DE69219506T2 - Integrierender Analog-Digitalwandler - Google Patents

Integrierender Analog-Digitalwandler

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DE69219506T2
DE69219506T2 DE69219506T DE69219506T DE69219506T2 DE 69219506 T2 DE69219506 T2 DE 69219506T2 DE 69219506 T DE69219506 T DE 69219506T DE 69219506 T DE69219506 T DE 69219506T DE 69219506 T2 DE69219506 T2 DE 69219506T2
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    • H03M1/12Analogue/digital converters
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Analog-Digitalwandler, der für ein digitales Voltmeter und ein digitales Ohmmeter etc. verwendet wird, und insbesondere auf Verbesserungen der Umwandlungsgenauigkeit und -auflösung eines doppelt integrierenden Analog-Digitalwandlers.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Unter herkömmlichen Analog-Digitalwandlern (auf die im folgenden als ein AD-Wandler verwiesen wird), welche verbessert werden, um eine hohe Genauigkeit und hohe Auflösung erhalten zu können, gibt es einen dreifach integrierenden AD-Wandler. Fig. 5 zeigt ein Beispiel des dreifach integrierenden AD-Wandlers, und Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, um dessen Betrieb zu erklären. Im Anfangszustand (ein Zustand bis zur Zeit t1) in Fig. 6 sind Schalter S1, S2 und S3 ausgeschaltet, ist ein Rückstellschalter SR eingeschaltet und wird ein Integrator 14 zurückgestellt. Der Schalter S1 wird dann für eine vorbestimmte Zeitspanne (Ti) vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 eingeschaltet, um eine zu messende Spannung -Vi zu integrieren. Eine Ausgabe bzw. ein Ausgang des Integrators 14 nimmt in positiver Richtung zu, wie in Fig. 6 durch A dargestellt ist. Diese Zeitspanne Ti wird durch eine Zähl- und Schaltsteuerschaltung 22 durch Zählen von Taktpulsen gezählt. Bei Erreichen des Zeitpunkts t2 wird der Schalter S1 ausgeschaltet, und der Schalter S2 wird eingeschaltet, um eine erste Referenzspannung +Vr1 mit einer zur zu messenden Spannung -Vi umgekehrten Polarität zu integrieren. Während dieser Periode wird die Zeit unter Ausnutzung von Taktpulsen mit hoher Geschwindigkeit gemessen. Wenn der Ausgang des Integrators 14 einen ersten Nachweispegel +VC erreicht, wird er durch einen ersten Pegeldetektor 19 festgestellt, wie durch H in Fig. 6 gezeigt ist, und der Schalter S2 wird ausgeschaltet, und der Schalter S3 wird synchronisierend mit den Taktpulsen eingeschaltet. Dadurch wird eine zweite Referenzspannung +Vr2, die niedriger als die erste Referenzspannung +Vr1 ist, in den Integrator 14 zur Integration eingespeist. Der Ausgang des Integrators 14 nimmt mit einer flachen Steigung zum Anfangswert 0V hin ab. Während dieser Tr2-Periode (t3 bis t4) wird die Zeit durch Taktpulse mit niedriger Geschwindigkeit gemessen. Wenn der Ausgang des Integrators 14 0V erreicht, wird dies durch einen zweiten Pegeldetektor 20 festgestellt, wird der Schalter S3 ausgeschaltet, und wird der Rückstellschalter SR eingeschaltet, um die AD-Umwandlung zu beenden.
  • Weil in diesem Fall eine während der Periode t1 bis t2 akkumulierte Ladungsmenge und eine während der Periode t2 bis t4 (Tr1 + Tr2) abgegebene Ladungsmenge gleich sind, kann man einen digitalen Wert der zu messenden Spannung durch eine gewichtete Summe der Zahl Pulse in der Periode Tr1 und der in der Periode Tr2 feststellen.
