DE1923470A1

DE1923470A1 - Analog-to-digital converter

Info

Publication number: DE1923470A1
Application number: DE19691923470
Authority: DE
Inventors: Wilfried Burke; Dickinson Brian Arthur Leonard
Original assignee: Ether Ltd
Current assignee: Ether Ltd
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: NL6907102A; GB1218464A

Description

Ether Limited, Caxton Way, Stevenage, Hertfordshire (England)Ether Limited, Caxton Way, Stevenage , Hertfordshire (England)

Analog-Digital-WandlerAnalog-to-digital converter

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Wandler für Analogsignale, die in nicht linearer Beziehung zu von ihnen repräsentierten Meßwerten stehen, der einen unter dem Einfluß von Steuerimpulsen stehenden, impulsbetriebenen und Digitalsignale liefernden Zähler, einen Spannungsgenerator mit zu den Digitalsignalen in Beziehung stehenden Ausgangssignalen und eine Vergleichsschaltung umfaßt, die bei Gleichheit von Analogsignal und Generatorsignal das die Versorgung des Zählers mit Betriebsimpulsen verhindernde Steuersignal abgibt.The invention relates to an analog-to-digital converter for analog signals that are in a non-linear relationship stand by the measured values they represent, the one under the influence of control impulses, pulse-operated and digital signals supplying counters, a voltage generator with output signals related to the digital signals and comprises a comparison circuit which, if the analog signal and the generator signal are identical, prevents the supply of the counter with operating pulses Emits control signal.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung, die eine Digitalanzeige eines analogen Eingangssignales liefert. Sie stellt insbesondere eine Vorrichtung bereit, mit deren Hilfe eine Digitalanzeige denThe invention is concerned with an apparatus that provides a digital display of an analog input signal supplies. In particular, it provides a device with the aid of which a digital display can be used

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Wert der gemessenen Größe über einen weiten Meßbereich genau angibt, und zwar trotz vorhandener nicht linearer Beziehung zwischen der gemessenen Größe und dem analogen Eingangssignal, das diese Größe repräsentiert.Value of the measured quantity over a wide measuring range indicates exactly, despite the existing non-linear relationship between the measured quantity and the analog Input signal that represents this quantity.

Entsprechend der Lehre der Erfindung wird ein Gerät vorgeschlagen, das eine den Wert einer von einem Meßwertaufnehmer gemessenen Größe repräsentierende Digitalanzeige aus dem in nicht linearer Beziehung zu der Größe stehenden Ausgangssignal des Aufnehmers entsprechend dessen bekannter Ansprechcharakteristik ableitet und das einen unter dem Einfluß von Steuersignalen stehenden, impulsbetriebenen Zähler zur Ableitung der Digitalanzeige, einen entsprechend dem Zählstand des Zählers gesteuerten Spannungsgenerator zur Gewinnung einer Ausgangsspannung umfaßt, die mindestens angenähert die gleiche Relation zu der Digitalanzeige wie jenes Meßwertaufnehmer-Ausgangssignal zu der gemessenen Größe aufweist, und das schließlich eine Vergleichsschaltung umfaßt, in der das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers mit dem Spannungsausgang des Spannungsgenerators verglichen und bei festgestellter Gleichheit der beiden ein Steuersignal abgegeben wird, das die Versorgung des Zählers mit Betriebsimpulsen unterbricht.In accordance with the teaching of the invention, a device is proposed which has a digital display representing the value of a variable measured by a measured value pick-up in a non-linear relationship to the variable and derives the standing output signal of the transducer according to its known response characteristics which comprises a pulse-operated counter under the influence of control signals for deriving the digital display, a voltage generator controlled in accordance with the count of the counter for obtaining an output voltage which is at least approximately the same relation to the digital display as that transducer output to the measured one Has size, and which finally comprises a comparison circuit in which the output signal of the transducer is compared with the voltage output of the voltage generator and, if the two are determined to be identical, a control signal is output which the supply of the meter with operating pulses is interrupted.

In der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung gibt der Wandler eine Digitalanzeige zu mehreren hintereinander auftretenden Analogsignalen, die von Thermoelementen gemessenen Temperaturen entsprechen. Von den beigefügten Figuren zeigen im einzelnen:In the following description of a preferred embodiment of the invention, the converter gives one Digital display for several analog signals occurring one after the other, measured by thermocouples Temperatures correspond. The attached figures show in detail:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der von der Erfindung gelösten Aufgabe;Fig. 1 is a graphic representation of the object achieved by the invention;

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Fig. 2 das Blockschaltbild einer den Grundgedanken der Erfindung verkörpernden Schaltung;Fig. 2 is a block diagram of a circuit embodying the principles of the invention;

Fig. 3 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungeform des Wandlers ;3 shows the circuit diagram of an embodiment of the converter according to the invention ;

Fig. 4 eine Reihe von Kurvenformen für Spannungen, die an verschiedenen Stellen des Wandlers nach Fig. 3 auftreten; und4 shows a series of waveforms for voltages applied to various Places of the transducer of Figure 3 occur; and

Fig. 5 Schaltdiagramm einer erfindungsgem&ßen Ausführung von Teilen aus dem Wandler nach Fig. 3.Fig. 5 is a circuit diagram of a device according to the invention Execution of parts from the converter according to FIG. 3.

