DE19511594A1 - Analogue input magnitude to digital output value conversion method - Google Patents

Analogue input magnitude to digital output value conversion method

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DE19511594A1 DE1995111594 DE19511594A DE19511594A1 DE 19511594 A1 DE19511594 A1 DE 19511594A1 DE 1995111594 DE1995111594 DE 1995111594 DE 19511594 A DE19511594 A DE 19511594A DE 19511594 A1 DE19511594 A1 DE 19511594A1
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Detlef Zimmerling
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/42Sequential comparisons in series-connected stages with no change in value of analogue signal

Abstract

A method of converting an analog input magnitude (Vin) into a digital output value having n bit places of value 2 power 0 up to 2 power n-1, and in which for each bit place a reference value is formed whose weighting or value is at least as great as a minimum value, of this reference (V Ref1-----V Ref n), proportional to the weighting or value (2 power 0----2 power n-1) of the bit place (Bit 1----Bit n). The input magnitude (Vin) is then compared with the reference values assigned to the bit places (Bit 1---Bit n) to form a comparison value V (V 01 -----V vn), to which is allocated a bit place (Bit 1---Bit n-1) of lower weighting (value) than the highest value assigned reference value (V ref 1----V ref n-1). The input value (Vin) is compared with the reference values assigned to the bit places until none of the comparison values cause a change of value of the reference values (V Ref 1---- V Ref n). The digital output value of a bit place (Bit 1----Bit n) is then fixed by the sign of the difference resulting from the value (Vin) and the reference value (V ref 1---V ref n) assigned to this bit position (Bit 1-----Bit n).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 und einen Analog/Digital- Wandler zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1 and an analog / digital Converter for performing the method.

Aus U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstech­ nik, 1978, Seiten 631-646 sind mehrere Verfahren zur Analog/Digital-Wandlung bekannt. Bei dem dort als Parallelverfahren bezeichneten Verfahren wird die Ein­ gangsgröße gleichzeitig mit 2n-1 Referenzgrößen vergli­ chen. Auf diese Weise wird festgestellt, zwischen wel­ chen beiden Referenzgrößen die Eingangsgröße liegt. Das Parallelverfahren ist ein schnelles Verfahren, da die Eingangsgröße gleichzeitig mit allen Referenzgrößen verglichen wird und demzufolge lediglich ein Ver­ gleichsschritt zur Ermittlung des digitalen Ausgangs­ wertes erforderlich ist. Allerdings ist der Schaltungs­ aufwand für einen Analog/Digital-Wandler zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens sehr hoch, da für einen digita­ len Ausgangswert mit n Bitstellen 2n-1 Vergleichsstufen und zusätzlich ein Prioritätscodierer zur Auswertung von 2n-1 von den Vergleichsstufen gelieferten Ver­ gleichsergebnissen benötigt werden.From U. Tietze, Ch. Schenk: Semiconductor circuit technology, 1978, pages 631-646, several methods for analog / digital conversion are known. In the process referred to there as the parallel method, the input variable is simultaneously compared with 2 n -1 reference variables. In this way it is determined between which two reference variables the input variable lies. The parallel procedure is a fast procedure, since the input variable is compared with all reference variables at the same time and consequently only one comparison step is required to determine the digital output value. However, the circuit complexity for an analog / digital converter for carrying out this method is very high, since for a digital output value with n bit positions 2 n -1 comparison stages and additionally a priority encoder for evaluating 2 n -1 ver supplied by the comparison stages results are needed.

Bei dem in der genannten Literaturstelle als Wägever­ fahren bezeichneten Verfahren werden die digitalen Aus­ gangswerte der einzelnen Bitstellen nacheinander ermit­ telt. Dazu wird mit Hilfe einer Logikschaltung ein vor­ läufiger digitaler Testwert generiert, dieser Testwert durch einen Digital/Analog-Wandler in eine analoge Re­ ferenzgröße konvertiert und die Referenzgröße mit der analogen Eingangsgröße verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird zur Erzeugung eines neuen digitalen Testwerts von der Logikschaltung ausgewertet. Zur Bil­ dung eines digitalen Ausgangswertes mit n Bitstellen werden bei diesem Verfahren n Vergleichsschritte benö­ tigt. Das Verfahren ist demzufolge langsamer als das Parallelverfahren, jedoch ist der Schaltungsaufwand für einen Analog/Digital-Wandler zur Durchführung dieses Verfahrens geringer als der Schaltungsaufwand für einen nach dem Parallelverfahren arbeitenden Analog/Digital- Wandler, da alle Vergleichsschritte mit einer Ver­ gleichsstufe durchgeführt werden.In the case of the weighing reference in the cited reference The designated procedures are the digital off determined values of the individual bit positions one after the other  telt. To do this, a logic circuit is used current digital test value generated, this test value through a digital / analog converter into an analog re converted reference size and the reference size with the analog input variable compared. The result of this Comparison is used to create a new digital Test value evaluated by the logic circuit. To Bil a digital output value with n bit positions n comparison steps are required in this process does. The process is therefore slower than that Parallel method, however, the circuitry is for an analog / digital converter to perform this Process less than the circuitry for one analog / digital Converter, since all comparison steps with a ver be carried out at the same level.

