DE3825884C2

DE3825884C2 -

Info

Publication number: DE3825884C2
Application number: DE19883825884
Authority: DE
Inventors: Horst 8050 Freising De Diewald; Heinrich 8051 Kranzberg De Brenninger
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-08-30
Also published as: DE3825884A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Auflösung eines A/D-Umsetzers, der einen analogen Eingangssi gnalwert in einen entsprechenden digitalen Ausgangssignalwert umsetzt, wobei der digitale Ausgangssignalwert durch Vergleich des umzusetzenden analogen Eingangssignalwerts mit einem im Verlauf eines Umsetzungszyklus einen vorgegebenen Wertbereich durchlaufenden, einem vorgegebenen Digitalsignal entsprechen den Analogsignal bestimmt wird.The invention relates to a method for increasing the Resolution of an A / D converter that has an analog input i signal value into a corresponding digital output signal value converts, the digital output signal value by comparison of the analog input signal value to be converted with an im Course of an implementation cycle a predetermined value range continuous, correspond to a predetermined digital signal the analog signal is determined.

In "Heilmayr, E.: AD-DA-Wandler-Bausteine der Datenerfassung, Verlag Markt 8 Technik, 1982, S. 21-24" ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe ein analoger Eingangssignalwert in einen digitalen Ausgangssignalwert umgesetzt werden kann, wobei bei diesem Verfahren der digitale Ausgangssignalwert durch Vergleich des umzusetzenden analogen Eingangssignalwerts mit einem im Verlauf der Umsetzung einen vorgegebenen Wertebereich durchlaufenden, einem vorgegebenen Digitalsignal entsprechenden Analogsignal bestimmt wird.In "Heilmayr, E .: AD-DA converter modules of data acquisition, Verlag Markt 8 Technik, 1982, pp. 21-24 "is a procedure known, with the help of an analog input signal value in a digital output signal value can be implemented with this method the digital output signal value by comparing the analog input signal value to be converted with a given one during the implementation Range of values passing through a given digital signal corresponding analog signal is determined.

Weiterhin ist aus "Elektronik, 18. Oktober 1985, Nr. 21, S. 126-129" ein Verfahren zur Erhöhung der Auflösung eines A/D-Umsetzers bekannt, bei dem dem analogen Eingangssignal ein Rauschsignal überlagert wird. Das so gewonnene Signal wird mehrmals abgetastet und in Digitalwerte gewandelt. Aus diesen Digitalwerten wird das dem analogen Eingangssignal entsprechende digitale Ausgangssignal durch Mittelwertbildung gewonnen.Furthermore, from "Electronics, October 18, 1985, No. 21, Pp. 126-129 "a procedure for increasing the resolution of a A / D converter known, in which the analog input signal a noise signal is superimposed. The signal obtained in this way is sampled several times and converted into digital values. Out These digital values become the analog input signal corresponding digital output signal by averaging won.

A/D-Umsetzer enthalten in der Regel einen Komparator, der zwei analoge Signale miteinander vergleicht. Das erste Signal ist dabei das umzusetzende analoge Signal. Das zweite Signal ist ein Signal, das in einer bekannten Beziehung zu einem digita len Signal steht, so daß zu seinen einzelnen Werten jeweils der zugehörige digitale Wert bekannt ist. Wenn im Verlauf ei nes Umsetzungszyklus der Komparator die Gleichheit der ihm zu geführten Signale feststellt, wird als digitaler Ausgangssi gnalwert derjenige Digitalwert genommen, der dem Wert des zweiten analogen Signals entspricht, der bei der Feststellung der Übereinstimmung durch den Komparator vorhanden war.A / D converters usually contain one comparator, the two compares analog signals. The first signal is the analog signal to be converted. The second signal is a signal that is in a known relationship with a digita len signal, so that each of its individual values the associated digital value is known. If in the course of nes implementation cycle the comparator the equality of it too led signals is used as a digital output digital value taken that corresponds to the value of the corresponds to the second analog signal that was detected there was agreement by the comparator.

