DE2114141A1

DE2114141A1 - Analog-Digital-Umsetzer mit einem integrierenden Verstaerker nach dem Mehrfach-Rampen-Verfahren

Info

Publication number: DE2114141A1
Application number: DE19712114141
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl-Phys Gruetzediek; Joachim Dipl-Phys Scheerer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1972-09-28
Also published as: DE2114141B2; US3765012A

Description

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Dr. Hartmut Grützediek, Dipl.-Phys., 4952 Hausberge Joachim Scheerer, Dipl.-Phys., 671 Frankenthal

Analog-Digital-Umsetzer mit einem integrierenden Verstärker nach dem Mehrfach-Rampen-Verfahren.

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer nach dem Mehrfach-Äampen-Verfahren mit einem als Integrator heschalte teη Verstärker, der einen Strom I (Spannung U₁) kontinuierlich integriert, und der zusätzlich in konstanten Zeitabständen mit Hilfe eines Schwellwertschalters, eines Impulsgenerators, mehrerer Impulszähler, einer Logikschaltung, eines bistabilen Gliedes und Schaltern für bestimmte Zeitintervalle mit einem von zwei Strömen I₂ und I„ (Spannungen ll„ und U„) verbunden wird.

Derartige Umsetzer können beispielsweise zum digitalen Messen elektrischer Ströme, Spannungen und Widerstände (Einsatz bei digitalen Volt- und Muliiimetern, Prozeßrechnern usw.) verwendet werden. Der Stand des ImpulsZählers, der für die Bildung der Summe der Zeitintervallängen benutzt wird, entspricht dabei nach Ablauf der vorgegebenen Anzahl dieser Intervalle dem digitalisierten Wert der gemessenen analogen Größe.

Es ist bekannt, für diese Aufgaben Integratoren zu verwenden, bei denen jedoch das Eingangssignal zeitweise weggeschaltet werden muß (deutsche Patentschriften Nr. 1 258 453, 1 288 632, 1 295 629, 1 150 537). Ein Anwendungsfall (deutsche Patentschrift Nr. 1 289 10l) kommt zwar ohne diesen Nachteil aus, dafür muß aber eine lange Zeit gewartet werden, bis der nach einem iterativen Verfahren erhaltene digitale Wert der gewünschten Genauigkeit entspricht. Bei einem Sprung des EingangsStroms von Null auf 2/3 des wegen der Konvergenzbedingung dieses Verfahrens maximal erlaubten Stromwertes benötigt man beispielsweise bei einer rela-

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tiven Meßgenauigkeit von 10 eine unerwünscht lange Zeit, in der man nach anderen, gleich lange integrierenden Verfahren bis zu 20 Messungen hütte durchführen können, gleiche Impulsgeneratorfrequenz vorausgesetzt. Zudem erfordern alle erwähnten Verfahren

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~²~ 2.1 HUI

(die obigen deutschen Patentschriften) einen sehr hohen Aufwand bei dem Integrator und dem Schwellwertschalter, um zur gewLmsehten Auflösung des Digital-Analog-Umsetzers eine entsprechende Linearität zu erhalten. So müßte bei einer Meßzeit von 1 see und einem Integrator mit einer Linearität von 10~ bis zu einer Aussteuerung von maximal 5V am Ausgang der zugehörige Schwellwertschalter Spannungsänderungen von weniger als 5 \iY/\isec folgen. Alle diese Verfahren schließen in der angegebenen Form eine zeit lich lückenlose Registrierung des zu digitalisierenden Stroms aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, a.) die Anforderungen zu verringern. , die alle oben erwähnten Verfahren an Integratorlinearität und Schwellwertschalterempfindlichkeit stellen, b.) eine schnellere Konvergenz des Digitalisierungsprozesses als die des Verfahrens der deutschen Patentschrift Nr. 1 289 101 bei einem großen Sprung der 3ingangsgröße zu erreichen, c.) das lüJingangsstromintegral ohne durch den Meßvorgang erzwungene Pausen zeitlich lückenlos zu registrieren und d.) mit analogen Sehaltern auszukommen, die nur konstante Analogsignale zu schalten haben im Gegensatz zu den Verfahren der deutschen Patentschriften Nr. 1 288 632, 1 295 629 und 1 150 537.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der analoge Strom I einem Integrierverstärker kontinuierlich zugeführt wird, zwei in Serie geschaltete Impulszähler ständig die Impulse eines Impuls generators zählen, bei jedem Überlauf des^ ersten Impulszählers ein bistabiles Glied in seine eine stabile Lage gebracht wird und es erst dann in seine andere Stellung gesetzt wird, wenn a.) der Schwellwertschalter umspringt, oder wenn b.) der erste Impuls aus dem Impulsgenerator nach dem Umspringen des Schwellwertsehalters eintritt, ersteres (a.) wenn der zweite Impulszähler einen bestimmten .seiner N möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres (b.\ in allen anderen Fällen, das bistabile Glied in einer seiner beiden Lagen denjenigen der beiden Ströme unterschiedlicher Polarität I„ oder I„ über zugehörige Schalter zusätzlich zum Strom I. aufintegrieren läßt, der der

