DE2114141B2

DE2114141B2 - Analog-digital-umsetzer mit einem integrierenden verstaerker nach den mehrfach-rampen-verfahren

Info

Publication number: DE2114141B2
Application number: DE19712114141
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Grutzediek, Hartmut, Dipl Phys Dr , 4952 Hausberge, Scheerer, Joachim, Dipl Phys, 6710 Frankenthal
Priority date: 1971-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1973-08-09
Also published as: US3765012A; DE2114141A1

Description

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45 Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer nach dem Mehrfach-Rampen-Verfahren mit einem als Integrator beschalteten Verstärker, der einen Strom Z₁ (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 /₃ (Spannungen U₂ und U₃) verbunden wird.

Derartige Umsetzer können beispielsweise zum digitalen Messen elektrischer Ströme, Spannungen und Widerstände (Einsatz bei digitalen Volt- und Multimetem, 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 einem Teil dieser Verfahren muß

jedoch das Eingangssignal zeitweise weggeschaltet werden (deutsche Offenlegungsschriften ~1 258 453, 1 288 632 und 1 295 629). Dies ist eine Quelle für Unlinearitäten, da die Kapazitäten der heute üblicherweise als Schalter verwendeten Transistoren einen Fehler durch den unterschiedlichen Ein- und Ausschaltstoß verursachen, der sich mit der Eingangsspannung ändert. Zwei andere Verfahren (deutsche Auslegeschriften 1 150 537 und 1289 101) kommen

seine andere Stellung gesetzt wird, wenn a) der Schwellwertschalter umspringt oder wenn b) der erste Impuls aus dem Impulsgenerator nach dem umspringen des Schwellwertschalters eintritt, ersteres a) wenn der zweite Impulszahler einen bestimmten seiner JV möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres b) in allen anderen Fällen, das bistabile Glied in einer

seiner beiden Lagen denjenigen der beiden Ströme unterschiedlicher Polarität I₂ oder I₃ über zugehörige

zwar ohne diesen Nachteil aus, dafür muß aber eine io Schalter zusätzlich zum Strom Z₁ aufintegrieren läßt, lange Zeit gewartet werden, bis der nach einem itera- der der augenblicklichen Stellung des Komparators ' "' ' ' .·-.". - entspricht, und daß der Wert W, der gleich der Summe

der bei einem Durchlauf des zweiten Impulszählers

tiven Verfahren erhaltene digitale Wert der gewünschten Genauigkeit entspricht. Bei einem Sprung des Eingangsstroms von Null auf²/-, des wegen der Kon-

auftretenden ZeitintervaJlängen, während denen zu-

vergenzbedingung dieses Verfahrens maximal er- 15 sätzlich zum Strom J₁ der Strom /₂ aufintegriert wird,

laubten Stromwertes benötigt man beispielsweise abzüglich der Summe der beim gleichen Durchlauf

bei einer relativen Meßgenauigkeit von 10"^b eine des zweiten Impulszählers auftretenden Zeitintervalle

unerwünscht lange Zeit, in der man nach anderen. ist, während denen zusätzlich zum Strom I₁ der

gleich lange integrierenden Verfahren bis zu 20 Mes- Strom /₃ aufintegriert wird, bei geeigneter Zuordnung

sungen hätte durchführen können, gleiche Impuls- 20 der Ströme I₁ und /₃ zu jeweils einer der beiden

generatorfrequenz vorausgesetzt. Zudem erfordern Schwellwertschalterstellungen, und bei geeigneter rela-

alle erwähnten Verfahren (die obigen deutschen tiver Größe der Ströme I₂ und /₃ zum Strom /, nach Patentschriften) einen sehr hohen Aufwand bei dem
Integrator und dem Schwellwertschalter, um zur
gewünschten Auflösung des Digital-Analog-Umset- 25
zers ein? entsprechende Linearität /u erhalten. So
müßte bei einer Meßzeit von einer Sekunde und einem
Integrator mit einer Linearität von 10" bis zu einer

Aussteuerung von maximal 5 V am Ausgang der züge- _.

hörige Schwellwertschalter Spannungsäiiderungen von 30 befindet und der Wert W spätestens nach wenigen

weniger als 5 _μν μ^κ folgen. Alle diese Verfahren Durchläufen des zweiten Impulszählers stets propor-

schließen in der angegebenen Form eine zeitlich tional dem Verhältnis des Stroms 7, zum Strom I₂ ist

lückenlose Registrierung des zu digitalisierenden Zur Erfassung des Wertes des Verhältnisses des

Stroms aus. Ein weiteres Verfahren (deutsche Offen- Stroms /, zum Strom I₂ ist die Erfindung derart

wenigen Durchläufen des zweiten Impulszahlers konstant bleibt.

Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß die Ströme I₂ und I_} von gleichem Betrage und konstant sind, das bistabile Glied jeweils beim überlauf des ersten Impulszählers in die Lage gesetzt wird, bei der sich einer der beiden Schalter in leitendem Zustand

ngangssignalpfad ___, _o. ,.

einen Schwellwertschalter mit mindestens zwei Schalt- Impulszähler eingezählt werden, die Impulse des

schwellen, einen analogen Signalspeicher und einen Impulsgenerators während der zusätzlichen Aufinte-

weiteren integrierenden oder vergleichenden Analog- 40 gration des Stroms I_} zum Strom J, in Rückwärts-

digitalumsetzer. In seiner anderen Ausfuhrungsform richtung in den Vor-Rück-Impulszähler eingezählt

benötigt auch dieses Verfahren (deutsche Offenle- werden, der Vor-Rück-Impulszähler jeweils nach

gungsschrift 2 016 634) einen Analogschalter im Ein- einem Durchlauf des zweiten Impulszählers im Zeit-

gannssignalpfad mit seinen bekannten Nachteiler. intervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen

für die Linearität.und es ermöglicht wegen der durch 45 irgendeines der Ströme /₂ oder J₃ zum Strom /, als

den Meßvorgang erzwungenen Pausen keine zeitlich lückenlose Registrierung des Eingangssignals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, a) die Anforderungen zu verringern, die fast alle ebener-

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

wähnten Verfahren an Integratorlinearität und 50 eines der Ströme I₇ oder /₃ zum Strom /, Null gesetzt

wird und der Wert V dem Wert W und damit dem Verhältnis des Stroms /, zum Strom I₂ proportional

Weitere Nutzungsmöglichkeiten bietet die Ausge-

Schwellwertschalterempfindlichkeit stellen, b) eine schnellere Konvergenz des Digitalisierungsprozesses als die der Verfahren der deutschen Auslegeschriften ist

1 150 537 und 1 289 101 bei einem großen Sprung der ^

Eingangsgröße zu erreichen, c) das Eingangsstrom- 55 staltung des Grundverfahrens dergestalt, daß der

integral ohne durch den Meßvorgang erzwungene Strom /, sich eis Summe eines zu digitalisierenden

Stroms I_e und eines Stroms /_c zusammensetzt, das bistabile Glied jeweils beim überlauf des ersten

Pausen zeitlich lückenlos zu registrieren und d) mit analogen Schaltern auszukommen, die nur konstante

Analogsignale zu schalten haben im Gegensatz zu den ___.,...

Verfahren der deutschen Auslegeschriften 1 252 453. 60 einer der beiden Schalter in leitendem Zustand be-

1 288 632 und 1 295 629. findet, der Wert W spätestens nach wenigen Durch-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- laufen des zweiten Impulszählers konstant bleibt.

Impulszählers in die Lage gesetzt wird, bei der sich

löst, daß der analoge Strom /, einem Integrierverstärker kontinuierlich zugeführt wird, zwei in Serie ge-

Durch weitere Ausgestaltung, insbesondere durch Wahl eines genügend großen, positiven Stroms /_c.

schaltete Impulszähler ständig die Impulse eines 65 erreicht man durch die zuletzt beschriebene Summa-

Impulsgenerators zählen, bei jedem überlauf des tion der Ströme /,. und I. zur Bildung des Stroms /,,

ersten Impulszählers ein bistabiles Glied in seine - - - - ... ·.· r._i___;.^. u.„:.,. eine stabile Lage gebracht wird und es erst dann in

daß der Strom Z₁ stets positive Polarität besitzt. I₂ sei derjenige der beiden Ströme I₂ und /₃, der von

