IT9067251A1

IT9067251A1 - ANALOG / DIGITAL CONVERSION SYSTEM WITH INCREASED RESOLUTION

Info

Publication number: IT9067251A1
Application number: IT067251A
Authority: IT
Inventors: Marcello Boella; Giampaolo Dian
Original assignee: Marelli Autronica
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1991-10-05
Also published as: IT1240168B; IT9067251A0; FR2660815A1; DE4110946A1; FR2660815B1; GB2242798A; GB9107023D0

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un sistema di conversione analogico/digitale, e più specificamente un sistema comprendente The present invention relates to an analog / digital conversion system, and more specifically a system comprising

un ingresso per un segnale analogico da convertire in forma digitale,e an input for an analog signal to be converted into digital form, e

un convertitore analogico/digitale predisposto per campionare,con una frequenza di campionamento predeterminata, un segnale fornito al suo ingresso, e per generare là rappresentazione numerica dei valori campionati, in un codice prestabilito e con un passo o intervallo di quantizzazione predeterminato. an analog / digital converter arranged to sample, with a predetermined sampling frequency, a signal supplied at its input, and to generate the numerical representation of the sampled values, in a predetermined code and with a predetermined quantization step or interval.

La presente invenzione ha lo scopo di realizzare un sistema di conversione analogico/digitale a risoluzione migliorata. The present invention has the purpose of realizing an analog / digital conversion system with improved resolution.

Tale scopo viene realizzato secondo l'invenzione mediante un sistema di conversione analogico/digitale del tipo sopra specificato, la caratteristica innovativa principale del quale risiede nel fatto che esso comprende inoltre This object is achieved according to the invention by means of an analog / digital conversion system of the type specified above, the main innovative feature of which lies in the fact that it further comprises

un generatore di segnale periodico, di frequenza inferiore a detta frequenza di campionamento e di ampiezza picco-picco almeno uguale all'ampiezza dell'intervallo di quantizzazione di detto convertitore analogico/digitale; e a periodic signal generator, having a frequency lower than said sampling frequency and peak-to-peak amplitude at least equal to the amplitude of the quantization interval of said analog / digital converter; And

- mezzi per sovrapporre il segnale periodico fornito da detto generatore al segnale analogico applicato al suddetto ingresso, e per applicare il segnale risultante all'ingresso di detto convertitore analogico/digitale. - means for superimposing the periodic signal supplied by said generator on the analog signal applied to said input, and for applying the resulting signal to the input of said analog / digital converter.

Secondo un'ulteriore caratteristica, detto generatore di segnale periodico è preferibilmente un generatore di segnale ad onda triangolare. According to a further characteristic, said periodic signal generator is preferably a triangular wave signal generator.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni allegati, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali: Further characteristics and advantages of the invention will appear from the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:

la figura 1 è uno schema a blocchi che mostra la struttura di un sistema di conversione analogico/digitale secondo l'invenzione, e Figure 1 is a block diagram showing the structure of an analog / digital conversion system according to the invention, e

la figura 2 è una serie di grafici esplicativi, utili per la comprensione del modo di funzionamento del sistema secondo l'invenzione. Figure 2 is a series of explanatory graphs, useful for understanding the operating mode of the system according to the invention.

Con riferimento alla figura 1, un sistema di conversione analogico/digitale secondo l'invenzione, complessivamente indicato con 1, presenta un ingresso 2 per un segnale analogico da convertire in forma digitale, ed un'uscita multifilare 3 in corrispondenza della quale viene emessa la rappresentazione numerica dei valori campionati di tale segnale. With reference to Figure 1, an analog / digital conversion system according to the invention, indicated as a whole with 1, has an input 2 for an analog signal to be converted into digital form, and a multi-wire output 3 at which the numerical representation of the sampled values of this signal.

Il sistema comprende un convertitore analogico/digitale 4 di tipo per sè noto, ad esempio del tipo a rampa o a controreazione. Tale convertitore analogico/digitale del funzionamento campiona, con una frequenza di campionamento f (ad esempio 5 kHz ) imposta da un oscillatore 5, il segnale analogico fornito al suo ingresso, e genera la rappresentazione numerica dei valori campionati, in un codice prestabilito e con un passo od intervallo di quantizzazione predeterminato. The system comprises an analog / digital converter 4 of a type known per se, for example of the ramp or feedback type. This analog / digital converter of operation samples, with a sampling frequency f (for example 5 kHz) set by an oscillator 5, the analog signal supplied to its input, and generates the numerical representation of the sampled values, in a predetermined code and with a predetermined quantization step or interval.