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_ 3 —

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augenblicklichenSte11ung des !Comparators entspricht, und daß der Wert W, der gleich der Summe der bei einem Durchlauf des zweiten ImpulsZählers auftretenden Zeitintervallängen, während denen zusätzlich zum Strom I der Strom I₀ aufintegriert wird, abzüglich der Summe der beim gleichen Durchlauf des zweiten Impulszählers auftretenden Zeitintervalle ist,, während denen zusätzlich zum Strom I. der Strom I₀ aufintegriert wird, bei ge-

1 ο

eigneter Zuordnung der Ströme I₀ und I₀ zu jeweils einer der

Ci O

beiden Schwellwertsclialterstellungen, und bei geeigneter relativer Größe der Ströme I₀ und I₀ zum Strom I. nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers konstant bleibt.

Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß die Ströme I„ und I₀ von gleichem Betrage und konstant sind, das bistabile Glied M jeweils beim Überlauf des ersten Impulszählers in die Lage gesetzt wird, bei der sich einer der beiden Schalter in leitendem Zustand befindet, und der Wert W spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers stets proportional dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I₀ ist.

1 Ct \

Zur Erfassung des Wertes des Verhältnisses des Stroms I zum Strom I„ ist die Erfindung derart ausgestaltet, daß die Impulse des Impulsgenerators während der zusätzlichen Aufintegration des ^ Stroms I_D zum Strom I in Vorwärtsrichtung in einen Vor-Rück-Im-

Ct 1

pulszähler eingezählt werden, die Impulse des Impulsgenerators während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₀ zum Strom ν I. in Rückwärtsri clit ung in den Vor-Rück-Impuls Zählers eingezählt ™ werden, der Vor-Rück-Impulszähler jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen irgend eines der Ströme I₀ oder I„ zum Strom I₁ als Zählzustand den Wert V hat, den man, falls gewünscht, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung weiterleiten kann, der Vor-Rück-Impulszähler vor oder mit Beginn der nächsten, zusätzlichen Aufintegration eines der Ströme I₀ oder I₀ zum Strom I.

Ci ύ 1

Null gesetzt wird, und der Wert V dem Wert W und damit dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I₀ proportional ist.

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Weitere Nutzungsmöglichkeiten bietet die Ausgestaltung des Grundverfahrens dergestalt, daß der Strom I sich als Summe eines zu digitalisierenden Stroms I und eines Stroms I zusammen setzt, das bistabile Glied jeweils beim überlauf des ersten Impulszählers in die Lage gesetzt wird, bei der sieh einer der beiden Schalter in leitendem Zustand befinden, der Wert W spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers konstant bleibt.