negativer Polarität ist. Das Verfahren ist dann derart weitergebildet, daß die Impulse des Impulsgenerators während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zum Strom /, in einen weiteren, dritten Vorwärtszähler eingezählt werden, dieser Vorwärtszähler jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen des Stroms I₂ zu der des Stroms I₁, 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 J₂ zu der des Stroms J₁ auf den Wert -N-T- IjI₂ gesetzt wird (T ist die Zähllänge des ersten Impulszählers, N ist die Zähllänge des zweiten lmpulszählers) und der Wert U spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers stets proportional dem Verhältnis des Stroms l_e zum Strom I₂ ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere im folgenden: a) die Anforderungen an Integratorlinearität und Sch well wer ischalterempfindlichkeit sind erheblich reduziert worden. So kann bei der unten besprochenen Ausführungsform 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 zu werden, gleiche Ansprüche an den Schwellwertschalter vorausgesetzt, b) Es wird eine schnellere Konvergenz des Digjtalisierungsprozesses als bei dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 289 101 erreicht, bei dem man beispielsweise, um bei einem Sprung des Eingangsstroms von Null auf ¹I₃ 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 10~⁶ besitzt, c) Das Eingangsstromintegral wird ohne durch den Meßvorgang erzwungene Pausen zeitlich lückenlos registriert, d) Im Gegensatz zu den Verfahren der deutschen Patentschriften 1 ISO 537, 1 288 632 und

I 295 629 benötigt unsere Erfindung analoge Schalter, die nur konstante Analogsignale zu schalten haben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen aod dreier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 em Blockschaltbild eines ersten Ausfühnmgsbeispiels,

Fig. 2ein Hilfediagramm zur mathematischen Erklärung,

Fig. 3 and 4 Blockschaltbilder zweier weherer Ausführungeptele.

Aus der F i g. 1 kann man erkennen, daß der analoge Strom J₁ kontinuierlich einem lategrierverstärker η zugeführt wird, zwei in Serie geschaltete Imptdszamer

II and 12 ständig die impoise emes Iuipulsgcuciators 17 zählen, bei jedem überlauf des ersten Impolszählers 11 em bistabiles Glied 18 m seine eine stabile Lage gebracht wird and es erst dann mit Hufe emer Logikschaltang 23 in seine aadere Steflang gesetzt wird, wenn a) der Schwelertschlter 16 umspringt oder wenn b) der erste Impuls ans dem Impulsgenerator 17 nach dem Umspringen des Schweüwert- schalters 16 eintritt, ersteres a) wenn der zweite Impulszähler 12 den letzten seiner N möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres b) in allen anderen Fällen. Wir betrachten den Fall, daß das bi-

S stabile Glied 18 immer in der Lage einen der beiden Schalter 14 oder 15 leitend macht, die es nach jedem Überlauf des ersten lmpulszählers 11 einnimmt, d. h. während der Zeiten t_M · γ in F i g. 2, wobei der Beginn eines solchen Zeitintervalls t_Jk·y, wie oben be-

schrieben, durch den überlauf des ersten lmpulszählers 11 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

■ 5 des Schwellwertschalters 16 im Moment des Überlaufs des ersten lmpulszählers 11. Erklärung der eingeführten Größen: γ ist die Zeitdauer einer Periode des Imnulsgenerators: t_jt ■ γ ist die Zeitdauer der zusätzlichen Aufintegration eines der Ströme I₂ oder /₃ zusätzlich zum Strom I₁ bei der fc-ten Messung und dem Stand j des zweiten lmpulszählers 12 mit dem Wertebereich 0 ^ t_JJt ^ Γ für 1 ^ ;"^ N, f_M = ganze Zahl für 1 ^ j> < N und t_Ok ist definiert als O.t = fjv./k-i; T ist die Anzahl der Zählzustände des ersten Impulszählers 11. Das Diagramm von Fig. 2 gibt die Integratorausgangsspannung als Funktion der Zeit bei einem negativen Strom J₁ und dem hierfür während der Zeitintervalle t_jk benötigten positiven Strom /₃ 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 Anaicg-Digital-Umsetzer-Meßfolge driften, sollte aber in etwa so gewählt werden, daß der Integrator 10 je nach vorkommendem Strom /, gut ausgenutzt werden kann, beispielsweise bei wechselndem Vorzeichen des Stroms I_x ungefähr bei Null Volt U_jjc sei die Differenz zwischen Integratorspannung und Schwellwertspannung zu Beginn des Zeitintervalls t_jk. Es lassen sich dann mit Hilfe der oben angegebenen Bedingungen für das Umschalten des bistabilen Gliedes 18 folgende Gleichungen bzw. Ungleichungen formulieren:

1 f

A. L , _k - j (I₃ + /,) df ^ 0 für 1 ^ ; < N , B. U, » - - I (J₃ + i,)dr > 0 für I ^ / < N,

'κχτ

c. iv,-i Ja₃ +./,)dt = o.

