DE4322597C2

DE4322597C2 - Arrangement for high-resolution analog / digital conversion of signals with different signal amplitudes

Info

Publication number: DE4322597C2
Application number: DE19934322597
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Reis
Original assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: GBS Holding GmbH
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2013-07-08
Also published as: DE4322597A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Analog/Digital-Wandlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for Analog / digital conversion according to the generic term of Claim 1.

Bei der Analog/Digital-Wandlung von Signalen mit unterschiedlichen Pegeln wird die beste Auflösung für diese Signale erreicht, wenn eine Anpassung der Signalpegel an die Bereichsgrenzen des Analog/Digital-Wandlers oder umgekehrt durchgeführt wird.With the analog / digital conversion of signals with different levels will be the best resolution for these signals are reached when adjusting the Signal level to the range limits of the Analog / digital converter or vice versa.

Eine derartige Anpassung ist aus der europäischen Patentanmeldung EP-A1-0 284 957 bekannt. Dort werden die Aussteuergrenzen des Analog/Digital-Wandlers solange verschoben, bis das Analogsignal die Aussteuergrenze gerade nicht mehr überschreitet. Bei kleinen Signalpegeln werden die Aussteuergrenzen stufenweise zunehmend eingeschränkt, bis eine erste Bereichsüberschreitung auftritt. Anschließend wird diese Einschränkung wieder um einige Stufen rückgängig gemacht, um sicherzugehen, daß das Eingangssignal diese Grenzen nicht überschreitet. Bei großen Signalpegeln werden die Aussteuergrenzen so lange erweitert, bis keine Bereichüberschreitungen mehr auftreten. Die Einschränkung bzw. Erweiterung der Bereichsgrenzen wird erreicht, indem Bereichsüberschreitungen detektiert werden. Über eine geeignete Schaltungsanordnung wird dann mittels gesteuerter Stromquellen und Spannungsteilern die Referenzspannung des Analog/Digital-Wandlers verändert.Such an adjustment is from the European one Patent application EP-A1-0 284 957 known. There are the Control limits of the analog / digital converter as long shifted until the analog signal reaches the dynamic limit just no longer exceeds. At low signal levels The tax limits are gradually increasing restricted until a first range is exceeded occurs. Subsequently, this restriction will change again undone a few steps to make sure that the input signal does not exceed these limits. At large signal levels become the control limits for so long expanded until there were no more crossings occur. The restriction or extension of the Range limits are reached by Out of range can be detected. Over a suitable circuit arrangement is then by means of controlled current sources and voltage dividers Reference voltage of the analog / digital converter changed.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP-A1-0 271 936 ist es bekannt, nach der Analog/Digital-Wandlung das Digitalsignal auszuwerten, um eine Anpassung des Eingangssignalpegels an die Bereichsgrenzen des Analog/Digital-Wandlers zu erreichen. Gemäß dieser Patentanmeldung wird das gewonnene Digitalsignal zu definierten Zeiten, an denen die Pegel des Analogsignales Scheitelwerte erreichen (Schwarzwert und Weißwert eines Fernsehsignales), ausgewertet. In Abhängigkeit dieser Auswertung wird der Verstärkungsfaktor eines gesteuerten Verstärkers, an dem das Eingangssignal anliegt, geregelt. Diese Analog/Digital-Wandleranordnung hat den Nachteil, daß sie nur bei Eingangssignalen anwendbar ist, die zu definierten Zeiten ihre Scheitelwerte annehmen. From European patent application EP-A1-0 271 936 it is known after the analog / digital conversion that Evaluate digital signal to adapt the Input signal level to the range limits of the To achieve analog / digital converter. According to this Patent application, the digital signal obtained is too defined times at which the level of the analog signal Reach peak values (black level and white level of one Television signals), evaluated. Depending on this Evaluation is the gain factor of a controlled Amplifier, to which the input signal is present, regulated. This analog / digital converter arrangement has the disadvantage that that it is only applicable to input signals that are too defined peak times.

