EP3198726A1 - Device for digitizing an analogue signal - Google Patents

Device for digitizing an analogue signal

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Publication number
EP3198726A1
EP3198726A1 EP15767518.2A EP15767518A EP3198726A1 EP 3198726 A1 EP3198726 A1 EP 3198726A1 EP 15767518 A EP15767518 A EP 15767518A EP 3198726 A1 EP3198726 A1 EP 3198726A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
output
distortion signal
analog
adc
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15767518.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Acker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP3198726A1 publication Critical patent/EP3198726A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/0617—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
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    • H03M1/20—Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits
    • H03M1/201—Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits by dithering
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    • H03M1/1009—Calibration
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    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M1/124—Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
    • 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
    • H03M1/60—Analogue/digital converters with intermediate conversion to frequency of pulses

Definitions

  • the invention relates to a device for digitizing an analog signal.
  • the device has an analog-to-digital converter with a signal input for the signal.
  • the apparatus further includes a distortion signal generator having a distortion signal output, wherein the distortion signal generator is configured to provide a distortion signal at the distortion signal output.
  • Generic devices are used in particular to convert analog signals into digital signals, for example to be able to evaluate and further process signals delivered by a sensor by means of electronic data processing in a microcontroller or another control unit.
  • the distortion signal generator serves in particular to increase the resolution of the analog-to-digital converter.
  • Background of the use of such a Verzerrsignalgenerators is the fact that many analog-to-digital converters have a sampling frequency, which is much faster than necessary for a particular application, but at the same time because of their resolution, ie the minimum distinguishable signal level, but only one allow coarse detection of the signal.
  • the resolution is usually specified in bit for analog-to-digital converters.
  • analog-to-digital converters also referred to as analog-to-digital converters
  • the resolution is often on the order of about 10 bits, where however, in many applications, resolutions of, for example, 13 bits or 14 bits would be desirable.
  • the distortion signal generator is therefore used to convert the temporal resolution into a higher sampling accuracy.
  • This method is also called dithering.
  • noise with a low rms value is added to the signal to be digitized, typically of the order of a few least significant bits, also referred to as Least Significant Bits (LSB).
  • Least Significant Bits A therefrom resul ⁇ animal end signal which is then digitized by the analog-to-digital converter fluctuates around the digitized signal to the corresponding value with the instantaneous value of the Verzerrsignals. For example, if the distortion signal has the mean value of zero, the average of many output values of the analog-to-digital converter may correspond to the correct output value of the constant signal to be digitized.
  • this average has a higher resolution. In the averaging, in fact, places with a lower significance than 1 LSB arise.
  • both the use of a random noise and of a pseudo noise as a distortion signal are available for this purpose.
  • random noise it is not necessarily guaranteed that for a group of, for example, fifty consecutive values of noise, the mean will actually be zero.
  • Such random noise may be generated, for example, by a random generator based on the observation of a natural phenomenon such as a radioactive decay.
  • a pseudo noise a mathematical function is typically used which generates pseudorandom numbers based on an output value. These pseudorandom numbers have defined properties; in particular can be calculated how many must be grouped pseudo-random ⁇ pay, around a mean of zero to to reach. Even if the average of such a group is not zero, the pseudo noises can still be used because the average is known and can be computationally easily compensated.
  • random noise also refers in particular to "random dithering”
  • pseudo-random numbers also refers to "deterministic dithering”.
  • a simply defined signal such as a triangular or sawtooth signal can also be used.
  • a zero average is to be achieved, this may be done by including the period of time from which the used values are averaged to an integer number of periods of the corresponding warping signal.
  • the implementation of deterministic dithering is typically one
  • Distortion signal generator an adder, an analog-to-digital converter and a microcontroller used.
  • the adder typically provides for a superimposition of the distortion signal on the analog signal to be digitized, whereupon it is digitized by the analog-to-digital converter and forwarded in digitized form to the microcontroller.
  • the microcontroller then forms the mean value over a number of measured values, wherein it uses information of the distortion signal generator.
  • Adders are typi cally ⁇ constructed using active components such as operational amplifiers. It has been shown that although the ⁇ -like versions achieve high resolution and for Numerous purposes are suitable, but on the other hand also expensive and expensive to produce.
  • the invention relates to a device for digitizing an analog signal.
  • the device has an analog-to-digital converter with a signal input for the signal.
  • the apparatus further includes a distortion signal generator having a distortion signal output, wherein the distortion signal generator is configured to provide a distortion signal at the distortion signal output.
  • the distortion signal output is coupled exclusively to the analog-to-digital converter by means of passive components.
  • the invention is based on the recognition that the use of a conventional adder implemented by means of active components, such as operational amplifiers, is not absolutely necessary in order to achieve sufficient accuracy for many applications. Rather satisfy this passive components, in particular resistors (R) and / or Kondensa ⁇ factors (C) and optionally inductors (L).
  • the magnitude of the distortion signal is typi ⁇ cally few Least Significant Bits (LSB), for example 1, 2 or 3 LSB.
  • the magnitude of the Verzerrsignals is typically much smaller than the large ⁇ xowskiowski of the signal to be digitized, for example, the Verzerrsignal may have a maximum amount which is less than 10% or less than 5% of the maximum amount of the digitized analog signal.
  • the Verzerrsignal is preferably deterministic, for example, a three ⁇ ecks- or sawtooth signal or a pseudo-random signal.
  • the distortion signal preferably has a mean value of zero, but this is not absolutely necessary since a mean value deviating from zero can be computationally compensated without problems.
  • the analog-to-digital converter is preferably synchronized with the distortion signal generator.
  • a microcontroller for example, which receives and / or evaluates a signal supplied by the analog-to-digital converter can also be synchronized with the distortion signal generator.
  • information about the distortion signal can be transmitted as part of a synchronization.
  • the distortion signal output without active components, in particular without Operationsver ⁇ stronger, coupled to the analog-to-digital converter is particularly advantageous reduction of the effort and thus the cost.
  • the inventor of the present application has found that sufficient accuracy and quality can nevertheless be achieved for a variety of applications.
  • the analog-to-digital converter is part of a microcontroller. This allows direct further processing ⁇ the signals generated by the analog-to-digital converter, in particular an averaging and also a Ver ⁇ application in further calculations. b
  • the distortion signal generator is also part of the microcontroller. This allows a particularly advantageous simplification of the structure, since the microcontroller, which contains the analog-to-digital converter, can also generate the distortion signal at the same time.
  • the distortion signal generator can be implemented, for example, by means of a digital output of the microcontroller, which the
  • Distortion signal output forms Such digital outputs are often present in microcontrollers, for example, to perceive control functions. They are typically switchable via internal registers or counters in a defined manner, whereby the circuit can be controlled by software. This allows a software implementation of the Verzerrsignals by appropriate control of the digital output of the microcontroller.
  • the analog-to-digital converter has a differential input, the distortion signal output being coupled to a differential input terminal.
  • a differential input is typically an input in which the signal to be digitized is determined by the analog-to-digital converter between a positive signal input and a negative signal input.
  • the di ⁇ to gital bede signal can be in particular connected to the positive input signal thereby, whereas the Verzerrsignal output is coupled to the negative input of the analog-to-digital converter log.
  • the reverse version is possible.
  • the adder provided according to the prior art for generating an overlay can be replaced by the distortion signal output in a simple manner with an input of the Analog-to-digital converter is coupled. This allows a particularly simple, yet equally functional design.
  • a voltage divider is connected between the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably ground, wherein the terminal of the differential input is connected to an output of the voltage divider.
  • a voltage which is applied to the Verzerrsignalsignal output and which is typically much higher than needed, since it is typically the supply voltage of the microcontroller, can be reduced to a desired, much smaller value. This much smaller voltage is then used to distort the measurement of the analog-to-digital converter.
  • a capacitor is preferably further connected, which further preferably bridges at least one resistor of the voltage divider.
  • an applied respectively to the terminal of the differential input voltage may be, for example, by means of pulse width modulation is ⁇ provides means of Verzerrsignal output.
  • the capacitor is charged, for example, just enough so that it has the desired voltage.
  • a symmetrical square-wave voltage is output at the distortion signal output, whereby charge and discharge curves are produced at the capacitor, which typically each follow an exponential function. These can be used like the already mentioned triangular or sawtooth voltages.
  • the analog-to-digital converter has a reference input in addition to the signal input.
  • the distortion signal output is with the Coupled reference input.
  • an immediate coupling of the distortion signal output with the analog-to-digital converter can still be achieved using the reference input, which is typical for analog-digital Converters, in particular in microcontrollers, according to the manufacturer's specification should typically be connected to a terminal of one of the supply voltages, however, as the inventor has recognized, it can also be coupled to the distortion signal output.
  • a division operation is typically performed in the analog-to-digital converter with respect to the reference input.
  • the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably a positive potential, a voltage divider, wherein the reference input is connected to an output of the voltage divider.
  • a reference potential preferably a positive potential
  • a voltage divider wherein the reference input is connected to an output of the voltage divider.
  • a capacitor is preferably connected, which further preferably bridges at least one resistor of the voltage field.
  • Verzerrsignal output and the signal-providing signal terminal to the signal input are ge ⁇ coupled.
  • This allows for a superimposition of the at digitali ⁇ -stabilizing signal which is accommodatedge ⁇ up by the signal terminal and the Verzerrsignals.