Aas den Gleichungen A aod B and aas der Ganz TüMigltmi von ί^ ».folgt:

D. tj _k = entier (- - -^r" + l) f5rls£/<N

V *3⁺ »2 /

(Erklärung: entier (x) ist die größte ganze ZaId, dk kleiner gleich χ ist)

Die gesuchte Größe W_k ist die Summe über N von einer Meßwertverarbeitungseinrichtung 20 über-

(j_{er t}. · nommen werden. Ein positiver Wert von W_k ent-

^J'^k spricht dann einem im Mittel positiven Strom /,.

^N Nach Konvergenz des Prozesses ist dann

Diese Summe läßt sich abschätzen durch die Summe

für I^

l·-

₁₀ mit automatisch richtigem Vorzeichen.
Abschätzung des Konvergenzverhaltens:
Die oben beschriebene Ausfuhrungsform des Digital-Analog-Umsetzers sei so verwendet, daß

das ist die Summe der Aufintegrationszeiten γ■ s_M des Stroms I₃ zusätzlich zum Strom Z₁, die man erhielte, wenn das Ende der Zeitintervalle r_M · γ in allen N Stellungen des zweiten Impulszählers 12 durch das Umspringen des Schwellwertschalters 16 bestimmt würde anstatt, wie bei der Definition der Zeitintervalle γ ■ r_M festgelegt, in nur einer der JV Stellungen. Es gilt

ist. Direkt bei Beginn der ersten Messung springe der Strom Z₁ vom Wert 0 auf den Wert + ^ 11₃ \. Ferner sei N = 100 und Γ = 3 · 10⁶. Dann ergibt sich aus der Gleichung für R_k:

< 1

Es genügt also, zur Berechnung des Grenzwertes von W_k den Grenzwert von R_k zu ermitteln. Aus der obigen Definition von R₁ und s_jt (geometrische RihHlfül/i! < |J₃/2|undsignI₁ = -sign/₃:

lim Sj _k = — Τ

Λ h

und damit

Hm R₁ = — y -N-T--

k^x

Man erhält also letztlich eine Konvergenz der digitalen Größe W_k gegen den Wert

-,.•n-t-J;.

(Eine Betrachtung Ober die Schnelligkeit der Konvergenz folgt weiter unten.)

Wählt man dans nod» in dem betrachteten Ausführungsbetspid (Fig. 1| die Ströme /_: und /, von gleichem Betrage und benutzt zum Messen der Zoten - r ₄ einen Vor-Rück-Zähler 13. der beim t'herlauf de- zweiten Impuiszähiers 12 Null gesetzt wird und der die Pulse des Impulsgenerators 17 wahrend der zusätzlichen Aufintegration des Stroms /. .mm Strom I₁ in Vorwärtsnchtung und während der zusätzlichen Aufintegunon de- Strom- /, mm Strom 1. ir. Rückwärtsrichtung ein/ählt. so i-.t der

/ .hlersi.r,: .or dem Nullsc'/en gleich ' und kann daß R₂ = R₀₀(I - 10~³²), d.h. auch beim ungünstigsten, vorkommenden Eingangsspannungssprung ist der Fehler bei der zweiten Messung vernachlässigbar klein.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fi g. 3) ermöglicht es, ohne Verwendung eines Vor-Rück-Impuiszähiers 13 (Fig. 1) auszukommen. Der Strom /, wird hierbei als Summe aus dem zu digitalisierenden Strom I_e und einem Strom I_c zusammengesetzt. Der Strom I_c ist derart gewählt, daß der Strom J₁ stets die gleiche (z. B. positive) Polarität besitzt und der Strom I₂ von zum Strom I₁ entgegengesetzter (z. B. negativer) Polarität ist. Das bistabile Glied 18 wird bei diesem Ausführungsbeispiel genau wie beim zuerst beschriebenen gesetzt, wobei das bistabile Glied jetzt nur einen Schalter 14 steuert, der hierbei immer beim überlauf des ersten Impulszählers 11 in den leitenden Zustand gebracht wird. Die impulse des Impulsgenerators 17 werden während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zu der des Stroms F₁ in einen vorwärtszählenden Impulszähler 22 eingezahlt, und der Impulszähler 22 wird jeweils zu Beginn eines Durchlaufs des zweiten Impulszählers 12 auf den Wert