Ein einfaches, jedoch langsames Verfahren ist das eben­ falls in der erwähnten Literaturstelle beschriebene Zählverfahren. Dabei wird abgezählt, wie oft eine Refe­ renzgröße addiert werden muß, um die Eingangsgröße zu erhalten. Die als Dualzahl angegebene Anzahl der Addi­ tionsschritte ist gleich dem digitalen Ausgangswert. Einen digitalen Ausgangswert mit n Bitstellen erhält man demzufolge nach maximal n Vergleichsschritten.It's a simple but slow process if described in the mentioned reference Counting method. The number of times a reef is counted limit size must be added to the input size receive. The number of addi specified as a dual number step is equal to the digital output value. Receives a digital output value with n bit positions therefore, after a maximum of n comparison steps.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfah­ rens zur Analog/Digital-Wandlung, das schnell ist und mit wenigen Einzelkomponenten realisierbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object of the invention is to provide a method rens for analog / digital conversion, which is fast and can be realized with just a few individual components. The The object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved. Beneficial Further developments and refinements result from the subclaims.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden n Referenzgrö­ ßen gebildet, die alle mit der Eingangsgröße verglichen werden. Jede der Referenzgrößen wird dabei einer Bit­ stelle des digitalen Ausgangswertes zugeordnet; der Wert der einer Bitstelle zugeordneten Referenzgröße ist dabei mindestens gleich groß wie ein zur Wertigkeit der Bitstelle proportionaler Minimalwert dieser Referenz­ größe, wobei der Wert der der Bitstelle mit der höch­ sten Wertigkeit zugeordneten Referenzgröße gleich dem Minimalwert dieser Referenzgröße ist. Für jede Bitstel­ le wird eine dieser Bitstelle zugeordnete Vergleichs­ größe gebildet, die vom Vorzeichen der Differenz aus Eingangsgröße und der dieser Bitstelle zugeordneten Re­ ferenzgröße abhängt und das Ergebnis des Vergleichs der Eingangsgröße mit der dieser Bitstelle zugeordneten Re­ ferenzgröße darstellt. Durch die einer Bitstelle zuge­ ordneten Vergleichsgröße werden die Werte der den Bit­ stellen mit niedrigerer Wertigkeit zugeordneten Refe­ renzgrößen festgelegt. Dabei wird der einer Bitstelle zugeordneten Referenzgröße die Summe aus ihrem Minimal­ wert und den Minimalwerten derjenigen Referenzgrößen, die den Bitstellen mit höherer Wertigkeit, deren zuge­ ordnete Vergleichsgröße größer als eine der jeweiligen Referenzgröße zugeordnete Schwellengröße sind, zugewie­ sen. Der Wert der einer Bitstelle zugeordneten Refe­ renzgröße ist somit, falls keine Bitstelle mit höherer Wertigkeit existiert oder falls die den Bitstellen mit höherer Wertigkeit zugeordneten Vergleichsgrößen klei­ ner als die jeweiligen Schwellengrößen sind, gleich ihrem Minimalwert. Die Eingangsgröße wird so lange mit den Referenzgrößen verglichen, bis die Vergleichsgrößen keine Änderung der Werte der Referenzgrößen mehr bewir­ ken. Der digitale Ausgangswert einer Bitstelle wird dann durch das Vorzeichen der Differenz aus der Ein­ gangsgröße und der dieser Bitstelle zugeordneten Refe­ renzgröße festgelegt. In the method according to the invention, n reference sizes ß formed, all compared with the input variable  will. Each of the reference quantities becomes a bit assigned to the digital output value; of the Is the value of the reference variable assigned to a bit position at least the same size as the value of the Bit position proportional minimum value of this reference size, whereby the value of the bit position with the highest Most valued assigned reference size is equal to The minimum value of this reference variable is. For every bit le becomes a comparison assigned to this bit position size formed by the sign of the difference Input variable and the Re assigned to this bit position reference size depends and the result of the comparison of the Input variable with the Re assigned to this bit position represents reference size. By the one bit position ordered comparison size are the values of the bit places with lower value assigned Refe limit sizes set. This is a bit position assigned reference size the sum of its minimum value and the minimum values of those reference values, the bit positions with higher significance, their assigned ordered comparison size larger than one of the respective Threshold size assigned to reference size are assigned sen. The value of the reference assigned to a bit position The limit size is therefore, if no bit position with a higher one Value exists or if the bit positions with comparison values assigned to higher values are smaller than the respective threshold values their minimum value. The input variable is with so long compared the reference sizes until the comparison sizes cause no change in the values of the reference values ken. The digital output value of a bit position is then by the sign of the difference from the one output size and the reference assigned to this bit position limit size set.  

Das Verfahren ist ein kontinuierliches, nachlaufendes Verfahren; es ist kontinuierlich, da für die Eingangs­ größe, sobald sie sich ändert, ein der geänderten Ein­ gangsgröße entsprechender neuer digitaler Ausgangswert bestimmt wird, es ist ein nachlaufendes Verfahren, da dabei die digitalen Ausgangswerte derjenigen Bitstel­ len, die sich aufgrund der Änderung der Eingangsgröße nicht ändern, nicht neu bestimmt werden.The process is a continuous, lagging one Method; it's continuous because for the input size, as soon as it changes, one of the changed ones corresponding new digital output value is determined, it is a post process because the digital output values of those bits len, which are due to the change in the input variable not change, not redetermined.

Das Verfahren läßt sich vorzüglich mittels eines Ana­ log/Digital-Wandlers durchführen. Dieser Analog/Digi­ tal-Wandler weist dabei einen Wandlereingang für die Eingangsgröße und n, jeweils einer Bitstelle zugeordne­ te, Wandlerausgänge für die n Bitstellen des digitalen Ausgangswertes auf. Er weist zudem n Steuereinheiten auf, die jeweils eine der n Referenzgrößen bilden, so­ wie n Vergleichsstufen, die jeweils eine der Referenz­ größen mit der Eingangsgröße vergleichen und jeweils eine der Vergleichsgrößen bilden. Die Referenzgrößen werden dabei alle gleichzeitig mit der Eingangsgröße verglichen. Die Steuereinheiten und die Vergleichsstu­ fen sind jeweils einer Bitstelle zugeordnet. Jede der Vergleichsstufen weist einen Vergleichsausgang sowie einen ersten Vergleichseingang und einen zweiten Ver­ gleichseingang auf. Der Wandlereingang ist mit den er­ sten Vergleichseingängen der Vergleichsstufen verbun­ den. Der einer Bitstelle zugeordnete Wandlerausgang ist mit dem Vergleichsausgang der dieser Bitstelle zugeord­ neten Vergleichsstufe, an dem die dieser Bitstelle zu­ geordnete Vergleichsgröße ansteht, verbunden. Die die­ ser Bitstelle zugeordnete Steuereinheit ist mit dem zweiten Eingang der dieser Bitstelle zugeordneten Ver­ gleichsstufe verbunden; sie weist hierzu einen Steuer­ ausgang auf, an dem die von ihr erzeugte, dieser Bit­ stelle zugeordnete, Referenzgröße ansteht; sie weist zudem, sofern die Bitstelle, zu der sie zugeordnet ist, nicht die Bitstelle mit der höchsten Wertigkeit ist, für jede Bitstelle mit höherer Wertigkeit einen dieser Bitstelle mit höherer Wertigkeit zugeordneten Steuer­ eingang auf, der an den Vergleichsausgang der dieser Bitstelle mit höherer Wertigkeit zugeordneten Ver­ gleichsstufe angeschlossen ist.The method can be excellently carried out using an Ana Carry out log / digital converter. This analog / digi tal converter has a converter input for the Input variable and n, each assigned to a bit position te, converter outputs for the n bit positions of the digital Output value. It also has n control units which each form one of the n reference values, so like n comparison levels, each one of the reference Compare sizes with the input size and each form one of the benchmarks. The reference sizes are all at the same time with the input variable compared. The control units and the comparator fen are each assigned to a bit position. Each of the Comparison stages has a comparison output as well a first comparison input and a second ver same input on. The converter entrance is with the he most comparison inputs of the comparison levels connected the. The converter output assigned to a bit position is with the comparison output assigned to this bit position neten comparison stage at which this bit position orderly comparison variable is pending, connected. The the control unit assigned to this bit position is with the second input of the Ver assigned to this bit position equal level connected; it assigns a tax to this output on which the bit it generated, this bit position assigned, reference quantity is pending; she points in addition, provided that the bit position to which it is assigned  is not the most significant bit position, one for each bit position with higher significance Tax assigned bit position with higher value input on that to the comparison output of this Bit position with higher significance assigned to ver equal stage is connected.

Eine Steuereinheit weist vorzugsweise für jeden ihrer Steuereingänge eine vom jeweiligen Steuereingang an­ steuerbare Schwellwertschaltung sowie eine Initialisie­ rungsschaltung und eine Summierschaltung auf; die Ini­ tialisierungsschaltung und die Schwellwertschaltungen sind dabei über die Summierschaltung mit dem Steueraus­ gang der Steuereinheit verbunden. Hierbei dient die Initialisierungsschaltung zur Erzeugung einer Initiali­ sierungsgröße, die den Minimalwert der von der Steuer­ einheit erzeugten Referenzgröße festlegt; die Schwell­ wertschaltungen dienen zur Erzeugung von zuschaltbaren Größen, die den zum Minimalwert der Referenzgröße hin­ zuaddierten Wert der Referenzgröße festlegen.A control unit preferably assigns to each of them Control inputs one from the respective control input controllable threshold switching and an initialization tion circuit and a summing circuit; the Ini tialization circuit and the threshold circuits are in the summing circuit with the control gear of the control unit connected. Here serves the Initialization circuit for generating an initiali size, which is the minimum value of the tax specifies unit generated reference size; the swell value circuits are used to generate switchable Sizes that correspond to the minimum value of the reference size Specify the added value of the reference size.