  • the overlay does not take place here as in the two embodiments described above within the analog-to-digital converter, but outside.
  • passive components can be used, which saves a considerable amount of effort and costs. Nevertheless, a sufficient quality for most applications is achieved.
  • the Verzerrsignal-output is preferably DC coupled to the signal input, wherein the coupling is carried out in particular galvanically.
  • the signal terminal is preferably coupled to the signal input AC voltage, and more preferably capacitive.
  • Distortion signal output from the signal terminal reached Distortion signal output from the signal terminal reached.
  • the embodiment described here is particularly advantageous if the signal present at the signal terminal has a minimum frequency at least with regard to its relevant frequency components, frequency components below this minimum frequency not being relevant. In particular ⁇ sondere the signal should have no relevant DC ⁇ share.
  • the reverse embodiment can also be used, ie the distortion signal output can be AC-coupled to the signal input, whereas the signal connection is DC-coupled. This can be advantageous in particular when the signal has a relevant DC component or particularly low frequencies.
  • a voltage divider is connected between the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably ground, wherein the signal input is connected to an output of the voltage divider.
  • a reference potential preferably ground
  • the signal supplied by the analog-to-digital converter carries out signal demodulation, for example in the microcontroller.
  • components of AC signals can be identified in an advantageous manner. For this purpose, recourse can be had to known algorithms.
  • a resistor of the voltage divider connected between the distortion signal output and the output of the voltage divider is preferably larger than a resistance between the output of the voltage divider and connected to the reference potential. This achieves an advantageous reduction of the signal present at the distortion signal output, which is typically too high for a supply voltage of a microcontroller and thus too large.
  • FIG. 2 shows a microcontroller with wiring according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a microcontroller with wiring according to a third embodiment.
  • Fig. 1 shows a microcontroller yC, which has an integrated analog-to-digital converter ADC. This has a differential input, wherein the differential input has a positive terminal ADC + and a negative terminal ADC-. An applied between the two terminals ADC +, ADC- voltage difference is digitized by the analog-to-digital converter ADC.
  • the microcontroller yC has a digital output D, which in the present case serves as a distortion signal output.
  • the microcontroller yC thus also serves as a distortion signal generator at the same time.
  • the microcontroller software is implemented which ensures that the digital output D pulse width modulated or with a square wave signal at ⁇ at ⁇ can be controlled play in such a manner as already described above, so that a defined Verzerrsignal is generated across the subsequently described circuit , A frequency of a rectangular signal or another signal can be determined in particular by means of software.
  • the digital output D is connected via a voltage divider S to ground, the voltage divider S having a first resistor Rl and a second resistor R2.
  • the first resistor Rl has a significantly higher resistance than the second resistor R2.
  • the signal supplied by the digital output D which can change between ground and a Ver ⁇ supply voltage of the microcontroller yC, on divided down a much smaller value, which in terms of voltage three Least Significant Bits (LSB) of the analog-to-digital converter ADC corresponds here.
  • LSB Least Significant Bits
  • a capacitor C1 which can be charged by the voltage divider S, is connected via the second resistor R2.
  • the capacitor Cl is connected to an output of the voltage divider S, which is located between the two resistors Rl, R2.
  • the capacitor C1 When the digital output D assumes a positive potential, the capacitor C1 is charged in this way. When the digital output D assumes a negative potential, the capacitor C1 is discharged.
  • the distortion signal may arise as a sequence of different pulse width modulation settings at the digital output D.
  • the output of the voltage divider S and the associated terminal of the capacitor Cl is further connected to the negative terminal ADC- of the analog-to-digital converter ADC.
  • the signal applied to the positive terminal ADC + is digitized relative to a voltage value adjustable by means of the digital output D. This makes it possible to superimpose a distortion signal which can be adjusted via the digital output D in a manner similar to that which would occur if the distortion signal were superimposed by means of an upstream adder, as is customary in the prior art.
  • active components necessary according to the prior art can be dispensed with.
  • the microcontroller yC At the positive terminal ADC + is a signal VS, which is to be digitized.
  • the microcontroller yC further has a reference terminal Ref, which is connected to a reference voltage VR. This is used internally in the microcontroller yC, but is not relevant for the interconnection according to FIG.
  • the microcontroller yC is formed further to a defined signal sequence, in this case in the form of a sawtooth ⁇ signal to generate on the negative terminal ADC.
  • the digital output D is driven accordingly, so that the capacitor Cl assumes the necessary voltages. Since the microcontroller yC generates these values itself, it also knows them and can evaluate the signals supplied by the analog-to-digital converter ADC accordingly. In particular, an average value is formed over a plurality of measurements carried out in succession, this mean value being more accurate than the resolution of the analog-to-digital converter ADC.
  • the possible sampling frequency of the analog-to-digital converter ADC is considerably higher than would be required for sampling the signal VS.
  • a sawtooth signal as a distortion signal is advantageous in many applications. This can be done, for example, by means of a sequence of Pulse width modulation signals are generated at the digital output D.
  • Pulse width modulation signals are generated at the digital output D.
  • Fig. 2 shows a microcontroller with wiring according to a second embodiment.
  • the analog-to-digital converter ADC of the second embodiment has no differential input. It has only one positive terminal ADC +, to which the signal VS to be digitized is connected. Measured is relative to a purely internal negative terminal ADC-, which hard-wired to ground and not ver ⁇ changeable.
  • the microcontroller yC has a digital output D as in the first embodiment. This is also coupled to a voltage divider S with two resistors Rl, R2, wherein via the second resistor R2, a capacitor Cl is connected. In contrast to the first exemplary embodiment, however, the voltage divider S is not connected to ground at its end opposite the digital terminal D but to a supply voltage VDD. Basically, it can be used in a very similar way with respect to the first exporting ⁇ approximately example describes a Verzerrsignal be generated.
  • the output of the voltage divider S, to which also the capacitor C1 is connected is not connected to the negative terminal ADC, but to the reference terminal.
  • connection reference is an input for a used in the analog-digital converter ADC reference potential through which is shared at the positive terminal + ADC signal present before di ⁇ it is gitalinstrument.
  • the superimposition does not take place via a summation or subtraction, but via a division.
  • the microcontroller yC is programmed such that it also forms average values, but taking into account the differently superposed distortion signal. This can be done in the same way, a conversion of temporal resolution in a better sampling resolution.
  • FIG. 3 shows a microcontroller yC with a circuit according to a third exemplary embodiment.
  • the distortion signal is not coupled directly to the microcontroller yC, but rather the distortion signal is superimposed on the signal VS to be digitized.
  • the digitizing signal VS is coupled by means of a capacitor C1, so that it is AC voltage coupled. A DC component of the signal VS is thus hidden.
  • the digital output D of the microcontroller yC is connected in the same way as in FIG. 1 to a voltage divider S which has two resistors R1, R2 and is connected to ground at its end opposite the digital output D.
  • the output of the voltage divider S which lies between the resistors Rl, R2, is connected to the capacitor Cl.
  • connection ADC + connected to the positive connection ADC + connected.
  • it is connected to a third resistor R3, which in turn is connected at its opposite terminal to a supply voltage VDD.
  • the reference input Ref of the microcontroller yC is fixedly connected to a reference potential VR in the present case.
  • the distortion signal which is already adjusted as described above by means of the voltage divider S in its amount, directly superimposed on the signal to be digitized VS before it is coupled into the analog-to-digital converter ADC .
  • the circuit shown in FIG. 3 has a somewhat different transfer characteristic than an adder with active components such as operational amplifiers, this transfer characteristic is sufficient for typical applications. In particular, it can be compensated for the calculations performed by the microcontroller yC. By eliminating active components, a significant reduction in effort and cost is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for digitizing an analogue signal, wherein a distortion signal outlet of a distortion signal generator is only coupled to an analogue digital converter by means of passive components.

Description

Beschreibung / Description Description / Description
Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals. Die Vorrichtung weist einen Ana- log-Digital-Konverter mit einem Signaleingang für das Signal auf. Die Vorrichtung weist ferner einen Verzerrsignal-Generator mit einem Verzerrsignal-Ausgang auf, wobei der Verzerrsignal-Generator dazu ausgebildet ist, an dem Verzerrsignal-Ausgang ein Verzerrsignal zu liefern. The invention relates to a device for digitizing an analog signal. The device has an analog-to-digital converter with a signal input for the signal. The apparatus further includes a distortion signal generator having a distortion signal output, wherein the distortion signal generator is configured to provide a distortion signal at the distortion signal output.
Gattungsgemäße Vorrichtungen werden insbesondere verwendet, um analoge Signale in digitale Signale umzusetzen, beispielsweise um von einem Sensor gelieferte Signale mittels elektronischer Datenverarbeitung in einem Mikrocontroller oder einer sonstigen Steuerungseinheit auswerten und weiterverarbeiten zu können. Der Verzerrsignal-Generator dient dabei insbesondere dazu, die Auflösung des Analog-Digital-Konverters zu erhöhen. Hintergrund der Verwendung eines solchen Verzerrsignal-Generators ist die Tatsache, dass viele Analog-Digital-Konverter zwar eine Abtastfrequenz haben, welche deutlich schneller ist als für einen bestimmten Einsatzzweck notwendig, gleichzeitig aufgrund ihrer Auflösung, also des minimal unterscheidbaren Signalpegels, jedoch nur eine zu grobe Erfassung des Signals ermöglichen. Die Auflösung wird bei Analog-Digital-Konvertern üblicherweise in bit angegeben. Generic devices are used in particular to convert analog signals into digital signals, for example to be able to evaluate and further process signals delivered by a sensor by means of electronic data processing in a microcontroller or another control unit. The distortion signal generator serves in particular to increase the resolution of the analog-to-digital converter. Background of the use of such a Verzerrsignalgenerators is the fact that many analog-to-digital converters have a sampling frequency, which is much faster than necessary for a particular application, but at the same time because of their resolution, ie the minimum distinguishable signal level, but only one allow coarse detection of the signal. The resolution is usually specified in bit for analog-to-digital converters.
