DE1901081A1

DE1901081A1 - Analog-to-digital converter

Info

Publication number: DE1901081A1
Application number: DE19691901081
Authority: DE
Inventors: Martin Birnbaum
Original assignee: Schneider Radio Television SA
Current assignee: Schneider Radio Television SA
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1969-11-27
Also published as: IL31247A0; BE725533A; AT293543B; NL6901609A; CH486167A; DK122988B; FR1580230A; YU297868A; YU31561B

Description

Analog-Digital-Umsetzer Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer d.h. ein Gerät, mit welchem die Differenz zwischen dem Augenblickswert einer zu messenden Spannung unW dem Wert einer Bezagsspannung in eine diese Differenz kennzeichnende Anzahl von Impulsen umgesetzt werden : wobei diese Impulse sehr kurze Impulse sind, die :.~-s sehr regelmässiger Folgefrequenz von einem Generator geliefert werden, der üblicherweise Uhrimpulsgenerator genannt Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Schaltung von Dio zu verwenden, in welcher die Quelle der zu messenden Spannung bei 1 dargestellt ist. Diese Spannung wira einem Modulator 2 zugeführt, der an seinen Ausgang einen Impuls abgibt, dessen Breite dem Wert der Augenblicksspannung der Quelle 1 proportional ist. Ein zwelver Modulator 3, der dem Modulator 2 völlig gleich ist, empfängt an seinem Eingang die von der Quelle 4 Bezugsspannung und gibt an seinem Ausgang einen Impuls fester Dauer ab, der die Bezugsspannung darstellt. Eine logische Schaltung 5 empfängt die Ausgangsimpulse ~ebeiden Modulatoren und liefert an ihrem Ausgang einen Impuls, dessen Dauer gleich der Differenz zwischen den Dauern der von den ModALatoren 2 und 3 gelieferten Impulse ist. Diese beiden modulatoren 2 und 3 werden im gleichen Augenblick über die Leitung 6 in D§tiDkeit gesetzt. Der Ausgangsimpuls der logischen Schaltung 5 steuert eine Torschaltung 7, die nur während der Dauer dieses Impulses geöffnet ist. Diese Torschaltung 7 übertreigt die von einem Uhrimpulsgenerator 9 kommenden kurzen Impulse zu einem Zähler 8.s ist also zu erkennen, dass die Zahl der kurzen Impulse, die während der Dauer des Ausgangsimpulses der logischen Schaltung 5 durch die Torschaltung 7 hindurchgehen, ein Mass für die Differenz der Augenblicksspannungen der Quellen 1 und 4 darstellt. Analog-digital converter The invention relates to an analog-digital converter i.e. a device with which the difference between the instantaneous value of a to measuring voltage unW the value of a reference voltage into a characteristic of this difference Number of impulses to be implemented: these impulses are very short impulses, the:. ~ -s very regular repetition frequency are supplied by a generator, the commonly called clock pulse generator It is known for this purpose the To use circuit made by Dio, in which the source of the voltage to be measured is shown at 1. This voltage is fed to a modulator 2, which is connected to its Output emits a pulse, the width of which corresponds to the value of the instantaneous voltage of the Source 1 is proportional. A two modulator 3, which is exactly the same as modulator 2 receives the reference voltage from the source 4 at its input and indicates its output emits a pulse of fixed duration, which represents the reference voltage. One logic circuit 5 receives the output pulses ~ e both modulators and delivers one at their exit Impulse, the duration of which is equal to the difference is between the duration of the pulses supplied by ModALators 2 and 3. These Both modulators 2 and 3 are in the same instant on line 6 in D§tiDkeit set. The output pulse of the logic circuit 5 controls a gate circuit 7, which is only open for the duration of this pulse. This gate circuit 7 Exceeds the short pulses coming from a clock pulse generator 9 to one Counter 8.s shows that the number of short pulses generated during the Duration of the output pulse of the logic circuit 5 pass through the gate circuit 7, represents a measure of the difference between the instantaneous voltages of sources 1 and 4.

Diese Zahl wird von dem Zähler 8 angezeigt.This number is displayed by the counter 8.