A/D-Umsetzer dieser Art arbeiten mit einem bestimmten Auflö sungsvermögen, was darauf zurückzuführen ist, daß das digitale Ausgangssignal aus einzelnen Digitalwerten besteht, zwischen denen ein vorbestimmter Abstand vorhanden ist, der die klein ste Schrittweite bestimmt, um die sich das umzusetzende analo ge Signal ändern muß, damit ein Umschalten von einem digitalen Ausgangswert zum unmittelbar darauffolgenden digitalen Aus gangswert stattfindet. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß das umzusetzende analoge Signal eine Spannung ist, dann kann bei einem bestimmten Auflösungsvermögen beispielsweise eine Spannungsänderung von 10 mV jeweils eine Umschaltung von einem digitalen Ausgangswert zum nächsten digitalen Ausgangs wert hervorrufen. Hat der Umsetzer dagegen ein größeres Auflö sungsvermögen, dann erfolgt das Umschalten von einem digitalen Ausgangswert zum nächsten beispielsweise bereits nach einer Änderung der analogen Spannung um 1 mV.A / D converters of this type work with a certain resolution ability, which is due to the fact that the digital Output signal consists of individual digital values, between which is a predetermined distance, the small step size is determined by which the analog to be implemented GE signal must change so that switching from a digital Initial value for the immediately following digital off current value takes place. For example, if it is assumed that the analog signal to be converted is a voltage, then can, for example, with a certain resolution a change in voltage of 10 mV a changeover from a digital output value to the next digital output evoke worth. On the other hand, the converter has a larger resolution capacity, then switching from a digital Initial value for the next one, for example, after one Change of the analog voltage by 1 mV.

A/D-Umsetzer der geschilderten Art werden häufig eingesetzt, um Meßwerte, die in Form analoger Signale vorliegen, in digi tale Werte umzusetzen, die dann mit Hilfe digitaler Schaltun gen weiterverarbeitet werden können. Zur Erzielung einer gro ßen Genauigkeit ist häufig ein großes Auflösungsvermögen des Umsetzers erwünscht. Die Erzielung eines größeren Auflösungs vermögens ist besonders dann, wenn bereits eine gewisse große Auflösung vorhanden ist, mit einem relativ großen schaltungs technischen Aufwand verbunden, der die Herstellungskosten des Umsetzers in die Höhe treibt. Da A/D-Umsetzer häufig in Form integrierter Schaltungen hergestellt werden, führt der erhöhte Schaltungsaufwand häufig zu Platzproblemen auf dem Halbleiter- Chip, so daß dann, wenn unter allen Umständen eine größere Auflösung erforderlich ist, gegebenenfalls eine aufwendigere Technologie bei der Herstellung angewendet werden muß, um die gewünschten Forderungen zu erfüllen.A / D converters of the type described are often used, for digits in the form of analog signals in digi to implement tale values, which can then be implemented with the aid of digital circuits can be processed further. To achieve a large his accuracy is often a high resolution of the Implementer desired. Achieving a larger resolution wealth is especially when a certain large one already Resolution is available with a relatively large circuit technical effort associated with the manufacturing costs of Converter drives up. Because A / D converters are often in shape integrated circuits are produced, the increased leads Circuitry often leads to space problems on the semiconductor Chip, so that if under all circumstances a larger Resolution is required, possibly a more complex one Technology must be applied to the manufacturing process to meet the desired requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zu schaffen, durch dessen Anwendung das Auflösungsvermögen eines A/D-Umsetzers erhöht werden kann, ohne daß der schaltungstechnische Aufwand vergrößert wird.The invention has for its object a method of to create the type described above, through its application the resolution of an A / D converter can be increased, without the circuitry complexity being increased.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der umzusetzende analoge Eingangssignalwert in einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Umsetzungszyklen mit dem dem vorgegebenen Digitalwert entsprechenden Analogsignal vergli chen wird, daß in jedem Umsetzungszyklus bei festgestellter Übereinstimmung der verglichenen Größen der dabei vorliegende vorgegebene Digitalwert sowie die Häufigkeit des Auftretens des Digitalwerts abgespeichert wird, daß unter Verwendung der abgespeicherten Häufigkeiten die Kurve der statistischen Ver teilung der abgespeicherten Digitalwerte berechnet wird und daß der dem Maximum der berechneten Kurve entsprechende Digi talwert als der zu erzeugende digitale Ausgangssignalwert ge nommen wird.This object is achieved in that the Analog input signal value to be converted in a given Number of successive implementation cycles with the compare the specified digital value with the corresponding analog signal Chen is that in each implementation cycle with established Agreement of the compared sizes of the present predefined digital value and the frequency of occurrence of the digital value is stored using the stored frequencies the curve of statistical ver division of the stored digital values is calculated and that the Digi corresponding to the maximum of the calculated curve talwert as the digital output signal value to be generated ge is taken.

