DE3739208C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/14—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit
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Description
Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für die Umsetzung von analogen Signalen in digitale Signale
sind zahlreiche Verfahren bekannt. Eines dieser Verfahren be
steht darin, den Speicherkondensator einer Abtast- und Halte
schaltung mit einem konstanten Strom zu entladen und die Zeit
dauer zu messen, die benötigt wird, um ein vorgegebenes Poten
tial zu erreichen. Diese Zeitdauer ist ein direktes Maß für den
Abtastwert der Analogspannung. Dies Verfahren führt zu genaueren
Ergebnissen, wenn die Entladung des Speicherkondensators zu
nächst mit einem größeren Konstantstrom bis zu einem ersten
Schwellwert und anschließend mit einem konstanten Feinstrom bis
zu einem zweiten Schwellwert erfolgt. Bei einer entsprechend
ausgeführten bekannten Schaltungsanordnung werden die Schwellen
eines Komparators umgeschaltet. Dies bedingt einen zusätzlichen
elektronischen Schalter und auch einen höheren Aufwand an präzisen
Bauelementen und bringt außerdem Probleme bei einer Temperaturkompensation
mit sich.
Eine Variante des Analog-Digital-Umsetzers ist aus der
DE-OS 36 32 429 bekannt. Hier werden zwei Komparatoren mit
unterschiedlichen Schwellen zur Steuerung von zwei Konstantstromquellen
verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen nach dem Zählprinzip arbei
tenden Analog-Digital-Umsetzer mit einer möglichst geringen An
zahl von Bauelementen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteran
sprüchen angegeben.
Vorteilhaft bei dieser Schaltungsanordnung ist, daß die unter
schiedlichen Schwellen des Komparators allein dadurch erzeugt
werden, daß der Konstantstrom über einen Vorwiderstand fließt,
während der Konstantfeinstrom den Speicherkondensator direkt
entlädt.
Vorteilhaft ist auch, daß als Konstantstromquellen Differenzver
stärker verwendet werden, da diese temperaturstabil dimensio
niert werden können und gleichzeitig die Funktion eines Schal
ters übernehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren
näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 einen bekannten Analog-Digital-Umsetzer,
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Analog-Digital-Umsetzer und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Konstantstromquellen.
Ein bekannter Analog-Digital-Umsetzer nach Fig. 1 enthält eine
Abtast- und Halteschaltung, die aus einem ersten Schalter S1 und
einem Speicherkondensator C1 besteht. Der Ausgang 2 der Abtast-
und Halteschaltung ist mit einem ersten Eingang 3 eines Kompara
tors CO verbunden. Eine Konstantstromquelle KG ist an ein Ver
sorgungspotential -U angeschaltet und kann über einen zweiten
Schalter S2 mit dem Speicherkondensator C1 verbunden werden. Ei
ne Konstantfeinstromquelle KF ist in derselben Weise über einen
dritten Schalter S3 anschaltbar. An einem zweiten Eingang 4 des
Komparators CO ist ein Spannungsteiler R1, R2 angeschaltet, der
zwischen Masse und der Versorgungsspannung -U liegt. Über einen
vierten Schalter S4 kann ein dritter Widerstand R3 zum zweiten
Widerstand R2 parallelgeschaltet werden. Über eine an den Aus
gang 5 des Komparators CO angeschaltete Zähleinrichtung ZE wer
den die Schalter S2 bis S4 betätigt. Als Schalter können bipola
re Transistoren oder Feldeffekttransistoren verwendet werden.
Dem Eingang 1 der Abtast- und Halteschaltung wird ein Analogsi
gnal AS zugeführt. Durch kurzzeitiges Schließen des ersten
Schalters S1 wird ein Abtastwert in dem Speicherkondensator C1
gespeichert. Anschließend wird über den zweiten Schalter S2 der
Speicherkondensator mit einem Konstantstrom IG über die Kon
stantstromquelle KG entladen, bis der Komparatorausgang 5 ein
Steuersignal SS abgibt, das einen Zähler der Zähleinrichtung ZE
stoppt. Die Zeitdauer für das Entladen des Speicherkondensators
wird im allgemeinen gemessen, indem einem Digitalzähler ein Ar
beitstakt mit konstanter Frequenz zugeführt wird. Das Steuer
signal SS des Komparators bewirkt außerdem ein Öffnen des zwei
ten Schalters S2 und ein Schließen des vierten Schalters S4 und
des dritten Schalters S3. Am zweiten Eingang 4 des Komparators
CO liegt dann eine (hier negativere) Vergleichsspannung UV an
und der Speicherkondensator C1 wird mit einem geringen Konstant
feinstrom IF entladen, bis der Komparator CO an seinem Ausgang 5
erneut ein Steuersignal SS abgibt, das einen zweiten Zählvorgang
zur Messung der Entladedauer über die Konstantfeinstromquelle KF
- beispielsweise mit einem zweiten Zähler ausgeführt - stoppt.
An den Ausgängen 6 der Zähleinrichtung wird ein binär codiertes
Digitalsignal DS abgegeben, das aus beiden Zählvorgängen ermit
telt wurde. Die notwendige Steuerlogik ist beispielsweise der
Zähleinrichtung zugeordnet.
Für die Erzeugung der Vergleichsspannungen UV sind natürlich
die unterschiedlichsten Varianten denkbar. Ebenso können natür
lich auch die Konstantstromquellen umgeschaltet werden oder die
Schalter S2 und S3 durch einen Umschalter ersetzt werden.