Durch weitere Ausgestaltung, insbesondere durch Wahl eines genügend großen, positiven Stroms I erreicht man durch die zuletzt beschriebene Summation der Ströme I und I zur Bildung des Stroms I , daß der Strom I. stets positive Polarität besitzt. Ip sei derjenige-der beiden Ströme Io und I„,der von negativer Polarität ist« Das Verfahren ist dann derart weitergebildet, daß die Impulse des Impulsgenerators während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I_n zum Strom I. in einen weiteren, dritten

CJ 1

Vorwärtszähler eingezählt werden, dieser Vorwärtszähler jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen des Stroms I„ zu der des Stroms I., als Zählzustand den Wert U hat, den man, falls erforderlich, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung weiterleiten kann,der dritte Vorwärtszähler vor oder mit Beginn der nächsten zusätzlichen. Aufintegration des Stroms I₂ zu der des Stroms I auf den Wert - Ν·Τ·Ι /l_o gesetzt wird (T ist die Zähllänge

1 C a

des ersten ImpulsZählers, N ist die Zähllänge des zweiten Impulszählers), und der Wert U spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers stets proportional dem Verhältnis des

Stroms I zum Strom I_n ist.
e d,

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere im Folgenden: a.) die Anforderungen an Integratorlinearität und Schwellwertschalterempfindlichkeit sind erheblich reduziert worden. So kann bei der unten besprochenen Ausfülirungsform unseres Verfahrens der Schwellwertschalter hundertmal unempfindlicher sein bei gleicher Integratoraussteuerung, bzw. braucht der Integrator nur auf ein Hundertstel des bei allen eingangs erwähnten Verfahren notwendigen Wertes ausgesteuert werden, gleiche An-

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S -

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sprüche an den Schwellwertschalter vorausgesetzt, b.) Es wird eine schnellere Konvergenz des Digitallsierungsprozesses als bei dem Verfahren der deutsehen Patentschrift Nr. 1 289 101 erreicht, bei dem man beispielsweise, um bei einem Sprung des Eingangsstroms von Null auf 2/3 des Wertes des für Konvergenz dieses Verfahrens maximal erlaubten Stroms eine relative Genauigkeit von 10 zu erreichen, eine Zeit benötigt, in der man nach der später besprochenen Ausführungsform unseres Verfahrens etwa 20 Messungen durchführen kann, während nach unserer Erfindung spätestens die zweite Messung nach dem Sprung eine viel höhere, relative Genauigkeit als 10 besitzt, c.) Das Eingangsstromintegral wird ohne durch den Meßvorgang erzwungene Pausen zeitlich lückenlos registriert, d«) Im Gegensatz zu den Verfahren der deutschen Patentschriften Nr. 1 150 537, 1 288 632 und 1 295 629 benötigt unsere Erfindung analoge Sehalter, die nur konstante Analogsignale zu schalten haben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen und dreier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen Fig. l ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Hilfsdiagramm zur mathematischen Erklärung, Fig. 3 u. 4 Blockschaltbilder zweier weiterer Ausführungsbeispiele.

Aus der Fig. 1 kann man erkennen, daß der analoge Strom I₁ kontinuierlich einem Integrierverstärker (lO) zugeführt wird, zwei in Serie geschaltete Impulszähler (ll) und (l2) ständig die Impulse eines Impulsgenerators (17) zählen, bei jeden Überlauf des ersten Impulszählers (ll) ein bistabiles Glied (18) in seine eine stabile Lage gebracht wird und es erst dann mit Hilfe einer Logikschaltung (23) in seine andere Stellung gesetzt wird, wenn a.) der Schwellwertschalter (16) umspringt, oder wenn b.) der erste Impuls aus dem Impulsgenerator (17) nach dem Umspringen des Schwellwertschalters (16) eintritt, ersteres a.) wenn der zweite Impulszähler (l2) den letzten seiner N möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres b.) in allen anderen Fällen. Wir betrachten den Fall, daß das bistabile Glied (l8) immer in der Lage einen der beiden Schalter (14) oder (15) leitend macht, die es nach jedem Überlauf des ersten Impulszählers (ll) einnimmt, d. h.