Die Eingangsgröße und die Referenzgröße sind vorzugs­ weise Spannungen. Die Summierschaltung der Steuerein­ heit ist dann vorteilhafterweise als ein mit einem Re­ ferenzwiderstand verbundener und an den Steuerausgang der Steuereinheit angeschlossener Leitungsknoten ausge­ führt, in den ein Strom eingespeist wird, der den Wert der von dieser Steuereinheit erzeugten Referenzgröße festlegt. Dieser Strom setzt sich aus einem Initiali­ sierungsstrom und ggf. aus einem oder mehreren zu­ schaltbaren weiteren Strömen zusammen. Der Initialisie­ rungsstrom wird dabei von der vorzugsweise als Initia­ lisierungsstromquelle ausgeführten Initialisierungs­ schaltung geliefert; die zuschaltbaren weiteren Ströme werden von jeweils einer vorzugsweise als schaltbare Stromquelle ausgeführten Schwellwertschaltung gelie­ fert. Eine schaltbare Stromquelle wird dabei, falls die dem Steuereingang, über den sie angesteuert wird, zuge­ führte Vergleichsgröße eine Schwellengröße dieser schaltbaren Stromquelle, d. h. die der Referenzgröße zugeordnete Schwellengröße, überschreitet bzw. unter­ schreitet, eingeschaltet bzw. ausgeschaltet.The input variable and the reference variable are preferred wise tensions. The summation circuit of the control unit Unit is then advantageously as one with a Re Reference resistor connected and to the control output line node connected to the control unit leads into which a current is fed, the value the reference quantity generated by this control unit specifies. This current consists of an initiali sierungsstrom and possibly from one or more switchable other currents together. The initial tion current is preferably from the Initia initialization current source circuit supplied; the switchable other currents are preferably each switchable Current source executed threshold circuit gelie  finished. A switchable power source is used if the the control input via which it is controlled comparison size led a threshold size of this switchable power source, d. H. that of the reference size assigned threshold size, exceeds or below steps, switched on or switched off.

Die einer Bitstelle zugeordnete, von der Differenz der Eingangsgröße und der dieser Bitstelle zugeordneten Re­ ferenzgröße abhängige Vergleichsgröße durchläuft, falls sich das Vorzeichen dieser Differenz ändert, einen ste­ tigen Wertebereich. Da die Schwellengröße einer Schwellwertschaltung innerhalb dieses Wertebereichs liegt, wird die schaltbare Stromquelle dieser Schwell­ wertschaltung zu einem Zeitpunkt ein- oder ausgeschal­ tet, zu dem die dieser Schwellwertschaltung zugeführte Vergleichsgröße noch nicht ihren dem digitalen Aus­ gangswert der zugeordneten Bitstelle entsprechenden Endwert erreicht hat. Demzufolge nimmt eine Referenz­ größe ihren Endwert an, bevor der digitale Ausgangswert der Bitstelle mit der nächst höheren Wertigkeit als die Wertigkeit der Bitstelle, zu der diese Referenzgröße zugeordnet ist, am jeweiligen Wandlerausgang bereitge­ stellt wird.That assigned to a bit position, from the difference of Input variable and the Re assigned to this bit position Reference size dependent comparison value runs through if the sign of this difference changes, a ste value range. Because the threshold size is one Threshold switching within this value range is the switchable power source of this threshold value switching on or off at a time tet, to which this threshold value circuit supplied Comparative size not yet their digital off corresponding to the assigned bit position Has reached final value. Accordingly, a reference takes increase its final value before the digital output value the bit position with the next higher significance than that Significance of the bit position to which this reference variable is assigned, ready at the respective converter output is posed.

Die Referenzwiderstände der Steuereinheiten sind vor­ zugsweise gleich groß; der Initialisierungsstrom einer Steuereinheit ist dann proportional zu der Wertigkeit derjenigen Bitstelle, zu der die Steuereinheit zugeord­ net ist, und die zuschaltbaren weiteren Ströme sind je­ weils proportional zur Wertigkeit der höherwertigeren Bitstellen, wobei ein zuschaltbarer weiterer Strom pro­ portional zur Wertigkeit derjenigen Bitstelle ist, zu der die Vergleichsgröße zugeordnet ist, die der schalt­ baren Stromquelle, welche diesen zuschaltbaren weiteren Strom liefert, zugeführt wird. Der Proportionalitäts­ faktor ist dabei für die Initialisierungsströme und für die zuschaltbaren weiteren Ströme aller Steuereinheiten gleich groß.The reference resistors of the control units are in front preferably the same size; the initialization stream one The control unit is then proportional to the value the bit position to which the control unit is assigned is net, and the switchable other currents are each because proportional to the value of the higher Bit positions, with a switchable additional current per is proportional to the value of that bit position which is assigned the comparison variable that the switch baren power source, which this switchable further Electricity supplies, is supplied. The proportionality  factor is for the initialization streams and for the switchable other currents of all control units same size.

Die Vergleichsausgänge der Vergleichsstufen sind direkt oder über jeweils eine Anpaßstufe mit jeweils einem Wandlerausgang verbunden. Mit diesen Anpaßstufen können die ihnen zugeführten Vergleichsgrößen an Signalpegel, die den digitalen Ausgangswerten der Bitstellen ent­ sprechen, angepaßt werden. Die Anpaßschaltungen können zudem als Speicherzellen ausgebildet sein, die zur Speicherung des digitalen Ausgangswertes dienen.The comparison outputs of the comparison levels are direct or via a matching level with one each Converter output connected. With these adjustment levels you can the comparison quantities of signal levels supplied to them, which correspond to the digital output values of the bit positions speak, be adjusted. The adjustment circuits can also be designed as memory cells for Store the digital output value.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß das Verfahren schnell und selbst­ steuernd ist und daß keine Taktsignale benötigt werden. Das Verfahren ist schneller als das Wägeverfahren, da es ein nachlaufendes Verfahren ist und sich demzufolge insbesondere bei kleinen Änderungen der Eingangsgröße kurze Wandlungszeiten ergeben und da die einer Bitstel­ le zugeordnete Referenzgröße nicht erst nach der Be­ reitstellung des digitalen Ausgangswertes der Bitstelle mit der nächst höheren Wertigkeit erzeugt wird. Der Schaltungsaufwand für den Analog/Digital-Wandler ist geringer als der Schaltungsaufwand für einen Analog/Di­ gital-Wandler zur Durchführung des Parallelverfahrens, da für jede Bitstelle nur eine Steuereinheit und nur eine Vergleichsstufe benötigt wird und da kein Priori­ tätscodierer erforderlich ist.The advantages achieved with the invention are special in that the process is quick and self is controlling and that no clock signals are required. The process is faster than the weighing process because it is a post process and consequently especially with small changes in the input variable short conversion times result and since that of a bit le assigned reference size not only after loading Setting the digital output value of the bit position is generated with the next higher value. Of the Circuitry for the analog / digital converter is less than the circuitry for an analog / di gital converter to carry out the parallel process, there is only one control unit for each bit position and only a comparison level is required and there is no priority encoder is required.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren nä­ her beschrieben. Es zeigen:The invention is based on the figures nä described here. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Analog/ Digital-Wandlers zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic diagram of an analog / digital converter for implementing the method according to the invention,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Steuer­ einheit des Analog/Digital-Wandlers aus Fig. 1, Fig. 2 is a schematic diagram of a control unit of the analog / digital converter of Fig. 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Analog/ Digital-Wandlers aus Fig. 1 und Fig. 3 shows an embodiment of the analog / digital converter from Fig. 1 and