Der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Beob achtung zugrunde, daß die bei der Umsetzung zu vergleichenden Signale nicht genau konstant sind, sondern ihre relative Lage zueinander ändern. Diese Änderungen sind unter anderem auf ein den Signalen überlagertes Rauschen zurückzuführen. Dadurch wird bei mehreren hintereinander durchgeführten Umsetzungszy klen nicht immer das gleiche Ergebnis erhalten, sondern es läßt sich eine statistische Verteilung der erzielten Ergebnis se beobachten. Durch Auswertung dieser Verteilung unter Be rücksichtigung der Gesetze der Statistik kann ein Umsetzungs ergebnis erhalten werden, das genauer als das Ergebnis ist, das rein rechnerisch aufgrund des schaltungstechnischen Auf baus des Umsetzers zu erreichen ist. Durch Anwendung des er findungsgemäßen Verfahrens verhält sich der A/D-Umsetzer so, als habe er ein Auflösungsvermögen, das größer als das ist, das eigentlich aufgrund seines Aufbaus erwartet werden kann. The application of the method according to the invention lies in the observ attention that the to be compared in the implementation Signals are not exactly constant, but their relative position change to each other. These changes include one the noise superimposed on the signals. Thereby is used in several implementation cycles not always get the same result, but it can be a statistical distribution of the result obtained watch them. By evaluating this distribution under Be taking into account the laws of statistics can be an implementation result that is more accurate than the result, purely arithmetically due to the circuitry construction of the converter can be reached. By applying the he method according to the invention, the A / D converter behaves in such a way as if he has a resolution greater than that that can actually be expected due to its structure.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß wenigstens einem der beiden bei jedem Umsetzungszyklus zu vergleichenden Signale ein Rauschsignal überlagert wird. Diese Weiterbildung ist dann vorteilhaft, wenn die miteinander ver glichenen analogen Signalwerte sehr konstant sind, so daß sich bei wiederholt durchgeführten Umsetzungszyklen keine statisti sche Verteilung der Ergebnisse ergibt. Durch Überlagerung ei nes statistisch auswertbaren Signals, insbesondere eines Rauschsignals, wird die statistische Verteilung herbeigeführt, die Voraussetzung für die Anwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist.An advantageous development of the method consists in that at least one of the two at each implementation cycle comparing signals a noise signal is superimposed. These Further training is advantageous if the ver Similar analog signal values are very constant, so that no statistics in the case of repeated implementation cycles distribution of the results. By overlaying egg nes statistically evaluable signal, especially one Noise signal, the statistical distribution is brought about, the prerequisite for the application of the Ver driving is.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the drawing explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Prinzip ausführung eines A/D-Umsetzers für die Anwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1 is a schematic representation of a principle embodiment of an A / D converter for the appli cation of the inventive method and

Fig. 2a) und 2b) Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemä ßen Verfahrens. FIG. 2a) and 2b) are diagrams for explaining the inventive method SEN.