Allgemein einsetzbar ist eine Analog/Digital-Wandleranordnung, wie sie aus der europäischen Offenlegungsschrift EP-A2-0 346 605 bekannt ist. Dort wird das Eingangssignal gleichzeitig auf mehrere Verstärkungsschaltungen, die verschiedene Verstärkungsfaktoren aufweisen, gegeben. Jedem Verstärker ist ein Analog/Digital-Wandler zugeordnet, der jeweils ein Überlaufsignal erzeugt, wenn die Bereichsgrenzen überschritten werden. Die Überlaufsignale werden an eine logische Schaltung gegeben, die Ausgangssignale der Analog/Digital-Wandler werden an einen Schalter geführt, der durch die logische Schaltung gesteuert wird und jeweils das Digitalsignal weiterschaltet, das gerade noch keinen Überlauf im Analog/Digital-Wandler aufweist. Alternativ zu den Analogverstärkern in den verschiedenen Zweigen können Amplitudenbegrenzerschaltungen vorgesehen werden, die ein Überlaufsignal erzeugen. In diesem Fall wird dieses Überlaufsignal an einen Schalter geführt, um das Analogsignal weiterzuleiten, das gerade noch keinen Überlauf aufweist. Das weitergeleitete Analogsignal wird einem Analog/Digital-Wandler zugeführt. Dadurch ist nicht mehr für jeden Zweig ein Analog/Digital-Wandler nötig, dafür muß aber jeder Zweig einen Amplitudenbegrenzer enthalten, so daß der Aufbau der Schaltungsanordnung insgesamt nicht wesentlich vereinfacht wird.One is generally applicable Analog / digital converter arrangement, such as that from the European patent application EP-A2-0 346 605 known is. There the input signal turns up at the same time several amplification circuits, different Have gain factors, given. Any amplifier an analog / digital converter is assigned to each generates an overflow signal when the range limits be crossed, be exceeded, be passed. The overflow signals are sent to a logic circuit given the output signals of the Analog / digital converters are led to a switch, which is controlled by the logic circuit and in each case the digital signal switches on, that just yet has no overflow in the analog / digital converter. As an alternative to the analog amplifiers in the various Amplitude limiter circuits can be provided for branches that generate an overflow signal. In this case this overflow signal is passed to a switch forward the analog signal, which just barely Has overflow. The forwarded analog signal is fed to an analog / digital converter. This is no longer an analog / digital converter for each branch necessary, but each branch must have one Amplitude limiter included, so that the structure of the Overall circuit arrangement is not essential is simplified.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Analog/Digital-Wandlung von analogen Eingangssignalen anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist, eine optimale Anpassung der Eingangssignalamplitude an die Bereichsgrenzen des Analog/Digital-Wandlers gewährleistet und eine möglichst hohe Datenrate aufweist.The object of the invention is an arrangement for Analog / digital conversion of analog input signals specify that has a simple structure, a optimal adaptation of the input signal amplitude to the Range limits of the analog / digital converter guaranteed and has the highest possible data rate.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 und einer Verfahrensweise gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 5 gelöst.This object is achieved according to the invention in a Arrangement according to the preamble of claim 1 by the Features of the characterizing part of claim 1 and a procedure according to the characterizing part of the Claim 5 solved.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß mittels eines zweiten Analog/Digitalwandlers die Steuereinheit sehr genaue Informationen über die Signalamplitude erhält. Dadurch ist es möglich, den ersten Analog/Digital-Wandler nahezu in Vollaussteuerung zu betreiben und eine sehr hohe Auflösung zu gewährleisten. Gleichzeitig wird bei einer Übersteuerung des ersten Analog/Digital-Wandlers das Ausgangssignal eines zweiten nicht übersteuerten Analog/Digital-Wandlers ausgegeben, wodurch hohe Datenraten erreicht werden.The arrangement according to the invention has the advantage that by means of a second analog / digital converter Control unit very accurate information about the Receives signal amplitude. This makes it possible to first analog / digital converter almost in full control to operate and a very high resolution too guarantee. At the same time there is an overload the output of the first analog / digital converter of a second non-overdriven analog / digital converter output, whereby high data rates are achieved.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 2 weist den Vorteil auf, daß der zweite Analog/Digital-Wandler aufgrund der niedrigen Verstärkung bzw. hohen Dämpfung nicht übersteuert werden kann. Die Sicherheitsreserve bezüglich der maximal wandelbaren Signalamplitude kann beim zweiten Analog/Digital-Wandler sehr groß gewählt werden, da sein Wandlungsergebnis keinen Einfluß auf die Auflösung des ersten Analog/Digital-Wandlers hat. The arrangement according to claim 2 has the Advantage on that the second analog / digital converter due to the low gain or high attenuation cannot be overridden. The safety reserve in terms of the maximum convertible signal amplitude chosen very large for the second analog / digital converter be, since its transformation result has no influence on the Resolution of the first analog / digital converter.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 3 weist den Vorteil auf, daß durch die Verzögerung der Ausgangssignale der Analog/Digital-Wandler die Steuereinheit ausreichend Zeit hat zur Verarbeitung des Wandlungsergebnisses des zweiten Analog/Digital-Wandlers und gegebenenfalls zur Umschaltung der dritten Schalteinrichtung. Dadurch wird sichergestellt, daß kein übersteuertes Ausgangssignal des ersten Analog/Digital-Wandlers von der Anordnung ausgegeben wird.The arrangement according to claim 3 has the Advantage on that by delaying the Output signals of the analog / digital converter Control unit has sufficient time to process the Conversion result of the second analog / digital converter and if necessary to switch the third Switching device. This ensures that no overdriven output signal of the first Analog / digital converter output from the arrangement becomes.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 4 weist den Vorteil auf, daß diese mit Hilfe eines Testsignalgenerators kalibriert werden kann. Streuungen von Bauteilen können dadurch ausgeglichen werden.The arrangement according to claim 4 has the Advantage on that this with the help of a Test signal generator can be calibrated. Scattering of components can thereby be compensated.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 5 weist den Vorteil auf, daß bei einer ungenügenden Aussteuerung des ersten Analog/Digital-Wandles lediglich die zweite Schalteinrichtung umzuschalten ist.The inventive method according to claim 5 has the Advantage on that with insufficient control of the first analog / digital converter only the second Switching device is to be switched.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch bei einer Übersteuerung des ersten Analog/Digital-Wandlers kein verzerrtes Ausgangssignal ausgegeben wird, weil mittels der dritten Schalteinrichtung auf den Ausgang des zweiten Analog/Digital-Wandles umgeschaltet wird. Dadurch wird der zweite Analog/Digital-Wandler sowohl zur Erzeugung eines Ausgangssignals der Schaltungsanordnung bei Übersteuerung des ersten Analog/Digital-Wandlers als auch durch die Steuereinheit zur Erzeugung einer Stellgröße benutzt.Another advantage is that even with a Overdrive of the first analog / digital converter none distorted output signal is output because by means of the third switching device to the output of the second Analog / digital converter is switched. This will the second analog / digital converter for both generation an output signal of the circuit arrangement Overdrive of the first analog / digital converter as well by the control unit for generating a manipulated variable used.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 6 weist den Vorteil auf, daß für jede Schaltstellung der zweiten Schalteinrichtung ein Korrekturfaktor berechnet wird. Somit lassen sich Abweichungen vom Sollwert sehr genau korrigieren.The inventive method according to claim 6 has the Advantage on that for each switching position of the second Switching device a correction factor is calculated. This allows deviations from the target value to be very precisely correct.

Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:The invention is described in more detail below and explained. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Analog/Digital-Wandlung und Fig. 1 is a block diagram of the arrangement according to the invention for analog / digital conversion and

Fig. 2 die Dynamikbereiche von erstem und zweitem Analog/Digital-Wandler sowie der daraus resultierende Dynamikbereich des Ausgangssignals. Fig. 2 shows the dynamic ranges of the first and second analog / digital converter and the resulting dynamic range of the output signal.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung. Das analoge Eingangssignal EA wird über einen Schalter S1 einer Serienschaltung von Widerständen R1 bis Rk und RM zugeleitet. Die Widerstände R1 bis Rk und RM sind dabei möglichst so dimensioniert, daß durch jeden Widerstand R1 bis Rk die Amplitude des Eingangssignals EA halbiert wird. Dies entspricht einer Dämpfung um 6 dB bzw. einer Verschiebung des Quantisierungsbereichs B1 um 1 Bit. Alternativ ist auch eine andere Dämpfung denkbar. Das maximal gedämpfte Eingangssignal EA wird einem Analog/Digital-Wandler AD2 zugeleitet. Durch die Anzahl und Dimensionierung der dem Analog/Digital-Wandler AD2 vorgeschalteten Widerstände R1 bis R (k-1) des Spannungsteilers wird sichergestellt, daß durch die für die spezielle Anwendung zulässigen oder denkbaren Eingangssignale EA keine Übersteuerung des Analog/Digital-Wandlers AD2 möglich ist. Fig. 1 shows the arrangement according to the invention. The analog input signal EA is fed via a switch S1 to a series circuit of resistors R1 to Rk and RM. The resistors R1 to Rk and RM are dimensioned so that the amplitude of the input signal EA is halved by each resistor R1 to Rk. This corresponds to an attenuation of 6 dB or a shift of the quantization range B1 by 1 bit. Alternatively, another damping is also conceivable. The maximum attenuated input signal EA is fed to an analog / digital converter AD2. The number and dimensions of the resistors R1 to R (k-1) of the voltage divider connected upstream of the analog / digital converter AD2 ensure that the analog / digital converter AD2 cannot be overdriven by the input signals EA which are permissible or conceivable for the specific application is.