Fig. 1 zeigt die Ansprechcharakteristik eines Thermoelementes auf verschiedene Temperaturen; auf der Ordinatenachse ist der Spannungsausgang in willkürlichen Einheiten und auf der Abszissenachse die Temperatur in Grad Celsius abgetragen. Man sieht, daß die Kurve keine Gerade ist und daß &£e in fünf Abschnitte unterschiedlicher Größe unterteilt werden kann, in de-" nen die Diskrepanz zwischen der Kurve und eine« Strekkenzug vorbestimmte Toleranzen nicht überschreitet.Fig. 1 shows the response characteristics of a thermocouple to different temperatures; on the ordinate axis is the voltage output in arbitrary units and the temperature on the abscissa axis removed in degrees Celsius. It can be seen that the curve is not a straight line and that & £ e are different in five sections Size can be subdivided into which the discrepancy between the curve and a “stretch of road” does not exceed predetermined tolerances.

Ein bequemes Verfahren zur Messung variierender Spannungen, die eine gemessene Größe darstellen, besteht darin, die Spannung auf einen Eingang einer Vergleichs· schaltung zu geben und auf den anderen Eingang dieser Vergleichsschaltung eine stufenweise anwachsende Spannung einwirken zu lassen, wobei man sich noch einer taktimpulsgesteuerten elektronischen Zählstufe bedient. Wenn die beidan auf die Vergleichsschaltung gegebenen Eingangssignale hinsichtlich ihrer Größe gleich sind, dann wird die Versorgung der Zählstufe mit Taktimpulsen unterbrochen, so daß der ZählstandA convenient method of measuring varying voltages that represent a measured quantity is in applying the voltage to one input of a comparison circuit and to the other input of this Comparison circuit to let a gradually increasing voltage act, whereby one is still one clock pulse controlled electronic counting stage. When the two on the comparison circuit given input signals are the same in terms of their size, then the supply of the counter stage interrupted with clock pulses, so that the count

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des Zählers dann den Wert der gemessenen Größe repräsentiert. Ein auf diese Weise arbeitendes Gerät ist in Fig. 2 dargestellt, in dem die Impulse aus einem Taktgenerator 10 auf eine elektronische Zähl» stufe 11 gegeben werden. Die Signale von dem Zähler 11, die seinen Zählstand repräsentieren, werden auf einen Spannungsgenerator 12 gegeben, der eine mit dem Zählstand des Zählers in vorbestimmter Weise in Beziehung stehende (bequemerweise In linearem Zusammenhang stehende) Spannung liefert. Der Spannungsausgang aus dem Generator 12 wird auf einen Eingang eines Vergleichsverstärkers 13 gegeben, auf dessen anderen Eingang die eine gemessene Größe repräsentierende Spannung gegeben wird, welche an der Klemme 14 aufgenommen wird. Wenn die beiden Eingänge des Vergleichsverstärkers 13 innerhalb vorbestimmter Grenzen gleich groß werden, dann fällt der Ausgang des Verstärkers auf einen Wert ab, bei welchem ein Trigger 15 zur Unterbrechung der TaktimpulsVersorgung für den Zähler 11 betätigt wird. Eine Anzeigeschaltung 16 wird mit den Zählstand des Zählers 11 repräsentierenden Ausgangssignalen gespeist; der vor ihr ausgewiesene Wert zeigt den gemessenen Wert der Größe, die von der an der Ein» gangsklemme 14 auftretenden Spannung repräsentiert wird. Es wird hervorgehoben, daß die Anzeige di© gemessene Größe nur dann genau repräsentiert₉ wenn dl© Eingangsspannung linear von dieser Gr6ße abhängt« In vielen Meßbeispielen, wie öteta im Feil© der von Ther- " moelementen gemessenen Temperaturen, ist die B@slehung zwischen dem gemessenen Wert und der Spannung nicht linear, so daß die Einführung einer Korrektur der Nicht·» linearität notwendig wird. Es ist möglich, die Spannung an die Vergleichsschaltung über elrae Hilfsschaltung ζ« geben, die eine umgekehrte nicht lineare Cha-of the counter then represents the value of the measured quantity. A device operating in this way is shown in FIG. 2, in which the pulses from a clock generator 10 are sent to an electronic counting stage 11. The signals from the counter 11, which represent its count, are applied to a voltage generator 12 which supplies a voltage which is related (conveniently linearly related) in a predetermined manner with the count of the counter. The voltage output from generator 12 is sent to one input of a comparison amplifier 13, the other input of which is given the voltage which represents a measured variable and which is picked up at terminal 14. When the two inputs of the comparison amplifier 13 become the same size within predetermined limits, the output of the amplifier drops to a value at which a trigger 15 to interrupt the clock pulse supply for the counter 11 is actuated. A display circuit 16 is supplied with output signals representing the count of the counter 11; the value shown in front of it shows the measured value of the quantity represented by the voltage appearing at the input terminal 14. It is emphasized that the display only represents the measured quantity exactly ₉ if the input voltage depends linearly on this quantity the measured value and the voltage are not linear, so that the introduction of a correction of the non-linearity is necessary. It is possible to give the voltage to the comparison circuit via elrae auxiliary circuit ζ "