  • Kurz gesagt, ist dieser dreifach integrierende AD- Wandler ein System, das Integrierperioden über die Referenzspannungen in eine Integration der ersten Referenzspannung und die der zweiten Referenzspannung einteilt, und um in der ersten Hälfte ungefähr und in der zweiten Hälfte genau zu integrieren, indem die Steigung flach eingestellt wird.
  • Dieses System weist jedoch insofern Nachteile auf, als es zwei Arten von Taktpulsen, zwei verschiedene Arten von Referenzspannungen mit verschiedenen Spannungen und einen weiteren Komparator und Vergleichspegel zum Ändern einer Steigung der Integration neben einem Komparator zum Feststellen eines Kreuzens mit einem Referenzpegel erfordert.
  • Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, indem ein integrierender AD-Wandler geschaffen wird, der erlaubt, eine Anzahl Ziffern bzw. Bits einer AD-Umwandlung zu erhöhen und eine hohe Umwandlungsgenauigkeit und hohe Auflösung durch Verlängern der Zeit von einem Kreuzungspunkt mit dem Referenzpegel zu einem Taktpuls unmittelbar nach dem Kreuzen in der Referenzspannung-Integrierperiode ohne Ändern einer Frequenz der Taktpulse und durch Zählen dieses Intervalls durch Taktpulse mit der gleichen Frequenz zu realisieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, weist die vorliegende Erfindung auf:
  • einen Integrator zum Integrieren über eine zu messende Spannung, der mit einem Eingangsanschluß verbunden ist, und über eine Reterenzspannung mit einer zur zu messenden Spannung umgekehrten Polarität;
  • einen Speicherkondensator, der mit einem Ausgang des Integrators verbunden ist und der getrennt wird, wenn der integrierte Ausgang mit einem Taktpuls nach Durchgang durch einen Referenzpegel synchronisiert wird, um ein Potential des integrierten Ausgangs zu dem Zeitpunkt zu speichern, an dem er mit dem Taktpuls synchronisiert ist;
  • Potentialteilungswiderstände, die mit dem Ausgang des Integrators verbunden sind und den integrierten Ausgang in einem vorbestimmten Verhältnis teilen;
  • einen Komparator zum Feststellen, ob der integrierte Ausgang den Referenzpegel durchlaufen hat, um das in dem Speicherkondensator gespeicherte Potential und ein durch den Potentialteilungswiderstand geteiltes Potential des integrierten Ausgangs sukzessiv zu vergleichen und um ein Signal zum Beenden der Integration auszugeben, wenn diese Potentiale übereinstimmen;
  • eine Taktpulsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Taktpulsen;
  • einen Zähler zum Zählen einer Periode, bis der integrierte Ausgang, wenn die Referenzspannung angeschlossen ist, den Referenzpegel durchläuft, durch Verwenden der Taktpulse;
  • einen Zweirichtungszähler zum Zählen einer Periode, ab der der integrierte Ausgang den Referenzpegel durchläuft, bis zum Abschluß der Integration durch die Taktpulse und zum Addieren dieses Wertes zu einem Zählwert des Zählers als Ziffern mit niedrigem Stellenwert bzw. niederwertige Bits; und
  • eine Steuerschaltung zum Steuern einer Einspeisung der zu messenden Spannung oder der Referenzspannung in den Integrator, einer Übergabe des Ausgangs des Integrators an den Speicherkondensator, einer Einspeisung einer vorbestimmten Eingangsspannung in den Komparator und einer Übergabe der Taktpulse an den Zähler und den Zweirichtungszähler.