Fig. 4a und 4b einen typischen Signalverlauf bei einer 3-Bit-Analog/Digital-Wand­ lung. FIGS. 4a and 4b shows a typical waveform for a 3-bit analog / digital wall lung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Analog/Digital-Wandler wird eine Eingangsspannung - die Eingangsgröße VIN - über den Wandlereingang IN den ersten Vergleichseingän­ gen (+) - den nicht-invertierenden Vergleichseingängen - der n Verstärkerstufen V₁ . . . Vn zugeführt. Der zwei­ te Vergleichseingang (-) - der invertierende Ver­ gleichseingang - der Verstärkerstufe V₁ bzw . . . . bzw. Vn ist mit der Steuereinheit S₁ bzw . . . . bzw. Sn, die eine Referenzspannung - die Referenzgröße VRef1 bzw. . . . bzw. VRefn erzeugt, verbunden. Der Vergleichsaus­ gang VO₁ bzw . . . . bzw. VOn der Verstärkerstufe V₁ bzw. . . . bzw. Vn, an dem die von der Differenz aus der Ein­ gangsgröße VIN und der Referenzgröße VRef1 bzw . . . . bzw. VRefn abhängige Vergleichsgröße VVO1 bzw . . . . bzw. VVON ansteht, ist mit dem Wandlerausgang D₁ bzw . . . . bzw. Dn verbunden. Die Wandlerausgänge D₁ . . . Dn, die Vergleichsstufen V₁ . . . Vn und die Steuereinheiten S₁ . . . Sn sowie deren Referenzgrößen VRef1 . . . VRefn wer­ den mit k = 1, 2, . . . , n fortlaufend numeriert. Der k- te Wandlerausgang Dk, die k-te Verstärkerstufe Vk, die k-te Steuereinheit Sk und die von dieser erzeugte Refe­ renzgröße VRefk sind dabei der k-ten Bitstelle Bitk mit der Wertigkeit 2k-1 zugeordnet. Die k-te Steuereinheit Sk weist neben dem mit dem invertierenden Vergleichs­ eingang der k-ten Verstärkerstufe Vk verbundenen Steu­ erausgang SOk für jede vorhandene höherwertigere Bit­ stelle Bitk+1, . . ., Bitn einen Steuereingang SIk,1 . . . SIk,n-k auf. Der Steuereingang SIk,1 bzw . . . . bzw. SIk,n-k ist dabei mit dem Vergleichsausgang VOk+1 bzw. bzw. VOn der Vergleichsstufe Vk+1 bzw . . . . bzw. Vn verbunden. Die Anpaßstufen A₁ . . . An, über die die Ver­ gleichsausgänge VO₁ bzw . . . . bzw. VOn mit den Wandler­ ausgängen D₁ bzw . . . . bzw. Dn verbunden sind, dienen zur Anpassung der Vergleichsgrößen VVO1 bzw . . . . bzw. VVOn an die Eingänge einer Schaltung, der der digitale Ausgangswert zugeführt wird.In the analog / digital converter shown in Fig. 1, an input voltage - the input variable V IN - on the converter input IN the first comparison inputs (+) - the non-inverting comparison inputs - the n amplifier stages V₁. . . V n supplied. The two th comparison input (-) - the inverting comparison input - the amplifier stage V₁ or. . . . or V n is with the control unit S₁ or. . . . or S n , which is a reference voltage - the reference variable V Ref1 or. . . or V Refn generated, connected. The comparison output VO₁ or. . . . or VO n of the amplifier stage V₁ or. . . or V n , on which the difference between the input variable V IN and the reference variable V Ref1 or. . . . or V Refn dependent comparison variable V VO1 or. . . . or V VON is present, is with the converter output D₁ or. . . . or D n connected. The converter outputs D₁. . . D n , the comparison stages V₁. . . V n and the control units S₁. . . S n and their reference variables V Ref1 . . . V Refn who with k = 1, 2 ,. . . , n consecutively numbered. The k-th converter output D k , the k-th amplifier stage V k , the k-th control unit S k and the reference variable V Refk generated thereby are assigned to the k-th bit position bit k with the valency 2 k-1 . In addition to the control output SO k connected to the inverting comparison input of the k-th amplifier stage V k , the k-th control unit S k has bits k + 1 ,. For each higher-order bit position. . ., Bit n a control input SI k, 1 . . . SI k, nk on. The control input SI k, 1 resp. . . . or SI k, nk is with the comparison output VO k + 1 or VO n of the comparison stage V k + 1 or. . . . or V n connected. The adaptation levels A₁. . . A n , over which the comparison outputs VO₁ or. . . . or VO n with the converter outputs D₁ or. . . . or D n are used to adapt the comparison variables V VO1 or. . . . or V VOn to the inputs of a circuit to which the digital output value is supplied.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild der k-ten, der Bit­ stelle Bitk zugeordneten Steuereinheit Sk. Die Summier­ schaltung Σk ist dabei als Referenzwiderstand Rk ausge­ bildet, dessen einer Anschluß mit Masse und dessen an­ derer Anschluß mit dem Steuerausgang SOk verbunden ist. An den mit dem Steuerausgang SOk verbundenen Anschluß des Referenzwiderstandes Rk sind die n-k als schaltbare Stromquellen IQk,1 . . . IQk,n-k ausgeführten Schwell­ wertschaltungen SQk,1 . . . SQk,n-k sowie die als Initia­ lisierungsstromquelle IQk,0 ausgeführte Initialisie­ rungsschaltung INIk angeschlossen. Die Initialisie­ rungsschaltung INIk liefert einen konstanten Initiali­ sierungsstrom Ik,0 und die Schwellwertschaltungen SQk,1 . . . SQk,n-k jeweils einen zuschaltbaren weiteren Strom Ik,1 bzw . . . . bzw. Ik,n-k, der nur dann fließt, wenn die jeweilige schaltbare Stromquelle IQk,1 bzw . . . . bzw. IQk,n-k eingeschaltet ist. Mit der Schaltvorrich­ tung SWk,1 bzw . . . . bzw. SWk,n-k, die an den Steuerein­ gang SIk,1 bzw . . . . bzw. SIk,n-k angeschlossen ist, wird die schaltbare Stromquelle IQk,1 bzw . . . . bzw. IQk,n-k ein- oder ausgeschaltet. Die Schaltvorrichtung SWk,1 bzw . . . . bzw. SWk,n-k wird dabei eingeschaltet, wenn die ihr über den jeweiligen Steuereingang SIk,1 bzw . . . . bzw. SIk,n-k zugeführte Vergleichsgröße VVOk+1 bzw. . . . bzw. VVOn eine Schaltschwelle - die der Refe­ renzgröße VRefk zugeordnete Schwellengröße VSch - die­ ser Schaltvorrichtung SWk,1 bzw . . . . bzw. SWk,n-k über­ schreitet. Da der Schaltvorgang möglichst schnell durchgeführt werden soll und durch den Schaltvorgang bedingte Stromspitzen möglichst klein sein sollen, sind die Schaltvorrichtungen SWk,1 . . . SWk,n-k als Umschal­ ter ausgeführt, die den jeweiligen Strom Ik,1 . . . Ik,nk entweder zur Summierschaltung Σk oder zu einem Bezugs­ potential leiten. Der von der Initialisierungsstrom­ quelle IQk,0 gelieferte Initialisierungsstrom Ik,0 ist proportional zur Wertigkeit der Bitstelle Bitk zu der die Steuereinheit Sk zugeordnet ist, d. h. für den Ini­ tialisierungsstrom Ik,0 gilt die Beziehung Ik,0 = 2k-1 · I₀, wobei 2k-1 die Wertigkeit der Bitstelle Bitk und I₀ einen Proportionalitätsfaktor darstellt, der für al­ le Steuereinheiten S₁ . . . Sn gleich groß ist. Der von der Schwellwertschaltung SQk,1 bzw . . . . bzw. SQk,n-k gelieferte zuschaltbare weitere Strom Ik,1 bzw . . . . bzw. Ik,n-k ist um den Faktor 2¹ bzw. . . . bzw. 2n-k größer als der Initialisierungsstrom Ik,0, d. h. er ist proportional zur Wertigkeit der Bitstelle Bitk+1 bzw. . . . bzw. Bitn. Die in der Art des Referenzwiderstandes Rk ausgeführten Referenzwiderstände der Steuereinheiten S₁ . . . Sn sind alle gleich groß. Für die Referenzgröße VRefk, d. h. für die am Referenzwiderstand Rk anliegen­ de Spannung, gilt dann die Beziehung Fig. 2 shows the principle circuit diagram of the k-th, bit of the bit location k associated control unit S k. The summing circuit Σ k is formed as a reference resistor R k , one terminal of which is connected to ground and the other terminal of which is connected to the control output SO k . At the k to the control output terminal SO connected to the reference resistance R k are the nk as switchable current sources IQ k,. 1 . . IQ k, nk threshold circuits SQ k, 1 . . . SQ k, nk and the initialization circuit INI k designed as initialization current source IQ k, 0 . The initialization circuit INI k supplies a constant initialization current I k, 0 and the threshold circuits SQ k, 1 . . . SQ k, nk each have a switchable additional current I k, 1 or. . . . or I k, nk , which only flows when the respective switchable current source IQ k, 1 or. . . . or IQ k, nk is switched on. With the switching device SW k, 1 or. . . . or SW k, nk , the control input SI k, 1 or. . . . or SI k, nk is connected, the switchable current source IQ k, 1 or. . . . or IQ k, nk on or off. The switching device SW k, 1 or. . . . or SW k, nk is switched on if the you via the respective control input SI k, 1 or. . . . or SI k, nk supplied comparison variable V VOk + 1 or. . . or V from a switching threshold - the size of ence Refe V REFk associated threshold amount V Sch - ser the switching device SW k, 1 respectively. . . . or SW k, nk exceeds. Since the switching process should be carried out as quickly as possible and current peaks caused by the switching process should be as small as possible, the switching devices SW k, 1 . . . SW k, nk executed as a switch ter, the respective current I k, 1 . . . I k, nk either to the summing circuit Σ k or to a reference potential. The source of the initialization current IQ k, k 0 supplied initialization current I 0 is proportional to the value of the bit position of bit k to the control unit S is assigned to k, ie for the Ini tialisierungsstrom I k, 0 the following relationship applies I k, 0 = 2 k-1 · I₀, where 2 k-1 represents the value of the bit position bit k and I₀ a proportionality factor, which for all control units S₁. . . S n is the same size. The of the threshold circuit SQ k, 1 or. . . . or SQ k, nk supplied switchable additional current I k, 1 or. . . . or I k, nk is by a factor of 2¹ or. . . or 2 nk greater than the initialization current I k, 0 , ie it is proportional to the value of the bit position bit k + 1 or. . . or bit n . The executed in the manner of the reference resistor R k reference resistors of the control units S₁. . . S n are all the same size. The relationship then applies to the reference variable V Refk , ie for the voltage present at the reference resistor R k

