen Zahl wie der entsprechende Ausgang bezeichnet ist, um diese Stufen nacheinander zu betätigen. Mit 9 ist ein Impulsgenerator bezeichnet, der einen Impuls an den Verzögerungsleiter jedesmal dann liefert, wenn eine Umsetzung durchgeführt werden soll. Ebenso wie der Impulsgenerator ist auch die Verzögerungsleitung an sich bekannt, so daß diese Einheiten keinen Gegenstand der Erfindung bilden.

Das Analogsignal Ea wird der Summierungsschaltung 1 zugeführt und gelangt von dort zu dem Diskriminator 3 mit ungeändertem Wert, da in dem Anfangszeitpunkt alle Torschaltungen offen sind und keine zusätzliche Spannung erhalten werden kann. Wenn die Analogspannung größer als der Wert .E^ ist, wird ein Signal an dem Leiter b, jedoch kein Signal an dem Leiter α erhalten, falls sie kleiner ist, ist der Vorgang umgekehrt, wie zuvor erklärt wurde. In dem erstgenannten Fall wird ein Signal an einem der Eingänge der unteren logischen Schaltung 8 in jeder Stufe erhalten, während die logischen Schaltungen 8 in der Oberen Reihe nicht beeinflußt werden und infolgedessen nicht die erforderlichen Arbeitsbedingungen haben. Um die logischen Schaltungen in der unteren Reihe stromleitend zu machen, ist es jedoch erforderlich, auch die andere Bedingung zu erfüllen, d. h. daß auch der andere Eingang ein Signal erhalten muß. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Ausgänge der Verzögerungsleitung in der entsprechenden Stufe an die logische Schaltung 8 sowohl in der oberen als auch in der unteren Reihe angeschlossen. Wenn angenommen wird, daß die Verzögerungsleitung gerade einen Startimpuls von dem Impulsgenerator 9 erhalten hat, wird ein Signal an dem Ausgang 1 empfangen, das an beide logische Schaltungen 8 in der ersten Stufe angeschlossen wird. Infolge der Tatsache, daß einer der Eingänge der unteren Schaltung bereits markiert ist, wenn die Analogspannung größer als die Bezugsspannung war, werden die Arbeitsbedingungen der Schaltung erfüllt, so daß diese stromleitend wird, wodurch der entsprechende Schalter 4 in der Stufe auf 1 schaltet, so daß die Torschaltung 2 geschlossen wird. Infolgedessen wird die Ziffer 1 an dem Ausgang D₁ angezeigt. Wie zuvor erklärt wurde, werden die zusätzlichen Spannungen zu der Analogspannung mit negativem Vorzeichen addiert, wenn der Vergleich gezeigt hat, daß die Analogspannung größer als die Bezugsspannung war, und mit positivem Vorzeichen, falls der Vergleich ergeben hat, daß sie kleiner war,

und aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Anschluß einer Maximalabweichung des Systems ist. Wenn die zusätzlichen Spannung mit positivem Vorzeichen von Analogspannung kleiner als dieser Bezugswert ist, der oberen Torschaltung durchgeführt wird, während wird keine Anzeige an dem Ausgang des Diskrimider Anschluß der gleichen zusätzlichen Spannung mit nators erhalten. Dieser Ausgang ist mit einem negativem Vorzeichen von der unteren Torschaltung 5 Schaltkreis 3 verbunden, der eine Spannung gleich

+Er erzeugt, falls die Anzeige des Diskriminators 0 ist, und eine Spannung gleich —Er erzeugt, wenn die Anzeige des Diskriminators 1 ist. Die von dem Schaltkreis erhaltene Spannung wird einer Dämp-

in jeder Stufe vorgenommen wird. Somit wird unter der Annahme, daß der untere Schalter in der ersten Stufe in den 1-Zustand gebracht worden ist, die

^ in der ersten Stufe mit

zusätzliche Spannung

fungsschaltung 4 zugeführt, deren Dämpfung der entsprechenden Stufe derart entspricht, daß der Dämpfungsfaktor ^ in der ersten Stufe und j in der zweiten Stufe ist usw. Die von der Dämpfungs

negativem Vorzeichen an die Summierungsschaltung zusammen mit der Analogspannung angelegt, so daß ihre Summe nun mit der Bezugsspannung in dem Diskriminator verglichen wird. Falls diese Summe

kleiner als die Bezugsspannung gewesen ist, wird ein _1S schaltung erhaltene zusätzliche Spannung, d. h. in