  • In einem System wie oben beschrieben wird eine Integration über die zu messende Spannung in der ersten Integrierperiode ausgeführt, und danach wird eine Integration über die Referenzspannung ausgeführt, bis die integrierte Spannung den Referenzpegel erreicht. Die Integrierperiode über die Referenzspannung wird durch die Referenztaktpulse gezählt, und in dem gezählten Wert liegt zu dieser Zeit ein Fehler vor. Das heißt, eine Zeit von dem Zeitpunkt ab, an dem die integrierte Spannung den Referenzpegel tatsächlich kreuzt, bis zum Zeitpunkt des gezählten letzten Taktpulses wird der Fehler. In der vorliegenden Erfindung wird die Zeit, die dem Fehler entspricht, verlängert und wird unter Verwendung der Taktpulse gezählt, um die Umwandlungsgenauigkeit und -auflösung zu verbessern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Hauptteils einer Ausführungsform eines AD-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Funktion des Systems in Fig. 1;
  • Fig. 3 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm des Zeitdiagramms in Fig. 2;
  • Fig. 4 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm des Zeitdiagramms in Fig. 2;
  • Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Beispiels eines dreifach integrierenden AD-Wandlers nach dem Stand der Technik veranschaulicht; und
  • Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Funktion des Systems in Fig. 5.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich erläutert. Fig. 1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Hauptteils einer Ausführungsform eines AD-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm, um dessen Funktion zu erläutern. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer oder das Zeichen (1) einen Eingangsanschluß, durch den eine zu messenden Spannung Vx angelegt wird, (2) und (3) Referenzspannungen, deren Spannungen gleich, deren Polantäten allein aber voneinander verschieden sind, (4) einen Integrator, (5) einen Komparator, (6) eine Taktpulserzeugungsschaltung, (7) eine Steuerschaltung, (8) einen Zähler, (9) einen Zweirichtungszähler, (R1) und (R2) Potentialteilungswiderstände und (Cm) einen Speicherkondensator.
  • Der Integrator 4 ist an dem Eingangsende mit einem integrierenden Widerstand R versehen und umfaßt einen Verstärker A, der mit einer Parallelverbindungschaltung eines integrierenden Kondensators und eines Rückstellschalters S8 an dessen Rückkopplungsweg versehen ist. An der Eingangsseite des integrierenden Widerstands R sind eine gemeinsame Leitung, die zu messende Spannung, die Referenzspannungen 2 und 3 durch Schalter S1, S2, S3 bzw. S4 angeschlossen. Einund Aus-Zustände jedes Schalters S1, S2, S3 und S4 werden durch das Steuergerät 7 gesteuert.
  • Die Potentialteilungswiderstände R1 und R2 sind in Reihe geschaltet, und das andere Ende von R2 ist mit einem Ausgangsende des Integrators 4 verbunden, und das andere Ende von R1 ist mit der gemeinsamen Leitung verbunden. Der Speicherkondensator Cm ist durch ein Zwischenstück eines Schalters S5 mit dem Ausgangsende des Integrators 4 verbunden.
  • Ein Eingangsende des Komparators 5 ist mit dem Speicherkondensator Cm verbunden, und das andere Ende ist durch ein Zwischenstück eines Schalters S7 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt K der Potentialteilungswiderstände R1 und R2 und durch ein Zwischenstück eines Schalters S6 mit der gemeinsamen Leitung verbunden. Der Komparator 5 gibt ein Binärsignal aus, das einer Größenbeziehung zwischen den beiden Eingaben entspricht.
  • Die Steuerschaltung 7 empfängt Taktpulse b (siehe Fig. 2B), die von der Taktpulserzeugungsschaltung 6 geliefert werden, und steuert jeden Schalter und gibt Taktpulse aus, die in dem Zähler 8 und dem Zweirichtungszähler 9 gezählt werden sollen.
  • Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm in Fig. 2 wird als nächstes die Funktion des Systems erläutert, das wie oben beschrieben aufgebaut ist. Im Anfangszustand vor Beginn einer Umwandlung wird die zu messende Spannung Vx an den Eingangsanschluß 1 angelegt, sind die Schalter S1 S8, S5 und 56 eingeschaltet, und sind alle anderen Schalter ausgeschaltet. Diese Schalter werden durch die Steuerschaltung 7 gesteuert.