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r.akteristik besitzt, aber es ist schwierig, Schaltungen aufzubauen, die eine willkürlich nicht lineare Charakteristik aufweisen.characteristic, but it is difficult to construct circuits that have an arbitrarily non-linear characteristic exhibit.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sieht die vorliegende Erfindung vor, daß der Spannungsgenerator 12 eine Spannung liefert, deren Charakteristik in einem Diagramm gegen den Zählstand des Zählers sich ganz eng anschmiegt, und zwar vorzugsweise identisch ist, an die bzw. mit der Charakteristik, die die Beziehung der gemessenen Größe zu der sie repräsentierenden Spannung darstellt.To overcome these difficulties, the present one sees Invention that the voltage generator 12 supplies a voltage, the characteristics of which in one Diagram versus the count of the counter is very tight hugs, and is preferably identical, to the or with the characteristic that the relationship of the measured Magnitude of the voltage it represents.

Eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Wandlers wird jetzt mit Bezug auf die Pig» 3, 4 und 5 beschrieben.One embodiment of a transducer according to the invention is now described with reference to Pig »3, 4 and 5.

Der Wandler in Fig. 3 umfaßt einen Zeltgeber, der in bequemer Weise aus einem astabilen Trigger 20 und monostabilen Triggern 21, 22 und 23 besteht. Der astabile Trigger 20 liefert weit auseinanderliegende, positive Impulse entsprechend der Kurvenform A aus Fig. 4. Die Impulse A werden auf jeden der' monostabilen Trigger 21 und 22 gegeben. Der Trigger 21 liefert einen positiven Impuls (Kurvenform B, Fig. 4), der selbst wieder einen monostabilen Trigger 23 betätigt, der ein aus einem kurzen positiven Impuls (C, Flg. 4) bestehendes Zeitsignal abgibt. Der Impuls C setzt einen bistabilen Trigger 24, der einen negativen Impuls liefert (E, Fig. 4), der seinerseits auf einen Spannungsgenerator 25, um diese Schaltung in ihrer Anfangsbedingung zurückzusetzen, und auf einen Taktimpulsgenerator 26 gegeben wird, um hier gleichmäßige Takt- bzw. Treiberimpulse von beispielsweise 35-40 KMz zu erzeugen. Diese werden auf einen elektronischen Zähler aus drei Dekadenzählstufen 27, 2θ und 29 und eine BinärstufeThe transducer in Fig. 3 comprises a tent transducer, which in conveniently consists of an astable trigger 20 and monostable triggers 21, 22 and 23. The astable Trigger 20 delivers positive pulses that are widely spaced apart in accordance with curve shape A from FIG. 4. The pulses A are on each of the 'monostable triggers 21 and 22 given. The trigger 21 delivers a positive pulse (waveform B, Fig. 4), which itself Again a monostable trigger 23 is actuated, which emits a time signal consisting of a short positive pulse (C, Flg. 4). The pulse C sets a bistable Trigger 24, which delivers a negative pulse (E, Fig. 4), which in turn acts on a voltage generator 25 to reset this circuit in its initial condition, and to a clock pulse generator 26 is given in order to generate even clock or driver pulses of, for example, 35-40 KMz. These are on an electronic counter made up of three decade counters 27, 2θ and 29 and a binary level

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30 gegeben, die alle hintereinanderliegen und insgesamt eine Zählung von 2000 ermöglichen. Der monostabile Trigger 22 liefert ein weiteres Zeitgebersignal in Form eines positiven Impulses D (Fig. 4), das dem Impuls C vorhergeht und dazu benutzt wird, die Zählerkette-wie weiter unten beschrieben - zurückzusetzen.30 are given, all of which are in a row and allow a total of 2000 to be counted. The monostable trigger 22 supplies a further timing signal in the form of a positive pulse D (Fig. 4), which precedes the pulse C and is used to reset the counter chain as described below.

Die Signale von jedem der vier BinMrtrigger in den Dekadenstufen 27, 28 und 29 werden über getrennte Leitungen zu einer der zugeordneten Puffer- und Dekodiereinheiten 31, 32 und 33 gegeben, die ein Signal auf einer von zehn Ausgangsleitungen liefern, um eine entsprechende Digital-Anzeigeröhre, die eines der Zeichen 0-9 anzeigen kann, zu steuern. Die Binärstufe 30 liefert in ähnlicher Weise Signale auf eine Pufferstufe 37, mit deren Signalen eine Anzeigerröhre 38 für die Anzeige von 0 oder 1 gesteuert wird, so daß eine Gesamtanzeige von 1999 möglich ist. Der Zählstand der von den Taktimpulsen getriebenen Zähler 27, 28, 29 und 30 wird auf den Anzeigeröhren 34, 35, 36 und 38 kontinuierlich angezeigt.The signals from each of the four BinMrtrigger in the Decade stages 27, 28 and 29 are given via separate lines to one of the assigned buffer and decoding units 31, 32 and 33, which outputs a signal supply one of ten output lines to a corresponding digital display tube showing one of the characters 0-9 can display, control. The binary stage 30 provides signals to a buffer stage in a similar manner 37, with the signals of which an indicator tube 38 is controlled for the display of 0 or 1, so that an overall display of 1999 is possible. The count of the Counters 27, 28, 29 and 30 driven by the clock pulses are displayed on the display tubes 34, 35, 36 and 38 continuously displayed.