Beispielsweise können Analog-Digital-Konverter, auch als Analog-Digital-Wandler bezeichnet, eine Abtastrate von 100 kHz bis 200 kHz aufweisen, wohingegen die Bandbreite von Messgrößen eines angeschlossenen Sensors, insbesondere im Automobilbe¬ reich, beispielsweise unter 1 kHz liegen kann. Die Auflösung liegt dabei häufig in der Größenordnung von etwa 10 Bit, wo- hingegen in zahlreichen Anwendungen Auflösungen von beispielsweise 13 Bit oder 14 Bit wünschenswert wären. For example, analog-to-digital converters, also referred to as analog-to-digital converters, have a sampling rate of 100 kHz to 200 kHz, whereas the bandwidth of measured variables of a connected sensor, in particular in Automobilbe ¬ rich, for example, may be less than 1 kHz. The resolution is often on the order of about 10 bits, where however, in many applications, resolutions of, for example, 13 bits or 14 bits would be desirable.
Der Verzerrsignal-Generator wird deshalb eingesetzt, um eine Konvertierung der zeitlichen Auflösung in eine höhere Abtastgenauigkeit vorzunehmen. Dieses Verfahren wird auch als Dithering bezeichnet. Dabei wird zum zu digitalisierenden Signal ein Rauschen mit geringem Effektivwert addiert, typischerweise in der Größenordnung von wenigen geringwertigsten Bits, auch als Least Significant Bits (LSB) bezeichnet. Ein daraus resul¬ tierendes Signal, welches dann vom Analog-Digital-Konverter digitalisiert wird, schwankt um den dem zu digitalisierenden Signal entsprechenden Wert mit dem Augenblickswert des Verzerrsignals. Wenn das Verzerrsignal beispielsweise den Mittelwert null hat, so kann der Mittelwert vieler Ausgangswerte des Analog-Digital-Konverters dem korrekten Ausgangswert des konstanten zu digitalisierenden Signal entsprechen. Dieser Mittelwert weist jedoch eine höhere Auflösung auf. Bei der Mittelwertbildung entstehen nämlich Stellen mit einer geringeren Wertigkeit als 1 LSB. Grundsätzlich stehen hierfür sowohl die Verwendung eines zufälligen Rauschens wie auch eines Pseudo- rauschens als Verzerrsignal zur Verfügung. Bei einem zufälligen Rauschen ist es nicht zwingend sichergestellt, dass bei einer Gruppe von beispielsweise fünfzig aufeinanderfolgenden Werten des Rauschens der Mittelwert auch tatsächlich null beträgt. Ein solches zufälliges Rauschen kann beispielsweise durch einen Zufallsgenerator erzeugt werden, welcher auf der Beobachtung eines Naturphänomens wie beispielsweise eines radioaktiven Zerfalls basiert. Bei der Verwendung eines Pseudorauschens wird typischerweise eine mathematische Funktion verwendet, welche basierend auf einem Ausgangswert Pseudozufallszahlen erzeugt. Diese Pseudozufallszahlen haben definierte Eigenschaften; insbesondere kann berechnet werden, wie viele Pseudozufalls¬ zahlen gruppiert werden müssen, um einen Mittelwert von null zu erreichen. Selbst wenn der Mittelwert einer solchen Gruppe nicht null beträgt, so kann das Pseudorauschen immer noch verwendet werden, da der Mittelwert bekannt ist und einfach rechnerisch kompensiert werden kann. The distortion signal generator is therefore used to convert the temporal resolution into a higher sampling accuracy. This method is also called dithering. In this case, noise with a low rms value is added to the signal to be digitized, typically of the order of a few least significant bits, also referred to as Least Significant Bits (LSB). A therefrom resul ¬ animal end signal which is then digitized by the analog-to-digital converter fluctuates around the digitized signal to the corresponding value with the instantaneous value of the Verzerrsignals. For example, if the distortion signal has the mean value of zero, the average of many output values of the analog-to-digital converter may correspond to the correct output value of the constant signal to be digitized. However, this average has a higher resolution. In the averaging, in fact, places with a lower significance than 1 LSB arise. In principle, both the use of a random noise and of a pseudo noise as a distortion signal are available for this purpose. With random noise, it is not necessarily guaranteed that for a group of, for example, fifty consecutive values of noise, the mean will actually be zero. Such random noise may be generated, for example, by a random generator based on the observation of a natural phenomenon such as a radioactive decay. When using a pseudo noise, a mathematical function is typically used which generates pseudorandom numbers based on an output value. These pseudorandom numbers have defined properties; in particular can be calculated how many must be grouped pseudo-random ¬ pay, around a mean of zero to to reach. Even if the average of such a group is not zero, the pseudo noises can still be used because the average is known and can be computationally easily compensated.
Bei der Verwendung von zufälligem Rauschen wird insbesondere auch von „Random Dithering" gesprochen, wohingegen bei der Verwendung von Pseudozufallszahlen auch von „Deterministic Dithering" gesprochen wird. Es hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung von Pseudozufallszahlen auch ein einfach definiertes Signal wie etwa ein Dreieck- oder Sägezahnsignal verwendet werden kann. Wenn dabei ein Mittelwert von null erreicht werden soll, kann dies typischerweise dadurch erfolgen, dass der Zeitraum, aus welchem die verwendeten Werte stammen, die zu einem Wert gemittelt werden, eine ganzzahlige Anzahl von Perioden des entsprechenden Verzerrsignals umfasst. Es genügt jedoch grundsätzlich sogar, wenn der Mittelwert konstant und bekannt ist, da die Möglichkeit zur rechnerischen Kompensation besteht. Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen werden zur Implementierung von Deterministic Dithering typischerweise einThe use of random noise also refers in particular to "random dithering", whereas the use of pseudo-random numbers also refers to "deterministic dithering". It has been found that when using pseudorandom numbers, a simply defined signal such as a triangular or sawtooth signal can also be used. Typically, if a zero average is to be achieved, this may be done by including the period of time from which the used values are averaged to an integer number of periods of the corresponding warping signal. However, it is basically sufficient even if the mean value is constant and known, since there is the possibility of computational compensation. In generic devices, the implementation of deterministic dithering is typically one
Verzerrsignal-Generator, ein Addierer, ein Ana- log-Digital-Konverter und ein MikroController verwendet. Der Addierer sorgt dabei typischerweise für eine Überlagerung des Verzerrsignals über das zu digitalisierende analoge Signal, woraufhin es vom Analog-Digital-Konverter digitalisiert und in digitalisierter Form an den MikroController weitergeleitet wird. Der MikroController bildet anschließend den Mittelwert über eine Anzahl von Messwerten, wobei er auf Informationen des Verzerrsignal-Generators zurückgreift. Addierer werden typi¬ scherweise unter Verwendung von aktiven Komponenten wie Operationsverstärkern aufgebaut. Es hat sich gezeigt, dass der¬ artige Ausführungen zwar eine hohe Auflösung erreichen und für zahlreiche Einsatzzwecke geeignet sind, jedoch andererseits auch aufwändig und teuer herzustellen sind. Distortion signal generator, an adder, an analog-to-digital converter and a microcontroller used. The adder typically provides for a superimposition of the distortion signal on the analog signal to be digitized, whereupon it is digitized by the analog-to-digital converter and forwarded in digitized form to the microcontroller. The microcontroller then forms the mean value over a number of measured values, wherein it uses information of the distortion signal generator. Adders are typi cally ¬ constructed using active components such as operational amplifiers. It has been shown that although the ¬-like versions achieve high resolution and for Numerous purposes are suitable, but on the other hand also expensive and expensive to produce.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals vorzusehen, welche im Vergleich zu Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik einfacher ausgeführt ist. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. It is therefore an object of the invention to provide an apparatus for digitizing an analog signal, which is simpler compared to prior art devices. This is inventively achieved by a device according to claim 1. Advantageous embodiments can be taken, for example, the dependent claims. The content of the claims is made by express reference to the content of the description.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals. Die Vorrichtung weist einen Ana- log-Digital-Konverter mit einem Signaleingang für das Signal auf. Die Vorrichtung weist ferner einen Verzerrsignal-Generator mit einem Verzerrsignal-Ausgang auf, wobei der Verzerrsignal-Generator dazu ausgebildet ist, an dem Verzerrsignal-Ausgang ein Verzerrsignal zu liefern. The invention relates to a device for digitizing an analog signal. The device has an analog-to-digital converter with a signal input for the signal. The apparatus further includes a distortion signal generator having a distortion signal output, wherein the distortion signal generator is configured to provide a distortion signal at the distortion signal output.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verzerrsignal-Ausgang ausschließlich mittels passiver Komponenten an den Ana- log-Digital-Konverter gekoppelt ist. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Verwendung eines konventionellen, mittels aktiver Komponenten wie Operationsverstärkern ausgeführten Addierers nicht zwingend notwendig ist, um eine für viele Anwendungen ausreichende Genauigkeit zu erreichen. Vielmehr genügen hierfür passive Komponenten, insbesondere Widerstände (R) und/oder Kondensa¬ toren (C) sowie gegebenenfalls Induktivitäten (L) . According to the invention, it is provided that the distortion signal output is coupled exclusively to the analog-to-digital converter by means of passive components. The invention is based on the recognition that the use of a conventional adder implemented by means of active components, such as operational amplifiers, is not absolutely necessary in order to achieve sufficient accuracy for many applications. Rather satisfy this passive components, in particular resistors (R) and / or Kondensa ¬ factors (C) and optionally inductors (L).
