DE1814919C3 - Parallel schaltbare Codierstufen für einen Analog-Dlgitalwandler und Analog-Digitalwandler unter Verwendung solcher Codierstufen - Google Patents

Description

wert gegeben ist

Bei einer bekannten Codierschaltung der eingangs genannten Art (IBM Technical Disclosure Bulletin, B. 10, No. 6, Nov. 1967, S. 845, 84€> liegen in den beiden Leitungswegen je in Reihe geschaltete Transistoren. Die Transistoren im einen Leitungsweg sind mit ihren Steuerelektroden an feste Vorspannungen gefegt, deren Wert den Codierschritten entspricht Den Steuerelektroden der Transistoren in dem anderen Leitungsweg wird parallel die Analogspannung zugeführt Zwischen korrespondierenden Anschlüssen von je einem Transistor der beiden Leitungswege sind Wicklungen von Magnetkernen gelegt die die Codierung bewirken. Die Amplitude des Analogsignals bestimmt dann, über welche Wicklung der Strom von einem Leitungsweg zum anderen wechselt Durch die Verwendung von Magnetkernen wird die Codiergjschwindigkeit begrenzt und eine Ausführung als integrierte Schaltung ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Codierstufe für einen Analog-Digital-Wandler anzugeben, die schnell arbeitet ohne großen Aufwand zu verwirklichen ist und sich als integriert«; Schaltung herstellen läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist dem Anspruch 1 zu entnehmen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann unter Verwendung einer Codierstufe nach der Erfindung ein Analog-Digital-Wandler dadurch geschaffen werden, daß der Wandler wenigstens eine weitere Codierstufe mit zwei weiteren, parallel an eine Betriebsspannungsquelle geschalteten Leitungswegen aufweist, die je in Reihe geschaltete Widerstände enthalten, daß Transistoren parallel zu den Widerständen in den beiden weiteren Leitungswegen liegen, daß eine zusätzliche Differenzschaltung zwischen die beiden weiteren Leitungswege geschaltet ist und daß der Analog-Digital-Wandler unter dem Einfluß eines Analogsignal ein zusammengesetztes, binär codiertes Ausgangssignal erzeugt

In vorteilhafter Weise kann dann für einen Analog-Digital-Wandler, bei dem die Anzahl der Codierstufen mit je zv» J Leitungswegen und die Anzahl der Transistoren der Codierstufen eine Funktion der Anzahl der diskreten Werte sind, die das Analogsignal annehmen kann, vorgesehen sein, daß jeweils ein Dämpfungsglied zwischen die Analogsignalquelle und die Codierstufen geschaltet ist und einen Dämpfungsfaktor mit vorbestimmtem Wert besitzt, derart, daß das Ausgangssignal einen vorgeschriebenen Code aufweist. Der durch die Codierstufe nach den Erfindung erzielbare technische Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß nur integrierbare Bauteile Verwendung finden.

Wc «n das gemeinsam an die Basiselektroden aller Transistoren angelegte analoge Eingangssignal größer wird, werden nacheinander die Transistoren abwechselnd in den Leitungswegen leitend, wobei die jeweiligen überbrückten Widerstände kurzgeschlossen werden. Somit wechselt der Ausgang der Differenzschaltung zwischen einem ersten Ausgangspegel, der eine binäre Ziffer »Null« darstellt, und einem zweiten Ausgangspegel, der eine binäre Ziffer »Eins« darstellt, hin und her. Dieser Vorgang ist vollständig umkehrbar, wobei die gleichen Übergänge beobachtet werden wie beim Verringern der Eingangsspannung von einem positiven Wert auf Null.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer Codierstufe zur Erzeugung einer einzigen Binär-Ziffer, Fig.2 verschiedene Signalformen, die für die

S Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 1 von Nutzen sind,

F i g. 3 ein symbolisches BlocKschema der Codierstufe nach F ig. 1,
Fig.4 ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels

ίο eines Mehrbit-Analog-Digitalwandlers zur Erzeugung eines Gray-Codeausgangssignals,

F i g. 5 ein Blockschema eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Mehrbit-Analog-Digitalwandlers.
F i g. 1 zeigt eine Codierstufe, auch als Entscheidungs-

IS schaltung bezeichnet zur Erzeugung einer einzelnen binären Ziffer. Die Transistoren Q\, Qi, Qs und Q7 liegen mit ihren Kollektor- und Emitterelektroden jeweils parallel zu den Widerständen 10_Λ 10& 10,-und 1(U die alle die gleichen Größe R₅ aufweisen. Zwei der

μ parallelen Transistor-Widerstandsschaltkreise, nämlich diejenigen, welche die Transistoren <?i und Qs sowie die Widerstände lOj und 10_c enthalten, liegen in Reihe in: Leitungsweg 70, der an einem Ende über den Widerstand 30 mit der Spannungsquelle 45 und am anderen Ende mit Erde verbunden ist Die anderen beiden Transistor-Widerstandsschaltkreise, welche die Transistoren Qi und Qi sowie die Widerstände 1Of, und 1Od enthalten, liegen in Reihe im Leitungsweg 71, der an einem Ende über den Widerstand 31 mit der Spannungsquelle 45 und am anderen Ende rr»it Erde verbunden ist. Die Widerstände 30 und 31 sind im wesentlichen gleich. Sie haben eine solche Größe, daß die durch die Spannungsquelle 45 den Wegen 70 und 71 zugeführten Ströme konstant sind.

In den Leitungswegen 70 und 71 liegen in Reihe die zusätzlichen Widerstände 21, 22, 23 und 24 und der Ausgleichs-Widerstand 25, welche die relativen Größen R, ZR, 4R und 2R aufweisen. Die Widerstände 21 und 22 liegen zwischen den Transistoren Q₁ bzw. Qj und der Erde. Die Widerstände 23 und 24 liegen in den Leitungswegen 7G and 71 zwischen den Transistoren Q$ und Q\ sowie den Transistoren Qi und Q^. Der Ausgleichswiderstand 25 liegt im Leitungsweg 70 zwischen dem Widerstand 30 und dem Transistor Q$, um den im Leitungsweg 70 enthaltenen Gesamtwiderstand mit demjenigen im Weg 71 abzugleichen.

Das zu kodierende analoge Eingangssignal wird an den Eingangsleiter 11 angelegt und über den Emitterfolger 15 zum gemeinsamen Basisleiter 90 geführt. Dei gemeinsame Basisleiter 90 ist über die Dioden 41,42,43 und 44, die zum Emitterfolger 15 hingepolt sind, mit de' Basen der Transistoren Qi. Qi, φ und Q? verbunden. Mi den Basen der Transistoren Q\,Qj,Q5 und Qi sind fernei die Spannungsquellen 51,52,53 und 54 verbunden.

Das digitale Ausgangssignal liefert die Differenz schaltung 50 auf dem Ausgangsleiter 12. Die Differenz schaltung 50 ist zwischen die Punkte 80 und 81 de Leitungswege 70 und 7\ geschaltet.

Es soll nunmehr die Arbeitsweise der Codierstufe de Fig. 1 betrachtet werden. Wenn an den Leiter 11 keil analoges Eingangssignal angelegt wird, sind die Diode 41 bis 44 durch die jeweiligen Spannungsquellen 51 bi 54 in Flußrichtung vorgespannt, so daß die Transistore Q\, Qi, Qs und Q₁ gesperrt sind. Infolgedessen fließt de Strom im Leitungsweg 70 von der Spannungsquelle 4 über die in Reihe geschalteten Widerstände 30, 25,10 23, 10* und 21 zur Erde. Ebenso fließt der Strom ii Leitungsweg 71 von der Quelle 45 über die Widerstand

31, 1Od 24, ΙΟ;, und 22 zur Erde. Der Ausgang der Differenzschaltung 50 auf dem Leiter 12 ist Null entsprechend einer binären Ziffer »Null«, da die Widerstände 30 und 31 gleiche Größe haben und der Widerstand, der im Leitungsweg 70 zwischen dem Punkt 80 und der Erde liegt, gleich dem Gesamtwiderstand ist, der im Leitungsweg 71 zwischen dem Punkt 81 und der Erde liegt.