Der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte A/D-Umsetzer 10 ist gut geeignet, das anschließend näher zu erläuternde Verfahren zur Erhöhung des Auflösungsvermögens verständlich zu machen. Der A/D-Umsetzer 10 enthält als Hauptbestandteil einen Kompa rator 12 mit zwei Eingängen 14, 16 und einem Ausgang 18. Fer ner enthält er einen Zähler 20 und einen D/A-Umsetzer 22. Der Komparator 12 empfängt an seinem Eingang 14 ein in ein digita les Signal umzusetzendes analoges Signal, das an den Umsetzer eingang 24 angelegt wird. Dem Zähler 20 wird zur Steuerung der Umsetzungszyklen an einem weiteren Umsetzereingang 26 ein Steuersignal zugeführt, das bewirkt, daß der Zähler in jedem Umsetzungszyklus einmal seinen gesamten Zählbereich durch läuft. Die vom Zähler abgegebenen, die jeweiligen Zählerstände repräsentierenden digitalen Signale werden vom D/A-Umsetzer 22 in ein analoges Signal umgesetzt, das dem Eingang 16 des Kom parators 12 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des D/A-Umset zers ist ein analoges Treppensignal, von dem jede Stufe einen bestimmten Digitalwert repräsentiert. Die Höhe einer Stufe entspricht dem kleinsten aufzulösenden Wert des umzusetzenden Analogsignals.The A / D converter 10 shown in FIG. 1 of the drawing is well suited to make the method for increasing the resolving power, which will subsequently be explained in more detail, understandable. The A / D converter 10 contains as a main component a Kompa rator 12 with two inputs 14 , 16 and an output 18th It also contains a counter 20 and a D / A converter 22 . The comparator 12 receives at its input 14 an analog signal to be converted into a digital signal, which is applied to the converter input 24 . To control the conversion cycles, a counter is fed to the counter 20 at a further converter input 26 , which causes the counter to run through its entire counting range once in each conversion cycle. The digital signals emitted by the counter, representing the respective counter readings, are converted by the D / A converter 22 into an analog signal, which is fed to the input 16 of the comparator 12 . The output signal of the D / A converter is an analog staircase signal, of which each stage represents a certain digital value. The height of a stage corresponds to the smallest value to be resolved of the analog signal to be converted.

Der A/D-Umsetzer 10 kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß der D/A-Umsetzer 22 dem Eingang 16 des Komparators 12 eine un ter der Steuerung durch den Zähler 20 jeweils in Stufen von 1 mV ansteigende Spannung zuführt. Die Spannung kann dabei beispielsweise mit dem Wert 10 mV beginnen und bis auf 2 V an steigen. Bei einer Umsetzung liegt am Eingang 14 beispielswei se ein analoges Signal in Form einer Spannung von 725 mV an. Sobald der Umsetzungszyklus durch Anlegen eines Steuersignals an den Eingang 26 ausgelöst ist, beginnt der Zähler 20 fort laufend seinen Zählerstand vom Wert Null an zu erhöhen. Die Ausgangssignale des Zählers werden vom D/A-Umsetzer 22 in eine analoge Spannung umgesetzt, deren Wert sich bei jeder Fort schaltung des Standes des Zählers 20 um 1 mV erhöht. Solange die Spannungen an den Eingängen 14 und 16 des Komparators 12 unterschiedlich sind, gibt der Ausgang 18 des Komparators bei spielsweise ein Signal mit dem Wert "0" ab. Sobald die analoge Spannung am Eingang 16 den Wert der Spannung am Eingang 14 er reicht, schaltet das Signal am Komparatorausgang auf den Wert "1" um. Dieses Umschalten wird mittels einer nicht dargestell ten Steuerschaltung dazu benutzt, das Fortschalten des Zählers 20 anzuhalten; außerdem wird der erreichte Stand des Zählers 20 als derjenige Wert festgehalten, der dem Spannungswert am Eingang 14 in digitaler Form entspricht.The A / D converter 10 can, for example, be designed such that the D / A converter 22 supplies the input 16 of the comparator 12 with a voltage which rises under the control of the counter 20 in steps of 1 mV. The voltage can start, for example, with the value 10 mV and rise up to 2 V. When implemented, an analog signal in the form of a voltage of 725 mV is present at input 14, for example. As soon as the conversion cycle is triggered by applying a control signal to the input 26 , the counter 20 begins to continuously increase its counter reading from zero. The output signals of the counter are converted by the D / A converter 22 into an analog voltage, the value of which increases each time the state of the counter 20 increases by 1 mV. As long as the voltages at the inputs 14 and 16 of the comparator 12 are different, the output 18 of the comparator emits a signal with the value "0" for example. As soon as the analog voltage at input 16 reaches the value of the voltage at input 14 , the signal at the comparator output switches to the value "1". This switching is used by means of a control circuit, not shown, to stop the incrementing of the counter 20 ; in addition, the counter 20 reached is recorded as the value which corresponds to the voltage value at input 14 in digital form.