Die Größenordnung des Verzerrsignals beträgt dabei typi¬ scherweise wenige Least Significant Bits (LSB) , beispielsweise 1, 2 oder 3 LSB. Insbesondere ist die Größenordnung des Verzerrsignals typischerweise deutlich kleiner als die Grö¬ ßenordnung des zu digitalisierenden Signals, beispielsweise kann das Verzerrsignal einen maximalen Betrag haben, welcher geringer als 10% oder geringer als 5% des maximalen Betrags des zu digitalisierenden analogen Signals ist. Das Verzerrsignal ist dabei vorzugsweise deterministisch, beispielsweise ein Drei¬ ecks- oder Sägezahnsignal oder auch ein Pseudozufallszahlen- signal. Vorzugsweise hat das Verzerrsignal einen Mittelwert von null, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, da ein von null abweichender Mittelwert problemlos rechnerisch kompensiert werden kann. Der Analog-Digital-Konverter ist vorzugsweise mit dem Verzerrsignal-Generator synchronisiert. Anstelle des Analog-Digital-Konverters kann beispielsweise auch ein Mik- rocontroller, welcher ein von dem Analog-Digital-Konverter geliefertes Signal empfängt und/oder auswertet, entsprechend mit dem Verzerrsignal-Generator synchronisiert sein. Im Rahmen einer Synchronisierung können insbesondere Informationen über das Verzerrsignal übermittelt werden. The magnitude of the distortion signal is typi ¬ cally few Least Significant Bits (LSB), for example 1, 2 or 3 LSB. In particular, the magnitude of the Verzerrsignals is typically much smaller than the large ¬ ßenordnung of the signal to be digitized, for example, the Verzerrsignal may have a maximum amount which is less than 10% or less than 5% of the maximum amount of the digitized analog signal. The Verzerrsignal is preferably deterministic, for example, a three ¬ ecks- or sawtooth signal or a pseudo-random signal. The distortion signal preferably has a mean value of zero, but this is not absolutely necessary since a mean value deviating from zero can be computationally compensated without problems. The analog-to-digital converter is preferably synchronized with the distortion signal generator. Instead of the analog-to-digital converter, a microcontroller, for example, which receives and / or evaluates a signal supplied by the analog-to-digital converter can also be synchronized with the distortion signal generator. In particular, information about the distortion signal can be transmitted as part of a synchronization.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Verzerrsignal-Ausgang ohne aktive Komponenten, insbesondere ohne Operationsver¬ stärker, an den Analog-Digital-Konverter gekoppelt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Reduzierung des Aufwands und damit der Kosten. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, dass für vielfältige Anwendungen trotzdem eine ausreichende Genauigkeit und Qualität erreicht werden kann. According to a preferred embodiment, the distortion signal output without active components, in particular without Operationsver ¬ stronger, coupled to the analog-to-digital converter. This allows a particularly advantageous reduction of the effort and thus the cost. The inventor of the present application has found that sufficient accuracy and quality can nevertheless be achieved for a variety of applications.
Bevorzugt ist der Analog-Digital-Konverter Bestandteil eines MikroControllers. Dies ermöglicht eine unmittelbare Weiter¬ verarbeitung der vom Analog-Digital-Konverter erzeugten Signale, insbesondere eine Mittelwertbildung und auch eine Ver¬ wendung in weitergehenden Berechnungen. b Preferably, the analog-to-digital converter is part of a microcontroller. This allows direct further processing ¬ the signals generated by the analog-to-digital converter, in particular an averaging and also a Ver ¬ application in further calculations. b
Weiter bevorzugt ist der Verzerrsignal-Generator ebenfalls Bestandteil des MikroControllers . Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Vereinfachung des Aufbaus, da der MikroController, welcher den Analog-Digital-Konverter enthält, gleichzeitig auch das Verzerrsignal erzeugen kann. Der Verzerrsignal-Generator kann dabei beispielsweise mittels eines digitalen Ausgangs des MikroControllers implementiert sein, welcher denMore preferably, the distortion signal generator is also part of the microcontroller. This allows a particularly advantageous simplification of the structure, since the microcontroller, which contains the analog-to-digital converter, can also generate the distortion signal at the same time. The distortion signal generator can be implemented, for example, by means of a digital output of the microcontroller, which the
Verzerrsignal-Ausgang bildet. Derartige digitale Ausgänge sind in MikroControllern häufig vorhanden, beispielsweise um Steuerungsfunktionen wahrzunehmen. Sie sind typischerweise über interne Register oder Zähler in definierter Weise schaltbar, wobei die Schaltung durch Software kontrolliert werden kann. Dies ermöglicht eine softwaremäßige Implementierung des Verzerrsignals durch entsprechende Ansteuerung des digitalen Ausgangs des MikroControllers. Distortion signal output forms. Such digital outputs are often present in microcontrollers, for example, to perceive control functions. They are typically switchable via internal registers or counters in a defined manner, whereby the circuit can be controlled by software. This allows a software implementation of the Verzerrsignals by appropriate control of the digital output of the microcontroller.
Gemäß einer Ausführung weist der Analog-Digital-Konverter einen differenziellen Eingang auf, wobei der Verzerrsignal-Ausgang mit einem Anschluss des differenziellen Eingangs gekoppelt ist. Eine solche Ausführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das zu digitalisierende Signal massebezogen ist. Bei einem diffe- renziellen Eingang handelt es sich typischerweise um einen Eingang, bei welchem das zu digitalisierende Signal von dem Analog-Digital-Konverter zwischen einem positiven Signaleingang und einem negativen Signaleingang ermittelt wird. Das zu di¬ gitalisierende Signal kann dabei insbesondere an den positiven Signaleingang angeschlossen werden, wohingegen der Verzerrsignal-Ausgang mit dem negativen Eingang des Ana- log-Digital-Konverters gekoppelt wird. Auch die umgekehrte Ausführung ist jedoch möglich. Bei der Verwendung eines Ana- log-Digital-Konverters mit einem differenziellen Eingang kann der gemäß dem Stand der Technik vorgesehene Addierer zur Erzeugung einer Überlagerung dadurch ersetzt werden, dass der Verzerrsignal-Ausgang auf einfache Weise mit einem Eingang des Analog-Digital-Konverters gekoppelt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache und trotzdem genauso funktionale Ausführung. According to one embodiment, the analog-to-digital converter has a differential input, the distortion signal output being coupled to a differential input terminal. Such an embodiment is particularly advantageous if the signal to be digitized is ground-related. A differential input is typically an input in which the signal to be digitized is determined by the analog-to-digital converter between a positive signal input and a negative signal input. The di ¬ to gitalisierende signal can be in particular connected to the positive input signal thereby, whereas the Verzerrsignal output is coupled to the negative input of the analog-to-digital converter log. However, the reverse version is possible. When using an analog-to-digital converter with a differential input, the adder provided according to the prior art for generating an overlay can be replaced by the distortion signal output in a simple manner with an input of the Analog-to-digital converter is coupled. This allows a particularly simple, yet equally functional design.
Bevorzugt ist dabei zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang und einem Referenzpotential, vorzugsweise Masse, ein Spannungsteiler angeschlossen, wobei der Anschluss des differenziellen Eingangs an einem Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen ist. Damit kann eine Spannung, welche an dem Verzerrsignal-Ausgang anliegt und welche typischerweise deutlich höher als benötigt ist, da es sich dabei typischerweise um die Versorgungsspannung des MikroControllers handelt, auf einen gewünschten, deutlich kleineren Wert verringert werden. Diese deutlich kleinere Spannung wird dann zum Verzerren der Messung des Analog-Digital-Konverters verwendet. Zwischen dem Anschluss des differenziellen Eingangs und dem Referenzpotential ist dabei vorzugsweise ferner ein Kondensator angeschlossen, welcher weiter bevorzugt zumindest einen Widerstand des Spannungsteilers überbrückt. Damit kann mittels des Verzerrsignal-Ausgangs eine jeweils an dem Anschluss des differenziellen Eingangs anliegende Spannung beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation einge¬ stellt werden. Der Kondensator wird dabei beispielsweiseweise gerade so weit aufgeladen, dass er die gewünschte Spannung aufweist . Gemäß einer einfach zu realisierenden Ausführung wird eine symmetrische Rechteckspannung am Verzerrsignal-Ausgang ausgegeben, wodurch am Kondensator Lade- und Entladekurven entstehen, welche typischerweise jeweils einer Exponentialfunktion folgen. Diese lassen sich wie die bereits erwähnten Dreieck- oder Sägezahnspannungen verwenden. Preferably, a voltage divider is connected between the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably ground, wherein the terminal of the differential input is connected to an output of the voltage divider. Thus, a voltage which is applied to the Verzerrsignalsignal output and which is typically much higher than needed, since it is typically the supply voltage of the microcontroller, can be reduced to a desired, much smaller value. This much smaller voltage is then used to distort the measurement of the analog-to-digital converter. Between the connection of the differential input and the reference potential, a capacitor is preferably further connected, which further preferably bridges at least one resistor of the voltage divider. Thus, an applied respectively to the terminal of the differential input voltage may be, for example, by means of pulse width modulation is ¬ provides means of Verzerrsignal output. The capacitor is charged, for example, just enough so that it has the desired voltage. According to an embodiment which is easy to implement, a symmetrical square-wave voltage is output at the distortion signal output, whereby charge and discharge curves are produced at the capacitor, which typically each follow an exponential function. These can be used like the already mentioned triangular or sawtooth voltages.