Signal andern Leiter« von dem Diskriminator er- _{der ersten Stufe} , _{oder minus} £κ _{wird dner}

halten, und die Bedingung, welche die Funktion der ^r 2

oberen Schalterreihe zuläßt, wird erfüllt. Infolge- Summierungsschaltung 5 zusammen mit der Analog-

dessen kann, wenn der Ausgang 2 des Verzögerungs- spannung Ea zugeführt, und der von der Sum-

leiters ein Signal an die zweite Stufe gibt, nur der 20 mierungsschaltung erhaltene Wert wird nach vorn

obere Schalter in den 1-Zustand gebracht werden, so zu der nächsten Stufe entsprechend der nächst-

daß die zu der zweiten Stufe gehörende zusätzliche größeren Ziffer in dem Ergebnis zugeleitet. Diese

„ En ·*. ■ ■*.· ν ■ , j· Stufe ist mit der vorhergehenden Stufe mit dem

Spannung M. mit positivem Vorzeichen an die _{Unterschied gleichartig) d}|_{ß der} Dämpfungsfaktor

Sammierungsschaltung zusammen mit den vorher _{25 d Dämpfungsscha}i_tung I _beträgt. _{Die B}._te Stufe

erzeugten beiden Spannungen angelegt wird, wobei f e β ^ &

sich der Vergleich in der gleichen Weise fortsetzt unterscheidet sich von den vorhergehenden Stufen

wie in den anderen Stufen. dadurch, daß sie nur einen Diskriminator ohne andere

Wie erkennbar ist, weisen auch die logischen Hilfsschaltungen aufweist, da ihre einzige Funktion

Schaltungen einen Sperrzustand in einer solchen 30 darin besteht, anzuzeigen, daß die von der vorher-

Weise auf, daß der 1-Zustand des unteren Schalters gehenden Stufe erhaltene geänderte Analogspannung Sperrung der logischen Schaltung 8 des oberen
Schalters verursacht und umgekehrt, was erforderlich
ist, um zu gewährleisten, daß das für die nächste

Stufe bestimmte Signal von dem Diskriminator den unbeeinflußten Schalter nicht betätigt, falls das Signal zu der vorhergehenden Stufe von der Verzögerungsleitung noch weiterhin vorhanden ist. Der Leiter b ist an einen Ausgang D_s angeschlossen, der

eine direkte aufeinanderfolgende Ablesung ermöglicht, 40 spannung Er ist, und in Abhängigkeit von dieser ohne weitere Einrichtungen zu benötigen. Dies ist Entscheidung wird 0 oder 1 in dem Ausgang des leicht verständlich, wenn man berücksichtigt, daß der Diskriminators und gleichzeitig an einem Leiter D\ Leiter b so lange Eins anzeigt, wie die Eingangs- angezeigt, der mit einer Registriervorrichtung verspannung des Diskriminators größer als Rr ist, und bunden ist. Abhängig davon, ob der Ausgang des Null anzeigt, wenn sie kleiner ist. Eine solche An- 45 Diskriminators 1 oder 0 markiert, tritt die Spannung Ordnung ist zum Übertragen einer Digitalinformation plus bzw. minus Er an dem Ausgang des Schaltüber einen einzigen Leiter geeignet. Dies ist ein kreises 3 auf. Die Dämpfungsschaltung 4 teilt diese Vorteil, den man in den zuvor bekannten Aus- Spannung durch zwei und liefert die geteilte Spannung führungsformen nicht findet. an den Eingang der Summierungsschaltung 5, die

Die Anzeige des Ergebnisses wird mit den unteren 50 gleichzeitig die Analogspannung erhält, so daß an

Schaltern durchgeführt, deren 0-Zustand oder 1-Zu- ihrem Ausgang der durch die zusätzliche Spannung

stand der Ziffer 0 bzw. 1 in der entsprechenden Er _{geänderte Wert der} Analogspannung auftritt.