Das Ausgangssignal von Analog/Digital-Wandler AD2 wird einer Steuereinheit ST zugeleitet, die aufgrund der Aussteuerung von Analog/Digital-Wandler AD2 die Schalteinrichtungen S2 und S3 steuert, sowie einen passenden Faktor F für den Multiplizierer M ausgibt. Durch Schalteinrichtung S2 wird dabei die Dämpfung des Eingangssignals EA so verändert, daß der Analog/Digital-Wandler AD1 immer voll ausgesteuert ist. Wurde beispielsweise von der Steuereinrichtung ST festgestellt, daß das oberste Bit (MSB) des Ausgangssignals vom Analog/Digital-Wandler AD2 nicht zur Darstellung der Signalamplitude des Eingangssignals EA benötigt wird, so schaltet Schalteinrichtung S2 in Schaltstellung k-1 um. Dadurch weist das Eingangssignal von Analog/Digital-Wandler AD1 eine um 6 dB größere Signalamplitude auf und steuert Analog/Digital-Wandler AD1 voll aus. Anschließend wird das digitale Ausgangssignal von Analog/Digital-Wandler AD1 mit einem von der Steuereinheit ST berechneten Faktor F im Multiplizierer M multipliziert. Dadurch wird die abweichende Dämpfung des Eingangssignals von Analog/Digital-Wandler AD1 im Vergleich zum Analog/Digital-Wandler AD2 wieder rückgängig gemacht. Weist das Eingangssignal vom Analog/Digital-Wandler AD1 beispielsweise eine um 18 dB niedrigere Dämpfung auf, ist sein Ausgangssignal mit dem Faktor F = 2^-3 im Multiplizierer M zu multiplizieren bzw. um 3 Bit hin zu kleineren Werten zu verschieben.The output signal from the analog / digital converter AD2 is fed to a control unit ST which controls the switching devices S2 and S3 on the basis of the modulation of the analog / digital converter AD2 and outputs a suitable factor F for the multiplier M. The attenuation of the input signal EA is changed by the switching device S2 in such a way that the analog / digital converter AD1 is always fully controlled. If, for example, the control device ST has determined that the uppermost bit (MSB) of the output signal from the analog / digital converter AD2 is not required to represent the signal amplitude of the input signal EA, the switching device S2 switches to the switching position k-1. As a result, the input signal from analog / digital converter AD1 has a signal amplitude that is 6 dB greater and fully controls analog / digital converter AD1. The digital output signal from analog / digital converter AD1 is then multiplied in the multiplier M by a factor F calculated by the control unit ST. As a result, the deviating attenuation of the input signal from analog / digital converter AD1 in comparison to analog / digital converter AD2 is reversed again. If the input signal from the analog / digital converter AD1 has an attenuation that is 18 dB lower, for example, its output signal must be multiplied by the factor F = 2 ^-3 in the multiplier M or shifted by 3 bits to smaller values.

Hierbei entsprechen jeweils 6 dB Differenz in der Dämpfung der Eingangssignale der Analog/Digital-Wandler AD1, AD2 dem Faktor 0,5.Each corresponds to a 6 dB difference in the Attenuation of the input signals of the analog / digital converter AD1, AD2 the factor 0.5.

Damit der dadurch erzielte Auflösungsgewinn auch übertragen werden kann, ist die Busbreite nach dem Multiplizierer M zu erhöhen. Die maximal benötigte Busbreite berechnet sich aus der Summe der Busbreiten der beiden Analog/Digital-Wandler AD1 und AD2. Der digitale Ausgangswert des Multiplizierers M wird anschließend um die von der Steuereinheit ST benötigte Zeit zum Erkennen eines Überlaufs im Analog/Digital-Wandler AD1 im Verzögerer TV verzögert und über die Schalteinrichtung S3 ausgegeben. So the resulting resolution gain too can be transmitted is the bus width after the To increase multiplier M. The maximum needed Bus width is calculated from the sum of the bus widths of the two analog / digital converters AD1 and AD2. The digital one The output value of the multiplier M is then changed to the time required for recognition by the control unit ST an overflow in the AD1 analog / digital converter in Delay TV delayed and via the switching device S3 spent.