Die Signale von der dritten Dekade 29 des Zählers und von der vierten, der Binärstufe 30 des Zählers werden auf einen Dekodierer und Impulsformer 39 gegeben, der, wie unten in Verbindung mit Fig. 5 noch ^©nauer beschrieben werden wird, den Arbeitsablauf des eine stufenförmige Spannung liefernden Generators 25 steuert, so daß die von dem Generator abgegebene Spannung in vorbestimmter, nicht linearer Weise sich mit dem Zählstand des Zählers ändert.The signals from the third decade 29 of the counter and from the fourth, the binary stage 30 of the counter given to a decoder and pulse shaper 39 which, as will be described in more detail below in connection with FIG. 5, the operational sequence of one Step-shaped voltage supplying generator 25 controls, so that the voltage output by the generator in a predetermined, non-linear manner with the count of the counter changes.

Die nicht lineare Ausgangsspannung des Spannungsgenerators 25 wird auf einen Vergleichsverstärker 40 gegeben, der außerdem eine das Eingangssignal repräsentierende Spannung aufnimmt. -The non-linear output voltage of the voltage generator 25 is applied to a comparison amplifier 40, which also receives a voltage representing the input signal. -

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Das Eingangssignal des Wandlers, das in vorbestimmter, nicht linearer Weise mit der gemessenen Größe in Beziehung steht, wird am Eingangsanschluß 41 aufgenommen. Diese Eingangsspannung kann Teil einer Spannungssequenz sein, deren Spannungen mit den entsprechenden gemessenen Größen nicht notwendig in der gleichen nicht linearen Beziehung stehen und die nacheinander an den Eingangsklemmen über eine bekannte Abtastvorrichtung erscheinen. Die Eingangsspannung H wird über Relaiskontakte 42 a, 42 b bzw. 43 a, 43 b je nach ihrer Polarität auf einen Pufferverstärker 44 und dann auf einen Vergleichsverstärker 40 gegeben, in welchem sie mit der Spannung G aus dem Spannungsgenerator 25 verglichen wird.The input signal of the converter, which is in a predetermined, is non-linearly related to the measured quantity is received at the input terminal 41. This input voltage can be part of a voltage sequence whose voltages with the corresponding measured quantities are not necessarily in the same non-linear Are related and sequentially applied to the input terminals via a known scanning device appear. The input voltage H is via relay contacts 42 a, 42 b or 43 a, 43 b depending on their polarity to a buffer amplifier 44 and then to a comparison amplifier 40, in which they are with the Voltage G from voltage generator 25 is compared.

Das Ausgangssignal aus der Vergleichsstufe 40 wird auf eine Vergleichstriggerstuf© 45 gegeben,, die in bequemer Weise ein Schmitt-Trigger sein kann, die bei Gleichheit der Signale betätigt wird, um einen Rückstellimpuls auf den bistabilen Trigger 2"Z Sti geben, der dann die Weitergabe der Taktimpulse auf den 2MhIer unterbricht und den Spannungsgenerator 25 in seine Änfangssteilung s.Uir^cksetzt. Wenn es eintreten sollte, daß das Eingangssignal an der Klemme 41 vor dem Beginn des nächsten Meßzyklus sein Vorzeichen ändert (was leicht eintritt,, wenn verschiedene Eingangssignale nacheinander durch einen Ab<tastschalter auf den Wandler gegeben werden), dann wird das am Ausgang des Triggers 45 stehende Signal sein Vorzeichen ändern (Kurvenform F, Fig. 4). Wenn ein derartiger Wechsel eintritt, solange der Trigger 22 von dem nächsten Betriebsimpuls aus dem Trigger 20 betätigt ist, dann läuft der Rückstal!impuls D durch ein Tor 46, um einen weiteren bistabilen Trigger 47 zu betätigen, dessen Ausginge (Kurvenformon J und K, Fig. 4) geeignete Schalteranordnungen betätigen^ dl© hier durch die RelaisThe output signal from the comparison stage 40 is given to a comparison trigger stage 45, which can conveniently be a Schmitt trigger, which is actuated when the signals are equal to give a reset pulse to the bistable trigger 2 "Z Sti, which then the The transmission of the clock pulses to the 2MhIer is interrupted and the voltage generator 25 is reset to its initial graduation are passed to the transducer one after the other by a sampling switch), then the signal at the output of the trigger 45 will change its sign (waveform F, FIG. 4) the trigger 20 is actuated, then the rebound pulse D runs through a gate 46 to actuate a further bistable trigger 47, the A Output (curve form J and K, Fig. 4) actuate suitable switch arrangements ^ dl © here through the relays