wobei 2k-1 · I₀ · Rk den Minimalwert der Referenzgröße VRefk und 2j · I₀ · Rk mit j = k, . . ., n-1 den Minimal­ wert der Referenzgröße VRefj+1 darstellt. Durch das Produkt I₀ · Rk - dem Minimalwert der Referenzgröße VRef1 - wird dabei die Auflösung des Analog/Digital- Wandler, d. h. die Änderung der Eingangsgröße VIN, die der Änderung des digitalen Ausgangswertes um 1 Bit ent­ spricht, festgelegt. Die Faktoren ak,j für j = k, . . . n-1, die jeweils den Wert 1 oder 0 annehmen, stellen die Schaltzustände der Schwellwertschaltungen SQk,1 . . . SQk,n-k dar. Der Faktor ak,j nimmt dabei den Wert 0 an, wenn von der Schwellwertschaltung SQk,j kein Strom zur Summierschaltung Σk fließt, d. h., wenn die Vergleichs­ größe VVOk+j kleiner als die Schwellengröße VSch der Schwellwertschaltung SQk,j ist; ansonsten nimmt er den Wert 1 an. Demzufolge stellt er den digitalen Wert dar, den die Bitstelle Bitj+1 nach Beendigung der Analog/Di­ gital-Wandlung annimmt.where 2 k-1 · I₀ · R k is the minimum value of the reference variable V Refk and 2 j · I₀ · R k with j = k ,. . ., n-1 represents the minimum value of the reference variable V Refj + 1 . The product I₀ · R k - the minimum value of the reference variable V Ref1 - determines the resolution of the analog / digital converter, ie the change in the input variable V IN , which corresponds to the change in the digital output value by 1 bit. The factors a k, j for j = k,. . . n-1, which each take the value 1 or 0, represent the switching states of the threshold value circuits SQ k, 1 . . . SQ k, nk . The factor a k, j assumes the value 0 if no current flows from the threshold circuit SQ k, j to the summing circuit Σ k , ie if the comparison variable V VOk + j is smaller than the threshold variable V Sch is the threshold circuit SQ k, j ; otherwise it takes the value 1. As a result, it represents the digital value that bit position bit j + 1 assumes after the end of the analog / digital conversion.

Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel eines gemäß Fig. 1 und Fig. 2 realisierten 3-Bit-Analog/Digital-Wand­ lers. Die Referenzwiderstände R₁, R₂, R₃, an denen die Referenzgrößen VRef1 bzw. VRef2 bzw. VRef3 abgegriffen werden, betragen alle R₀ = 1 kΩ. Die Initialisierungs­ stromquelle IQ1,0 liefert einen Strom der Stromstärke 1 mA, die Initialisierungsstromquelle IQ2,0 und die Schwellwertschaltung SQ1,1 im eingeschalteten Zustand jeweils einen Strom der Stromstärke 2 mA und die Ini­ tialisierungsstromquelle IQ3,0 und die Schwellwert­ schaltungen SQ2,1 und SQ1,2 im eingeschalteten Zustand jeweils einen Strom der Stromstärke 4 mA. Fig. 3 shows the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2 realized 3-bit analog / digital coupler wall. The reference resistors R₁, R₂, R₃, at which the reference variables V Ref1 or V Ref2 or V Ref3 are tapped, are all R₀ = 1 kΩ. The initialization power source IQ 1.0 supplies a current to the current 1 mA to 2.0 Initialisierungsstromquelle IQ and SQ threshold value 1.1 in the on state a current circuits each of the current 2 mA and the Ini tialisierungsstromquelle IQ 3.0 and the threshold value SQ 2.1 and SQ 1.2 each have a current of 4 mA when switched on.