Gemäß einer alternativen Ausführung weist der Ana- log-Digital-Konverter zusätzlich zum Signaleingang einen Referenzeingang auf. Der Verzerrsignal-Ausgang ist dabei mit dem Referenzeingang gekoppelt. Damit kann bei Ana- log-Digital-Konvertern, welche keinen differenziellen Eingang haben, trotzdem eine unmittelbare Kopplung des Verzerrsignal-Ausgangs mit dem Analog-Digital-Konverter er- reicht werden, wobei hierfür der Referenzeingang verwendet wird, welcher bei typischen Analog-Digital-Konvertern, insbesondere in MikroControllern, laut Herstellerspezifikation typischerweise mit einem Anschluss einer der Versorgungsspannungen verbunden sein soll, jedoch wie der Erfinder erkannt hat auch mit dem Verzerrsignal-Ausgang gekoppelt werden kann. Dabei wird typischerweise eine Divisionsoperation in dem Analog-Digital-Konverter bezüglich des Referenzeingangs ausgeführt. Es handelt sich hierbei typischerweise also nicht um eine Überlagerung des Verzerrsignals über das zu digitalisierende Signal durch Addition oder Subtraktion, sondern durch Division, was bei der Weiterverarbeitung im Rahmen einer Berechnung jedoch leicht berücksichtigt werden kann. Durch die Division anstelle von Addition oder Subtraktion kann auch davon gesprochen werden, dass das Vorgehen nicht mehr als Dithering bezeichnet wird. Die Wirkung ist jedoch sehr ähnlich. According to an alternative embodiment, the analog-to-digital converter has a reference input in addition to the signal input. The distortion signal output is with the Coupled reference input. Thus, with analog-to-digital converters which do not have a differential input, an immediate coupling of the distortion signal output with the analog-to-digital converter can still be achieved using the reference input, which is typical for analog-digital Converters, in particular in microcontrollers, according to the manufacturer's specification should typically be connected to a terminal of one of the supply voltages, however, as the inventor has recognized, it can also be coupled to the distortion signal output. In this case, a division operation is typically performed in the analog-to-digital converter with respect to the reference input. This is therefore typically not a superposition of the distortion signal on the signal to be digitized by addition or subtraction, but by division, which can be easily taken into account in the further processing in the context of a calculation. The division instead of addition or subtraction can also be said that the procedure is no longer referred to as dithering. The effect is very similar.
Bevorzug ist dabei zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang und einem Referenzpotential, vorzugsweise einem positiven Potential, ein Spannungsteiler angeschlossen, wobei der Referenzeingang an einem Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen ist. Damit kann in ähnlicher Weise wie oben bereits beschrieben das Signal auf die gewünschte Größenordnung angepasst werden. Favor is connected between the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably a positive potential, a voltage divider, wherein the reference input is connected to an output of the voltage divider. Thus, in a similar manner as described above, the signal can be adjusted to the desired order of magnitude.
Zwischen dem Referenzeingang und dem Referenzpotential ist dabei vorzugsweise ein Kondensator angeschlossen, welcher weiter bevorzugt zumindest einen Widerstand des Spannungsfelds überbrückt. Damit kann in gleicher Weise wie bereits weiter oben beschrieben die gewünschte Spannung insbesondere durch Pulsweitenmodulation oder die weiter oben bereits beschriebene Rechteckspannung eingestellt werden. Between the reference input and the reference potential, a capacitor is preferably connected, which further preferably bridges at least one resistor of the voltage field. Thus, in the same way as already described above, the desired voltage in particular by Pulse width modulation or the already described above square-wave voltage can be adjusted.
Gemäß einer Ausführung sind der Verzerrsignal-Ausgang und ein das Signal liefernder Signalanschluss mit dem Signaleingang ge¬ koppelt. Dies ermöglicht eine Überlagerung des zu digitali¬ sierenden Signals, welches von dem Signalanschluss bereitge¬ stellt wird, und des Verzerrsignals. Die Überlagerung erfolgt hierbei also nicht wie bei den beiden bereits beschriebenen Ausführungen innerhalb des Analog-Digital-Konverters , sondern außerhalb. Auch hierbei kann, wie der Erfinder der vorliegenden Anmeldung erkannt hat, auf ausschließlich passive Komponenten zurückgegriffen werden, was in erheblichem Maße Aufwand und Kosten einspart. Eine für die meisten Anwendungszwecke aus- reichende Qualität ergibt sich trotzdem. According to an embodiment of the Verzerrsignal output and the signal-providing signal terminal to the signal input are ge ¬ coupled. This allows for a superimposition of the at digitali ¬-stabilizing signal which is bereitge ¬ up by the signal terminal and the Verzerrsignals. The overlay does not take place here as in the two embodiments described above within the analog-to-digital converter, but outside. Here too, as the inventor of the present application has recognized, only passive components can be used, which saves a considerable amount of effort and costs. Nevertheless, a sufficient quality for most applications is achieved.
Der Verzerrsignal-Ausgang ist dabei mit dem Signaleingang vorzugsweise gleichspannungsgekoppelt, wobei die Kopplung dabei insbesondere galvanisch erfolgt. Der Signalanschluss wird dabei bevorzugt mit dem Signaleingang wechselspannungsgekoppelt, und zwar weiter bevorzugt kapazitiv. Durch die Gleichspannungs¬ kopplung des Verzerrsignal-Ausgangs wird eine unmittelbare Einleitung des Verzerrsignals in den Analog-Digital-Konverter erreicht. Durch die kapazitive Kopplung des Signalanschlusses wird eine gleichspannungsmäßige Entkopplung desThe Verzerrsignal-output is preferably DC coupled to the signal input, wherein the coupling is carried out in particular galvanically. The signal terminal is preferably coupled to the signal input AC voltage, and more preferably capacitive. By DC ¬ coupling of Verzerrsignal output a direct introduction of Verzerrsignals is achieved in the analog to digital converter. Due to the capacitive coupling of the signal terminal is a DC decoupling of
Verzerrsignal-Ausgangs von dem Signalanschluss erreicht. Es sei erwähnt, dass die hier beschriebene Ausführung insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das am Signalanschluss anliegende Signal zumindest hinsichtlich seiner relevanten Frequenzbestandteile eine Mindestfrequenz aufweist, wobei Frequenzbestandteile unterhalb dieser Mindestfrequenz nicht relevant sind. Insbe¬ sondere sollte das Signal keinen relevanten Gleichspannungs¬ anteil aufweisen. Alternativ hierzu kann auch die umgekehrte Ausführung verwendet werden, d.h. der Verzerrsignal-Ausgang kann mit dem Signaleingang wechselspannungsgekoppelt sein, wohingegen der Sig- nalanschluss gleichspannungsgekoppelt ist. Dies kann insbe- sondere dann vorteilhaft sein, wenn das Signal eine relevante Gleichspannungskomponente oder besonders niedrige Frequenzen aufweist . Distortion signal output from the signal terminal reached. It should be mentioned that the embodiment described here is particularly advantageous if the signal present at the signal terminal has a minimum frequency at least with regard to its relevant frequency components, frequency components below this minimum frequency not being relevant. In particular ¬ sondere the signal should have no relevant DC ¬ share. Alternatively, the reverse embodiment can also be used, ie the distortion signal output can be AC-coupled to the signal input, whereas the signal connection is DC-coupled. This can be advantageous in particular when the signal has a relevant DC component or particularly low frequencies.
Bevorzugt ist zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang und einem Referenzpotential, vorzugsweise Masse, ein Spannungsteiler angeschlossen, wobei der Signaleingang an einem Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen ist. Damit wird wie weiter oben bereits beschrieben eine Anpassung der Größenordnung des Verzerrsignals erreicht. Nach einer Digitalisierung wird bei dem von dem Analog-Digital-Konverter gelieferten Signal gemäß einer Ausführung eine Signaldemodulation vorgenommen, beispielsweise im MikroController. Damit können Komponenten von Wechselspannungssignalen in vorteilhafter Weise identifiziert werden. Hierzu kann auf bekannte Algorithmen zurückgegriffen werden. Preferably, a voltage divider is connected between the Verzerrsignal-output and a reference potential, preferably ground, wherein the signal input is connected to an output of the voltage divider. As a result, an adaptation of the order of magnitude of the distortion signal is achieved as already described above. After digitization, the signal supplied by the analog-to-digital converter according to one embodiment carries out signal demodulation, for example in the microcontroller. Thus, components of AC signals can be identified in an advantageous manner. For this purpose, recourse can be had to known algorithms.