Line solche Schaltung arbeitet im Prinzip richtig, aber sie weist bestimmte Mängel sekundärer Art auf, und zar insbesondere die fonden: Es ist unmöglich die Modulatoren 2 und 3 völlig gleich auszuSühren, und es ist auch nicht möglich, sie genau im gleichen Zeitpunkt auszulösen und in gleicher Weise stillzusetzen.Line such a circuit works correctly in principle, but it shows certain deficiencies of a secondary nature, and especially the fonden: it is impossible modulators 2 and 3 to be carried out in exactly the same way, and it is also not possible to trigger them at exactly the same point in time and shut them down in the same way.

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile.The aim of the invention is to eliminate these drawbacks.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass an Stelle von zwei Modulatoren ein einziger Modulator zur Erzielung des gleichen Ergebnisses angewendet wird; dieser Modulator empfängt nacheinander die Messspannung und die 3ezugsspannung,und er betätigt mit Hilfe einer die logische Schaltung 5 ersetzenden geeigneten Schaltung die zwischen dem Uhrimpulsgenerator und dem Zähler liegende Torsohaltung.This is essentially achieved by replacing two Modulators a single modulator is used to achieve the same result will; this modulator receives the measurement voltage and the reference voltage one after the other, and it operates with the aid of a suitable circuit replacing the logic circuit 5 the torso posture between the clock pulse generator and the counter.

Die Verwendung einer Schaltung dieser Art wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass zur Zeit im Handel Schaltungsanordnungen erhältlich sind, die es ermöglichen, die Zustandsänderungen von Torschaltungen in sehr kurzer Zeit durchzuführen, die wesentlich kleiner als die Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Uhrimpulsgenerators ist, so dass keine Impulse durch diese Zustandsänderungen verloren gehen.The use of a circuit of this type is particularly made thereby enables circuit arrangements to be commercially available at the present time which make it possible to change the state of gate circuits in a very short time, which are much smaller than the duration between two consecutive Pulses of the clock pulse generator is so no pulses due to these changes of state get lost.

Fig.2 zeigt das Schaltbild des erfindungsgemassen Analog-Digital-Umsetzers. Der verwendete einzige Modulator enthält im wesentlichen einen Sägezahngenerator 10, der eine Spannung.2 shows the circuit diagram of the analog-digital converter according to the invention. The single modulator used essentially contains a sawtooth generator 10, of a tension.

abgibt, die sich in Abhängigkeit von der Zeit linear ändert.emits, which changes linearly as a function of time.

Es ist bekannt, dass Schaltungen dieser Art zur Zeit ohne weiteres realisiert werden können, beispielsweise mit Hilfe eines Kondensators, der durch einen stromkonstanten Generator aufgeladen wird. Der Modulator wird durch einen Transistor 11 vervollständigt, der den genauen Zeitpunkt feststellt, in welchem die Spannung des Sdgezahngenerators einen vorbestimmten Wert erreicht. Die Zeichnung zeigt wieder die Messspannungsquelle 1 und die Bezugsspannungsquelle 4.It is known that circuits of this type are currently readily available can be realized, for example with the help of a capacitor, which by a constant current generator is charged. The modulator is through a Completed transistor 11, which determines the exact time in which the voltage of the gear generator reaches a predetermined value. The drawing shows the measurement voltage source 1 and the reference voltage source 4 again.

Die von der Quelle 1 abgegebene Spannung wird einer normalerweise offenen Torschaltung 12 zugeführt, und die von der Quelle 4 abgegebene Spannung einer normalerweise geschlossenen Torschaltung 13. Die Ausgänge der Torschaltungen 12 und 13 sind miteinander verbunden und an die Basis des Transistors.11 angeschlossen. In den Kollektorkreis des Transistors 11 ist ein Widerstand 14 eingefügt, dessen Klemme 15 an eine Stromversorgungsquelle mit geeignetem Scannungswert angeschlossen ist. ueber die Leitung 16 wird der Sägezahngenerator 10 ausgelöst. Die Emitterspannung des Transistors ii wird dem Sägezahngenerator 10 über eine Leitung 17 zugeführt. Die Kollektorspannung des Transistors 11 dient zur Steuerung der Torschaltungen 12 dna 13. Zu diesemZweck steuert diese spannung über einen Verstärker 27 eine Kippschaltung 18 mit zwei stabilen Zuständen. Diese Kippschaltung 18 besitzt zwei Ausgänge 19 und 2G, welche die Torschaltungen 12 bzw. 13 so steuern, dass die eine Torschaltung offen ist, wenn die andere geschlossen ist, und umgekehrt. Ausserdem steuert der Ausgang 19 über einen Verstärker 21 die Torschaltung 7, die zwischen dem Uhrimpulsgenerator 9 und dem Zähler 8 liegt.The voltage output from the source 1 becomes normal Open gate circuit 12 supplied, and the voltage output from the source 4 a normally closed gate circuit 13. The outputs of the gate circuits 12 and 13 are interconnected and connected to the base of the transistor.11. In the collector circuit of the transistor 11, a resistor 14 is inserted, the Terminal 15 connected to a power supply source with a suitable scan value is. The sawtooth generator 10 is triggered via the line 16. The emitter voltage of the transistor ii is fed to the sawtooth generator 10 via a line 17. The collector voltage of the transistor 11 is used to control the gate circuits 12 dna 13. This voltage controls a flip-flop circuit via an amplifier 27 for this purpose 18 with two stable states. This flip-flop 18 has two outputs 19 and 2G, which control the gate circuits 12 and 13 so that the one gate circuit is open when the other is closed and vice versa. Also controls the Output 19 through an amplifier 21, the gate circuit 7 between the clock pulse generator 9 and the counter 8 lies.