Die Funktionsweise dieses 3-Bit-Analog/Digital-Wandlers wird anhand eines in den Fig. 4a und 4b gezeigten Signalverlaufs näher beschrieben. Fig. 4a zeigt dabei den Verlauf der Eingangsgröße VIN und der Referenzgrö­ ßen VRef1, VRef2 und VRef3 und Fig. 4b den Verlauf der am Vergleichsausgang VO₁ bzw. VO₂ bzw. VO₃ anliegenden Vergleichsgröße VVO1 bzw. VVO2 bzw. VVO3 sowie den Ver­ lauf der Schwellengröße VSch. Die Schwellengröße VSch ist dabei für alle Schwellwertschaltungen SQ1,1, SQ1,2, SQ2,1 gleich groß und liegt innerhalb des durch den un­ teren Grenzwert VL und durch den oberen Grenzwert VH begrenzten Wertebereiches der Vergleichsgrößen VVO1, VVO2, VVO3. Das Verfahren funktioniert auch dann, wenn für die Schwellwertschaltungen SQ1,1, SQ1,2, SQ2,1 un­ terschiedliche Schwellengrößen vorgesehen werden, so­ fern diese Schwellengrößen innerhalb des durch die Grenzwerte VL und VH begrenzten Wertebereichs liegen. Die Referenzgrößen VRef1 bzw. VRef2 bzw. VRef3 werden gemäß Fig. 4a mit 1 V bzw. 2 V bzw. 4 V - ihren Mini­ malwerten - initialisiert. Zum Zeitpunkt t₀ springt die Eingangsgröße VIN von 0 V auf beispielsweise 5,5 V. Ab diesem Zeitpunkt t₀ ist die Eingangsgröße VIN größer als die Werte der Referenzgrößen VRef1, VRef2 und VRef3. Demzufolge ändern sich die Vergleichsgrößen VVO1, VVO2 und VVO3. Gemäß Fig. 4b durchlaufen sie ei­ nen Weitebereich vom unteren Grenzwert VL - dem dem di­ gitalen Ausgangswert 0 entsprechenden Signalpegel - in Richtung oberen Grenzwert VH - dem dem digitalen Aus­ gangswert 1 entsprechenden Signalpegel. Sobald die Ver­ gleichsgrößen VVO3 und VVO2 die Schwellengröße VSch von beispielsweise 0,7 V überschreiten, fließt aus den Schwellwertschaltungen SQ1,1, SQ1,2 jeweils ein Strom von 2 mA und aus der Schwellwertschaltung und SQ2,1 ein Strom von 4 mA. Durch diese Ströme werden der Wert der Referenzgröße VRef1 um 6 V und der Wert der Referenz­ größe VRef2 um 4 V vergrößert; der Wert der Referenz­ größe VRef3 wird, da er unabhängig von den Vergleichs­ größen VVO1, VVO2, VVO3 ist, nicht verändert. Da die Eingangsgröße VIN nun kleiner als die Werte der Refe­ renzgrößen VRef1 und VRef2 ist, ändern sich die Ver­ gleichsgrößen VVO1 und VVO2 und durchlaufen dabei einen Weitebereich in Richtung unteren Grenzwert VL. Sobald die Vergleichsgröße VVO2 die Schwellengröße VSch unter­ schreitet, wird der aus der Schwellwertschaltung SQ1,1 fließende Strom ausgeschaltet. Der Wert der Referenz­ größe VRef1 wird demzufolge um 2 V verkleinert. Da die Eingangsgröße VIN nun gemäß Fig. 4b wiederum größer als der Wert der Referenzgröße VRef1 ist, ändert sich die Vergleichsgröße VVO1 und steigt bis zum oberen Grenzwert VH an. Diesen Wert erreicht sie zum Zeitpunkt to-tw, wobei tw die Wandlungszeit darstellt. Die Wer­ te der Referenzgrößen VRef1 bzw. VRef2 bzw. VRef3 be­ tragen nach der Wandlung 5 V bzw. 6 V bzw. 4 V. Das sind die Initialisierungswerte der Referenzgrößen VRef1, VRef2, VRef3 für die nachfolgende Analog/Digi­ tal-Wandlung.The mode of operation of this 3-bit analog / digital converter is described in more detail with reference to a signal curve shown in FIGS. 4a and 4b. Fig. 4a shows the course of the input variable V IN and the reference variables V Ref1 , V Ref2 and V Ref3 and Fig. 4b shows the course of the comparison variable VO1 or VO2 or VO₃ applied comparison variable V VO1 or V VO2 or V VO3 and the course of the threshold variable V Sch . The threshold variable V Sch is of the same size for all threshold circuits SQ 1.1 , SQ 1.2 , SQ 2.1 and lies within the range of values of the comparison variables V VO1 , which is limited by the lower limit value V L and by the upper limit value V H , V VO2 , V VO3 . The method also works if different threshold sizes are provided for the threshold value circuits SQ 1,1 , SQ 1,2 , SQ 2,1, provided that these threshold sizes lie within the value range limited by the limit values V L and V H. The reference variables V Ref1 or V Ref2 or V Ref3 are initialized according to FIG. 4a with 1 V or 2 V or 4 V - their minimum values. At time t₀, input variable V IN jumps from 0 V to, for example, 5.5 V. From this time t₀, input variable V IN is greater than the values of reference variables V Ref1 , V Ref2 and V Ref3 . As a result, the comparison variables V VO1 , V VO2 and V VO3 change . Referring to FIG. 4b they pass through ei NEN length range from the lower limit value V L - the di gitalen the output value 0 corresponding signal level - in the direction of the upper limit value V H - the output value from the digital signal level 1 corresponding. As soon as the comparative variables V VO3 and V VO2 exceed the threshold variable V Sch of, for example, 0.7 V, a current of 2 mA flows from the threshold circuits SQ 1.1 , SQ 1.2 and from the threshold circuit and SQ 2.1 Current of 4 mA. These currents increase the value of the reference variable V Ref1 by 6 V and the value of the reference variable V Ref2 by 4 V; the value of the reference variable V Ref3, since he sizes regardless of the comparison V VO1, VO2 V, V VO3 is not changed. Since the input variable V IN is now smaller than the values of the reference variables V Ref1 and V Ref2 , the comparison variables V VO1 and V VO2 change and pass through a wide range in the direction of the lower limit value V L. As soon as the comparison variable V VO2 falls below the threshold variable V Sch , the current flowing from the threshold circuit SQ 1,1 is switched off. The value of the reference variable V Ref1 is therefore reduced by 2 V. Since the input variable V IN is now again larger than the value of the reference variable V Ref1 according to FIG. 4b, the comparison variable V VO1 changes and rises up to the upper limit value V H. It reaches this value at the time t o -t w , where t w represents the conversion time. The values of the reference variables V Ref1 or V Ref2 or V Ref3 after conversion are 5 V or 6 V or 4 V. These are the initialization values of the reference variables V Ref1 , V Ref2 , V Ref3 for the subsequent analog / Digital transformation.

