JP2010507944A - 測定増幅装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
US4031532は、測定ブリッジの離調電圧の変換のためのA/D変換器回路を開示している。この回路は、離調信号とは別にブリッジ供給電圧から抽出される基準信号がそれに付加される積分器を有し、この基準信号の極性は、上方積分および下方積分のために切り換えられる。しかしながら、供給電圧の極性は、一定のままである。
本発明の目的は、高周波であるが解像度の限られた追加の要素を導入することなく、前置増幅器におけるオフセットとドリフトの効果的な低減を可能にするように、測定増幅装置および方法を改良することである。
この目的は、請求項1の特徴と、請求項8の特徴によって達成される。
動作中に前記積分器に連続的に加えられる測定信号としての前記離調信号、またはそれから導出される両極性信号と、ある特定の時間に前記積分器に加えられる作動レベルの基準信号とを積分する、積分器;
該積分器の下流に接続されて、積分出力信号と閾値を比較する、比較器;
作動レベルの基準信号がその間、前記積分器に加えられる各測定間隔の期間を、ブリッジ離調に対する尺度の基礎として量定する、時間測定手段を含み、
前記比較器は、積分器出力信号が閾値と交差する各時点を計算し、該計算された交差時点に応じて、制御手段が、
供給電圧の極性逆転を行う、切換え式基準電圧源、および
作動レベルの基準信号を積分器から切断する、切換え式基準電圧源を制御して、
基準信号と供給電圧を両極方式で互いに同期させる。
A/D変換器の積分器が、離調信号、またはそれから導出される両極性信号を、動作中に前記積分器に連続的に加えられる測定信号、およびある特定の時間に前記積分器に加えられる作動レベルの基準信号として積分し;
積分器出力信号が閾値と比較されて;
作動レベルの基準信号がその間、積分器に加えられる各実測間隔の期間が検出されて、ブリッジ離調の尺度として計算するための基礎として使用され、
積分器出力信号が閾値と交差する各時点が計算され、計算された交差時点に応じて、
切換え式基準電圧源によって、供給電圧の極性逆転が行われ、
切換え式基準電圧源によって、作動レベルの基準信号が積分器から切断されて、
基準信号の極性と供給電圧の極性とが同期される。
したがって、切換え式供給電圧源が、追加される基準信号スイッチと共に、切換え式基準電圧源としての役割を果たせば、有利である。これによって、追加の同期手段によって互いに整合されなくてはならない、2つの電圧源の必要性が回避される。むしろ、切換え式供給電圧源は、両極性源とすることができ、その正および負の接続を、その制御が比較器出力信号に依存するスイッチを用いて、測定ブリッジに交互に接続することができる。結果として得られる両極性矩形信号を、その制御がやはり比較器出力信号に依存するスイッチを介して、積分器に基準信号として供給することができる。
ここで、さらなる特徴および利点を例示的態様と図面を参照して説明する。
図1は、本発明による装置の等価回路図を概略形態で示す。図の左側に示すのは、4つの抵抗器10a、10b、10c、10dを備える測定ブリッジ10である。このタイプの測定ブリッジは、抵抗器10a〜dの内の少なくとも1つが可変であり、測定技術において使用されることが多い。特に、1つまたは2つ以上の抵抗器10a〜dを、例えば、精密応力トランスデューサによくあるように、歪ゲージとして構成することができる。測定ブリッジ10は、供給電圧源12から供給電圧USを供給される。完全にバランスのとれた測定ブリッジ10の場合には、点AおよびBの間で分岐させることのできる、離調電圧UVはゼロに等しい。抵抗器10a〜dの内の少なくとも1つの抵抗値に変化があると、離調電圧UVを生じ、これは、ゼロと異なるとともに、求めようとする値、例えば、力トランスデューサ要素の曲げに対する尺度である。供給電圧源12は、両極性供給電圧を供給することのできる、切換え式基準電圧源として構成されている。図1に示す態様においては、このことは、逆極性の等値電圧を有する出力を同期切換えすることによって達成される。ここで、図1における表現は純粋に模式的なものであり、両極性の切換え式基準電圧源の機能を表わすことだけを意図するものであることに留意すべきである。極性の逆転は、それぞれの場合において、供給電圧源12の制御入力に加えられる制御信号SSに応じて、行われる。
図面において示し、詳細な説明において説明した態様は、もちろんのこと、本発明の実証的な例を意図するものである。本明細書での開示に照らせば、広範囲の可能な変更が、当業者には明らかである。例えば、離調電圧UVに大きなレベル変動がある場合に、ディジタル化された信号の迅速な集束を達成するために、特に、個々の切換え可能な信号の厳密な同期から、わずかな変更を行うことが可能である。
Claims (13)
- 両極性矩形供給電圧(US)がそれに供給される、測定ブリッジ(10)の離調を検出する測定増幅装置であって、該装置は、前記測定ブリッジ(10)のアナログ両極性離調信号(UV)に基づいてブリッジ離調を表わすディジタル出力値を生成する、積分A/D変換器を含み、該A/D変換器は、
動作中に前記積分器に連続的に加えられる測定信号としての前記離調信号(UV)、またはそれから導出される両極性信号と、ある特定の時間に前記積分器に加えられる作動レベルの基準信号(Uref)とを積分する、積分器(18、20);