Dieses Gerit arbeitet in folgender Weise: Beim 1ngang3etzen ist die Torschaltung 12 offen, während die Torschaltung 13 geschlossen ist. Der über die Leitung 16 zugeführte Auslösebefehl setzt den S;gezahngenerator 10 in Gang. Die Ausgangsspannung dieses Generators ist so bemessen, dass sie in Abhängigkeit von der Zeit linear abnimmt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass als Ausgangsspannung des Generators die entsprechend gepolte Spannung zwischen den Elektroden des Ladekondensators verwendet wird; in diesem Fall ist die eine dieser Elektroden über die Leitung 17 mit dem Emitter des Transistors 11 verbunden, wahrend die andere Elektrode an Masse liegt. Die negative Spannung auf der Leistung 17 nimmt dann in Abhangigkeit von der Zeit linear ab. Genau in dem Augenblick, in welchem die Spannung auf der Leitung 17 gleich der Augenblicksspannung der Messspannungsquelle 1 ist, wird der zuvor gesperrte '£ransistor 11 stromführend. Dadurch wird ein Spannungsabfall am Widerstand 14 hervorgerufen, der im Verstärker 27 verstärkt wird und die Kippschaltung 18 auslöst, so dass diese von ihrem ersten stabilen Zustand in ihren zweiten stabilen Zustand geht. Die Spannungen an den Ausgängen 19 und 20 kehren sich dadurch um, und die Dorschaltung 12 wird augenblicklich geschlossen, während die'l'orschaltung 13 geöffnet wird. Wie bereits erwähnt, erfoigen diese Zustandsänderungen der Torschaltungen in einer Zeit, die kleiner als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Uhrimpulsgenerators 9 ist. Die vom Sägezahngenerator 10 gelieferte Sägezahnspannung nimmt weiter linear in Abhängigkeit von der Zeit ab, so dass sie schliesslich gleich der Spannung der Quelle 4 wird.This device works in the following way: When starting up, the Gate circuit 12 open while gate circuit 13 is closed. The one about the The trigger command supplied to line 16 sets the S; tooth generator 10 in motion. the The output voltage of this generator is such that it depends on linearly decreases over time. This can be done, for example, as an output voltage of the generator the corresponding polarized voltage between the electrodes of the charging capacitor is used; in this case one of these electrodes is via line 17 connected to the emitter of transistor 11, while the other electrode is connected to ground lies. The negative voltage on the power 17 then increases as a function of linearly over time. Exactly at the moment when the tension on the line 17 is equal to the instantaneous voltage of the measurement voltage source 1, the previous one becomes locked transistor 11 live. This creates a voltage drop across the resistor 14 caused, which is amplified in amplifier 27 and triggers flip-flop 18, so that these move from their first stable state to their second stable state goes. The voltages at the outputs 19 and 20 are thereby reversed, and the Dorcircuit 12 is closed instantly, while the'l'or circuit 13 is opened will. As already mentioned, these change the state of the gate circuits in a time that is less than the time between two consecutive Pulses of the clock pulse generator 9 is. The one supplied by the sawtooth generator 10 The sawtooth voltage continues to decrease linearly as a function of time, so they finally becomes equal to the voltage of the source 4.