Mit Vergleichsstufen V₁, V₂, V₃, die als Komparatoren mit einer Durchlaufzeit tp = 100 ns ausgebildet sind, lassen sich somit Wandlungszeiten von weniger als 150 ns realisieren.With comparison stages V₁, V₂, V₃, which are designed as comparators with a throughput time t p = 100 ns, conversion times of less than 150 ns can thus be realized.

Claims (8)

1. Verfahren zur Wandlung einer analogen Eingangsgröße (VIN) in einen digitalen Ausgangswert mit n Bitstellen (Bit₁ . . . Bitn) der Wertigkeit 2⁰ bis 2n-1, gekenn­ zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • a) für jede Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) wird eine die­ ser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Refe­ renzgröße (VRef1 . . . VRefn) gebildet, deren Wert mindestens gleich groß wie ein zur Wertigkeit (2⁰ . . . 2n-1) der jeweiligen Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) proportionaler Minimalwert dieser Referenzgröße (VRef1 . . . VRefn) ist, wobei der Wert der der Bit­ stelle (Bitn) mit höchster Wertigkeit zugeordneten Referenzgröße (VRefn) gleich dem Minimalwert die­ ser Referenzgröße (VRefn) ist,
  • b) die Eingangsgröße (VIN) wird mit den den Bitstel­ len (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Referenzgrößen (VRef1 . . . VRefn) verglichen und anhand dieses Vergleichs für jede Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) eine vom Vorzeichen der Differenz aus Eingangsgröße (VIN) und der dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zu­ geordneten Referenzgröße (VRef1 . . . VRefn) abhän­ gige und dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeord­ nete Vergleichsgröße (VVO1 . . . VVOn) gebildet,
  • c) der einer Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn-1) mit niedri­ gerer Wertigkeit als die höchste Wertigkeit zuge­ ordneten Referenzgröße (VRef1 . . . VRefn-1) wird die Summe aus ihrem Minimalwert und den Minimal­ werten der Referenzgrößen (VRef2 . . . VRefn), die denjenigen Bitstellen (Bit₂ . . . Bitn) mit höherer Wertigkeit zugeordnet sind, deren zugeordnete Ver­ gleichsgrößen (VVO2 . . . VVOn) größer als eine der jeweiligen Referenzgröße zugeordnete Schwellengrö­ ße (VSch) sind, zugewiesen,
  • d) die Eingangsgröße (VIN) wird so lange mit den den Bitstellen (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Referenz­ größen (VRef1 . . . VRefn) verglichen, bis keine der Vergleichsgrößen (VVO1 . . . VVOn) mehr eine Ände­ rung der Werte der Referenzgrößen (VRef1 . . . VRefn) bewirkt,
  • e) der digitale Ausgangswert einer Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) wird durch das Vorzeichen der Differenz aus der Eingangsgröße (VIN) und der dieser Bit­ stelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Referenzgröße (VRef1 . . . VRefn) festgelegt.
1. Method for converting an analog input variable (V IN ) into a digital output value with n bit positions (bit 1... Bit n ) with a value of 2⁰ to 2 n-1 , characterized by the following process steps :
  • a) for each bit position (Bit₁.. Bit n ) a reference quantity (V Ref1... V Refn ) assigned to this bit position (Bit₁... Bit n ) is formed, the value of which is at least as large as a value ( 2⁰... 2 n-1 ) of the respective bit position (Bit₁... Bit n ) is the proportional minimum value of this reference variable (V Ref1... V Refn ), the value of the bit position (Bit n ) being assigned the highest value Reference variable (V Refn ) is equal to the minimum value of this reference variable (V Refn ),
  • b) the input variable (V IN ) is compared with the bit positions (Bit₁... Bit n ) assigned reference variables (V Ref1... V Refn ) and based on this comparison one for each bit position (Bit₁... Bit n ) on the sign of the difference between the input variable (V IN ) and this reference position (Bit₁... Bit n ) to the ordered reference variable (V Ref1... V Refn ) dependent and this reference point (Bit₁... Bit n ) assigned comparison variable (V VO1 ... V VOn ),
  • c) the reference value assigned to a bit position (bit 1 ... bit n-1 ) with a lower value than the highest value (V Ref1... V Refn-1 ) is the sum of its minimum value and the minimum values of the reference values ( V Ref2... V Refn ), which are assigned to those bit positions (Bit₂... Bit n ) with higher significance, whose assigned comparison variables (V VO2... V VOn ) are larger than a threshold variable (V Sch ) are assigned
  • d) the input variable (V IN) is compared for as long with the bit positions (Bit₁... Bit n) associated reference values (V Ref1... V Refn) until none of the comparison variables (V VO1... V by) causes a change in the values of the reference variables (V Ref1... V Refn ),
  • e) the digital output value of a bit position (Bit₁... Bit n ) is determined by the sign of the difference between the input variable (V IN ) and this bit position (Bit₁... Bit n ) assigned reference variable (V Ref1... V Refn ).
2. Analog/Digital-Wandler zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - er einen Wandlereingang (IN), an dem die Eingangs­ größe (VIN) ansteht, sowie für jede Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) eine dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Vergleichsstufe (V₁ . . . Vn), eine dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Steuereinheit (S₁ . . . Sn) und einen dieser Bit­ stelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Wandlerausgang (D₁ . . . Dn), an dem der digitale Ausgangswert die­ ser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) ansteht, aufweist,
  • - die einer Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Vergleichsstufe (V₁ . . . Vn) einen mit dem dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Wandleraus­ gang (D₁ . . . Dn) verbundenen Vergleichsausgang (VO₁ . . . VOn), an dem die dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Vergleichsgröße (VVO1 . . . VVOn) ansteht, einen mit dem Wandlereingang (IN) verbundenen ersten Vergleichseingang (+) und einen zweiten Vergleichseingang (-) aufweist und
  • - die einer Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Steuereinheit (S₁ . . . Sn) einen mit dem zweiten Vergleichseingang (-) der dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordneten Vergleichsstufe (V₁ . . . Vn) verbundenen Steuerausgang (SO₁ . . . SOn) aufweist, an dem die dieser Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zuge­ ordnete Referenzgröße (VRef1 . . . VRefn) ansteht, und für jede Bitstelle (Bit₂ . . . Bitn) mit höherer Wertigkeit einen dieser Bitstelle (Bit₂ . . . Bitn) mit höherer Wertigkeit zugeordneten Steuereingang (SI1,1 . . . SI1,n-1; SI2,1 . . . SI2,n-2; . . . SIn1,1) aufweist, der mit dem Vergleichsausgang (VO₂ . . . VOn) der dieser Bitstelle (Bit₂ . . . Bitn) mit höherer Wertigkeit zugeordneten Vergleichsstu­ fe (V₂ . . . Vn) verbunden ist.
2. Analog / digital converter for carrying out the method according to claim 1, characterized in that
  • - It has a converter input (IN) at which the input variable (V IN ) is present, and for each bit position (bit 1 ... bit n ) one of these bit positions (bit 1 ... bit n ) assigned a comparison stage (V 1 ... V) n ), one of these bit position (Bit₁.. Bit n ) assigned control unit (S₁... S n ) and one of this bit position (Bit₁... Bit n ) assigned converter output (D₁... D n ), at which the digital output value has this bit position (bit 1 ... bit n ),