Wenn mehrere Umsetzungszyklen mit der gleichen analogen Ein gangsspannung durchgeführt werden, müßte sich theoretisch ge sehen immer der gleiche Stand des Zählers 20 ergeben, bei dem der Komparator die Gleichheit der verglichenen Signale an zeigt. In der Praxis sind die an den Komparator 12 angelegten Signale jedoch nicht völlig konstant, was unter anderem auf den in analogen Signalen üblicherweise vorhandenen Rauschan teil zurückzuführen ist. Bei der Durchführung mehrerer aufein anderfolgender Umsetzungszyklen werden somit unterschiedliche Ergebnisse erhalten, die bei der Anwendung des zu beschreiben den Verfahrens ausgenützt werden.If several conversion cycles are carried out with the same analog input voltage, theoretically the same state of the counter 20 should always result, in which the comparator shows the equality of the compared signals. In practice, however, the signals applied to the comparator 12 are not completely constant, which is partly due to the noise level usually present in analog signals. When carrying out several successive implementation cycles, different results are obtained which are used when applying the method to be described.

Wenn bei mehreren Umsetzungszyklen immer das gleiche Ergebnis erreicht wird, was bedeutet, daß die dem Komparator 12 am Ein gang 14 zugeführte Spannung sehr konstant und die dem Eingang 16 zugeführte Spannung völlig rauschfrei ist, dann kann mit einem Umsetzer 10 der beschriebenen Art genau das Auflösungs vermögen erreicht werden, das durch den kleinstmöglichen Zähl schritt des Zählers 20 festgelegt ist. Wie oben erläutert wur de, kann der Zähler 20 so aufgebaut werden, daß dem Eingang 16 eine treppenförmige Spannung mit jeweils um 1 mV ansteigenden Werten zugeführt wird. Der kleinste aufzulösende Spannungswert ist daher 1 mV, so daß beispielsweise als Ergebnis erhalten wird, daß die angelegte analoge Spannung in digitaler Darstel lung den Wert 750 mV oder den Wert 751 mV oder den Wert 752 mV usw. hat. Es ist dagegen nicht möglich, die Feststellung zu treffen, daß die Spannung beispielsweise den Wert 751,5 mV hat, da hierzu ein größeres Auflösungsvermögen nötig wäre. Mit Hilfe des zu beschreibenden Verfahrens läßt sich dieses größe re Auflösungsvermögen realisieren.If the same result is always achieved with several conversion cycles, which means that the voltage supplied to the comparator 12 at the input 14 is very constant and the voltage supplied to the input 16 is completely noise-free, then with a converter 10 of the type described exactly the resolution can be assets can be achieved, which is determined by the smallest possible counting step of the counter 20 . As was explained above, the counter 20 can be constructed in such a way that the input 16 is supplied with a step-like voltage, each with values increasing by 1 mV. The smallest voltage value to be resolved is therefore 1 mV, so that, for example, the result obtained is that the applied analog voltage in digital representation has the value 750 mV or the value 751 mV or the value 752 mV etc. However, it is not possible to determine that the voltage has the value 751.5 mV, for example, since this would require a higher resolution. With the help of the method to be described, this large resolution can be achieved.

Bei der Durchführung des zu beschreibenden Verfahrens werden mehrere aufeinanderfolgende Umsetzungszyklen durchgeführt, die so ablaufen, wie oben beschrieben wurde. Das Ergebnis jedes Umsetzungszyklus ist ein digitaler Ausgangssignalwert, der dem dem Umsetzer zugeführten analogen Eingangssignalwert ent spricht. Bei der Durchführung der mehreren Umsetzungszyklen werden aufgrund des in den Signalen enthaltenen Rauschens un terschiedliche Ausgangssignalwerte erhalten, die für eine spä tere Verarbeitung gespeichert werden. Es werden aber nicht nur die verschiedenen erhaltenen Werte gespeichert, sondern es wird auch festgehalten, wie oft diese einzelnen Werte im Ver lauf der mehreren Umsetzungszyklen aufgetreten sind. Somit kann nach Durchführung der mehreren Umsetzungszyklen angegeben werden, daß der Spannungswert U _{d 1} (ml)-mal, der Spannungswert U _{d 2} (2m)-mal, der Spannungswert U _{d 3} (3m)-mal, der Spannungs wert U _{d 4} (m4)-mal usw. aufgetreten ist.When carrying out the method to be described, several successive implementation cycles are carried out, which proceed as described above. The result of each conversion cycle is a digital output signal value that speaks to the analog input signal value supplied to the converter. When the multiple conversion cycles are carried out, different output signal values are obtained on account of the noise contained in the signals and are stored for later processing. However, not only are the various values obtained saved, but it is also recorded how often these individual values have occurred over the course of the several conversion cycles. Thus, the plurality of conversion cycles, can be specified by performing that the voltage value U _{d 1} (ml) times the voltage value U _{d 2} (2m) times the voltage value U _{d 3} (3m) times the voltage value U _{d 4} (m4) times, etc.