  • Die Schalter S1 und S8 werden ausgeschaltet, und der Schalter S2 wird zum Startzeitpunkt der Umwandlung tO eingeschaltet. Die zu messende Schaltung Vx wird dann durch das Zwischenstück des integrierenden Widerstands R zu dem Integrator 4 addiert, und eine Integration wird während einer vorbestimmten Zeitperiode (während T1) ausgeführt. Diese Periode soll eine erste Integrierperiode genannt werden.
  • Am Ende der Integrierperiode wird ein integrierter Ausgang V0 gemäß dem folgenden Ausdruck (1) berechnet:
  • V0 = -Vx * T1 /(R*C) ... (1)
  • Die vorbestimmte Zeit T1 wird durch Zählen der Taktpulse b bestimmt, die von der Taktpulserzeugungsschaltung 6 durch das Steuergerät 7 geliefert werden. Wenn die Zahl der Taktpulse Nl ist und die Periode der Taktpulse b T0 ist, wird T1 folgendermaßen berechnet:
  • T1 = N1 x T0 ... (2)
  • Falls der Ausdruck (2) für den Ausdruck (1) substituiert wird, lautet er wie folgt:
  • V0 = -Vx (N1 *T0)/ (R* C) ... (3)
  • Bei Beendigung der Integration der vorbestimmten Zeitspanne T1 wird der Schalter S2 ausgeschaltet, und der Schalter S3 (oder der Schalter S4) wird eingeschaltet, und entweder eine Referenzspannung 2 oder 3 mit einer umgekehrten Polarität zur zu messenden Spannung Vx, die an den Eingangsanschluß 1 angeschlossen ist, wird ausgewählt. Die Steuerschaltung 7 beurteilt gemäß einer Ausgabe von dem Komparator 5, welcher unter den Schaltern S3 und S4 eingeschaltet werden sollte.
  • Die Referenzspannung ist durch den integrierenden Widerstand R an den Integrator 4 angeschlossen und wird integriert. Zu dieser Zeit wird eine Steigung der Integration gegenüber der in der ersten Integrierperiode umgekehrt. Der Komparator 5 stellt fest, wann der integrierte Ausgang den Referenzpegel durchläuft. Diese Zeitperiode vom Beginn der Integration der Referenzspannung 2 oder 3 an bis zu deren Durchlaufen des Referenzpegels soll eine zweite Integrierperiode genannt werden.
  • Wenn die Referenzspannung Vr ist, der Referenzpegel ist und eine Zeitspanne der zweiten Integrierperiode T2 ist, wird der Referenzpegel 0 folgendermaßen berechnet:
  • 0 = V0 - (-Vr) * T2/(R*C) ... (4)
  • Daher ist T2:
  • T2 = -(R*C) * V0/Vr ... (5)
  • Wenn der Ausdruck (3) für den obigen Ausdruck substituiert wird, ergibt es sich:
  • T2 = -Vx (N1 * T0)/Vr ... (6)
  • Diese zweite Integrierperiode wird durch den Zähler 8 unter Verwendung der von der Taktpulserzeugungsschaltung 6 ausgesandten Taktpulse b gezählt. Wenn die Zahl an den Zähler 8 ausgesandter Taktpulse Nx ist, ergibt sie sich wie folgt:
  • Nx = T2/T0 ... (7)
  • Wenn die Ausdrücke (6) und (7) eingestellt werden, ergibt sich folgendes:
  • Nx = Vx * N1/Vr ... (8)
  • Bis jetzt sind die Operationen die gleichen wie diejenigen des doppelt integrierenden AD-Wandlers nach dem Stand der Technik, und der Ausdruck (8) ist dessen typische Umwandlungsformel.