In diesem Augenblick wird der Transistor 11, der zuvor bei der Umschaltung der Torschaltungen erneut gesperrt wurde, wieder stromführend, so dass am Kollektor des Transistors 11 ein neuer Impuls erscheint, der über den Verstärker 27 die Kippechaltung 18 erneut betätigt und in ihren ersten Zustand zurückstellt. Die Spannungen an den Ausgängen 19 und 20 nehmen dann wieder die Werte an, die dem ersten Zustand der Kippschaitung entsprechen.At this moment, the transistor 11, which was previously in the switchover the gate circuit was blocked again, energized again, so that on the collector the transistor 11 a new pulse appears, which via the amplifier 27, the flip-flop 18 is actuated again and returns to its first state. The tension on the Outputs 19 and 20 then again assume the values that the first state of the Correspond to Kippschaitung.

Demzufolge hat die Spannung am Ausgang 19 ihren zweiten insert zwischen den Zeitpunkten angenommen, in welchem die oägezahnspannung einerseits den Wert der Spannung der Quelle 1 und andrerseits den Wert der Spannung der uelle 4 erreicht hat. Diese Spannung am Ausgang 19 ist also kennzeichnend für die gesuchte Zeitdauer, und demzufolge kann diese Spannung über den Verstärker 21 die TorschaLtung genau in der gleichen Weise wie im Fall von Fig.1 steuern, wodurch das gewünschte Ergebnis erhalten wird.As a result, the voltage at the output 19 has its second insert between Assumed the points in time at which the oega-tooth voltage on the one hand the value the voltage of the source 1 and on the other hand the value of the voltage of the source 4 is reached Has. This voltage at output 19 is therefore characteristic of the period of time sought, and consequently, this voltage across the amplifier 21 can gate the gate accurately control in the same way as in the case of Fig.1, creating the desired result is obtained.

Da bei dieser schaltung nur ein einziger Modulator verwendet wird, treten die eingangs erwähnten Nachteile nicht auf.Since only a single modulator is used in this circuit, the disadvantages mentioned at the beginning do not occur.

Ausserdem ist die schaltung offensichtlich billiger, da ein Modulator sehr viel teurer ist als die Schaltungen, durch welche er bei der Anordnung von Fig.2 ersetzt wird.In addition, the circuit is obviously cheaper because a modulator is much more expensive than the circuits through which it was placed in the arrangement of Fig. 2 is replaced.

Patentan3priichePatent applications

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Analog-digital converter, in which the difference between a measurement voltage and a reference voltage in an Ins is implemented, the duration of which is a measure of this difference, indicated by a voltage generator (10), which changes in a predetermined time Outputs voltage through a comparison circuit (11), which the two to be compared Voltages and the generator output voltage receives and signals at the points in time outputs, in which the generator output voltage is the instantaneous value of the measurement voltage or the reference voltage achieved, and by a pulse generator (18), which by the output signals of the comparison circuit (11) is controlled so that the of The impulse given to it begins with one output signal and with the other output signal ends.

2. Analog-to-digital converter, characterized in that the voltage generator (10) is a sawtooth generator.

3. Analog-to-digital converter according to claim 1 or 2, characterized in that that the measurement voltage and the reference voltage deo are the same as the input of the comparison circuit (11) are fed in succession.

4. Analog-digital converter according to claim 3, characterized in that that the ess voltage source (1) and the reference voltage source (4) with the same The input of the comparison circuit (11) is connected via two gate circuits (12, 13) are alternately controlled by the output signals of the comparison circuit (11) ensure that one gate circuit is always blocked when the other is open.

5. 2 analog-to-digital converter according to claim 4, characterized in that that the pulse generator has a bistable flip-flop (18) with two gate circuits (12, 13) contains controlling complementary husgangen (19, 20), and that the bistable Toggle circuit (18) by the output signals of the comparison circuit (11) alternately is brought into its one or its other stable state.

G. analog-to-digital converter according to one of claims 3 to 5, characterized characterized in that the comparison circuit contains a transistor (11-) whose middle is connected to the output of the voltage generator (10), and at its The measurement voltage and the reference voltage are applied on the basis of this.

7. Analog-digital converter according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse emitted by the modulator (18) is a gate circuit (7) controls whose signal input is connected to the output of a clock pulse generator (9) and at the output of which a pulse counter (8) is connected.

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