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während der Zeiten t. .·γ in Fig. 2, wobei der Beginn eines sol-

3 ^K

chen Zeitintervalls t. ^'Tt ^wi^e oben besehrieben, durch den Überlauf des ersten Impulszählers (ll) festgelegt ist. Die Information, welcher der beiden Schalter (14) oder (15) in den leitenden Zustand versetzt wird, entnimmt die die Schalter (14) und (15) über Gatter ansteuernde Logikschaltung (23) dem Stand des Schwellwertschalters (l6) im Moment des Überlaufs des ersten Impulszählers (ll). Erklärung der eingeführten Größen: y ist die Zeitda'^r einer Periode des Impulsgenerators; t. _ν·γ ist die Zeitdauer der zusätzlichen Aufintegration eines der Ströme I₂ oder zusätzlich zum Strom I bei der k-ten Messung und dem Stand j des zweiten Impulszählers (l2) mit dem Wertebereich 0 ^t. ,^T für 1 ί j i N, t. , = ganze Zahl für 1 £ j * N und t_rt , ist definiert

3 i^K ^ υ,κ

als t_n , = t_{M v} .; T ist die Anzahl der Zählzustände des ersten

K) 1 JC Ei 1JC — X

Impulszählers (ll). Das Diagramm von Fig. 2 gibt die Idtegratoraus gangs spannung als Funktion der Zeit bei einem negativen Strom

I und dem hierfür während der Zeitintervalle t. , benötigten 1 J »κ

positiven Strom I₃ wieder. Die Abszisse schneidet bei dieser Darstellung die Ordinate in Höhe der Schwellwertspannung des Schwellwertschalters (16). Die Schwellwertspannung kann beliebig gewählt werden und darf langsam gegenüber der Analog-Digital-Umsetzer-Meßfolge driften, sollte aber in etwa so gewählt werden, daß der Integrator (lO) je nach vorkommendem Strom I gut ausgenutzt werden kann, beispielsweise bei wechselndem Vorzeichen des Stroms I ungefähr bei Null Volt. U. . sei die Differenz zwischen Integra-

J f^κ
torspannung und Schwellwertspannung zu Beginn des Zeitintervalls

t. ,. Es lassen sich dann mit Hilfe der oben angegebenen Bedingungen für das Umschalten des bistabilen Gliedes (l8) folgende Gleichungen bzw. Ungleichungen formulieren:

(A): U₁" - i f (I₃ + I₁) dt <? 0 für 1 ^ j * N,

• U * T

1 k
^{(B): ü}i k - I ' ^(Ia ⁺ V) dt ^ 0 für 1 ί j O₁

(^c>^{: U}N,k -5 j ^(I3 ^{+ J}i) ^dt = °-

0 209840/0928

_₇_ -21UW

Aus den Gleichungen (A) und (B) und aus der Ganzzahligkeit von t^_k folgt:

^ü·

(D): t.. = entier ( £ ·?*-£- + l) für 1 έ j ^ H Ji¹¹ τ 3 1

(Erklärung: entier (x) ist die größte ganze Zahl, die kleiner gleich χ ist.)

Die gesuchte Größe W, ist die Summe über N der t. ,:

·**■ i —1 " '

Diese Summe läßt sich abschätzen durch die Summe

N
R_k = Τ ' Σ s. . mit

I₁
S₄ ν = * (^sj_i,k - T) für 1 ^ j ^ N und s_Q^

das ist die Summe der Aufintegrationszeiten γ · s. . des Stroms

J »^K I₃ zusätzlich zum Strom I₁, die man erhielte, wenn das Ende der Zeitintervalle t. . *y in allen N Stellungen des zweiten Impuls-Zählers (12) durch das Umspringen des Sehwellwertschalters (16) bestimmt würde anstatt, wie bei der Definition der Zeitintervalle γ ' t. , festgelegt, in nur einer der N Stellungen. Es

3 »^K
gilt

Es genügt also zur Berechnung des Grenzwertes von W, den Grenzwert von R, zu ermitteln. Aus der obigen Definition von R. und s. _k (geometrische Reihe) folgt für JlJ ^ jlo/2| und sign I = - sign I_g:

- - ^T * i;^{und damit}

a_k = - r · ν - τ . ii .

