DE1562310B1

DE1562310B1 - Schaltungsanordnung zur nichtlinearen Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal

Info

Publication number: DE1562310B1
Application number: DE19631562310
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Bauch; Zwick Dipl-Ing Richard
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1963-01-26
Filing date: 1963-01-26
Publication date: 1969-10-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur nichtlinearen Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal, die aus einem Impulsgenerator und einem Impulszähler sowie "eipEnsr. Vergle;c4ex- und einem Vergleichsspannüngsgenerätör besteht, wöl'ei der Impulszähler in dem Zeitpunkt mit dem Impulsgenerator verbunden wird, in dem der Vergleichsvorgang beginnt, und der Impulszähler von dem Impulsgenerator wieder getrennt wird, wenn die Vergleichsspannung die Eingangsspannung am Vergleicher überschreitet. ...

Für dielertagung. Von Iacrchten°mit Hilf,

der Impulskodensbdulaionvwerdeü Modü?atörtfi be-'

nötigt, r ei:en@ x-be@.tmten..lnphtiuleiwert , in

einen köde uterf'u`hren@n der USA Patentschrift

3 065 422 ist ein XödißrvefäÜrdrr besc@f'e'ben;. =eläs,

als »feedback method« bekanntgeworden ist. Es b.-;

ruht darauf, daß nacheinander ' emif"erilahl #föi

Vergleichsspannunge)ä,qm-tnde_nd .lirodiere94eh Spai1

nung verglichen werden. Die Vergleichsspannungen

werden in einem umfangreichen Widerstandsnetzwerk

erzeugt und mittels elektronischer Schalter geschal-

tet. Zur guten Annäherung einer bestimmten Funk-

tion ist aber bei diesem Verfahren eine große Anzahl

von Normalwiderständen erforderlich, wobei der Auf-

wand um so höher betrieben werden muß, je kleiner

die Quantisierungsstufen sein sollen. Hinzu kommt

als weiterer Nachteil, daß durch die Schalter unver-

meidbare Störspannungen erzeugt werden, die in jeder

Quantisierungsstufe wirksam sind, deren Einfiuß aber

um so störender ist, je kleiner die Quantisierungs-

_ stufe, gewählt ist Es können mit diesem Verfahren

äüch nur spezielleTypen von Kod@ierkennlinien re-

alisiert werde:üämiich:linearf#;_hy@ebolische: para-:

d@;r;drei.rten -Die;

bolische und Kombinationen,

in der Fernsprechtechnik besonders bevorzugte loga-

rithmische Kennlinie läßt sich mit diesem bekannten

Verfahren über einen größeren Dynamikbereich hin-

weg nur durch sehr viele Glieder einer Potenzreihe

einigermaßen gut annähern.

Ein anderes bekanntes Verfahren beruht auf der

Zählmethodes.-.gestattet_.aher ;hur, -eine Jineare Um-

Wandlung:s 'besteht` dann, den @mplitudenwert

beispielsweise durch Überführen in einen Zeitwert'

durch Abzählen der in den zeitlichen Bereich fallen-

den Impuls eines Taktpulses in einem Binärzähler

auszudrücken. Das überführen des Amplitudenwertes

in einen Zeitwert geschieht auf folgende Weise:

Eine Sägezahnspännung wird im Generator 3 bei-.

spie,Isweise -dii'eli lhtegrätion.eiire`s : hechteekimpulses

erzeugt und dem Vergleicher 4 zugeführt. In dem

Augenblick, in dem der Vergleichsvorgang beginnt,

wird der Oszillator 1, der zweckmäßig mit dem als

Vergleichsspännungsgenerätör dienenden Sägezahn-

generator 3 synchron läuft, eingeschaltet -oder der be-

reits schwingende Oszillator 1 über eine Torschaltung

mit dem Eingang des Impulszählers 2 verbunden. Die

Schwingungen des Oszillators 1 werden im Binär-

zähler 2 gezählt. Im Vergleicher 4 wird die linear an-

steigende Spannung mit der zu messenden Spannung

Ex verglichen. Im Augenblick der Gleichheit wird

vom Vergleicher 4 ein Signal zum Oszillator 1 bzw.

der Torschaltung gegeben, das den Oszillator vom

ä.hler,2;'a'@7 und@damit.'.@die@Zählungbeendet.

Durch Wiedergäbe `des, =Zählergebnisses kann der

Amplitudenwert ünmftelbar in einen binärkotierten

Wert übergeführt werden.

In vielen Fällen ist aber eine Kompression des

Spannungsbereiches erwünscht, um die Meßgenauig-

keit für die kleinen Amplitudenstufen zu erhöhen; zu

diesem Zweck wird gemäß dem derzeitigen Stand

der Technik beim Zählverfahren vor der Codier-

stufe ein I@ompressor eingefügt. Dieser Koepfessor

-)enthalt: aber uihthteare Schaltelemente, z. B. :roden;

er Kennlinie des Kompi#essors

d-

hinsichtlich Temperatur und Alterung bereit edaher

Schwierigkeiten.

Da lineare Schaltelemente wesentlich stabdä sind,

wird gemäß der Erfindung der nichtlineare Zu-

sammenhang zwischen der zu messenden Späünung

und dem Zahlenwert, der die Größe dieser Snung

ausdrückt, dadurch erzielt, däß der Vergleichs-

spannungsgenerator 3 keine Sägezahnspannung; son-

dern eine Spannung abgibt, deren Größe nichtlinear

von der Zeit1@bbänetdiesev:zeitliche Verlauf der

Spannung wird ausschließlich durch lineare Schalt-

elemente bestimmt. Die in der Fernsprechtechnik be-

vorzugte logarithmische Kennlinie, die ein Sonderfall

einer nichtlinear von ic@er °-Zei@ -gßhängigen tiiktion

ist, läßt sich beispielsweise, Sehr@:enfach mittue eines

RC-Gliedes erzeugen.

Auf diese Weise hängt dfe"Zeifi, während( r der

Zähler-zählt, und damit-dermuiseinem Ausgäi?ig an-

. gezeigie.Wett_nach_einer vorgegehenen=aiichtlinearen

Funktion mit der zu messenden Spannung zusammen.

--'-In ähnlicher Weisd heßef sie eine nichtlineare

Dekadierung erzielen.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der an sich

bekannten Schaltungsanordnung. In diesem Block-

schaltbild sind der Impuisgegerätor mit 1, d'er Im-

pulszähler mit 2, der Vergleicher mit 4 und d6r-Ver-

gleichsspannungsgenerator..mt-3 bezeichnet. .@

Claims

Patentansprach: Schaltungsanordnung zur nichtlinearen Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal, die aus einem Impulsgenerator und einem Impulszähler sowie einem Vergleicher und einem Vergleichsspannungsgenerator besteht, wobei der Impulszähler in dem Zeitpunkt mit dem Impuls-' - generator ,verbünden wird; in dem der Vergleichsvorgang beginnt, und der Impulszähler von dem Impulsgenerator wieder getrennt wird, wenn die Vergleichsspannung die Eingangsspannung am Vergleicher überschreitet, d a d u r c h g e k -e n nz e i c,h nü t, daß der . Vergleichsspannungsgenerator (3) ein lineares Netzwerk enthält, das so ausgelegt ist, @ daß die Vergleichsspannung während der Zeit, in der der Impulsgenerator (1) mit dem Impulszähler (2) verbunden ist; nach einer vorgegebenen, nichtlinear von der Zeit abhängigen Funktion verläuft, die ausschließlich durch das lineare Netzwerk bestimmt ist.