Die Vorspannungen der jeweiligen Emitter der Transistoren Qu Q₃, Qs und Qr sind im wesentlichen durch die Größen der verschiedenen zusätzlichen Widerstände 21 bis 24 bestimmt, die in den Leitungswegen 70 und 71 liegen. Die Vorspannung am Emitter des Transistors Q₁ ist z. B. das Produkt der Größe des Stroms im Weg 70 und der Größe R des Widerstands 21.

Die Vorspannung am Emitter des Transistors Qi steht in gleicher Weise in Beziehung zum Gesamtwert der in Reihe geschalteten Widerstände 21 und 23, vorausgesetzt, daß der Widerstand 10_a durch den Transistor Q\ kurzgeschlossen ist. Wenn der Parallelwiderstand 10*, durch den Transistor Q₃ kurzgeschlossen ist, besteht die gleiche Beziehung für den Leitungsweg 71. Die Emitterspannung des Transistors φ ist das Produkt des Stroms im Leitungsweg 71 und der Größe 3R des Widerstands 22. Die Emittervorspannung des Transistors Qi hängt vom Summenwiderstand der in Reihe geschalteten Widerstände 22 und 24 ab.

Wenn die Größe des analogen Eingangssignals von Null aus zunimmt, wächst die Spannung am Basisleiter 90 bis zur Emittervorspannung des Transistors Q\, an. Wenn dieser Wert erreicht ist, wird der Transistor Qi leitend, so daß der Widerstand 10_a kurzgeschlossen ist. Wenn der Widerstand 10* aus dem Leitungsweg 70 entfernt ist, fällt die Spannung am Punkt 80 im Leitungsweg 70 gegenüber der Spannung am Punkt 81 im Leitungsweg 71 ab, wodurch das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 einen von Null verschiedenen Wert annimmt, der dem binären Ausgangssignal »1« entspricht.

Wenn das analoge Eingangssignal so weit abnimmt, daß die Spannung am Leiter 90 wiederum geringer ist als die Emittervorspannung des Transistors Q\. so sperrt dieser Transistor, wodurch das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 am Leiter 12 auf Null zurückkehrt.

Wenn andererseits das analoge Eingangssignal zunimmt, und damit die Spannung am Leiter 90 einen Wert erreicht, der gleich der Emittervorspannung des Transistors Qi ist, wird dieser Transistor leitend und schließt den Widerstand 1Oj, kurz. Infolgedessen nimmt die Spannung am Punkt 81 ab und wird wieder gleich der Spannung am Punkt 80, wobei das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 auf den Wert Null zurückkehrt, der dem binären Ausgangssignal »0« entspricht

Wenn die Eingangsspannung am Leiter 90 noch weiter bis zur Emitterspannung des Transistors Q₅ zunimmt wird dieser Transistor leitend, so daß der Widerstand 10_f in dem Leitungsweg 70 kurzgeschlossen wird. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 entspricht dann einem binären Ausgangssignal »1«. Wenn die Spannung am Leiter 90 die Emitterspannung des Transistors Qr erreicht wird in gleicher Weise der Widerstand 1Od kurzgeschlossen, wodurch das Ausgangssignal am Leiter 12 wiederum einer binären »0« entspricht

F i g. 2 zeigt mehrere Signalformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der oben beschriebenen Codierstufe. Die in Fig.2(a) dargestellte Signalform 60 stellt das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 am Leiter 12 als Funktion der Eingangsspannung am Leiter 90 dar.