  • Hier ist T2:
  • T2 = T3 + T4 ... (9)
  • und, falls er für den Ausdruck (7) substituiert wird, ergibt sich folgendes:
  • Nx = T3/T0+ T4/T0 ... (10)
  • T3/T0ist eine Summe der an den Zähler 8 ausgesandten Taktpulse b mit einer Periode T0. Falls dies N2 ist (siehe Fig. 2G), beträgt die Zahl an den Zähler 8 ausgesandter Taktpulse Nx:
  • Nx = N2 + T4/T0 ... (11)
  • In dem doppelt integrierenden AD-Wandler nach dem Stand der Technik wird die Gesamtzahl der Taktpulse N2 während dieser zweiten Integrierperiode als AD-Umwandlungsbetrag behandelt, und T4/T0wird als Fehler abgeschnitten, weil T4< T0 gilt. Falls jedoch diese Zeitspanne T4 unter Verwendung der Taktpulse b gezählt werden kann, folgt, daß ohne Erhöhen der Geschwindigkeit der Taktpulse die Genauigkeit erhöht und die Auflösung verbessert ist.
  • In der vorliegenden Erfindung findet man eine Zeitspanne T5 von dem Referenzpegel-Durchgangspunkt bis zum näch sten Taktpuls t4, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Zu diesem Zweck wird die Zeitspanne T5 verlängert, um unter Verwendung der Taktpulse b zu zählen und T4 zu finden, entsprechend einer Operation, um die Genauigkeit zu erhöhen und die Auflösung zu verbessern.
  • Eine Beziehung von T4 und T5 lautet:
  • T4 = T0 - T5 ... (12)
  • Daher ergibt sich:
  • T5 = T0 - T4 ... (13)
  • Nun werden Operationen erläutert, wie man zählt, wobei T5 verlängert wird und die Taktpulse b verwendet werden. Nach der zweiten Integrierperiode wird die Integration über die Referenzspannung 2 (oder 3) fortgesetzt (diese Periode soll eine dritte Integrierperiode genannt werden). Wenn sie mit dem Taktpuls b nach Durchlaufen des Referenzpegels synchronisiert wird, wird an diesem Punkt der Schalter S5 ausgeschaltet, und dessen Potential wird in dem Speicherkondensator Cm gespeichert.
  • Falls der Ausgang des Integrators 4 zu dieser Zeit V3 ist und das in dem Speicherkondensator Cm gespeicherte Potential Vm ist, ergibt sich folgendes:
  • Vm = V3 ... (14)
  • Weil V3 der integrierte Ausgang über die Referenzspannung 2 (oder 3) von dem Referenzpegel-Durchgangspunkt ist, wird sie durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt:
  • V3 = -Vr * T5/(R*C) ... (15)
  • Zu dieser Zeit wird dann der Schalter S6 ausgeschaltet, und der Schalter S7 wird eingeschaltet, und der Potentialteilungspunkt k der Potentialteilungswiderstände R1 und R2 mit einem Potentialteilungsverhältnis n wird mit dem Eingang p des Komparators 5 verbunden. Das Potentialteilungsverhältnis n und ein Verhältnis von Potentialteilungswider ständen R1 und R2 sind folgendermaßen vorbestimmt:
  • n:1 = R2:R1 ... (16)
  • Daher gilt:
  • n = R2/R1 ... (17)
  • Der Ausgang des Integrators 4 wird zur Zeit t4 in dem obigen potentialteilungsverhältnis geteilt und ist mit dem Eingang p des Komparators 5 verbunden. Selbst nach der dritten Integrierperiode integriert der Integrator 4 fortlaufend über die Referenzspannung 2 (oder 3). Der Komparator 5 vergleicht das Potential am Potentialteilungspunkt k und das im Speicherkondensator Cm gespeicherte Potential Vm, und, falls das Potential Vk am Teilungspunkt k das von Vm übersteigt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird die Ausgabe q des Komparators 5 umgekehrt. Die Periode bis hierher soll eine vierte Integrierperiode genannt werden.