Bei Ausführungen mit einem Spannungsteiler, insbesondere bei solchen, wie sie weiter oben beschrieben wurden, ist vorzugsweise ein Widerstand des Spannungsteilers, welcher zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang und dem Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen ist, größer als ein Widerstand, welcher zwischen dem Ausgang des Spannungsteilers und dem Referenzpotential angeschlossen ist. Damit wird eine vorteilhafte Verkleinerung des an dem Verzerrsignal-Ausgang anliegenden Signals, welches typischerweise eine Versorgungsspannung eines MikroControllers und damit betragsmäßig zu groß ist, erreicht. In embodiments with a voltage divider, in particular those described above, a resistor of the voltage divider connected between the distortion signal output and the output of the voltage divider is preferably larger than a resistance between the output of the voltage divider and connected to the reference potential. This achieves an advantageous reduction of the signal present at the distortion signal output, which is typically too high for a supply voltage of a microcontroller and thus too large.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen: Fig. 1: einen MikroController mit Beschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Further features and advantages will be apparent to those skilled in the embodiment described below with reference to the accompanying drawings. Showing: 1 shows a microcontroller with wiring according to a first embodiment,
Fig. 2: einen MikroController mit Beschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und  2 shows a microcontroller with wiring according to a second embodiment, and
Fig. 3: einen MikroController mit Beschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 shows a microcontroller with wiring according to a third embodiment.
Fig. 1 zeigt einen MikroController yC, welcher einen integrierten Analog-Digital-Konverter ADC aufweist. Dieser weist einen differenziellen Eingang auf, wobei der differenzielle Eingang einen positiven Anschluss ADC+ und einen negativen Anschluss ADC- aufweist. Eine zwischen den beiden Anschlüssen ADC+, ADC- anliegende Spannungsdifferenz wird von dem Analog-Digital-Konverter ADC digitalisiert. Fig. 1 shows a microcontroller yC, which has an integrated analog-to-digital converter ADC. This has a differential input, wherein the differential input has a positive terminal ADC + and a negative terminal ADC-. An applied between the two terminals ADC +, ADC- voltage difference is digitized by the analog-to-digital converter ADC.
Der MikroController yC weist einen digitalen Ausgang D auf, welcher vorliegend als Verzerrsignal-Ausgang dient. Der Mik- rocontroller yC dient somit gleichzeitig auch als Verzerrsignal-Generator. In dem MikroController ist Software implementiert, welche dafür sorgt, dass der digitale Ausgang D pulsweitenmoduliert oder mit einem Rechtecksignal, bei¬ spielsweise derart wie weiter oben bereits beschrieben, an¬ gesteuert werden kann, so dass über die nachfolgend beschriebene Schaltung ein definiertes Verzerrsignal erzeugt wird. Eine Frequenz eines Rechtecksignals oder eines anderen Signals kann dabei insbesondere mittels Software bestimmt werden. The microcontroller yC has a digital output D, which in the present case serves as a distortion signal output. The microcontroller yC thus also serves as a distortion signal generator at the same time. In the microcontroller software is implemented which ensures that the digital output D pulse width modulated or with a square wave signal at ¬ at ¬ can be controlled play in such a manner as already described above, so that a defined Verzerrsignal is generated across the subsequently described circuit , A frequency of a rectangular signal or another signal can be determined in particular by means of software.
Der digitale Ausgang D ist über einen Spannungsteiler S mit Masse verbunden, wobei der Spannungsteiler S einen ersten Widerstand Rl und einen zweiten Widerstand R2 aufweist. Der erste Widerstand Rl weist dabei einen deutlich höheren Widerstandswert auf als der zweite Widerstand R2. Somit wird das von dem digitalen Ausgang D gelieferte Signal, welches zwischen Masse und einer Ver¬ sorgungsspannung des MikroControllers yC wechseln kann, auf einen wesentlich kleineren Wert heruntergeteilt, welcher vorliegend spannungsmäßig drei Least Significant Bits (LSB) des Analog-Digital-Konverters ADC entspricht. Über den zweiten Widerstand R2 ist des Weiteren ein Kondensator Cl verschaltet, welcher durch den Spannungsteiler S geladen werden kann. Der Kondensator Cl ist dabei an einem Ausgang des Spannungsteilers S angeschlossen, welcher zwischen den beiden Widerständen Rl, R2 liegt. Wenn der digitale Ausgang D ein positives Potential annimmt, so wird auf diese Weise der Kondensator Cl geladen. Wenn der digitale Ausgang D ein negatives Potential annimmt, so wird der Kondensator Cl entladen. Dies ermöglicht eine genaue Einstellung der Spannung des Kondensators Cl . Beispielsweise kann das Verzerrsignal als Sequenz unterschiedlicher Pulsweitenmodulationseinstellungen am digitalen Ausgang D entstehen. Es können jedoch auch Zwischenwerte am Ausgang des Spannungsteilers S mit Hilfe des Kondensators Cl erzeugt werden, insbesondere zwischen den Werten, welche der Ausgang des Spannungsteilers S mit hohem beziehungsweise niedrigem Potential am Verzerrsignal-Ausgang annimmt. In diesem Fall wird also insbesondere gemessen, während die Spannung am Ausgang des Spannungsteilers S steigt und fällt, wobei die Auslegung der Komponenten vorzugsweise derart bemessen ist, dass die Spannung gleichmäßig steigt und fällt. Der Ausgang des Spannungsteilers S und der damit verbundene Anschluss des Kondensators Cl ist des Weiteren mit dem negativen Anschluss ADC- des Analog-Digital-Konverters ADC verbunden. Somit wird das an dem positiven Anschluss ADC+ anliegende Signal relativ zu einem mittels des digitalen Ausgangs D einstellbaren Spannungswert digitalisiert. Dies ermöglicht eine Überlagerung eines über den digitalen Ausgang D einstellbaren Verzerrsignals in ähnlicher Weise, wie dies bei einer Überlagerung des Verzerrsignals mittels eines vorgeschalteten Addierers, wie beim Stand der Technik üblich, erfolgen würde. Auf die Verwendung der dafür gemäß dem Stand der Technik notwendigen aktiven Komponenten kann jedoch verzichtet werden. The digital output D is connected via a voltage divider S to ground, the voltage divider S having a first resistor Rl and a second resistor R2. The first resistor Rl has a significantly higher resistance than the second resistor R2. Thus, the signal supplied by the digital output D, which can change between ground and a Ver ¬ supply voltage of the microcontroller yC, on divided down a much smaller value, which in terms of voltage three Least Significant Bits (LSB) of the analog-to-digital converter ADC corresponds here. Furthermore, a capacitor C1, which can be charged by the voltage divider S, is connected via the second resistor R2. The capacitor Cl is connected to an output of the voltage divider S, which is located between the two resistors Rl, R2. When the digital output D assumes a positive potential, the capacitor C1 is charged in this way. When the digital output D assumes a negative potential, the capacitor C1 is discharged. This allows accurate adjustment of the voltage of the capacitor Cl. For example, the distortion signal may arise as a sequence of different pulse width modulation settings at the digital output D. However, it is also possible to generate intermediate values at the output of the voltage divider S with the aid of the capacitor C1, in particular between the values which the output of the voltage divider S assumes with high or low potential at the distortion signal output. In this case, in particular, measurements are therefore made while the voltage at the output of the voltage divider S rises and falls, wherein the design of the components is preferably dimensioned such that the voltage rises and falls uniformly. The output of the voltage divider S and the associated terminal of the capacitor Cl is further connected to the negative terminal ADC- of the analog-to-digital converter ADC. Thus, the signal applied to the positive terminal ADC + is digitized relative to a voltage value adjustable by means of the digital output D. This makes it possible to superimpose a distortion signal which can be adjusted via the digital output D in a manner similar to that which would occur if the distortion signal were superimposed by means of an upstream adder, as is customary in the prior art. On the use of however, active components necessary according to the prior art can be dispensed with.
An dem positiven Anschluss ADC+ liegt ein Signal VS an, welches digitalisiert werden soll. Der MikroController yC weist vorliegend ferner einen Referenzanschluss Ref auf, welcher mit einer Referenzspannung VR verbunden ist. Diese wird intern in dem MikroController yC verwendet, ist für die Verschaltung gemäß Fig. 1 jedoch nicht weiter relevant. At the positive terminal ADC + is a signal VS, which is to be digitized. In the present case, the microcontroller yC further has a reference terminal Ref, which is connected to a reference voltage VR. This is used internally in the microcontroller yC, but is not relevant for the interconnection according to FIG.