Die Signalformen 61 und 62 in Fig.2(b) stellen die Spannungen an den Punkten 80 bzw. 81 dar, wenn die Eingangsspannung am Leiter 90 zunimmt. Wie sich aus dem Aufbau der in F i g. 1 dargestellten Codierstufe ergibt, stellt die Signalform 60 die Differenz zwischen den Signalformen 61 und 62 dar.

Für eine Eingangsspannung Null ist der Ausgang der Differenzschaltung 50 Null, wobei die Spannung an jedem der Punkte 80 und 81 auf einem Pegel liegt, der in Fig.2(b) willkürlich »A« genannt ist. Wenn die Spannung am Leiter 90 auf den Pegel der Emittervorspannung des Transistors Q\ zunimmt, die in F i g. 2 mit

lj BQ] bezeichnet ist, fällt die Spannung am Punkt 80 auf einen Betrag ab, der gleich IR_S ist, wobei R_s, wie oben geschildert, die Größe des Widerstands 10» ist, und A der konstante Strom, der an die leitenden Wege 70 und 71 von der Spannungsquelle 45 geliefert wird. Gleichzeitig wächst das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 auf den in der Fig.2(a) dargestellten Ausgangspegel »V« an, der die Differenz des Potentials zwischen den Punkten 80 und 81 wiedergibt, wobei der Ausgangspegel » V« eine binäre »1« auf dem Leiter 12 darstellt.

Wenn die Spannung am Leiter 90 die Emittervorspannung BQi des Transistors Q₃ erreicht, fällt die Spannung am Punkt 81 um einen Betrag ab, der gleich 1R_S ist, wie es durch die Signalform 62 in F i g. 2(b) angedeutet ist. Die Potentiale an den Punkten 80 und 81 sind wiederum gleich, wobei das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 auf Null zurückkehrt. Wenn die Spannung air. Leiter 90 nacheinander die Emitterspannungen BQ=, und BQi der Transistoren Q₅ und Qr übersteigt, fallen die Spannungen an den Punkten 80 und 81 nacheinander um einen weiteren Betrag IR, ab, wie es in Fig. 2(b) dargestellt ist, wobei das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50 auf den Ausgangspegel »V« ansteigt und dann auf den Pegel Null abfällt.

Die obige Erläuterung zeigt, daß die Leitungswege 70 und 71 als Spannungsteiler angesehen werden können, wobei die Punkte 80 und 81 die Teilungspunkte sind. Der Gesamtwiderstand an jedem der Wege 70 und 71 zwischen den Punkten 80 bzw. 81 und Erde ändert sich umgekehrt mit dem augenblicklichen Wert des analogen Eingangssignals auf der Leitung 11. Infolgedessen spricht das Ausgangssignal der Differenzschaltung 50. welche die Punkte 80 und 81 der Spannungsteilerwege überbrückt, auf den augenblicklichen Wert des Eingangssignals an. Es werden die Schwellenwert-Spannungspegel in den relativen Verhältnissen von 1,3,5 und 7 erkannt wobei eine binäre »0« oder eine binäre »1« abgelesen wird, je nach dem Intervall der relativen Größen, in denen die Eingangsspannung liegt In F i g. 1 werden die relativen Schwellenwertpegel 1 und 3 auf

diese Weise in der Wandlersxufe 100 erkannt die aus den Transistoren φ und Q₃ besteht während die Pegel 5 und 7 in der Wandlerstufe 101 erkannt werden, die aus den Transistoren Q₅ und Q₇ besteht

Alternativ können die Gesamtwiderstände in den Wegen 70 und 71 zwischen den Punkten 80 bzw. 81 und der Erde als einzelne veränderliche Widerstände angesehen werden, deren Großen sich abwechselnd entsprechend der augenblicklichen Größe des Eingangssignals auf der Leitung 11 ändern. Die übrige in

F i g. 1 dargestellte Schaltung, welche die Pum te 80 und 81 die Differenzschaltung 50, die Widerstände 30 und 31 und die Spannungsquelle 45 umfaßt bewirkt dann die Feststellung der relativen Größen der Gesamtwider-

stände in den Leitungswegen 70 und 71 und die Erzeugung eines binären Ausgangssignals.