Vieh einem Durchlauf des zweiten lmpul-/lihter- 12 im Zeitintervall zwischen zwei /usät/hcrien Aufiniet!r;»uonen des Stroms /_: /u der des Stroms / ha' der / ihl/ustand des Impulszähler- 22 ·■"nt η Wert Λ don r-jti. falls erforderlich, /u c nc NIc^wct:- \ci.irbci' ^'j-einrichumü 20 weiterleiten i. mn F~-c!/' η'.« '.ν, ν Bc'vhrr.ini: de- er-ter \u-uihruiii;--

beispiels, um sie auch für das zweite anwenden zu können, die Größe W durch

X + NT\!J1₂\

und /, durch /_e + l_c, so ergibt sich, daß der Wert X spätestens nach wenigen Durchlaufen des zweiten Impulszählers 12 stets proportional dem Verhältnis des Stroms I_e zum Strom I₂ ist. Statt des Impulszählers 22, der beim Wert

zu zählen beginnt, läßt sich bei Übereinstimmung der Polaritäten des Stroms I_e und des Stroms /,. auch ein Impulszähler 26 (F i g. 4) verwenden, der statt dessen vom Wert Null an zählt, und während eines Durchlaufs des zweiten Impulszählers 12 beim erstmaligen Erreichen des Wertes N T \IJIJ über eine erweiterte Logikschaltung 24 noch einmal Null gesetzt wird.

Ist der Variationsbereich des Stroms I₁. so groß vorgegeben, daß sich bei wachsender Betragsgröße des Stroms /_c wegen der Anforderungen an die Konstanz dieses Stroms I_c die oben angegebene Bedingung der gleichbleibenden Polarität von 7, nur schwer erfüllen läßt, so ist die in F i g. 3 beschriebene Ausfuhrungsform der Erfindung leicht derart zum dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) zu erweitern, daß man auch den Strom I_c und zudem einen weiteren Strom - /_c über je einen Schalter zuführt und denjenigen dieser beiden Ströme kontinuierlich zum Strom I_c addiert, dessen Vorzeichen dem des Stroms I_L. gleicht. Man kann auch, wie in F i g. 4 dargestellt, den Strom +I_c immer fließen lassen und statt des Stroms -l_c den Strom -21₁ über einen Schalter 25 zugeben. Man braucht dann wie beim zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel (Fig. 1) zum zusätzlichen Aufintegrieren bei der nun auch erlaubten, anderen Polarität von /, noch einen weiteren, über einen Schalter 15

zuschaltbaren Strom -I₂. Die Information, welcher der beiden Schalter 14 oder 15 durch das bistabile Glied 18 in den leitenden Zustand versetzt wird, entnimmt die die Schalter 14, 15 und auch 25 über Gatter ansteuernde Logikschaltung 24 zu Beginn einer