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42 und 43 repräsentiert werden, obgleich auch Halbleiterschalter benutzt werden können. Die Ausgangssignale des bistabilen Triggers 47 werden nach den Umkehrstufen 48, 49 weiter auf den Dekodierer und Impulsformer 39 gegeben, in dem sie zur Steuerung der erzeugten Spannung (wie noch in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben werden wird) benutzt werden. Besagte Ausgangssignale werden außerdem noch auf eine Pufferschaltung 50 gegeben, deren Ausgänge eine Anzeigerröhre 51 steuern, die je nach der Polarität des Eingangssignales das Symbol "+" bzw. das Symbol "-" zeigt. Das durch die Relais 42 und 43 bewirkte Umschalten stellt sicher, daß die auf die Vergleichsstufe 40 gegebene Spannung aus dem Puffer 44 Jeweils die gleiche Polarität aufweist, während eine Messung ausgeführt wird.42 and 43 are represented, although semiconductor switches can also be used. The output signals of the bistable trigger 47 are after Inversion stages 48, 49 continue to the decoder and Pulse shaper 39 given in which it is used to control the generated voltage (as still in connection with will be described with Fig. 5) can be used. Said output signals are also given to a buffer circuit 50, the outputs of which are a Control tube 51, depending on the polarity of the input signal, the symbol "+" or the symbol "-" shows. The switching effected by the relays 42 and 43 ensures that the voltage applied to the comparison stage 40 from the buffer 44 in each case has the same polarity while a measurement is being carried out.

Man sieht nun, daß während der Dauer des Betriebsimpulses A der Zähler bei seinem größten Zählstand angehalten wird und daß die Anzeige auf den Röhren 34-36 und 38 die gemessene Größe in ihrem numerischen Wert repräsentiert..It can now be seen that during the duration of the operating pulse A, the counter is stopped at its highest count and that the display on the tubes 34-36 and 38 shows the measured variable in its numerical form Value represents ..

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung einer Schaltung, die die Funktionen des Dekodierers und Impulsformers 39 und des Spannungsgenerators 25 aus Fig. 3 ausführen kann. Diese spezielle Ausführung der Dekodierschaltung ist für einen Wandler gedacht, der mit Signalen aus Thermoelementen gespeist wird, die eine in Fig. dargestellte Charakteristik aufweisen; wie aber noch ausgeführt wird, können die gleichen Prinzipien dazu dienen, auch für andere Zwecke geeignete Charakteristiken zu liefern.FIG. 5 shows an embodiment of a circuit which controls the functions of the decoder and pulse shaper 39 and the voltage generator 25 from FIG. 3 can execute. This special version of the decoding circuit is intended for a converter that works with signals is fed from thermocouples having a characteristic shown in FIG. but how else is carried out, the same principles can serve to provide characteristics suitable for other purposes.

Der Spannungsgenerator 25 im rechten Teil der Fig. SThe voltage generator 25 in the right part of FIG

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ist von gewöhnlichem Pump-Typ, indem einem Kondensator wiederholt Ladungen zugeführt werden, um den erforderlichen Spannungsanstieg an ihm zu erzeugen. Gleichspannung aus einer Bezugsquelle 55 gelangt über einen Widerstand 56 an den Kollektor eines Schalttransistors 57 mit geerdetem Emitter, dessen Basis über den Anschluß 58 Taktimpulse empfängt und über einen Widerstand 59 an -12V liegt. Das Kollektor-Potential des Transistors 57 schwankt also zwischen dem Bezugspotential und Erdpotential und diese Potentialschwankungen gelangen über einen Kondensator 60 und eine Diode 61 an einen Kondensator 62, der aufgeladen wird und an dem eine linear ansteigende Spannung auftritt, die über einen Verstärker 63 an eine Ausgangsklemme 64 gelangt. Ein Transistor 65, dessen Emitter an der Verbindung des Kondensators 60 mit der Diode 61 liegt, dessen Basis an der Verbindung der Diode 61 mit dem Kondensator 62 liegt und dessen Kollektor an +12V liegt, dient zum Wiederaufladen des Kondensators 60 nach jedem Ladevorgang.is of ordinary pump type by adding a capacitor charges are repeatedly applied to produce the required voltage rise across it. DC voltage A reference source 55 reaches the collector of a switching transistor 57 via a resistor 56 with a grounded emitter, the base of which receives clock pulses via the connection 58 and via a resistor 59 connected to -12V. The collector potential of the transistor 57 thus fluctuates between the reference potential and ground potential and these potential fluctuations pass through a capacitor 60 and a diode 61 to a capacitor 62, which is charged and at which a linearly increasing voltage occurs, which is generated via an amplifier 63 reaches an output terminal 64. A transistor 65 whose emitter is at the junction of the capacitor 60 is connected to the diode 61, the base of which is connected to the connection of the diode 61 to the capacitor 62 and whose Collector is at + 12V, is used to recharge the capacitor 60 after each charging process.

Am Ende nach einem vollständigen Operationszyklus wird der Rückstellimpuls aus dem bistabilen Trigger 24 an dem Unterbrechungsanschluß 66 empfangen und gelangt über einen Widerstand 67 zur Basis eines Entladungs-Transistors 68, dessen Kollektor über einen Widerstand 69 an der Verbindung von Kondensator 62 und Verstärker 63 und dessen Emitter an -12V liegen und dessen Basis über einen Widerstand 70 ebenfalls an -12V liegt.At the end of a complete operating cycle, the reset pulse from the bistable trigger 24 is on the interruption terminal 66 and passes through a resistor 67 to the base of a discharge transistor 68, whose collector is connected via a resistor 69 to the connection between capacitor 62 and amplifier 63 and its emitter are at -12V and its base is also at -12V via a resistor 70.