Die Schalteinrichtung S3 schaltet entweder das 16 Bit breite Ausgangssignal von Analog/Digital-Wandler AD2 entsprechend der Wertigkeit auf die obersten 16 Ausgangssignalleitungen der Anordnung, oder die bis zu 32 Ausgangssignalleitungen des Multiplizierers nach Durchlaufen des Verzögerers TV auf die bis zu 32 Ausgangssignalleitungen der Anordnung.The switching device S3 either switches the 16 bit wide output signal from analog / digital converter AD2 according to the value on the top 16 Output signal lines of the arrangement, or the up to 32 Output signal lines of the multiplier after Pass through the delay TV to the up to 32 Output signal lines of the arrangement.

Eine Übersteuerung des Analog/Digital-Wandlers AD1 wird von der Steuereinheit ST am Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers AD2 erkannt. Die Steuereinheit ST ermittelt hierzu die für die Schalteinrichtung S2 erforderliche Schaltstellung und vergleicht diese mit der tatsächlichen Schaltstellung. Wurde eine Übersteuerung detektiert, schaltet die Steuereinheit ST die Schalteinrichtung S3 in Schaltstellung b und die Schalteinrichtung S2 in die erforderliche Schaltstellung um. Aufgrund der Verzögerung der digitalen Ausgangssignale um mindestens die durch die Steuereinheit ST benötigte Zeit zum Feststellen einer Übersteuerung in den Verzögerern TV und der Umschaltung von Schalteinrichtung S3, wird nicht der aufgrund der Übersteuerung falsche Abtastwert von Analog/Digital-Wandler AD1 ausgegeben, sondern der Abtastwert von Analog/Digital-Wandler AD2. Gleichzeitig wird durch Umschalten von Schalteinrichtung S2 das analoge Eingangssignal EA stärker gedämpft. Nachdem ein Abtastwert ausgegeben wurde, schaltet die Steuereinheit ST die Schalteinrichtung S3 wieder in Schaltstellung a um.An overload of the analog / digital converter AD1 is from the control unit ST on the output signal of Analog / digital converter AD2 detected. The control unit ST determines for this the switching device S2 required switching position and compares this with the actual switching position. Has been an override detected, the control unit ST switches Switching device S3 in switch position b and the Switching device S2 in the required switching position around. Due to the delay in digital Output signals by at least those by the control unit ST took time to detect overload in the delayers TV and the switchover from Switching device S3, will not be due to Overdrive wrong sample of Analog / digital converter AD1 output, but the Sampling value of AD2 analog / digital converter. At the same time is the by switching switching device S2 analog input signal EA more attenuated. After a The control unit switches ST the switching device S3 again in switching position a around.

Wird der Analog/Digital-Wandler AD1 nicht ausreichend ausgesteuert, erkennt dies die Steuereinheit ST und schaltet Schalteinrichtung S2 um. Da hierbei keine Verzerrungen auftreten wie bei einer Übersteuerung, sind keine zusätzlichen Schutzmaßnahmen zu ergreifen.If the analog / digital converter AD1 is not sufficient modulated, this recognizes the control unit ST and switches switching device S2. Because there are none Distortions occur as with an overload not to take any additional protective measures.

Es besteht dabei die Möglichkeit, daß zur Vermeidung unnötig häufiger Umschaltvorgänge eine zusätzliche Bedingung für diese Anpassung des Aussteuerbereichs B1 des Analog/Digital-Wandlers AD1 erfüllt sein muß. Diese kann darin bestehen, daß für eine gewisse Zeitdauer das höchstwertige Bit von Analog/Digital-Wandler AD1 nicht gesetzt sein darf, oder daß eine Mindestanzahl der höchstwertigen Bits von Analog/Digital-Wandler AD1 nicht gesetzt sein dürfen. Die Einhaltung dieser zusätzlichen Umschaltbedingung bei nur ungenügender Aussteuerung von Analog/Digital-Wandler AD1 wird durch die Steuereinheit ST überwacht.There is a possibility that to avoid an additional switch unnecessarily frequently Condition for this adjustment of the dynamic range B1 of the AD1 analog / digital converter must be fulfilled. These can consist in that for a certain period of time most significant bit of analog / digital converter AD1 not may be set, or that a minimum number of most significant bits of analog / digital converter AD1 not may be set. Compliance with these additional Switchover condition if the modulation of Analog / digital converter AD1 is used by the control unit ST monitors.