F i g. 3 zeigt ein symbolisches Blockschema der in F i g. 1 dargestellten Entscheidungsschaltung. Der Emitterfolger 15 und die Differenzschaltung 50 entsprechen den in gleicher Weise bezeichneten Teilen in F i g. 1. Die Blöcke 100 und 101 entsprechen den mit den gleichen Zahlen versehenen Wandlerstufen in Fig. 1. Die in den Blöcken 100 und 101 angegebenen Intervalle bedeuten die Bereiche der relativen Werte der Eingangsspannung, für die eine binäre Ziffer »1« erzeugt wird. Das heißt, eine binäre »1« wird am Leiter 12 erzeugt, wenn das analoge Eingangssignal am Leiter 11 zwischen den relativen Werten »1« und »3« liegt, und wenn es zwischen den relativen Werten »5« und »7« liegt. Bei allen anderen Werten der Eingangsspannung erscheint eine binäre Ziffer »0« am Ausgangsleiter 12.

Offensichtlich kann die Anzahl der Eingangsspannungsintervalle, die von einer Codierstufe nach der Erfindung erkannt werden kann, vorteilhafterweise dadurch vergrößert werden, daß weitere Transistor-Widerstandsschaltkreise in jeden Leitungsweg eingeschaltet werden. Weiterhin können die erkannten relativen Spannungsintervallbereiche leicht dadurch geändert werden, daß die relativen Größen der zusätzlichen Widerstände geändert werden, die in Reihe zwischen benachbarten parallelen Transistor-Widerstandsschaltkreisen liegen. Wenn z. B. die zusätzlichen Widerstände 21 bis 24 und der Abgleichswiderstand 25 in F i g. 1 so geändert werden, daß sie relative Werte von 1, 2, 2. 2. und 1 aufweisen, werden Schwellwert-Spannungsgrößen im Verhältnis 1. 2. 3 und 4 erkannt, wobei eine binäre »1« am Ausgangsleiter 12 erscheint, wenn das Eingangssignal zwischen den relativen Werten »1« und »2« liegt, und wenn es /wischen den relativen Werten »3« und »4« liegt.

F i g. 4 ist ein Blockschema eines Mehrbit-Analog-Digitalwandlers mit dem z. B. gleichzeitig auf den parallelen Ausgangsleitern 211 bis 215 ein 5-Ziffern-Grav-Code oder ein reflektierter binärer Code erzeugt werden kann. Die Entscheidungsschaltungen 201 bis 205 zur Erzeugung binärer Ziffern gleichen der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen, jeder Block in den Entscheidungsschaltungen 201 bis 205 stellt eine einzelne Wandlerstufe zur Erzeugung eines binären Ausgangssignals »1« dar, wenn das analoge Eingangssignal zwischen die relativen Spannungswerte fällt die in dem Block angegeben sind. Der Ausgangsziffer 5 auf dem Leiter 215 ist die geringstwertige Ziffer, und die Ausgangsziffer 1 auf dem Leiter 211 ist die höchstwertige Ziffer des durch den Wandler der F i g. 4 erzeugten Code.

Um die Arbeitsweise des in Fig.4 dargestellten Wandlers zu erläutern, sei angenommen, daß das analoge Eingangssignal auf dem Leiter 11 eine relative Größe 183 hat. Bei diesem Pegel liefert die Entscheidungsschaltung 205, die zur Ziffer 5 gehört, ein Ausgangssignal auf dem Leiter 215. das eine binäre »1« darstellt, da die Eingangsgröße zwischen den relativen Größen 17 und 19 liegt, die von der Wandlerstufe 225 in der Entscheidungsschaltung 205 erkannt werden. In gleicher Weise stellen die Ausgangssignale auf den Leitern 211 und 214 die binären Ziffern »1«. »1<-, »0«. und »1« dar. Dementsprechend ist das Ausgangssignal des Wandlers nach Fig.4 das binäre Gra\-Codewort »11011«.dasder Dezimalzahl 18 gleichwertig ist.