  • Der Ausgang V4 des Komparators 5 wird folgendermaßen ausgedrückt, wenn Vk = Vm gilt:
  • V4 * R1 /(R1+R2) = Vm ... (18)
  • Wenn die Ausdrücke (14), (17) und (18) über V4 eingestellt werden, ergibt sich folgendes:
  • V4 = V3 + n V3 ... (19)
  • Eine Amplitude des Integrators 4 zur Zeit t5 am Ende der vierten Integrierperiode ist
  • V5 = V4 - V3 ... (20)
  • Wenn der Ausdruck (19) für den Ausdruck (20) substituiert wird, ergibt sich folgendes:
  • V5 = n V3 ... (21)
  • Das heißt, der Ausgang V3 des Integrators 4 ist, wenn er mit dem Taktpuls b nach Durchlaufen des Referenzpegels synchronisiert wurde, am Ende der vierten Integrierperiode um das n-fache vergrößert.
  • Weil die Ausgänge des Integrators 4 während dieser Periode und in der dritten Integrierperiode diejenigen sind, die über die Referenzspannung 2 (oder 3) integriert wurden, ergibt sich andererseits:
  • V4 = -Vr (T5 + T6)/(R*C) ... (22)
  • Die Amplitude V5 des Integrators 4 in einer T6-Periode wird aus den Ausdrücken (15), (20) und (22) folgendermaßen berechnet:
  • V5 = -Vr * T6/(R*C) ... (23)
  • Wenn die Ausdrücke (21) und (23) eingestellt werden, ergibt sich daher:
  • Wenn der Ausdruck (24) für den Ausdruck (15) substituiert wird, kann der folgende Ausdruck erhalten werden:
  • n * T5 = T6 ... (25)
  • Dies bedeutet, daß T5 gemäß dem Potentialteilungsverhältnis n der Potentialteilungswiderstände verlängert werden könnte. Eine Genauigkeit, wenn T5 verlängert ist, hängt von dem Teilungsverhältnis n der Potentialteilungswiderstände ab. Die Gesamtzahl N3 der Taktpulse mit T0 einer Periode und der ein Gate passierenden Taktpulse i (siehe Fig. 2J) infolge dieses verlängerten T6 beträgt:
  • N3 = T6/T0.... (26)
  • Aus den Ausdrücken (12), (25) und (26) ergibt sich dann folgendes:
  • T4 = T0 (n-N3)/n ... (27)
  • Dies bedeutet, daß T4 durch die Taktpulse b mit einer Periode T0 gezählt werden könnte und Toln dem Sachverhalt entspricht, daß die Geschwindigkeit der Taktpulse b um das n- fache erhöht ist. Die Gesamtzahl von Taktpulsen N3 wird auch an den Zweirichtungszähler 9 ausgesandt, um zu zählen und hier = (n-N3) auszuführen und durch Gewichten N2 aufzuaddieren, das in der vorherigen zweiten Integrierperiode berechnet wurde. Die Gesamtsumme Nx des digitalen Umwandlungsbetrags zu diesem Zeitpunkt wird folgendermaßen berechnet. Wenn der Ausdruck (27) für den Ausdruck (11) substituiert wird, folgt:
  • Nx = N2 + (n-N3)/n ... (28)
  • Wenn die beiden Seiten mit n multipliziert werden, ergibt sich:
  • n * Nx n * N2 + (n-N3) ... (29)
  • Wenn der obige Ausdruck eingestellt wird, folgt:
  • n * Nx = n (N2 + 1) - N3 ... (30)
  • Somit ist Nx n-fach gewichtet, was gestattet, eine Auflösung zu erhalten, in der das niederwertigere Bit um das n-fache erhöht ist. Das heißt, falls n 10 oder 100 ist, folgt, daß die Genauigkeit und Auflösung der AD-Umwandlung um das 10-fache oder 100-fache erhöht sind.
  • Am Ende der vierten Integrierperiode wird der Schalter S3 oder S4 ausgeschaltet, der durch das Umkehrsignal des Komparators 5 eingeschaltet wird, und die Schalter S1, S8, S5 und S6 werden eingeschaltet, um zum Anfangszustand zurückzukehren und die Umwandlung zu beenden.
  • Wie oben ausführlich beschrieben wurde, erlaubt die vorliegende Erfindung, die Umwandlungsgenauigkeit und Auflösung ohne weiteres zu verbessern, und liefert die folgenden Effekte:
  • 1) Die Periode der Taktpulse muß nicht geändert werden. Daher kann der Schaltungsaufbau im Vergleich zu dem Beispiel nach dem Stand der Technik vereinfacht werden.