Ziffernstelle in der sich ergebenden Zahl entspricht,

und die Markierung über die Leiter D\, D₂...D_n Dieser Wert wird dann sowohl an den Diskriminator

kann an eine beliebige Registriervorrichtung be- 55 als auch an die Summierungsschaltung in der

kannter Bauart übertragen werden. nächsten Stufe angelegt, wobei sich der Vorgang mit

Fig. 3 zeigt das Erfindungsprinzip auf einen dem Unterschied wiederholt, daß die zusätzliche

gleich bzw. größer oder kleiner als der Bezugswert Er ist, wobei die Anzeige der kleineren Stellenziffer des Ergebnisses entspricht.

Die umzusetzende Analogspannung wird in der ersten Stufe des Umsetzers gleichzeitig an die Summierungsschaltung 5 und den Diskriminator 1 angelegt. Dier Diskriminator entscheidet, ob der Amplitudenwert gleich bzw. größer als die Bezugs-

hat der Umsetzer« Stufen, von denen jede einen Diskriminator 1 beliebigen Typs aufweist, der eine Anzeige gibt, falls die Analogspannung Ea oder ihr durch zusätzliche Spannungen geänderter Wert größer als eine vorbestimmte Bezugsspannung Er ist. Diese wird gewählt zu

Er = E_max - (2—1 - 1) wie in dem Beispiel nach Fig. 2, wobei Emax die

letzten Stufe ist nur ein Diskriminator vorhanden, der die Analogspannung von der vorletzten Stufe erhält. Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich geworden ist, besitzt die Erfindung beträchtliche Vorteile gegenüber den bekannten Vorrichtungen. Man braucht nicht mit der Registrierung der höchsten Ziffernstelle zu warten, bis ihr Wert geprüft worden ist, wie in den üblichen Vergleichsumsetzern, so daß kein Zeitverlust für eine mögliche Subtraktion eines

Vergleichswertes entsteht, falls der Analogwert kleiner geworden ist als die Summe der Vergleichswerte. Dadurch wird die Funktionszeit kürzer, und andererseits werden die Funktionszeiten unabhängig davon gleich, ob der Analogwert größer oder kleiner als der Vergleichswert war, was ein Vorteil bei schnell arbeitenden Umsetzern für Fernmeldeanlagen ist.

Mit Bezug auf einen Kaskadenumsetzer stellt die Erfindung eine beträchtliche Verbesserung insofern dar, als keine Verstärkung zwischen den Stufen erforderlich ist, die bisher auch die Verstärkung eines Fehlers am Eingang um das 2"^aClIe verursachte und die Zuverlässigkeit des Umsetzers verschlechtert hat. Falls andererseits keine Verstärkung zwischen den verschiedenen Stufen in den bekannten Kaskaden-Umsetzern benutzt wird, wird die Anordnung komplizierter und gleichzeitig unzuverlässig und teuer. Durch Anwendung des Erfindungsprinzips in einem Kaskadenumsetzer ist nur eine Bezugsspannung und kein Verstärker notwendig, sondern nur eine Summierungsschaltung in den Stufen. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit erhöht, und die Kosten für einen Kaskadenumsetzer werden vermindert, der zuvor die obenerwähnten Nachteile aufwies.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Analog-Digital-Umsetzer zum Ausdrücken eines Analogsignals als eine n-stellige Binärzahl mit Bezug auf einen Maximalwert, der als w-stellige Binärzahl ausgedrückt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß er Vorrichtungen aufweist, um der Reihe nach mit einem Bezugswert oder Bezugssignal (2ⁿ~^l), falls die vollständige Abweichung oder Ablesung des Systems 2^re—1 ist, die Analogspannung und den durch zusätzliche Spannungen (2ⁿ~², 2»-3.. .2ⁿ~ⁿ) geänderten Wert der Analogspannung zu vergleichen, derart, daß nach jedem Vergleich die nächste zusätzliche Spannung mit positivem Vorzeichen addiert und 1 für die entsprechende Stufe angezeigt wird, falls der Vergleich gezeigt hat, daß die Analogspannung oder ihr geänderter Wert größer als der Bezugswert oder gleich groß gewesen ist, dagegen die zusätzliche Spannung mit negativem Vorzeichen addiert und 0 für die entsprechende Stufe angezeigt wird, wenn der Vergleich zeigt, daß die Analogspannung oder ihr geänderter Wert kleiner als die Bezugsspannung gewesen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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