Die Steuereinheit ST kann außerdem automatisch oder benutzergesteuert einen Kalibriervorgang der Anordnung durchführen. Sobald die Anordnung beispielsweise mit der Betriebsspannung verbunden wird, schaltet die Steuereinheit ST Schalter S1 in Schalterstellung b um. Dadurch wird ein Testsignalgenerator RUK mit dem Schaltungseingang verbunden.The control unit ST can also automatically or user controlled a calibration process of the arrangement carry out. Once the arrangement, for example with the Operating voltage is connected, the Control unit ST switch S1 to switch position b. As a result, a test signal generator RUK with the Circuit input connected.

Der Testsignalgenerator RUK liefert eine Testspannung, welche den Analog/Digital-Wandler AD1 voll aussteuert, falls sich Schalteinrichtung S2 in Schaltstellung befindet. Anschließend schaltet die Steuereinheit ST die Schalteinrichtung S2 der Reihe nach in alle möglichen Schaltstellungen, wodurch die Amplitude des Eingangssignals EA jeweils einen bekannten Bruchteil der vorhergehenden bzw. der ungedämpften Amplitude beträgt, sofern der Spannungsteiler R1 . . . Rk keine Toleranzen aufweist. Der vom Analog/Digital-Wandler AD1 ermittelte digitale Wert wird von der Steuereinheit ST für jede Schaltstellung der Schalteinrichtung S2 mit dem aufgrund der Dämpfung erwarteten digitalen Wert verglichen. Bei Abweichungen zwischen diesen beiden Werten wird der Quotient aus erwartetem digitalem Wert zu ermitteltem digitalem Wert berechnet, mit dem für die Schaltstellung von Schalteinrichtung S2 erforderlichen Faktor F (zur Angleichung der Eingangssignaldämpfung der Analog/Digital-Wandler) multipliziert und im Speicher Sp als korrigierter Faktor für Multiplizierer M gespeichert.The test signal generator RUK supplies a test voltage, which fully controls the AD1 analog / digital converter, if switching device S2 is in the switching position located. Then the control unit ST switches the Switching device S2 in sequence in all possible Switch positions, whereby the amplitude of the Input signal EA each a known fraction of the previous or undamped amplitude, provided the voltage divider R1. . . Rk no tolerances having. The one determined by the AD1 analog / digital converter digital value is generated by the control unit ST for each Switch position of the switching device S2 with the due compared to the damping expected digital value. At Deviations between these two values will be the Quotient from expected digital value to determined digital value calculated with that for the switch position of switching device S2 required factor F (for Alignment of the input signal attenuation of the Analog / digital converter) multiplied and in the memory Sp stored as a corrected factor for multiplier M.

Fig. 2 zeigt den Aussteuerbereich B2 von Analog/Digital-Wandler AD2, den Aussteuerbereich B1 von Analog/Digital-Wandler AD1 und den daraus resultierenden maximal wandelbaren Aussteuerbereich MB des Eingangssignals EA. Hierbei wird von zwei 16 Bit breiten Analog/Digital-Wandlern AD1 und AD2 ausgegangen, bei einer Dämpfung von 6 dB pro Vorwiderstand R sind maximal k = 16 Dämpfungswiderstände möglich. Die Amplitude A des Eingangssignals ist vertikal aufgetragen. Fig. 2 shows the dynamic range B2 of the analog / digital converter AD2, the dynamic range B1 by analog / digital converter AD1 and the resulting maximum convertible MB dynamic range of the input signal EA. This is based on two 16-bit wide analog / digital converters AD1 and AD2, with an attenuation of 6 dB per series resistor R, a maximum of k = 16 attenuation resistors are possible. The amplitude A of the input signal is plotted vertically.