  • 2) Nur ein Komparator wird genügen. Weil die vorliegende Erfindung keine zwei Komparatoren erfordert, wie in dem Beispiel nach dem Stand der Technik, erlaubt sie auch, daß der Schaltungsaufbau vereinfacht wird.
  • 3) Die Auflösung kann ohne Verlängern der Umwandlungszeit verbessert werden. Das heißt, die Auflösung kann um das n-fache gemäß dem Verhältnis n der Potentialteilungswiderstände ohne Rücksicht auf die Größe einer Zahl von Umwandlungsziffern bzw. -bits verbessert werden. Die Zeit, die zum Verbessern der Auflösung um das n-fache notwendig ist, ist die Zeit von gerade n Taktpulsen, was relativ kurz ist.
  • 4) Mehrere Referenzspannungen mit verschiedenen Spannungen sind nicht wie in dem Beispiel nach dem Stand der Technik notwendig. Sie erlaubt daher auch, daß der Schaltungsaufbau vereinfacht wird.

Claims (1)

1. Integrierender Analog-Digitalwandler, umfassend: einen Integrator (4) zur Integrierung über die zu messende Spannung, der mit einem Eingangsanschluß (1) verbunden ist, und über eine Referenzspannung mit einer zur zu messenden Spannung umgekehrten Polarität; einen an einem Ausgang (a) des Integrators angeschlossenen Speicherkondensator (Cm), der getrennt wird, wenn ein integrierter Ausgang mit einem Taktimpuls synchronisiert wird, nachdem er einen Referenzpegel zur Speicherung eines Potentials des integrierten Ausgangs zum Zeitpunkt der Synchronisierung mit dem Taktimpuls durchlaufen hat;
Potentialteilungswiderstände (R1, R2), die an den Ausgang (a) des Integrators (4) angeschlossen sind und den integrierten Ausgang in einem vorgegebenen Verhältnis teilen;
einen Komparator (5) zur Erkennung, ob der integrierte Ausgang den Referenzpegel durchlaufen hat, zum fortlaufenden Vergleich des im Speicherkondensator (Cm) gespeicherten Potentials mit einem durch die Potentialteilungswiderstände (R1, R2) geteilten Potential des integrierten Ausgangs und zur Ausgabe eines Signals (9) zur Beendigung der Integrierung an einem Punkt, an dem diese Potentiale übereinstimmen;
eine Taktimpulsgeneratorschaltung (6) zur Erzeugung der Taktimpulse;
einen Zähler (7) zur Zählung einer Periode, bis der integrierte Ausgang bei angeschlossener Referenzspannung den Referenzpegel durchläuft, mittels der Taktimpulse; einen Zweirichtungszähler (9) zur Zählung einer Periode, ab der der integrierte Ausgang den Referenzpegel durchläuft, bis zum Abschluß der Integrierung auf Basis der Taktimpulse und zur Addition dieses Werts zu einem Zählwert des Zählers als niederwertige Bits; und
eine Steuerschaltung (7) zur Steuerung der Zufuhr der zu messenden Spannung oder der Referenzspannung zum Integrator (4), zur Übergabe des Ausgangs des Integrators (4) an den Speicherkondensator (Cm), zur Bereitstellung einer vorgegebenen Eingangsspannung für den Komparator (5) und zur Übergabe der Taktimpulse an den Zähler (7) und den Zweirichtungszähler (9); wobei der Wandler dadurch gekennzeichnet ist, daß der die Periode vom Durchgangspunkt durch den Referenzpegel zum Abschluß der Integrierung erfassende Zählwert als niederwertige Bits zu dem Zählwert addiert wird, der die Periode vor dem Durchgangspunkt durch den Referenzpegel erfaßt, um eine Auflösung der Umwandlung zu verbessern.
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