Der MikroController yC ist des Weiteren dazu ausgebildet, eine definierte Signalfolge, vorliegend in Form eines Sägezahn¬ signals, an dem negativen Anschluss ADC- zu erzeugen. Hierzu wird der digitale Ausgang D entsprechend angesteuert, so dass der Kondensator Cl die notwendigen Spannungen annimmt. Da der MikroController yC diese Werte selbst erzeugt, kennt er diese auch und kann die von dem Analog-Digital-Konverter ADC gelieferten Signale entsprechend auswerten. Insbesondere wird über eine Vielzahl hintereinander ausgeführter Messungen ein Mit- telwert gebildet, wobei dieser Mittelwert genauer ist als die Auflösung des Analog-Digital-Konverters ADC. Die mögliche Abtastfrequenz des Analog-Digital-Konverters ADC liegt jedoch erheblich höher als zur Abtastung des Signals VS erforderlich wäre. Durch die eben beschriebene Mittelwertbildung unter Verwendung des Verzerrsignals kann folglich die höhere, jedoch nicht unmittelbar benötigte zeitliche Auflösung in eine bessere Abtastauflösung umgewandelt werden. Dies bringt für zahlreiche Anwendungen Vorteile, da auf die Verwendung eines höherwer- tigeren, möglicherweise externen Analog-Digital-Konverters verzichtet werden kann. The microcontroller yC is formed further to a defined signal sequence, in this case in the form of a sawtooth ¬ signal to generate on the negative terminal ADC. For this purpose, the digital output D is driven accordingly, so that the capacitor Cl assumes the necessary voltages. Since the microcontroller yC generates these values itself, it also knows them and can evaluate the signals supplied by the analog-to-digital converter ADC accordingly. In particular, an average value is formed over a plurality of measurements carried out in succession, this mean value being more accurate than the resolution of the analog-to-digital converter ADC. However, the possible sampling frequency of the analog-to-digital converter ADC is considerably higher than would be required for sampling the signal VS. As a result of the above-described averaging using the distortion signal, the higher, but not directly required temporal resolution can consequently be converted into a better sampling resolution. This provides benefits for many applications, as it eliminates the need for a higher-quality, possibly external, analog-to-digital converter.
Es sei erwähnt, dass die Verwendung eines Sägezahnsignals als Verzerrsignal in vielen Anwendungen vorteilhaft ist. Dieses kann beispielsweise mittels einer Sequenz von Pulsweitenmodulationssignalen am digitalen Ausgang D erzeugt werden. Es ist jedoch auch eine gute Annäherung einer Dreiecksfunktion möglich, insbesondere aus Abschnitten einer Exponentialfunktion beim Laden und Entladen des Kondensators Cl . Dies basiert insbesondere auf der Erkenntnis, dass die Steigung der Spannung am Kondensator Cl beim Laden und Entladen gleich ist . It should be noted that the use of a sawtooth signal as a distortion signal is advantageous in many applications. This can be done, for example, by means of a sequence of Pulse width modulation signals are generated at the digital output D. However, it is also possible a good approximation of a triangular function, in particular from sections of an exponential function during charging and discharging of the capacitor Cl. This is based in particular on the knowledge that the slope of the voltage across the capacitor C1 during charging and discharging is the same.
Fig. 2 zeigt einen MikroController mit Beschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows a microcontroller with wiring according to a second embodiment.
Es sei verstanden, dass die grundsätzliche Funktionsweise der Verwendung eines Verzerrsignals ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist. Es wird deshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. It should be understood that the basic operation of using a warping signal is similar to the first embodiment. It will therefore be explained below only to the differences of the second embodiment of the first embodiment.
Im Unterschied zu dem Analog-Digital-Konverter ADC des ersten Ausführungsbeispiels weist der Analog-Digital-Konverter ADC des zweiten Ausführungsbeispiels keinen differenziellen Eingang auf. Er weist lediglich einen positiven Anschluss ADC+ auf, an welchem das zu digitalisierende Signal VS angeschlossen wird. Gemessen wird relativ zu einem rein internen negativen Anschluss ADC-, welcher festverdrahtet auf Masse gelegt und nicht ver¬ änderbar ist. In contrast to the analog-to-digital converter ADC of the first embodiment, the analog-to-digital converter ADC of the second embodiment has no differential input. It has only one positive terminal ADC +, to which the signal VS to be digitized is connected. Measured is relative to a purely internal negative terminal ADC-, which hard-wired to ground and not ver ¬ changeable.
Der MikroController yC weist ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel einen digitalen Ausgang D auf. Dieser ist ebenfalls mit einem Spannungsteiler S mit zwei Widerständen Rl, R2 gekoppelt, wobei über den zweiten Widerstand R2 ein Kondensator Cl verschaltet ist. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Spannungsteiler S jedoch an seinem dem digitalen Anschluss D gegenüberliegenden Ende nicht mit Masse, sondern mit einer Versorgungsspannung VDD verbunden. Grundsätzlich kann damit in sehr ähnlicher Weise wie mit Bezug auf das erste Ausfüh¬ rungsbeispiel beschrieben ein Verzerrsignal erzeugt werden. The microcontroller yC has a digital output D as in the first embodiment. This is also coupled to a voltage divider S with two resistors Rl, R2, wherein via the second resistor R2, a capacitor Cl is connected. In contrast to the first exemplary embodiment, however, the voltage divider S is not connected to ground at its end opposite the digital terminal D but to a supply voltage VDD. Basically, it can be used in a very similar way with respect to the first exporting ¬ approximately example describes a Verzerrsignal be generated.
Als weiterer Unterschied ist der Ausgang des Spannungsteilers S, an welchem auch der Kondensator Cl angeschlossen ist, nicht mit dem negativen Anschluss ADC- verbunden, sondern mit dem Re- ferenzanschluss . Bei diesem Referenzanschluss handelt es sich um einen Eingang für ein in dem Analog-Digital-Konverter ADC verwendetes Referenzpotential, durch welches das am positiven Anschluss ADC+ anliegende Signal geteilt wird, bevor es di¬ gitalisiert wird. Vorliegend erfolgt die Überlagerung also nicht über eine Summation oder Differenzbildung, sondern über eine Division. Der MikroController yC ist im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels derart programmiert, dass er ebenfalls Mittelwerte bildet, jedoch unter Berücksichtigung des anders überlagerten Verzerrsignals. Damit kann in gleicher Weise eine Umwandlung von zeitlicher Auflösung in eine bessere Abtastauflösung vorgenommen werden. Fig. 3 zeigt einen MikroController yC mit einer Beschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Dabei ist im Unterschied zu den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen das Verzerrsignal nicht direkt an den MikroController yC gekoppelt, sondern das Verzerrsignal wird vielmehr dem zu digitalisierenden Signal VS überlagert. Das digitalisierende Signal VS ist dabei mittels eines Kondensators Cl gekoppelt, so dass es wechselspan- nungsgekoppelt ist. Ein Gleichspannungsanteil des Signals VS wird damit ausgeblendet. Der digitale Ausgang D des Mikro- controllers yC ist in gleicher Weise wie bei Fig. 1 mit einem Spannungsteiler S verbunden, welcher zwei Widerstände Rl, R2 aufweist und an seinem den digitalen Ausgang D gegenüberliegenden Ende mit Masse verbunden ist. Der Ausgang des Spannungsteilers S, welcher zwischen den Widerständen Rl, R2 liegt, ist mit dem Kondensator Cl verbunden. Der gleiche Anschluss ist auch mit dem positiven Anschluss ADC+ verbunden. Außerdem ist er mit einem dritten Widerstand R3 verbunden, welcher an seinem gegenüberliegenden Anschluss wiederum mit einer Versorgungsspannung VDD verbunden ist. Der Referenzeingang Ref des MikroControllers yC ist vorliegend fest mit einem Referenzpotential VR verbunden. As a further difference, the output of the voltage divider S, to which also the capacitor C1 is connected, is not connected to the negative terminal ADC, but to the reference terminal. In this connection reference is an input for a used in the analog-digital converter ADC reference potential through which is shared at the positive terminal + ADC signal present before di ¬ it is gitalisiert. In the present case, the superimposition does not take place via a summation or subtraction, but via a division. In the case of the second exemplary embodiment, the microcontroller yC is programmed such that it also forms average values, but taking into account the differently superposed distortion signal. This can be done in the same way, a conversion of temporal resolution in a better sampling resolution. FIG. 3 shows a microcontroller yC with a circuit according to a third exemplary embodiment. In this case, in contrast to the first and second embodiments, the distortion signal is not coupled directly to the microcontroller yC, but rather the distortion signal is superimposed on the signal VS to be digitized. The digitizing signal VS is coupled by means of a capacitor C1, so that it is AC voltage coupled. A DC component of the signal VS is thus hidden. The digital output D of the microcontroller yC is connected in the same way as in FIG. 1 to a voltage divider S which has two resistors R1, R2 and is connected to ground at its end opposite the digital output D. The output of the voltage divider S, which lies between the resistors Rl, R2, is connected to the capacitor Cl. The same connection is also with the positive connection ADC + connected. In addition, it is connected to a third resistor R3, which in turn is connected at its opposite terminal to a supply voltage VDD. The reference input Ref of the microcontroller yC is fixedly connected to a reference potential VR in the present case.