Man erhält also letztlich eine Konvergenz der digitalen Größe

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- ^s - 21UU1

I₁
W, gegen den Wert - y · N · T · γ— (Eine Betrachtung über die Schnelligkeit der Konvergenz folgt weiter unten).

Wählt man dann noch in dem betrachteten Ausführungsbeispiel (Fig. l) die Ströme I„ und I₃ von gleichem Betrage und benutzt zum Messen der Zeiten γ · t. , einen Vor-Rück-Zähler (l3)_r der

J »^K ■ beim Überlauf des zweiten Impulszählers (12) Null gesetzt wird und der die Pulse des Impulsgenerators (l7) während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zum Strom I in Vorwärtsrichtung und während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₃ zum Strom I. in Rückwärtsrichtung einzählt, so ist der Zählerstand vor dem Nullsetzen gleich __k und kann von einer Me ß-

wertverarbeitungseinriehtung (20) übernommen werden. Ein positiver Wert von W₁ entspricht dann einem im Mittel positiven_T

Strom I₁. Nach Konvergenz des Prozesses ist dann W,=yΊϋ·Τ'—τ— ι κ ±₂

mit automatisch richtigem Vorzeichen.

Abschätzung des Konvergenzverhaltens: Die oben beschriebene Ausführungsform des Digital-Analog-Umsetzers sei so verwendet, daß - gjlol^ ^i * ⁺ g-j Io| ist - Direkt bei Beginn der ersten Messung springe der Strom I vom Wert 0 auf den Wert + 4· | I₃J · Ferner sei N = 100 und T = 3 · 10 . Dann ergibt sich aus der Gleichung für R_k:

' \N TI,

daß Ro = R₀₀(l - 10 ), d. h. auch beim ungünstigsten, vorkommenden Eingangsspannungssprung ist der Fehler bei der zweiten Messung vernachlässigbar klein.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig.3) ermöglicht es _r ohne Verwendung eines Vor-Rück-ImpulsZählers (13) (Fig. l) auszukommen. Der Strom I wird hierbei als Summe aus dem zu digitalisierenden Strom I und einem Strom I zusammengesetzt. Der

Strom I ist derart gewählt, daß der Strom I. stets die gleiche ^ 1

(z. B. positive) Polarität besitzt, und der Strom I₂ von zum Strom I₁ entgegengesetzter (z. B. negativer) Polarität ist. Das bistabile Glied (l8)Wird bei diesem Ausführungsbeispiel genau

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wie beim zuerst beschriebenen gesetzt, wobei das bistabile Glied jetzt nur einen Schalter (l4) steuert, der hierbei immer beim Überlauf des ersten Impulszählers (ll) in den leitenden Zustand gebracht wird. Die Impulse'des Impulsgenerators (l7) werden während der zusätzlichen Auf Integration des Stroms I₀ zti der des Stroms I in einen vorwärtszählenden Impulszähler (22) eingezählt, und der Impulszähler (22) wird jeweils zu Beginn eines Durchlaufs des zweiten Impulszählers (l2) auf den Wert - N · T · jl / !„J gesetzt. Nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (l2) im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen des Stroms I₀ zu der des Stroms I hat der Zählzustand des Impulszählers (22) einen Wert X, den man, falls erforderlich, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (20) weiterleiten kann. Ersetzt man in der Berechnung des ersten Ausführungsbeispiels, um sie auch für das zweite anwenden zu können, die Größe W durch X + NT Jl / IJ und I durch I_ß + I , so ergibt sich, daß der Wert X spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers (l2) stets proportional dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I₀ ist. Statt des Impulszählers (22), der beim Wert - Ν·Τ* Jl /iJ zu zählen beginnt, läßt sich bei Übereinstimmung der Polaritäten des Stroms I und des Stroms I auch ein Impulszähler (26) (Fig. 4) verwenden, der statt dessen vom Wert Null an zählt, und während eines Durchlaufs des zweiten Impulszählers (12) beim erstmaligen Erreichen des Wertes NT(I / Ij über eine erweiterte Logikschaltung (24) noch einmal Null gesetzt wird.