Der in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Analog-Digital-Um
setzer unterscheidet sich durch das Einschalten eines Vorwider
standes RV zwischen dem Ausgang 2 der Abtast- und Halteschaltung
und dem ersten Eingang 3 des Komparators CO. An diesem Kompara
toreingang ist die Konstantstromquelle KG angeschlossen, während
die Konstantfeinstromquelle KF direkt mit dem Speicherkondensa
tor C1 (Ausgang 2 der Abtast- und Halteschaltung) verbunden wer
den kann. Der vierte Umschalter S4 und der dritte Widerstand
werden nicht mehr benötigt; die Vergleichsspannung UV wird durch
den Spannungsteiler R1, R2 erzeugt.
Das Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Analog-Digital-Umset
zers entspricht der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise. Im
Speicherkondensator C1 werden die Abtastwerte gespeichert. Der
Speicherkondensator wird zunächst durch den von der Konstant
stromquelle KG gelieferten Grobstrom IG über den Vorwiderstand
RV entladen. Hierdurch entsteht am Vorwiderstand RV ein Span
nungsabfall, durch den das Potential am ersten Eingang 3 des Kompara
tors negativer wird als am Speicherkondensator C1. Bei Gleich
heit mit der Vergleichsspannung UV wird ein Steuersignal SS am
Ausgang 5 des Komparators erzeugt, das einen ersten Zählvorgang
beendet, die Konstantstromquelle KG abschaltet und die Fein
stromquelle KF über den dritten Schalter S3 zuschaltet. Da jetzt
kein Spannungsabfall am Vorwiderstand RV mehr erzeugt wird, wird
das Potential am ersten Eingang 3 des Komparators CO wieder po
sitiver und die Entladung des Speicherkondensators wird mit dem
geringeren Feinstrom IF fortgesetzt, bis sich wieder Gleichheit
zwischen den Eingangsspannungen an den Komparatoreingängen ein
stellt, ein zweites Steuersignal SS am Ausgang des Komparators
einen zweiten Zählvorgang zur Messung der Entladedauer stoppt
und damit die Analog-Digital-Umsetzung beendet wird.
In Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild für die Konstantstromquellen
dargestellt. Jede Konstantstromquelle besteht aus einem Diffe
renzverstärker DV1 bzw. DV2. Jeweils ein Eingang 11 (Basisan
schluß) eines Differenzverstärkers ist mit dem des anderen zu
sammengeschaltet und liegt an einem konstanten Potential UK an.
Die anderen Verstärkereingänge 7 bzw. 8 sind herausgeführt und
werden von den entsprechenden Ausgängen der Zähleinrichtung an
gesteuert. Durch den gemeinsamen Emitterwiderstand RK1 der Tran
sistoren des ersten Differenzverstärkers DV1 und die konstante
Spannung UK ist der Konstantstrom IG am Ausgang 9 festgelegt.
Der gemeinsame Emitterwiderstand RK2 des zweiten Differenzver
stärkers DV2 ist beispielsweise um den Faktor 128 größer als der
Emitterwiderstand RK1. Hierdurch ergibt sich ein entsprechend
geringerer Konstantfeinstrom IF am Ausgang 10. Die Bezeichnungen
der Schaltungspunkte entsprechen denen in der Fig. 2. Natürlich
sind auch hier zahlreiche Varianten für die Schaltungsanordnung
und eine Temperaturkompensation möglich.
Claims (2)
1. Analog-Digital-Umsetzer mit einer aus einem ersten Schalter
(S1) und einem Speicherkondensator (C1) bestehenden Abtast- und
Halteschaltung (SH), deren Ausgang (2) auf einen ersten Eingang
(1) eines Komparators (CO) geführt ist, an dessen zweitem Ein
gang eine Vergleichsspannung (UV) liegt, mit einer Konstant
stromquelle (KG) und einer Konstantfeinstromquelle (KF) zum Ent
laden des Speicherkondensators (C1) und mit einer Zähleinrich
tung (ZE), die jeweils eine der Konstantstromquellen aktiviert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang (2) der Abtast- und Halteschaltung über einen Vorwiderstand an den ersten Eingang (3) des Komparators (CO) an geschaltet ist,
daß die Konstantstromquelle (KG) an den ersten Eingang (3) des Komparators (CO) anschaltbar ist,
daß die Konstantfeinstromquelle an den Ausgang (2) der Abtast- und Halteschaltung (SH) anschaltbar ist und
daß der zweite Eingang (4) des Komparators (CO) an eine kon stante Vergleichsspannung (UV) angeschaltet ist.
daß der Ausgang (2) der Abtast- und Halteschaltung über einen Vorwiderstand an den ersten Eingang (3) des Komparators (CO) an geschaltet ist,
daß die Konstantstromquelle (KG) an den ersten Eingang (3) des Komparators (CO) anschaltbar ist,
daß die Konstantfeinstromquelle an den Ausgang (2) der Abtast- und Halteschaltung (SH) anschaltbar ist und
daß der zweite Eingang (4) des Komparators (CO) an eine kon stante Vergleichsspannung (UV) angeschaltet ist.
2. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Konstantstromquelle (KG) und als Konstantfeinstromquelle
(KF) jeweils ein Differenzverstärker (DV1, DV2) vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873739208 DE3739208A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Analog-digital-umsetzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873739208 DE3739208A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Analog-digital-umsetzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3739208A1 DE3739208A1 (de) | 1989-06-01 |
DE3739208C2 true DE3739208C2 (de) | 1991-10-17 |
Family
ID=6340801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873739208 Granted DE3739208A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Analog-digital-umsetzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3739208A1 (de) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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CN105515584B (zh) * | 2016-01-12 | 2018-12-18 | 上海申矽凌微电子科技有限公司 | 检测电阻转换为数字的电路 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6271335A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-02 | Sony Corp | A/d又はd/a変換器 |
-
1987
- 1987-11-19 DE DE19873739208 patent/DE3739208A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3739208A1 (de) | 1989-06-01 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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