Aufgrund dieser gespeicherten Angaben kann die Kurve der sta tistischen Verteilung der erhaltenen Meßwerte berechnet wer den, die sich nach Fig. 2b) in einer Verteilungskurve darstel len läßt. In Fig. 2a) ist die treppenförmig ansteigende analo ge Spannung dargestellt, die dem Komparator als Vergleichssi gnal zugeführt wird. Dabei entspricht jede Treppe dieser ana logen Spannung einem bestimmten Digitalwert.Based on this stored information, the curve of the statistical distribution of the measured values obtained can be calculated, which can be represented in a distribution curve according to FIG. 2b). In Fig. 2a) the step-like rising analog ge voltage is shown, which is fed to the comparator as a comparison signal. Each staircase corresponds to this analog voltage with a certain digital value.

Wie aus Fig. 2b) zu erkennen ist, hat die Kurve der statisti schen Verteilung der erhaltenen Meßwerte ein Maximum beim Spannungswert U ₀, das zwischen dem Spannungswert U _{d 2} und dem Spannungswert U _{d 3} liegt. Wenn unterstellt wird, daß die Dia gramme von Fig. 2 angenähert maßstäblich ausgeführt sind, dann kann gesagt werden, daß der wahrscheinliche Wert des umzuset zenden Analogsignals U _{d 2} + 0,25×Δ U ist, wenn Δ U jeweils dem Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungswerten entspricht, also beispielsweise den Wert U _{d 3}-U _{d 2} hat.As can be seen from FIG. 2b), the curve of the statistical distribution of the measured values obtained has a maximum at the voltage value U ₀ , which lies between the voltage value U _{d 2} and the voltage value U _{d 3} . If it is assumed that the diagrams of FIG. 2 are approximately to scale, then it can be said that the probable value of the analog signal to be implemented is U _{d 2} + 0.25 × Δ U if Δ U is the interval between two corresponds to successive voltage values, for example has the value U _{d 3} - U _{d 2} .

Die angestrebte Verbesserung der Auflösung wird von mehreren Parametern beeinflußt. Neben der angestrebten Verbesserung der Auflösung ist dabei auch ein in der Statistik bekannter Fak tor, nämlich die Konfidenzzahl γ, zu berücksichtigen, die ein Maß für die Zuverlässigkeit der erzielten Ergebnisse ist. Un ter Anwendung der Gesetze der Statistik kann für eine gefor derte Konfidenzzahl γ und für ein bestimmtes Verhältnis der Spannung Δ U zur Breite s der Verteilungskurve berechnet wer den, wie viele Umsetzungszyklen, also Meßwerte, für die Be rechnung der Verteilungskurve erfaßt werden müssen, um eine bestimmte Verbesserung der Auflösung zu erreichen. Die Bedeu tung der Konfidenzzahl für diese Abschätzung geht aus dem Buch "Statistische Methoden und ihre Anwendungen" von Dr. Erwin Kreyszig, 7. Auflage, 1979, insbesondere S. 182, 183 und S. 273 hervor. The desired improvement in resolution is influenced by several parameters. In addition to the desired improvement in resolution, a factor known in statistics, namely the confidence number γ , must be taken into account, which is a measure of the reliability of the results obtained. Using the laws of statistics, for a required confidence number γ and for a specific ratio of the voltage Δ U to the width s of the distribution curve, the number of conversion cycles, i.e. measured values, to be calculated for the calculation of the distribution curve can be calculated by to achieve a certain improvement in resolution. The significance of the confidence number for this assessment comes from the book "Statistical Methods and Their Applications" by Dr. Erwin Kreyszig, 7th edition, 1979, in particular pages 182, 183 and 273.