Ist der Variationsbereich des Stroms I so groß vorgegeben, daß sich bei wachsender Betragsgröße des Stroms I wegen der Anfor-

derungen an die Konstanz dieses Stroms I die oben angegebene Bedingung der gleichbleibenden Polarität von I nur schwer erfüllen läßt, so ist die in Fig. 3 beschriebene Ausführungsform der Erfindung leicht derart zum dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) zu erweitern, daß man auch den Strom I und zudem einen weiteren Strom - I über je einen Schalter zuführt und denjenigen dieser beiden Ströme kontinuierlich zum Strom I addiert, dessen Vorzeichen dem des Stroms I gleicht. Man kann auch, wie in Fig. 4 dargestellt, den Strom + I immer fließen lassen und statt des

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2.1 UUl

Stroms - I den Strom - 21 über einen Schalter (25) zugeben. Man braucht dann wie beim zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel (Fig. l) zum zusätzlichen Aufintegrieren bei der nun auch erlaubten, anderen Polarität von I. noch einen.weiteren, über einen Schalter (l5) zuschaltbaren Strom -I₂* ^Die Information, welcher der beiden Schalter (14) oder (l5) durch das bistabile Glied (l8) in den leitenden Zustand versetzt wird, entnimmt die die Schalter (l4), (15) und auch (25) über Gatter ansteirrnde Logikschaltung (24) zu Beginn einer Messung beim Überlaufimpuls des zweiten Impulszählers (l2) aus der Tatsache, ob bei der letzten Messung, d. h. seit dem letzten Überlauf des zweiten Impulszählers (l2), der Impulszähler (26) wenigstens einmal den Wert N_· T · I / I₀ erreicht hat oder nicht. Wenn ja, so läßt die Logikschaltung (24) auch für die Dauer der nächsten Messung, d. h. bis zum nächsten überlauf des zweiten Impulszählers (l2), denselben Schalter (l4) oder (l5) durch das bistabile Glied (l8) betätigen wie bei der letzten Messungj wenn nicht, so gibt die Logikschaltung (24) für die Dauer der nächsten Messung jeweils den anderen der beiden Schalter (l4) oder (l5) zur Betätigung durch das bistabile Glied (l8) frei. Der Schalter (25) wird hierbei so geschaltet, daß er dauernd leitet, wenn zum zusätzlichen Aufintegrieren zum Strom I derjenige der beiden Ströme I₂ oder -I₂ von gleicher Polarität wie I verwendet wird. Entsprechend wie beim zweiten Ausführungs— beispiel kann man auch hier am Ende einer Messung aus dem Impulszähler (26) den Wert X in die Meßwertverarbeitungseinrieh— tung (20) übertragen. Dieser Wert X ist spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers (12) stets proportional dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I₀. Das Vorzeichen von I läßt sich aus der Stellung von Sehalter (25) entnehmen.

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Claims

-H- 21U141 Patentansprüche:

1. Analog-Digital-Umsetzer nach dem Mehrfach-Rampen-Verf ahren mit einem als Integrator beschalteten Verstärker, der einen Strom I (Spannung U ) kontinuierlich integriert, und der zusätzlich, in konstanten Zeitabständen mit Hilfe eines Schwellwertschalters, eines Impulsgenerators, mehrerer Zähler einer Logikschaltung, eines bistabilen Gliedes und Schaltern für bestimmte Zeitintervalle mit einem der beiden Ströme I„ oder I„ verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Strom I einem Integrierverstärker (lO) kontinuierlich zugeführt wird, zwei in Serie geschaltete Impulszähler (ll) und (l2) ständig die Impulse eines Impulsgenerators (l7) zählen, bei jedem Überlauf des ersten Impulszählers (ll) ein bistabiles Glied (18) in seine eine stabile Lage gebracht wird und es erst dann in seine andere Stellung gesetzt wird, wenn a.) der Schwellwertschalter (l6) umspringt, oder wenn b.) der erste Impuls aus dem Impulsgenerator (l7) nach dem Umspringen des Schwellwertschalters (l6) eintritt, ersteres (a.) wenn der zweite Impulszähler (l2) einen bestimmten seiner N möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres (b.) in allen anderen Fällen, das bistabile Glied (l8) in einer seiner beiden Lagen denjenigen der beiden Ströme unterschiedlicher Polarität I„ oder I„ über zugehörige Schalter (14) oder (15) zusätzlich zum Strom I. aufintegrieren läßt, der der augenblicklichen Stellung des !Comparators entspricht, und daß der Wert W, der gleich der Summe der bei einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (l2) auftretenden Zeitintervallängen, während denen zusätzlich zum Strom I der Strom I„ aufintegriert wird, abzüglich der Summe der beim gleichen Durchlauf des zweiten Impulszählers (l2) auftretenden Zeitintervalle ist, während denen zusätzlich zum Strom I der Strom I₃ aufintegriert wird, bei geeigneter Zuordnung der Ströme I_n und I₀ zu einer der beiden SchwellwertschalterStellungen, und bei geeigneter relativer Größe der Ströme I₀ und I„ zum Strom I. nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers (l2) konstant bleibt.

2. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme I„ und I₃ von gleichem Betrage und konstant sind, das bistabile Glied (l8) jeweils beim Überlauf des ersten

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— 1ύ —

Impulszähler» (ll) in die Lage gesetzt wird, bei der sieh, einer der beiden Schalter (l4) ode^:r (lS) in leitendem Zustand befinden, und der Wert W spätestens nach wenigen Durchlaufen des zweiten Impulszähler« (l2) stets proportional dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I₂, ist.

3. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch; Z_x dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Impuls generators {lT) während dter- zusätzlichen Auf integration des Stroms I^ zrum Strom I ita Vorwärts richtung in einen Vor-Rück-Impulszähler (13) eingezahlt werden, die Impulse des Impulsgenerators (IT) während der zusätzlichen Auf integration des Stroms I„ zum Strom I in Rückwärtsrichtung in den Vor—Rück—Impulszähler (l3) eingezählt werden, der Vor-Rüek—Impulszähler (lS) jeweils naett einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (12) im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Auf Integrationen irgend-'elnes der Ströme I₀ oder I„ zum Strom I

tu ο 1

als Zählzustand den Wert V hat, den man, falls gewünscht, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (20) weiterleiten kann, der Vor-Rüek- Impuls zähler (l3) vor oder mit Beginn der nächsten, zusätzlichen Aufintegration eines der Ströme I₀ oder I₀ zum Strom I.

dl O 1

Null gesetzt wird, und der Wert V dem Wert W proportional ist.

4. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom I. sich als Summe des Stroms I und eines

1 e

Stroms I zusammensetzt, das bistabile Glied (l8) jeweils beim Überlauf des ersten Impulszählers (ll) in die Lage gesetzt wird, bei der sich einer der beiden Schalter (l4) oder (l5) in leitendem Zustand befinden, und der Wert W spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers. (12) konstant bleibt.

5. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch.4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom I₁ stets positive Polarität besitzt, der Strom I„ von negativer Polarität ist, die Impulse des Impulsgenerators (l7) während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zu der des Stroms I in den Vorwärtszähler (22) eingezählt werden, der Vorwärtszähler (22) jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (l2) im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Auf-

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• _ ₁₃"_ 2114U1

Integrationen des Stroms I₀ zu der des Stroms I als Zählzustand den Wert U hat, den man, falls erforderlich, zu einer Meßwertverarbeitungseinriehtung (20) weiterleiten kann, der Vorwärtszähler (22) vor oder mit Beginn der nächsten zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₀ zu der des Stroms I auf den Wert -Ν·Τ*Ι /l_o gesetzt wird, und der Wert U spätestens nach wenigen Durchläufen des Impulszälilers (l2) stets proportional dem Verhältnis des Stroms I zum Strom I„ ist.

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