ίο Messung beim Überlaufimpuls des zweiten Impulszählers 12 aus der Tatsache, ob bei der letzten Messung, d. h. seit dem letzten überlauf des zweiten Impulszählers 12, der Impulszähler 26 wenigstens einmal den Wert N-T-IJI₂ 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 12, denselben Schalter 14 oder 15 durch das bistabile Glied 18 betätigen wie bei der letzten Messung; wenn nicht, so gibt die Logikschaltung 24 für die Dauer der nächsten Messung jeweils den anderen der beiden Schalter 14 oder 15 zur Betätigung durch das bistabile Glied 18 frei. Der Schalter 25 wird hierbei so geschaltet, daß er dauernd leitet, wenn zum zusätzlichen Aufintegrieren zum Strom Z₁ derjenige der beiden Ströme I₂ oder -I₂ von gleicher Polarität wie l_c verwendet wird. Entsprechend wie beim zweiten Ausfuhrungsbeispiel kann man auch hier am Ende einer Messung aus dem Impulszähler 26 den Wert X in die Meßwertverarbeitungseinrichtung 20 übertragen. Dieser Wert X ist spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers 12 stets proportional dem Verhältnis des Stroms I_e zum Strom I₂. Das Vorzeichen von /,. läßt sich aus der Stellung von Schalter 25 entnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Analog-Digital-Umsetzer nach dem Mehrfach-Rampen-Verfahren mit einem als Integrator beschalteten Verstärker, der einen Strom I₁ (Spannung IZ₁) 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 von zwei Strömen J₂ oder /₃ verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Strom I₁ einem Integrierverstärker (10) kontinuierlich zugeführt wird, zwei in Serie geschaltete Impulszähler (11) und (12) ständig die Impulse eines Impulsgenerators (17) zählen, bei jedem überlauf des ersten Impulszählers (11) 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 (16) umspringt oder wenn bj der erste Impuls aus dem Impulsgenerator (17) nach dem Umspringen des Schwellwertschalters (16) eintritt, ersteres a) wenn der zweite Impulszähler (12) einen bestimmten seiner N möglichen Zählzustände eingenommen hat, letzteres b) in allen anderen Fällen, das bistabile Glied (18) in einer seiner beiden Lagen denjenigen der beiden Ströme unterschiedlicher Polarität I₁ oder I₃ über zugehörige Schalter (14) oder (15) zusätzlich zum Strom /, 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 (12) auftretenden Zeitintervallängen, während denen zusätzlich zum Strom /, der Strom I₂ aufintegriert wird, abzüglich der Summe der beim gleichen Durchlauf des zweiten Impulszählers (12) auftretenden Zeitintervalle ist, während denen zusätzlich zum Strom /, der Strom J₃ aufintegriert wird, bei geeigneter Zuordnung der Ströme I₂ und /₃ zu einer der beiden Schwellwertschalterstellungen, und bei geeigneter relativer Größe der Ströme I₂ und /₃ zum Strom /, nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers (12) konstant bleibt und zur Ermittlung des Digitalwertes des Stroms J₁ mit einem Zähler (je nach Ausführungsform 13, 22 oder 26) ausgezählt werden kann.

2. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme I₁ und /₃ von gleichem Betrage und konstant sind, das bistabile Glied (18) jeweils beim überlauf des ersten Impulszählers (11) in die Lage gesetzt wird, bei der sich einer der beiden Schalter (14) oder (15) in leitendem Zustand befinden und der Wert W spätestens nach wenigen Durchläufen des zweiten Impulszählers (12) stets proportional dem Verhältnis des Stroms J₁ zum Strom /₂ ist.

3. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Impulsgenerators (17) während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zum Strom /, in Vorwärtsrichtung in einen Vor-Rück-lmpulszähler (13) eingezählt werden, die Impulse des Impulsgenerators (17) während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms J₃ zum Strom /, in Rückwärtsrichtung in den Vor-Rück-Impulszähler (13) eingezählt werden, der Vor-Rück-Impulszähler (13) jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (12) im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen irgendeines der Ströme U oder /₃ zum Strom I₁ als Zählzustand den Wert V hat, den man, falls gewünscht, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (20) weiterleiten kann, der Vor-Rück-Impulszähler (13) vor oder mit Beginn der nächsten, zusätzlichen Aufintegration eines der Ströme I₂ oder /₃ zum Strom J₁ Null gesetzt wird, und der Wert V dem Wert W proportional ist.

4. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom J₁ sich als Summe des Stroms I_e und eines Stroms I_c zusammensetzt, das bistabile Glied (18) jeweils beim überlauf des ersten Impulszählers (11) in die Lage gesetzt wird, bei der sich einer der beiden Schalter (14) oder (15) in leitendem Zustand befindet, 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 /, stets positive Polarität besitzt, der Strom I₂ von negativer Polarität ist, die Impulse des Impulsgenerators (17) während der zusätzlichen Aufintegration des Stroms /₂ zu der des Stroms /, in den Vorwärtszähler (22) eingezählt werden, der Vorwärtszähler (22) jeweils nach einem Durchlauf des zweiten Impulszählers (12) im Zeitintervall zwischen zwei zusätzlichen Aufintegrationen des Stroms I₁ zu der des Stroms /, als Zählzustand den Wert U hat, den man, falls erforderlich, zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (20) weiterleiten kann, der Vorwärtszähler (22) vor oder mit Beginn der nächsten zusätzlichen Aufintegration des Stroms I₂ zu der des Stroms J₁ auf den Wert -N-T- IJl₂ gesetzt wird und der Wert U spätestens nach wenigen Durchläufen des Impulstählers (12) stets proportional dem Verhältnis des Stroms l_e zum Strom /₂ ist.

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