Con 6 è indicato un generatore di segnale periodico, di frequenza f inferiore alla frequenza di campionamento f , e di ampiezza picco-picco almeno uguale all'ampiezza dell'intervallo di quantizzazione del convertitore analogico/digitale 4. 11 generatore 6 è ad esempio un generatore di onda triangolare di tipo per sè noto, preferibilmente (ma non necessariamente) a valor medio nullo. 6 indicates a periodic signal generator, of frequency f lower than the sampling frequency f, and of peak-to-peak amplitude at least equal to the amplitude of the quantization interval of the analog / digital converter 4. The generator 6 is for example a triangular wave generator of a per se known type, preferably (but not necessarily) with zero mean value.

Il segnale fornito dal generatore 6 viene sovrapposto, in un nodo o dispositivo di somma 7, al segnale analogico applicato all’ingresso 2, ed il segnale risultante viene applicato all'ingresso del convertitore 4. The signal provided by the generator 6 is superimposed, in a node or summing device 7, on the analog signal applied to input 2, and the resulting signal is applied to the input of the converter 4.

L'uscita del convertitore 4 è collegata ad un dispositivo di accumulazione 8, atto a sommare i valori digitali forniti dal convertitore 4 in un intervallo di tempo di durata prefissata. Tale dispositivo può comprendere ad esempio delle memorie ed un gommatore, per ritenere, ad ogni istante, gli ultimi n valori digitali corrispondenti agli n ultimi valori analogici campionati, e fornire in uscita un’indicazione della somma o di una media di detti n ultimi valori digitali. The output of the converter 4 is connected to an accumulation device 8, adapted to add the digital values supplied by the converter 4 in a predetermined time interval. Such a device may comprise, for example, memories and a gumming device, to retain, at any instant, the last n digital values corresponding to the n last sampled analog values, and output an indication of the sum or an average of said n last values. digital.

La sovrapposizione del segnale periodico fornito da generatore 6 al segnale analogico da convertire in forma digitale consente di conseguire una risoluzione di conversione incrementata, come verrà ora meglio chiarito con riferimento alla figura 2. The superposition of the periodic signal supplied by generator 6 on the analog signal to be converted into digital form allows to achieve an increased conversion resolution, as will now be better clarified with reference to Figure 2.

Nella figura 2 con A è indicato un andamento esemplificativo del segnale analogico applicato all'ingresso 2 del sistema di conversione 1. Con Q è indicato l'intervallo di quantizzazione del convertitore analogico/digitale 4. Il tratto di segnale A illustrato nella figura 2 ricade interamente all'interno di un certo intervallo di quantizzazione a cui si suppone sia associato ad esempio il valore digitale "100". Se il segnale A illustrato venisse applicato all'ingresso del convertitore 4, questo fornirebbe permanentemente in uscita l'indicazione "100", poiché la variazione di tale segnale è più contenuta dell'ampiezza nell'intervallo di quantizzazione Q e non implica uno sconfinamento di tale segnale in intervalli di quantizzazione adiacenti. In Figure 2, A indicates an exemplary trend of the analog signal applied to input 2 of the conversion system 1. Q indicates the quantization interval of the analog / digital converter 4. The segment of signal A illustrated in Figure 2 falls entirely within a certain quantization interval to which, for example, the digital value "100" is supposed to be associated. If the signal A illustrated were applied to the input of converter 4, this would permanently provide the indication "100" at the output, since the variation of this signal is smaller than the amplitude in the quantization interval Q and does not imply an overshoot of this signal in adjacent quantization intervals.

Con B nella figura 2 è indicato l'andamento esemplifiestivo del segnale periodico (onda triangolare) fornito in uscita dal generatore 6. Tale segnale ha una frequenza f = 1/T inferiore alla frequenza di campionamento f del convertitore 4, ad esempio pari a circa un trentaduesimo di tale frequenza. L'ampiezza picco-picco del segnale B, indicata con a nella figura 2, è (almeno) uguale all'ampiezza dell'intervallo di quantizzazione Q. Figure 2 indicates the exemplary trend of the periodic signal (triangular wave) supplied at the output of the generator 6. This signal has a frequency f = 1 / T lower than the sampling frequency f of the converter 4, for example equal to approximately one thirty-second of that frequency. The peak-to-peak amplitude of signal B, denoted by a in Figure 2, is (at least) equal to the amplitude of the quantization interval Q.

Sempre con riferimento alla figura 2, il segnale A B ha dunque un andamento il cui valor medio segue l'andamento del segnale A. Il segnale A B non è interamente contenuto all'interno dell'intervallo di quantizzazione in cui permane (nell’esempio illustrato) il segnale A, bensì sconfina per un intervallo di tempo t1 nell'intervallo o fascia soprastante, a cui è associato il valore numerico "101", e per un periodo di tempo t nell'intervallo o fascia sottostante, a cui è associato il valore numerico "Oli". Again with reference to Figure 2, signal A B therefore has a trend whose average value follows the trend of signal A. The signal A B is not entirely contained within the quantization interval in which it remains (in the example illustrated) signal A, but overruns for a time interval t1 in the interval or band above, to which the numerical value "101" is associated, and for a period of time t in the interval or band below, to which the value is associated numeric "Oli".