Durch die beschriebene und in Fig. 3 gezeigte Beschaltung wird das Verzerrsignal, welches wie bereits weiter oben beschrieben mittels des Spannungsteilers S in seinem Betrag angepasst wird, direkt dem zu digitalisierenden Signal VS überlagert, bevor dieses in den Analog-Digital-Konverter ADC eingekoppelt wird. Die in Fig. 3 gezeigte Beschaltung hat dabei zwar eine etwas andere Übertragungscharakteristik als ein mit aktiven Bauelementen wie beispielsweise Operationsverstärkern ausgeführter Addierer, jedoch reicht für typische Anwendungen diese Übertragungscharakteristik aus. Insbesondere kann sie bei den vom MikroController yC durchgeführten Berechnungen kompensiert werden. Durch den Verzicht auf aktive Komponenten wird eine deutliche Verringerung des Aufwands und der Kosten erreicht. By the circuit described and shown in Fig. 3, the distortion signal, which is already adjusted as described above by means of the voltage divider S in its amount, directly superimposed on the signal to be digitized VS before it is coupled into the analog-to-digital converter ADC , Although the circuit shown in FIG. 3 has a somewhat different transfer characteristic than an adder with active components such as operational amplifiers, this transfer characteristic is sufficient for typical applications. In particular, it can be compensated for the calculations performed by the microcontroller yC. By eliminating active components, a significant reduction in effort and cost is achieved.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar. The claims belonging to the application do not constitute a waiver of the achievement of further protection.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am An- meldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen . If, in the course of the procedure, it turns out that a feature or a group of features is not absolutely necessary, it is already desired on the applicant side to formulate at least one independent claim which no longer has the feature or the group of features. This may, for example, be a subcombination of a claim present on the filing date or a subcombination of a claim existing on the filing date and limited by further features. Such newly formulated claims or feature combinations are to be understood as covered by the disclosure of this application. It should also be noted that embodiments, features and variants of the invention, which are described in the various embodiments or embodiments and / or shown in the figures, can be combined with each other as desired. Single or multiple features are arbitrarily interchangeable. Resulting combinations of features are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden. Recoveries in dependent claims are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims. These features can also be combined as desired with other features.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden. Features that are disclosed only in the specification or features that are disclosed in the specification or in a claim only in conjunction with other features may, in principle, be of independent significance to the invention. They can therefore also be included individually in claims to distinguish them from the prior art.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims Claims / Patent Claims
1. Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals (VS) , aufweisend : 1. An apparatus for digitizing an analog signal (VS), comprising:
- einen Analog-Digital-Konverter (ADC) mit einem Signaleingang (ADC+) für das Signal (VS) , und - An analog-to-digital converter (ADC) with a signal input (ADC +) for the signal (VS), and
einen Verzerrsignal-Generator mit einem a distortion signal generator with a
Verzerrsignal-Ausgang (D) , wobei der Verzerrsignal-Generator dazu ausgebildet ist, an dem Verzerrsignal-Ausgang (D) ein Verzerrsignal zu liefern, Distortion signal output (D), wherein the distortion signal generator is adapted to provide a distortion signal at the distortion signal output (D),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verzerrsignal-Ausgang (D) ausschließlich mittels passiver Komponenten an den Analog-Digital-Konverter (ADC) gekoppelt ist.  the distortion signal output (D) is coupled to the analog-to-digital converter (ADC) exclusively by means of passive components.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verzerrsignal-Ausgang (D) ohne aktive Komponenten, insbesondere ohne Operationsverstärker, an den Ana- log-Digital-Konverter (ADC) gekoppelt ist.  the distortion signal output (D) is coupled to the analog-to-digital converter (ADC) without active components, in particular without an operational amplifier.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Analog-Digital-Konverter (ADC) Bestandteil eines MikroControllers ( C) ist.  the analog-to-digital converter (ADC) is part of a microcontroller (C).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4. Apparatus according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verzerrsignal-Generator ebenfalls Bestandteil des MikroControllers ( C) ist.  the distortion signal generator is also part of the microcontroller (C).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5. Apparatus according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verzerrsignal-Generator mittels eines digitalen Ausgangs (D) des MikroControllers ( C) implementiert ist, welcher den Verzerrsignal-Ausgang (D) bildet. characterized in that the distortion signal generator is implemented by means of a digital output (D) of the microcontroller (C) which forms the distortion signal output (D).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Analog-Digital-Wandler einen differentiellen Eingang aufweist,  the analog-to-digital converter has a differential input,
wobei der Verzerrsignal-Ausgang (D) mit einem Anschluss (ADC-) des differentiellen Eingangs gekoppelt ist.  wherein the distortion signal output (D) is coupled to a terminal (ADC-) of the differential input.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7. Apparatus according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang (D) und einem Refe- renzpotential , vorzugsweise Masse, ein Spannungsteiler (S) angeschlossen ist,  between the distortion signal output (D) and a reference potential, preferably ground, a voltage divider (S) is connected,
wobei der Anschluss des differentiellen Eingangs (ADC-) an einem Ausgang (D) des Spannungsteilers angeschlossen ist.  wherein the terminal of the differential input (ADC-) is connected to an output (D) of the voltage divider.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8. Apparatus according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen dem Anschluss des differentiellen Eingangs (ADC-) und dem Referenzpotential ein Kondensator (Cl) angeschlossen ist,  between the terminal of the differential input (ADC) and the reference potential, a capacitor (Cl) is connected,
- welcher vorzugsweise zumindest einen Widerstand (R2) des Spannungsteilers (S) überbrückt. - Which preferably bridges at least one resistor (R2) of the voltage divider (S).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9. Device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- der Analog-Digital-Wandler zusätzlich zum Signaleingang (ADC+) einen Referenzeingang (Ref) aufweist, - The analog-to-digital converter in addition to the signal input (ADC +) has a reference input (Ref),
wobei der Verzerrsignal-Ausgang (D) mit dem Referenzeingang (Ref) gekoppelt ist. wherein the distortion signal output (D) is coupled to the reference input (Ref).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10. Apparatus according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang (D) und einem Referenzpotential, vorzugsweise ein positives Potential (VDD) , ein Spannungsteiler (S) angeschlossen ist,  between the distortion signal output (D) and a reference potential, preferably a positive potential (VDD), a voltage divider (S) is connected,
wobei der Referenzeingang (Ref) an einem Ausgang (D) des Spannungsteilers (S) angeschlossen ist.  wherein the reference input (Ref) at an output (D) of the voltage divider (S) is connected.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11. The device according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen dem Referenzeingang (Ref) und dem Referenzpotential ein Kondensator (Cl) angeschlossen ist,  between the reference input (Ref) and the reference potential, a capacitor (Cl) is connected,
welcher vorzugsweise zumindest einen Widerstand (R2) des Spannungsteilers (S) überbrückt.  which preferably bridges at least one resistor (R2) of the voltage divider (S).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 12. Device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verzerrsignal-Ausgang (D) und ein das Signal (VS) liefernder Signalanschluss mit dem Signaleingang (ADC+) ge¬ koppelt sind. the distortion signal output (D) and the signal (VS) supplying signal terminal to the signal input (ADC +) are ge ¬ coupled.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13. Device according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verzerrsignal-Ausgang (D) mit dem Signaleingang (ADC+) gleichspannungsgekoppelt, vorzugsweise galvanisch gekoppelt ist, und  the distortion signal output (D) is DC-coupled to the signal input (ADC +), preferably galvanically coupled, and
der Signalanschluss mit dem Signaleingang (ADC+) wech- selspannungsgekoppelt , vorzugsweise kapazitiv gekoppelt ist.  the signal terminal is coupled to the signal input (ADC +), preferably capacitively coupled.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, 14. Device according to claim 12 or 13,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang (D) und einem Referenzpotential, vorzugsweise Masse, ein Spannungsteiler (S) angeschlossen ist, wobei der Signaleingang (ADC+) an einem Ausgang des Spannungsteilers (S) angeschlossen ist. between the Verzerrsignalsignal output (D) and a reference potential, preferably ground, a voltage divider (S) is connected, wherein the signal input (ADC +) is connected to an output of the voltage divider (S).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8, 10, 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass 15. Device according to one of claims 7, 8, 10, 11 or 14, characterized in that
ein Widerstand (Rl) des Spannungsteilers, welcher zwischen dem Verzerrsignal-Ausgang (D) und dem Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen ist, größer ist als ein Widerstand (R2), welcher zwischen dem Ausgang des Spannungsteilers (S) und dem Referenzpotential angeschlossen ist.  a resistor (R1) of the voltage divider connected between the distortion signal output (D) and the output of the voltage divider is greater than a resistance (R2) connected between the output of the voltage divider (S) and the reference potential.
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305005A (en) * 1991-06-27 1994-04-19 Tdk Corporation Analog to digital converter system
JPH05276042A (en) * 1992-03-27 1993-10-22 Isao Takahashi A/d converter
KR19990003852A (en) * 1997-06-26 1999-01-15 배순훈 Stabilization Circuit of DC-DC Converter in Monitor
US6172629B1 (en) * 1998-02-19 2001-01-09 Lucent Technologies Inc. Multistage analog-to-digital converter employing dither
EP1728329A4 (en) 2004-03-25 2007-03-28 Optichron Inc Reduced complexity nonlinear filters for analog-to-digital converter linearization
US8185066B2 (en) * 2009-10-23 2012-05-22 Sony Mobile Communications Ab Multimode power amplifier with predistortion
EP2710737B1 (en) * 2011-05-20 2017-03-29 ABB Schweiz AG Arrangement for reading out an analogue voltage signal with self calibration
US9083233B2 (en) * 2011-10-05 2015-07-14 General Electric Company Dynamic break and distortion filter
US8810443B2 (en) * 2012-04-20 2014-08-19 Linear Technology Corporation Analog-to-digital converter system and method
US9461660B2 (en) * 2015-01-20 2016-10-04 Mediatek Inc. Digitally-corrected analog-to-digital converters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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