Das binare Codewort »11011« wird als Ausgangssignal fur jede Größe des Eingangssignals innerhalb des Intervalls 18 und 19 erzeugt. Wenn das analoge Eingangssignal auf 19,5 anwächst, ändert sich die Ziffer 5 von einer binären »1« in eine binäre »0«, während alle anderen Ziffern gleichbleiben. Somit wird das Gray-Codewort »11010« erzeugt, das der Dezimalzahl 19 gleichwertig ist. Wenn jedoch das analoge Eingangssignal auf 17,5 abnimmt, bleibt die Ziffer 5 eine binäre »1«, während die Ziffer 4 auf dem Leiter 214, der von der Wandlerstufe 226 in der Entscheidungsschaltung 204 beaufschlagt wird, sich von der binären »1« in die binäre »0« ändert. Das sich ergebende Mehrbit-Codewort ist somit »11001«, das die Dezimalzahl 17 darstellt.

In gleicher Weise erzeugt der in Fig.4 dargestellte Wandler für alle Zwischenpegel der Eingangssignale bis zu 32 ein Gray-Codewort, das den nächstniedrigen ganzzahligen Wert darstellt.

Wenn die Anzahl der gewünschten Ausgangsziffern vergrößert wird, kann der Aufwand für die Herstellung von Analog-Digitalwandlern entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 zu groß werden. Er kann jedoch vorteilhafterweise herabgesetzt werden, wenn für jede der Entscheidungsschaltungen, die beim Aufbau eines Mehrbit-Wandlers verwendet werden, gleiche, in Massenfertigung hergestellte Schaltungen benutzt werden. Ferner können bei der Herstellung eines derartigen Wandlers ohne Schwierigkeiten integrierte Schaltkreise verwendet werden.

F i g. 5 ist ein Blockschema für ein Ausführungsbeispiel eines Gray-Codewandlers, bei dem für jede binäre Ausgangsziffer gleiche Entscheidungsschaltungen verwendet werden. Die Entscheidungsschaltungen 501 bis 505. welche die binären Ziffern 1 bis 5 erzeugen, gleichen der Entscheidungsschaltung 205 in Fig. 4. Im Leitungsweg zwischen den einzelnen Entscheidungsschaltungen 501 bis 505 und dem Emitterfolger 15 sind die Dämpfungsglieder 301 bis 305 enthalten, welche jeweils die Dämpfungsmultiplikatoren 1/16, 1/8.1/4. 1/2 und 1 aufweisen. Die Leitungen 401 bis 405 verbinden die Dämpfungsglieder 301 bis 305 mit den Entscheidungsschaltungen 501 bis 505.

Die Arbeitsweise dieser Wandlerausführung gleicht derjenigen des Wandlers der Fig. 4. Es sei angenommen, daß die relative Größe des anologen Eingangssignals auf Leiter 11 18.5 beträgt. In der oben an Hand der Fig.4 beschriebenen Art und Weise erzeugt die Entscheidungsschaltung 505 eine binäre »1« auf dem Leiter 51? wobei das Eingangssignal in dem von der Wandlerstufe 525 erkannten Bereich liegt. Die relativen Signalgrößen auf den Leitungen 401 bis 404 sind infolge der Dämpfungen, die durch die Dämpfungsglieder 301 bis 304 eingefügt sind, 183/16. 183/8. 18.5/4 und 18.5/2 oder 1,16,233.4,62 und 9,25. Berücksichtigt man. daß die Entscheidungsschaltungen 501 bis 504 der Entscheidungsschaltung 505 gleichen, so ist einzusehen, daß die Entscheidungsschaltung 504 auf das Eingangssignal anspricht um eine binäre »1« auf dem Leiter 514 zu erzeugen, während die Entscheidungsschaltungen 501 bis 503 jeweils auf das Eingangssignal ansprechen, um die binären Ziffern »1«. »1« und »0« auf den Leitern 511 bis 513 zu erzeugen. Das binäre Gray-Codeausgangssignal des Systems lautet somit »11011« entsprechend der Dezimalzahl 18. Wenn die relative Eingangssignalgröße auf 193 erhöht wird, erscheint offensichtlich das Gray-Codewort »11010«, das der Dezimalzahl 19 entspricht, an den Ausgangsleitern 511 bis 515. Wie bei dem in F i g. 4 dargestellten Wandler erzeugt diese Ausführung das Gray-Codewort das den ganzzahligen Wert darstellt, der am nächsten unter der zugehörigen