Nel funzionamento il convertitore 4 nel sistema di conversione 1 opera dunque la conversione in forma numerica del segnale A B. Pertanto, sempre con riferimento alla situazione esemplificativa illustrata nella figura 2, quando il segnale applicato all'ingresso 2 assume l'andamento indicato con A della figura 2, il convertitore 4 non fornisce più permanentemente in uscita il valore "100", bensì: In operation, the converter 4 in the conversion system 1 therefore converts the signal A B into numerical form. Therefore, again with reference to the exemplary situation illustrated in Figure 2, when the signal applied to input 2 assumes the trend indicated by A of Figure 2, the converter 4 no longer permanently supplies the value "100" at the output, but:

- prima dell'intervallo esso fornisce il valore "100" - before the interval it supplies the value "100"

- durante l'intervallo t fornisce il valore "101", -fra gli intervalli t e t fornisce il valore "100", - durante l'intervallo t fornisce il valore "O11", e - dopo l'intervallo t fornisce nuovamente il valore 100" - during the interval t it supplies the value "101", -between the intervals t and t it supplies the value "100", - during the interval t it supplies the value "O11", and - after the interval t it supplies the value 100 again "

Da quanto sopra esposto risulta evidente che a seguito della sovrapposizione del segnale B al segnale A, i valori forniti in uscita dal convertitore 4 costituiscono una rappresentazione più fedele, e dunque con una migliore risoluzione, dell'andamento del segnale A che occorre convertire in forma digitale, rispetto alla rappresentazione che si avrebbe applicando il segnale A direttamente all'ingresso di tale convertitore. From the above it is evident that following the superimposition of signal B to signal A, the values supplied at the output of the converter 4 constitute a more faithful representation, and therefore with a better resolution, of the trend of signal A which must be converted into form digital, compared to the representation that would be obtained by applying signal A directly to the input of this converter.

Il segnale periodico da sovrapporre al segnale analogico che occorre convertire in forma digitale non necessariamente deve aver valor medio nullo: un valor medio diverso da 0 implica semplicemente la comparsa di una componente "continua", cioè di un valore di "offset" costante nei valori forniti in uscita dal sistema di conversione, che può essere eventualmente eliminato agevolmente in modo per sè noto The periodic signal to be superimposed on the analog signal that is to be converted into digital form does not necessarily have to have a null average value: an average value other than 0 simply implies the appearance of a "continuous" component, that is, a constant "offset" value in the values supplied at the output of the conversion system, which can possibly be easily eliminated in a per se known manner

1 segnali forniti in uscita dal convertitore analogico/digitale del sistema secondo l'invenzione possono per altro essere manipolati diversamente dal modo illustrato, per estrarre dal loro insieme o dai loro sottoinsiemi valori mediati secondo tecniche matematiche convenzionali. The signals supplied at the output by the analog / digital converter of the system according to the invention can, however, be manipulated differently from the way illustrated, to extract averaged values from their whole or subsets according to conventional mathematical techniques.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and details of construction may be varied widely with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. - Analogue / digital conversion system, comprising an input (2) for an analog signal (A) to be converted into digital form, an analog / digital converter (4) designed to sample the signal supplied at its input with a predetermined sampling frequency (f) and generate the digital representation of the sampled values, in a predetermined code, with a quantization step or interval (Q) predetermined; characterized in that it also includes a generator (6) of periodic signal of frequency (f) lower than said sampling frequency (fc) and peak-to-peak amplitude (a) at least equal to the amplitude of the quantization interval (Q) of said analog / digital converter (4); And means (7) for superimposing the periodic signal (B) supplied by said generator (6) on the analog signal (A) applied to said input (2) and for applying the resulting signal (A B) to the input of said analog / digital converter (4), 2. A system according to Claim 1, characterized in that it further comprises accumulation means (8), suitable for adding the digital values supplied by said converter (4) in a time interval of predetermined duration. 3. A system according to Claim 1 or 2, characterized in that said generator (6) is arranged to generate a periodic signal (B) with zero mean value. 4. System according to one of the preceding claims, characterized in that said generator (6) is a triangular wave signal generator. 5. - System according to Claim 1, characterized by the fact that said accumulation means (8) comprise memory and sum devices, able to retain at any instant the last n digital values corresponding to the n last sampled analog values and to output an indication of the sum or an average of said n last digital values, n being a predetermined integer. 6. - Analog / digital conversion system with increased resolution, substantially as described and illustrated, and for the specified purposes.