  • - the (n Bit₁ bits...) Of a bit position associated comparison stage (V₁ V n...) Has a with this bit position associated Wandleraus gear associated comparison output (VO₁ (Bit₁ bit n...) (D₁ D n...) ... L n) to which. the this bit position (Bit₁.. bit n) associated with the comparison value (V VO1... V in) is present, one connected to the converter input (iN) the first comparison input (+) and a second comparison input (-) and
  • - the (n Bit₁ bits...) Of a bit position associated control unit (S₁ S n...) An with the second comparison input (-) of this bit position (Bit₁ bit n...) Associated comparison stage (V₁ V n... ) connected control output (SO₁.. SO n ) at which the reference variable assigned to this bit position (Bit₁... Bit n ) (V Ref1... V Refn ) is present, and for each bit position (Bit₂... Bit n ) with higher significance one control input assigned to this bit position (Bit₂... Bit n ) with higher significance (SI 1,1 ... SI 1, n-1 ; SI 2,1 ... SI 2, n-2 ; .. SI n1,1 ), which is connected to the comparison output (VO₂.. VO n ) of this bit position (Bit₂... Bit n ) associated with higher valuation comparison stage (V₂... V n ).
3. Analog/Digital-Wandler nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eingangsgröße (VIN) und die Refe­ renzgrößen (VRef1 . . . VRefn) Spannungen sind.3. Analog / digital converter according to claim 2, characterized in that the input variable (V IN ) and the reference variables (V Ref1 ... V Refn ) are voltages. 4. Analog/Digital-Wandler nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die einer beliebigen Bitstel­ le (Bitk, k = 1, . . . n) zugeordnete Steuereinheit (Sk) eine Initialisierungsschaltung (INIk) mit einem Ausgang und für jeden ihrer Steuereingänge (SIk,1 . . . SIk,n-k) eine Schwellwertschaltung (SQk,1 . . . SQk,n-k) mit einem mit diesem Steuereingang (SIk,1 . . . SIk,n-k) verbun­ denen Eingang und mit einem Ausgang sowie eine Summier­ schaltung (Σk), über die der Ausgang der Initialisie­ rungsschaltung (INIk) und die Ausgänge der Schwellwert­ schaltungen (SQk,1 . . . SQk,n-k) mit dem Steuerausgang (SOk) dieser Steuereinheit (Sk) verbunden sind, auf­ weist.4. Analogue / digital converter according to claim 2 or 3, as characterized by that the (... Bit k, k = 1, n) of an arbitrary Bitstel le associated control unit (S k) an initialization (INI k) with a Output and for each of their control inputs (SI k, 1 ... SI k, nk ) a threshold circuit (SQ k, 1 ... SQ k, nk ) with one with this control input (SI k, 1 ... SI k, nk ) connected input and with an output and a summing circuit (Σ k ), via which the output of the initialization circuit (INI k ) and the outputs of the threshold circuits (SQ k, 1 ... SQ k, nk ) with the Control output (SO k ) are connected to this control unit (S k ). 5. Analog/Digital-Wandler nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - die Initialisierungsschaltung (INIk), dieser Steu­ ereinheit (Sk) als Initialisierungsstromquelle (IQk,0) ausgebildet ist,
  • - die Schwellwertschaltungen (SQk,1 . . . SQk,n-k) dieser Steuereinheit (Sk) als schaltbare Strom­ quellen (IQk,1 . . . IQk,n-k) ausgebildet sind, die über die jeweiligen Steuereingänge (SIk,1 . . . SIk,n-k) dieser Steuereinheit (Sk) ansteuerbar sind und
  • - die Summierschaltung (Σk) dieser Steuereinheit (Sk) als Referenzwiderstand (Rk) ausgebildet ist, an dessen einen Anschluß der Steuerausgang (SOk) dieser Steuereinheit (Sk), der Ausgang der Initia­ lisierungsschaltung (INIk) und die Ausgänge der Schwellwertschaltungen (SQk,1 . . . SQk,n-k) ange­ schlossen sind.
5. Analog / digital converter according to claim 4, characterized in that
  • the initialization circuit (INI k ) of this control unit (S k ) is designed as an initialization current source (IQ k, 0 ),
  • - The threshold value circuits (SQ k, 1 ... SQ k, nk ) of this control unit (S k ) are designed as switchable current sources (IQ k, 1 ... IQ k, nk ) which are configured via the respective control inputs (SI k , 1 ... SI k, nk ) of this control unit (S k ) can be controlled and
  • - The summing circuit (Σ k ) of this control unit (S k ) is designed as a reference resistor (R k ), at one connection of which the control output (SO k ) of this control unit (S k ), the output of the initialization circuit (INI k ) and the Outputs of the threshold circuits (SQ k, 1 ... SQ k, nk ) are connected.
6. Analog/Digital-Wandler nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - ein am Ausgang der Initialisierungsschaltung (INIk) dieser Steuereinheit (Sk) anstehende Ini­ tialisierungsstrom (Ik,0) proportional zur Wertig­ keit der Bitstelle (Bitk) ist, zu der diese Steu­ ereinheit (Sk) zugeordnet ist,
  • - ein am Ausgang einer Schwellwertschaltung (SQk,1 . . . SQk,n-k) dieser Steuereinheit (Sk) anstehender zuschaltbarer weiterer Strom (Ik,1 . . . Ik,n-k) proportional zur Wertigkeit der Bitstelle (Bitk Bitn) ist, zu der der mit dieser Schwellwert­ schaltung (SQk,1 . . . SQk,n-k) verbundene Steuer­ eingang (SIk,1 . . . SIk,n-k) dieser Steuereinheit (Sk) zugeordnet ist,
  • - die Referenzwiderstände (R₁, R₂, R₃, Rk) aller Steuereinheiten (S₁ . . . Sn) gleich groß sind.
6. Analog / digital converter according to claim 5, characterized in that
  • an initialization current (I k, 0 ) present at the output of the initialization circuit (INI k ) of this control unit (S k ) is proportional to the value of the bit position (bit k ) to which this control unit (S k ) is assigned,
  • - A switchable further current (I k, 1 ... I k, nk ) present at the output of a threshold circuit (SQ k, 1 ... SQ k, nk ) of this control unit (S k ) proportional to the value of the bit position (bit k if bit n), to which the this threshold circuit (SQ k, 1.. k. SQ, nk) connected to the control input (SI k, 1... SI k, nk) of the control unit (S k) is allocated,
  • - The reference resistors (R₁, R₂, R₃, R k ) of all control units (S₁ ... S n ) are the same size.
7. Analog/Digital-Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufen als Differenzverstärker, Komparatoren oder Operations­ verstärker ausgeführt sind.7. Analog / digital converter according to one of claims 2 to 6, characterized in that the comparison stages as differential amplifiers, comparators or operations amplifiers are executed. 8. Analog/Digital-Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der einer Bitstelle (Bit₁ . . . Bitn) zugeordnete Vergleichsausgang (VO₁ VOn) einer Vergleichsstufe (V₁ . . . Vn) über eine Anpaß­ stufe (A₁ . . . An) mit dem dieser Bitstelle (Bit₁ Bitn) zugeordneten Wandlerausgang (D₁ . . . Dn) verbunden ist.8. Analog / digital converter according to one of claims 2 to 6, characterized in that the one bit position (Bit₁... Bit n ) assigned comparison output (VO₁ VO n ) of a comparison stage (V₁... V n ) via an adaptation stage (A₁.. A n ) is connected to the converter output assigned to this bit position (Bit₁ Bit n ) (D₁... D n ).
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