709 610 424

he

analogen Eingangssignalgröße liegt.

Aus der obigen Schilderung ergibt sich, daß die grundsätzliche Entscheidungsschaltung der in Fig. 1 dargestellten Art auch in anderer Form angeordnet werden kann, um verschiedene Binärcode mit jeder Anzahl von Ziffern zu erzeugen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Codiersatfe für einen Analog-Digital-Wandler mit zwei parallelgeschalteten an einer Betriebsspannung liegenden Leitungswegen, die abhängig vom Pegel des Analogsignals einschaltbare Transistoren enthalten, mit einer Differenzschaltung, die in Abhängigkeit von Stromflußänderungen in den beiden Leitungswegen bei einem ersten Differenzwert ein erstes binäres Ausgangssignal und bei einem zweiten Differenzwert ein zweites binäres Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungswege (70, 71) je in Reihe geschaltete Widerstände (10a, Zl; 1Oi/, 22) aufweisen, daß ein erster Transistor (Q 1) parallel zu einem Widerstand (tOa) in einem der Leitungswege (70) liegt und so vorgespannt ist, daß er diesen Widerstand beim Anliegen eines ersten vorbestimmten Analogsignalpegels überbrückt, daß ein zweiter Transistor (Q 3) parallel zu einem Widerstand (IQb) im zweiten Leitungsweg (71) liegt und so vorgespannt ist daß er diesen Widerstand beim Anliegen eines zweiten vorbestimmten Analogsignalpegels überbrückt daß die Differenzschaltung (SO) auf diese Widerstandsänderungen in den beiden Leitungswefen anspricht, und daß das Analogsignal den teuerelektroden der Transistoren (Ql, Q3) über entkoppelnde Dioden (41,42) zugeführt ist

2. Codierstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Transistoren (Q7, Q5) jeweils parallel zu einem weiteren Widerstand (10c/, IOcV in den Leitungswegen (70, 71) liegen und daß jeder der Transistoren so vorgespannt ist, daß er beim Anliegen eines anderen vorbestimmten Analogsignalpegels seinen zugehöiigen, parallelgetchalteten Widerstand überbrückt.

3. Analog-Digital-Wandler unter Verwendung einer Codierstufe nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet daß der Wandler wenigstens eine weitere Codierstufe (202) mit zwei weiteren, parallel tn eine Bemebsspannungsquelle geschalteten Leilungswegen aufweist, die je in Reihe geschaltete Widerstände enthalten, daß Transistoren parallel zu 4en Widerständen in den beiden weiteren Leitungswegen liegen, daß eine zusätzliche Differenzschaltung zwischen die beiden weiteren Leitungswege geschaltet ist und daß der Analog-Digital-Wandler Unter dem Einfluß eines Analogsignals ein zusammengesetztes, binär codiertes Ausgangssignal erteugt(Fig.4).

4. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 3, bei dem die Anzahl der Codierstufen mit je zwei Leitungswegen und die Anzahl der Transistoren der Codierstufen eine Funktion der Anzahl der diskreten Werte sind, die das Analogsignal annehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Dämpfungsglied (301 bis 305) zwischen die Analogsignalquelle und die Codierstufen geschaltet ist und einen Dämpfungsfaktor mit vorbestimmtem Wert besitzt, derart, daß das Ausgangssignal einen vorgeschriebenen Code aufweist (F i g. 5).