Die vorstehend beschriebene Schaltung erzeugt eine Iiniear ansteigende Spannung. Zur Gewinnung einer nicht linear ansteigenden Spannung kann einer von fünf Widerständen 71, 72, 73, 74 und 75 zwischen den Kollektor des Transistors 57 und Erde gelegt werden, so daß sich die Spannungsschwankung, die am Kollektor beimThe circuit described above creates a linear increasing tension. One of five resistors can be used to obtain a non-linearly increasing voltage 71, 72, 73, 74 and 75 are placed between the collector of transistor 57 and ground, so that the voltage fluctuation that occurs at the collector

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Ein- und Ausschalten des Transistors erzeugt wird, reduziert. Das Dazuschalten der Widerstände 71 bis 75 wird durch geeignete Steuerung von Schalttransistoren 76, 77, 78, 79 und 80 erzielt, die jeweils in Reihe mit einem der Widerstände 71 bis 75 liegen.Switching the transistor on and off is generated, reduced. The connection of the resistors 71 to 75 is achieved by suitable control of switching transistors 76, 77, 78, 79 and 80, which are each in series with one of the resistors 71 to 75.

Es wird angenommen, daß der Widerstand 71 dazu ausgewählt wurde, das Ausmaß des Spannungsanstieges am Kondensator 62 zu reduzieren, um damit den Anfangsabschnitt V der Thermoelement-Charakteristik aus Fig. 1 anzunähern. Der Widerstand 71 muß daher während des Zählintervalles 0-2 der drittenDekade des Zählers in die Schaltung eingeschaltet werden, d.h., wenn kein Binärtrigger über dem ersten in dieser Stufe betätigt wird. Dazu wird das an die Basis des Transistors 76 gelegte Signal aus Umkehren und Kombinieren der Signale B, C und D, die die entsprechende Betätigung des zweiten, dritten und vierten Binärtriggers der Zählerstufe 29 repräsentieren, sowie aus dem die Betätigung der binären Zählerstufe 30 repräsentierenden Signal E abgeleitet. So werden die Signale B, C, D und E, die aus dem Zähler an den entsprechend bezeichneten Anschlüssen aus Fig. 5 gewonnen werden, invertiert in entsprechenden Umkehrstufen 81, 82, 83 und 84 und kombiniert mit Hilfe von zwei UND-Toren 85 und 86, so daß die erforderlichen BCDE Signale an der Basis des Transistors 76 erscheinen.It is assumed that resistor 71 was selected to measure the extent of the voltage rise on Capacitor 62 to reduce the initial section V of the thermocouple characteristic from Fig. 1 to approximate. The resistor 71 must therefore during the counting interval 0-2 of the third decade of the counter in the circuit can be switched on, i.e. if no binary trigger is activated above the first in this stage will. For this purpose, the signal applied to the base of the transistor 76 from reversing and combining the signals B, C and D, which the corresponding actuation of the represent the second, third and fourth binary trigger of the counter stage 29, as well as from which the actuation the binary counter stage 30 representing signal E derived. So the signals B, C, D and E, which are obtained from the counter at the correspondingly designated connections from FIG. 5, inverted in corresponding inversion stages 81, 82, 83 and 84 and combined with the help of two AND gates 85 and 86, so that the required BCDE signals appear at the base of transistor 76.

In ähnlicher Weise liefert ein UND-Tor 78 der Basis des Transistors 77 ein Signal, das den Transistor einschaltet während des Zählintervalles W für 200-400, wozu das Tor 87 B, C~ und E~ Signale erhält.Similarly, an AND gate 78 provides the base of the transistor 77 a signal which turns the transistor on during the counting interval W for 200-400, for which the gate 87 receives B, C ~ and E ~ signals.

Der Basis des Transistors 78, der während des Zählintervalles 400-800 eingeschaltet werden muß, wirdThe base of transistor 78, which must be turned on during the 400-800 counting interval, becomes

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ein aus einem UND-Tor 88 abgeleitetes Signal zugeführt, wobei das UND-Tor 88 die Signale C und F erhält.a signal derived from an AND gate 88 is supplied, the AND gate 88 receiving the signals C and F.

Der Transistor 79 muß während des ZählIntervalles 800-1200 eingeschaltet werden und erhält sein Steuersignal von einem ODER-Tor 89, dessen beide Eingänge Signale von den UND-Toren 90 bzw. 91 erhalten. Von diesen wird das Tor 90 mit den Signalen D und Έ gespeist, während das Tor 91 das Signal E und von dem Tor 85 die SignaleJS, Cf, Z erhält.The transistor 79 must be switched on during the counting interval 800-1200 and receives its control signal from an OR gate 89, whose two inputs receive signals from the AND gates 90 and 91, respectively. From these the gate 90 is fed with the signals D and Έ , while the gate 91 receives the signal E and from the gate 85 the signals JS, Cf, Z receives.

Schließlich muß der Transistor 80 während des Zählintervalles 1200-1750 eingeschaltet werden und wird mit Signalen von einem ODER-Tor 92 gespeist, das seinerseits Signale von zwei UND-Toren 93 und 94 erhält, von denen eines die Signale C und E und das andere die Signale D und E erhält.Finally, transistor 80 must and will be turned on during the counting interval 1200-1750 fed with signals from an OR gate 92, which in turn receives signals from two AND gates 93 and 94, one of which receives signals C and E and the other receives signals D and E.