Der Analog/Digital-Wandler AD2 verarbeitet auch maximale Signalamplituden ohne Übersteuerung. Daher muß sein Aussteuerbereich das höchstwertige Bit des maximalen Aussteuerbereichs MB einschließen. In Abhängigkeit von der tatsächlichen Amplitude des Eingangssignals EA kann der Aussteuerbereich B1 des Analog/Digital-Wandlers AD1 im gesamten Aussteuerbereich MB verschoben werden. Diese Verschiebung erfolgt durch Veränderung der Dämpfung des Eingangssignals EA mittels Schalteinrichtung S2. Werden beispielsweise die obersten 5 Bits von Analog/Digital-Wandler AD2 nicht benötigt, um einen Amplitudenwert darzustellen, kann man den Aussteuerbereich von Analog/Digital-Wandler AD1 um diese 5 Bits hin zu geringeren Amplitudenwerten verschieben. Dies erfolgt dadurch, daß die Dämpfung durch den Spannungsteiler Vorwiderstände R1 bis Rk um 30 dB verringert wird. Schalteinrichtung S2 wird von der Steuereinheit ST entsprechend umgeschaltet.The AD2 analog / digital converter also processes maximum Signal amplitudes without clipping. Therefore must be Control range the most significant bit of the maximum Include control range MB. In dependence of the actual amplitude of the input signal EA can the control range B1 of the analog / digital converter AD1 be shifted throughout the range MB. These Shift occurs by changing the damping of the Input signal EA by means of switching device S2. Become for example the top 5 bits of Analog to digital converter AD2 is not required to get one It is possible to display the amplitude value Control range of analog / digital converter AD1 around this Shift 5 bits towards lower amplitude values. This is done in that the damping by Voltage divider series resistors R1 to Rk by 30 dB is reduced. Switching device S2 is from the Control unit ST switched accordingly.

Claims

1. Arrangement for high-resolution analog / digital conversion of analog input signals (EA) with different signal amplitudes, consisting of a controllable voltage divider (R1... Rk) with damping that can be selected by a control unit (ST) by means of a second switching device (S2), a first analog / digital converter (AD1), which is optimally controlled by the selected damping and a multiplier (M), characterized by

- A second analog / digital converter (AD2), the output signal of which is fed to the control unit (ST), which uses it to produce the required damping for the first analog / digital converter (AD1) and the factor (F) for the multiplier (M) determined and by
- A third switching device (S3), which is controlled by the control unit (ST) and outputs the output signal of the second analog / digital converter (AD2) when the first analog / digital converter (AD1) is overloaded.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the input of the second analog / digital converter (AD2) with the base resistance (RM) of the Voltage divider (R1 ... Rk, RM) is connected, which attenuates the input signal as much as possible and no override is possible.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the outputs of the two analog / digital converters (AD1, AD2) each with a delay element (TV) are connected, creating a delay by at least the one to detect an overload required time.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, marked by a test signal generator (RUK), which by the Control unit (ST) by means of a first Switching device (S1) as an input signal source is switched.

5. Procedure for high-resolution Analog / digital conversion with an arrangement according to claims 1 to 3, wherein the input signal (EA) damped depending on its amplitude is going to for the subsequent Analog / digital converter (AD1) an optimal To achieve modulation, then analog / digital is converted and then the damping of the Input signal by multiplication by one Correction factor is adjusted, characterized in that the control of the first analog / digital converter (AD1) from the control unit (ST) to that of second analog / digital converter (AD2) determined undelayed sample value of the input signal (EA) it is recognized that with an insufficient Control of the first analog / digital converter (AD1) the gain / attenuation of the input signal (EA) by switching the second switching device (S2) is optimized in the event of an overload of the first analog / digital converter (AD1) Control unit (ST) by switching the third Switching device (S3) in switch position b for the Duration of the distorted sample the undistorted Output signal of the second analog / digital converter (AD2) outputs and the attenuation of the input signal (EA) by switching the second switching device (S2) optimized and that the control device (ST) from the determined switching position of the second Switching device (S2) a factor (F) for the Multiplier (M) is calculated, reducing the attenuation the output signal of the first Analog / digital converter (AD1) to that of the second Analog / digital converter (AD2) is adapted.

6. Procedure for calibrating the arrangement according to Claim 4 characterized in that the control unit (ST) for each switching position (1... K) of the second switching device (S2) one specific correction factor for the multiplier (M) calculated, whereby the damping of the Output signal of the first analog / digital converter (AD1) to the damping of the second Analog / digital converter (AD2) is adapted, as well Deviations of the voltage divider (R1 ... Rk) be corrected, and that those calculated in this way Correction factors in a memory (SP) can be saved.