In der Praxis war es möglich, durch Anwendung des beschriebe nen Verfahrens unter Verwertung der mittels eines 12 Bit-A/D- Umsetzers ein Ergebnis zu erhalten, das dem Ergebnis eines 14 Bit-A/D-Umsetzers entsprach. Während es mit dem 12 Bit-A/D- Umsetzer nur möglich war, die Aussage zu treffen, daß beispielsweise die umzusetzende Spannung den Wert U _{d 1} oder U _{d 2} oder U _{d 3} usw. hatte, konnte die Auswertung bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens dahingehend verfeinert werden, daß der Meßwert in Schritten von Δ U/4 angegeben werden konnte.In practice, it was possible to obtain a result that corresponded to the result of a 14-bit A / D converter by using the described method using the 12-bit A / D converter. While it was only possible with the 12-bit A / D converter to make the statement that, for example, the voltage to be converted had the value U _{d 1} or U _{d 2} or U _{d 3} etc., the evaluation could be carried out using the described The method can be refined so that the measured value could be specified in steps of Δ U / 4.

Es sei bemerkt, daß der oben beschriebene Aufbau des A/D-Um setzers nur eine von vielen möglichen Ausführungen ist, bei denen das beschriebene Verfahren angewendet werden kann. Auch die angegebenen Zählerwerte sind nur Beispiele, die zum besse ren Verständnis beitragen sollen.It should be noted that the construction of the A / D-Um is only one of many possible designs, at which the described method can be used. Also the counter values given are only examples that are for the better should contribute to their understanding.

Voraussetzung für die Anwendbarkeit des beschriebenen Verfah rens ist es, daß bei der Durchführung mehrerer Umsetzungser gebnisse unterschiedliche Meßwerte erhalten werden. Dies ist in der Praxis in der Regel immer der Fall, da, wie oben be reits erwähnt wurde, die zu vergleichenden Signale Rauschan teile aufweisen, so daß die zu vergleichenden Signale relativ zueinander schwanken und folglich beim Vergleich jeweils un terschiedliche Werte mit statistischer Verteilung ergeben. Sollten sich jedoch zuwenige unterschiedliche Meßwerte erge ben, so daß eine statistische Auswertung nicht zu zuverlässi gen Ergebnissen führt, kann zumindest einem der zu verglei chenden Signale ein Rauschsignal überlagert werden, da dann auf jeden Fall die gewünschten unterschiedlichen Meßwerte bei den durchgeführten Umsetzungszyklen erhalten werden.Prerequisite for the applicability of the procedure described It is rens that when implementing several implementers Results different measurement values can be obtained. This is in practice, it is usually always the case, as described above Rauschan has already mentioned the signals to be compared Have parts so that the signals to be compared relative fluctuate with each other and consequently un in comparison result in different values with statistical distribution. However, if there are not enough different measured values ben, so that a statistical evaluation is not too reliable results, at least one of them can be compared signals are superimposed on a noise signal because then in any case the desired different measured values the implementation cycles carried out.

Claims

1. A method for increasing the resolution of an A / D converter which converts an analog input signal value into a corresponding digital output signal value, the digital output signal value being compared by comparing the analog input signal value to be converted with a cycle through a predetermined value range in the course of a conversion cycle Given the corresponding digital signal, the corresponding analog signal is determined, characterized in that the analog input signal value to be converted is compared in a predetermined number of successive conversion cycles with the analog signal corresponding to the predetermined digi tal value, that the predetermined digital value present is present in each conversion cycle if the compared quantities are found to be the same and the frequency of occurrence of the digital value is stored from that using the stored frequencies, the curve of the statistical distribution of the stored digital values is calculated and that the digital value corresponding to the maximum of the calculated curve is taken as the digital output signal value to be generated.

2. The method according to claim 1, characterized in that ver at least one of the two in each implementation cycle same signals over a statistically evaluable signal is stored.

3. The method according to claim 2, characterized in that the statistically evaluable signal is a noise signal.