Es wird noch besonders hervorgehoben^ daß die Form einer Charakteristik, die sich wesentlich von der aus Fig. 1 unterscheidet, dadurch kompensiere werden kann , daß für diejenigen Widerstände geeignete Werte ausgewählt werden, die zur Modifizierung der Charakteristiken des Spannungsgenerators und des Zählstandes, währenddessen diese Widerstände in die Schaltung eingeschaltet werden, benutzt werden. Wenn eine Charakteristik mit einem Maximum oder einem Minimum kompensiert werden muß, dann kann der Wert des Ladewiderstandes 56 verändert werden.It is particularly emphasized that the form a characteristic which differs significantly from that of FIG. 1, are thereby compensated it is possible to select suitable values for those resistors which are necessary for modifying the Characteristics of the voltage generator and the count, during which these resistors are in the Circuit are switched on, can be used. If a characteristic needs to be compensated with a maximum or a minimum, then the value of the Charging resistor 56 can be changed.

Eine auf einen Wechsel der Signalpplarität (wie durch die Umkehr der Signale J und K angezeigt) ansprechende logische Schaltung kann dazu dienen, verschiedene Spannungsformen für die positiven und negativen Teile einer Charakteristik zu liefern. Eine derartigeOne on a change of the signal polarity (like by the reversal of the signals J and K indicated) responsive logic circuit can serve to different voltage forms for the positive and negative To deliver parts of a characteristic. Such a one

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logische Schaltung kann so ausgelegt werden, daß die Leitungen, die in Fig. 5 zu den Basen der Schalttransistoren 76 - 80 führen, unterbrochen und stattdessen mit den Basen anderer Transistoren verbunden werden, mit deren Hilfe Widerstände unterschiedlicher Werte . in den Spannungsgeneratorkreis eingeschaltet werden. Wenn eine unterschiedliche Form der Charakteristik kompensiert werden soll, dann kann das Auftreten eines Signales in umgekehrter Polarität dazu dienen, einen Kreis logischer Schaltungen abzuschalten und ihn durch einen anderen Kreis zu ersetzen, der auf unterschiedliche Bereiche des ZHhlstandes anspricht.Logic circuit can be designed so that the lines in Fig. 5 to the bases of the switching transistors 76 - 80 lead, interrupted and instead connected to the bases of other transistors, with the help of which resistances of different values. be switched on in the voltage generator circuit. If a different form of the characteristic is to be compensated, then the occurrence of a Signal in reverse polarity are used to switch off a circuit of logic circuits and to replace it with another circle that responds to different areas of the count.

Der erfindungsgemäße Wandler wird gewöhnlich in Verbindung mit einer Auswahlschaltvorrichtung betrieben, die aus einem motorgetriebenen mechanischen Schalter, einem Relaissystem oder einem Halbleiterschaltsysten bestehen kann, wodurch mehrere Meßwertaufnehmer wahlweise mit den Eingangskiemmen des erfindungsgemäßen Wandlers verbunden werden können. Diese Meßwertaufnehmer müssen nicht notwendig die gleiche Ansprechcharakteristik besitzen, so daß in diesem Falle die Auswahlschaltvorrichtung so eingerichtet werden kann, daß sie dem Spannungsgenerator ein Steuersignal liefert, woraufhin der Generator ein Ausgangssignal abgibt, das zu dem Zählstand des Zählers In einer der Ansprechcharakteristik des ausgewählten Meßwertaufnehmers entsprechenden Besiehung steht. Dieses Steuersignal kann, wie beschrieben^ einen neuen Kreis logischer Schaltungen einschalten, die die Sp&nnungszunahmen in verschiedenen Zählbereichen steuern, oder es kann die Werte der Spannungszunahmen Indern, die in den von den vorhandenen logischen Schaltungen ausgewählten Bereichen erzeugt werden.The converter according to the invention is usually operated in conjunction with a selection switching device, those from a motorized mechanical switch, a relay system or a semiconductor switching system can exist, whereby several transducers optionally with the entrance gills of the invention Converter can be connected. These transducers do not necessarily have to have the same response characteristics, so that in this case the Selector switching device can be set up to provide a control signal to the voltage generator, whereupon the generator emits an output signal that corresponds to the count of the counter In one of the Response characteristic of the selected transducer corresponding description. This control signal can, as described ^ switch on a new circle of logic circuits that increase the voltage in different counting ranges, or it can control the values of the voltage increases indians that are generated in the areas selected by the existing logic circuits.