該積分器(18、20)の下流に接続されて、積分器出力信号と閾値を比較する、比較器(26);
作動レベルの基準信号(Uref)がその間、前記積分器(18、20)に加えられる各実測間隔(Tm)の期間を、ブリッジ離調に対する尺度の基礎として量定する、時間測定手段を含み、
前記比較器(26)は、積分器出力信号が閾値と交差する各時点を計算し、該計算された交差時点に応じて、制御手段(28)が、
供給電圧(US)の極性逆転を行う、切換え式基準電圧源(12)、および
作動レベルの基準信号(Uref)を積分器(18、20)から切断する、切換え式基準電圧源(12、24)を制御して、
基準信号と供給電圧を両極方式で互いに同期させる、前記装置。 - 切換え式基準電圧源(12)が、追加の基準信号スイッチと一緒に、切換え式基準電圧源(24)としての役割を果たすことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 制御手段(28)が、作動レベルの基準信号(Uref)を積分器(18、20)から切断する度にそれに続く所定の時間間隔(TC)の後に、作動レベルの基準信号(Uref)を積分器(18、29)に新たに加えるために、切換え式基準電圧源(14、24)を制御するようにも構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 供給電圧(US)における2回の連続する極性逆転の間の全体期間が、ブリッジ離調に対する尺度の基礎としての役割を果たすことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
- 制御手段が、作動レベルの基準信号(Uref)を先行して積分器(18、20)に加える度にそれに続く一定時間間隔(TT)の後に、作動レベルの基準信号(Uref)を積分器(18、29)に新たに加えるために、切換え式基準電圧源(12、24)を制御するようにも構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 加算手段が偶数の実測間隔期間を合計するために設けられるとともに、ブリッジ離調に対する尺度として、合計値に基づく出力値を出力する出力手段が設けられている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
- 加算手段が、所定数の最も古い実測間隔の期間を用いず、先行する量定において考慮されなかった同数の最も新しい実測間隔の期間を用いて、現行の合計値の量定を、先行の量定がそれに基づいていた一連の実測間隔期間に基づかせるように構成されていることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 両極性矩形供給電圧(US)がそれに供給される、測定ブリッジ(10)の離調を検出する測定増幅方法であって、ブリッジ離調を表わすディジタル出力が、測定ブリッジ(10)のアナログ両極性離調信号(UV)に基づいて、積分A/D変換器によって生成される前記方法において、
前記A/D変換器の積分器(18、20)が、動作中に前記積分器に連続的に加えられる測定信号しての前記離調信号(UV)、またはそれから導出される両極性信号と、ある特定の時間に前記積分器に加えられる作動レベルの基準信号(Uref)とを積分し;
積分器出力信号が、閾値と比較されて;
作動レベルの基準信号(Uref)がその間、積分器(18、20)に加えられる各実測間隔(Tm)の期間が検出されて、ブリッジ離調に対する尺度を量定するための基礎として使用され;
積分器出力信号が閾値と交差する各時点が計算され、計算された交差時点に応じて、
切換え式基準電圧源(12)によって、供給電圧(US)の極性逆転が行われ、
切換え式基準電圧源(12、14)によって、作動レベルの基準信号(Uref)が積分器から切断されて、
供給電圧(US)の極性と基準信号(Uref)の極性とが同期される、前記方法。 - 基準信号(Uref)を積分器(18、20)から切断する度にそれに続いて、所定の時間間隔(TC)の後に、作動レベルの基準信号(Uref)が積分器(18、20)に再び加えられることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 供給電圧(US)における連続する2つの極性逆転の間の全体期間(TT)が、ブリッジ離調に対する尺度のための基礎として使用されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 作動レベルの基準信号(Uref)を積分器(18、20)に先行して加える度にそれに続く一定時間間隔(TT)の後に、作動レベルの基準信号(Uref)が、積分器(18、20)に再び加えられることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 偶数の連続する実測間隔期間が合計されて、ブリッジ離調に対する尺度が該合計値に基づいて出力されることを特徴とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 合計値の現行の量定が、所定数の最も古い実測間隔の期間を用いず、先行の量定において考慮されなかった同数の最も新しい実測間隔の期間を追加的に用いて、先行の量定がそれに基づいていた一連の実測間隔期間に基づくことを特徴とする、請求項12に記載の方法。
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