Die Erfindung betrifft eine Codierstufe für einen Analog-Digital-Wandler mit zwei parallelgeschalteten an einer Betriebsspannung liegenden Leitungswegen, die abhängig vom Pegel des Analogsignals einschaltbare Transistoren enthalten, mit einer Differenzschaltung, die in Abhängigkeit von Stromflußänderungen in den beiden Leitungswegen bei einem ersten Dtfferenzwert ein erstes binäres Ausgangssignal und bei einem zweiten Differenzwert ein zweites binäres Ausgangssignal erzeugt, sowie einen Analog-Digital-Wandler unter Verwendung solcher Codierstofen.

In zahlreichen elektrischen Systemen ist es erwünscht, ein analoges Signal als eine Reihe von binären Signalen darzustellen, d. h. als eine Folge von Ein- und

ij Aus-Impulsea Dabei wird das analoge Eingangssignal in regelmäßigen Intervallen abgetastet, jede Signalprobe quantisiert und durch einen Analog-Digitalwandler in ein binäres Signal umgewandelt
Es sind zahlreiche Anordnungen für Analog-Digitalwandler bekannt Bei einem bekannten Codierer (deutsche Auslegeschrift 11 29 530) erfolgt die Abtastung des analogen Eingangssignals durch schrittweisen Vergleich zwischen dem Wert des analogen Eingangssignals mit vorbestimmten Spannungspegeln, um aufeinanderfolgende Ziffern eines entsprechenden binären Signals zu erhalten. Abgesehen davon, daß dieser bekannte Codierer technisch aufwendig ist, ist er durch die begrenzte Geschwindigkeit nachteilig, da immer nur eine binäre Ziffer gleichzeitig gebildet werden kann.

Bei bekannten Elektronenstrahlröhrencodierern können alle Ziffern des binären <\usgangssignals gleichzeitig erzeugt werden. Zwar wird hierdurch die Begrenzung der Geschwindigkeit des zuvor erwähnten Codierers vermieden, doch sind solche Elektronenstrahlröhrencodierer aufwendig, da sie neben genauer Herstellung und Justierung einen linearen Breitbandverstärker mit hohem Verstärkungsfaktor erfordern, um die Ablenkschaltungen der Kathodenstrahlröhre anzusteuern.

Es ist auch bereits ein Analog-Digitalwandler vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 12 68 196), bei dem jedem binärer Ausgangssignal ein Kippwiderstand zugeordnet ist und den Kippwiderständen das analoge Eingangssignal über nicht lineare Widerstände gleichzeitig zugeführt wird (Einschrittver fahren).

Bei einem bekannten Impulscode·Meßwertumformer (»Elektronik» 1956, Nr. 12, S. 317 bis 324) wird eine Potentiometerstellung, die von der zu messenden Größe mechanisch eingestellt wird, in ein Impulstelegramm unter Verwendung einer Brückenschaltung umgewandelt die gestufte, hintereinandergeschaltete Widerstände aufweist Durch eine den Widerständen zugeordnete Relaisschaltung werden die Widerstände so lange zu-

SS oder abgeschaltet, bis sich der Abgleich der Brücke ergibt. Die Zustände der Relais im Abgleichzeitpunkt ergeben das gewünschte Impulstelegramm. Der Abgleich der Brücke durch Ausprobieren ist zeitraubend. Der bekannte Impulscode-Meßwertumformer läßt sich nicht als integrierte Schaltung herstellen.

Bei einer bekannten Codierstufe (DT-PS 11 38 819) liegt an den beiden parallelen Leitungswegen die Signalspannungsquelle, und die Widerstände werden durch Tunneldioden gebildet, denen je eine Betriebs-Spannungsquelle und ein Widerstand zugeordnet ist. Tunneldioden schalten bekanntlich bei zwei unterschiedlichen Betriebspegeln, so daß keine eindeutige Zuordnung von Eingangssignalpegel zum Ausgangs-