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Claims

PatentansprücheClaims

i) Analog-Digital-Wandler für Analogsignale, die In nicht linearer Beziehung au von ihnen repräsentierten Meßwerten stehen, der einen unter dem Einfluß von Steuerimpulsen stehenden, impulsbetriebenen und Digitalsignale liefernden Zähler, einen Spannungsgenerator mit zu den Digitalsignalen in Beziehung stehenden Ausgangssignalen und eine Vergleichsschaltung umfaßt, die bei Gleichheit von Analogsignal und Generatorausgang das die Versorgung des Zählers mit Betriebsimpulsen verhindernde Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsignale des Spannungsgenerators (12;25,39) zu den Digitalsignalen in nicht linearer, der Nichtlinearltät zwischen den Analogsignalen und den Meßwerten entgegengerichteter, bzw. diese kompensierender Beziehung stehen. i) Analog-to-digital converter for analog signals which are in a non-linear relationship to the measured values they represent, a counter under the influence of control pulses, pulse-operated and delivering digital signals, a voltage generator with output signals related to the digital signals and a comparison circuit which, when the analog signal and the generator output are identical, emits the control signal preventing the supply of the counter with operating pulses, characterized in that the output signals of the voltage generator (12; 25, 39) are non-linear to the digital signals, the non-linear between the analog signals and the measured values opposing or compensating relationship.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator mehrere, auf bestimmte Bereiche des Zählstandes des Zählers (27,·.. 30) ansprechende logische Schaltkreise (81 ... 93) umfaßt, um bestimmte Torschaltungen (76...80) zu betätigen, welche Widerstände (71...75) an einen Zweig eines den Zuwachs der Ausgangsspannung des Generatores liefernden Spannungsteilers (56,57,...) anschalten.2. Converter according to claim 1, characterized in that that the voltage generator comprises several logic circuits (81 ... 93) responding to certain areas of the count of the counter (27, · .. 30), to operate certain gate circuits (76 ... 80), which resistors (71 ... 75) are connected to a branch of a voltage divider (56, 57, ...) that supplies the increase in the output voltage of the generator.

3. Wandler, nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (42,43,.·.), die auf eine Umkehr der Polarität der Analogsignale durch Umpolen der Eingangsanschlüsse (41,...43) für diese Signale an der Vergleichsschaltung (40,44) anspricht.3. converter according to claim 1 or 2, characterized by a switching device (42,43,. ·.), which by reversing the polarity of the analog signals Reversing the polarity of the input connections (41, ... 43) for this Signals to the comparison circuit (40,44) responds.

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4. Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zyklisch sich wiederholend® Zeitgebersignale liefernde Zeitgeberschaltung (2O 23); durch einen bistabilen Trigger (24), der von der Zeitgeberschaltung (20) gesetzt wird, wodurch er ein Steuersignal für den Antrieb des Zählers (27 ... 30) durch die Taktsignale liefert sowie den Spannungsgenerator (12;25,39) in Gang setzt; ferner durch eine Vergleichstriggerstufe (45), die vom Ausgang der Vergleichsschaltung (40) bei Signalgleichheit betätigt wird und ein Signal abgibt, das den bistabilen Trigger (24) zurücksetzt, wodurch die Versorgung des Zählers mit Taktsignalen unterbrochen wird.4. Converter according to one of the preceding claims, characterized by a cyclically repeating® Timer circuit (2O 23) supplying timing signals; by a bistable trigger (24), which is from the Timer circuit (20) is set, whereby it a The control signal for driving the counter (27 ... 30) is supplied by the clock signals and the voltage generator (12; 25, 39) is started; also by a Comparison trigger stage (45), which is actuated by the output of the comparison circuit (40) when the signals are equal and emits a signal that resets the bistable trigger (24), whereby the supply of the counter with clock signals is interrupted.

5,. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberschaltung (20 ... 23) vor der Abgabe von Zeitgebersignalen den Zähler jeweils durch Rücksetzsignale zurücksetzt.5 ,. Converter according to Claim 4, characterized in that that the timer circuit (20 ... 23) before the output of timer signals through the counter Resets reset signals.

6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tor (46) auf ein bei umgekehrter Polarität des Analogsignales am Ausgang des Vergleichstriggers (45) erscheinendes Signal hin ein Rücksetzsignal auf einen weiteren bistabilen Trigger (47) gelangen läßt, der die Umschaltvorrichtung (42,43, ·*.) zur Vertauschung der Verbindung zwischen den Eingangsanschlüssen und der Vergleichsschaltung (40,44) steuert.6. Converter according to claim 5, characterized in that that a gate (46) opens when the polarity of the analog signal at the output of the comparison trigger is reversed (45) appearing signal allows a reset signal to reach another bistable trigger (47), which controls the switching device (42,43, · *.) for interchanging the connection between the input connections and the comparison circuit (40,44).

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere bistabile Trigger (47) eine Polaritätanzeige (50) für die Polarität des Eingangs-Analpgsignals steuert.7. Converter according to claim 6, characterized in that the further bistable trigger (47) controls a polarity display (50) for the polarity of the input analog signal.

8. Wandler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn-8. Converter according to claim 6 or 7, characterized

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- is -.

records that the other bistable trigger (47) the Relationship between the count of the counter (27 ... 30) and the output of the voltage generator (25,39) controls.

9. Converter according to one of the preceding claims, characterized by a selection switching device which gives several analog signals optionally to the input connections of the converter.

10. Converter according to claim 9, characterized in that that the selection switching device also gives a control signal to the voltage generator (12; 25,39), whereby the relationship between the output voltage of the generator and the count of the response characteristic the selected measured value analog signal converter stage is adjusted.

11. Converter according to minom of the preceding claims, characterized in ₉ that the voltage generator has a switching transistor (57) actuated by a switching signal, whereby voltage pulses of a predetermined size are generated at a resistor (56) in series with it, which have a charging capacitor (62) charge at which the generator output voltage occurs.

12. Converter according to claim 11, characterized in that the charging capacitor (62) to reset of the bistable trigger (24) is discharged.

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