NL7905210A - Analoog/digitaal-omzetter. - Google Patents

Description

• \ i.

THE PERKUT-ELMER CORPORATION, te Norwalk, Connecticut, Verenigde Staten van Amerika

Analoog/digitaal-omzetter

De uitvinding heeft betrekking op een analoog/digitaal- omzetter.

Op het gebied van aftastende spectrofotometers, een gebied waarin de uitvinding in het bijzonder van nut is, wordt het uitgangs-5 signaal van een fotovermenigvuldigingsbuis periodiek gemeten gedurende een bemonsteringstijd van ongeveer 6 milliseconden. Het gevolg hiervan is dat de schakeling voor het meten van het analoge uitgangssignaal van de fotovermenigvuldigingsbuis zeer snel moet reageren.

Op het gebied van analoog/digitaal-omzetters zijn talloze 10 schakelingen ontwikkeld voor het omzetten van een onbekend analoogsignaal in een digitale voorstelling voor de grootte van het analoge signaal.

Een eerste soort analoog/digitaal-schakeling wordt gevonden in typerende digitale elektronische meters, zoals multimeters, voltmeters, ampere- o meters, ohmmeters en dergelijke. Deze meters bezitten typerend drie of 15 vier weergeeftekens en verschaffen een precisie van een deel op 2000.

Dergelijke schakelingen kunnen niet de precisie van 1 deel op 65000 binnen een bemonsteringstijd van 6 milliseconden opleveren die nodig is voor de voorziene toepassing van de uitvinding.

Een tweede soort A/D-omzetter is die waarin het onbekende 20 analoge signaal gedurende een bemonsteringstijd wordt aangeboden aan een integrator. Periodiek wordt tijdens de bemonsteringstijd een bekende lading uit de condensator in de integrator in êên keer snel af gevoerd. Het aantal afgevoerde ladingen gedurende de bemonsteringstijd is gekorreleerd aan de amplitude van het onbekende analoge ingangssignaal. Deze soort 25 A/D-omzetter is echter niet in staat de voor de voorziene toepassing van de uitvinding verlangde precisie te verschaffen omdat onvoldoende bemonsteringstijd beschikbaar is aangezien ongeveer 1 microseconde nodig is voor elke afzonderlijke ladingafvoer om een precisie van ongeveer 1 deel op 6000 gedurende een bemonsteringstijd van 6 milliseconden mogelijk te 30 maken.

790 52 10 2 % ψ

Een derde soort A/D-omzetter is die waarin gebruik wordt gemaakt van een successieve benadering. Deze oplossing is van nut voor toepassingen waarbij het onbekende ingangssignaal constant is gedurende de tijd dat de successieve benadering wordt uitgevoerd. Echter is voor aftas-cj tende spectrofotometers waarin de onderhavige uitvinding toepassing vindt, het analoge uitgangssignaal van de fotovermenigvuldigingsbuis gedurende het tijdsverloop dat het uitgangssignaal van de buis beschikbaar is voor meting, niet constant. In de voor de uitvinding voorziene toepassing zijn dus met successieve benadering werkende A/D-omzetters niet bruikbaar.

Het is dus het eerste doel van de uitvinding een analoog/ digitaal-omzetter die met een hoog scheidend vermogen werkt, te verschaffen en wel voor het meten van de grootte van een onbekend analoog signaal gedurende een zeer korte bemonsteringstijd terwijl het signaal tegelijkertijd gemiddeld wordt.

Het is een ander doel van de uitvinding een met hoog scheidend vermogen verkende analoog/digitaal-omzetter te verschaffen voor het meten van de grootte van een analoog signaal gedurende een bemonsteringstijd van ongeveer 6 milliseconden, waarbij toch een scheidend vermogen in de orde van grootte van 1 deel op 65536 wordt verschaft.

2q Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een analoog/digitaal-omzetter met hoog scheidend vermogen waarbij wordt gebruik gemaakt van een microprocessor en een daarmee samenwerkende schakeling die in toepassingen zoals een aftastende spectrofotometer, eveneens kan worden gebruikt in het instrument zelf voor andere doeleinden 2^ dan de analoog/digitaal-omzetting.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een met hoog scheidend vermogen werkzame analoog/digitaal-omzetter voor gebruik in een instrument, zoals een aftastende spectrofotometer, met gebruikmaking van een microprocessor waarbij de bijkomende prijs voor 2q de uitvoering van het instrument dienend voor het verschaffen van de met hoog scheidend vermogen werkzame analoog/digitaal -omzetter, nominaal is in vergelijking met de prijs van de overige elektronika die in het instrument worden aangewend.

De analoog/digitaal-omzetter volgens de uitvinding omvat y. een integratorschakeling waarin een onbekende analoge stroom wordt toege- 7905210

Jt 3 ψ laten vanuit de analoge bron die wordt gemeten. Ir is een lading-afvoer-keten aanwezig om periodiek tijdens de bemonsteringstijd een bekende stroompuls aan te wenden die de helft van de volle schaal van de successieve benaderingsketen beslaat en van tegengesteld teken is in vergelijking 5 met het ingangssignaal van de integratorketen. Een telketen telt het aantal afvoeren die tijdens de bemonsteringstijd worden uitgevoerd. Het aantal dat wordt gevonden, houdt verband met de cijfers van hoge orde in het digitale getal dat door de omzetter wordt ontwikkeld uit het onbekende analoge signaal.

jq Gemakshalve meet een successieve benaderingsketen het uit gangssignaal van de integratorketen zowel voor als na de bemonsteringstijd. Echter kunnen de metingen op iedere andere in de techniek bekende manier worden uitgevoerd. Dan wordt het verschil tussen een uitgangssignaal van de integratorketen voorafgaand aan de bemonsteringstijd en het uitgangs-^ signaal na de bemonsteringstijd berekend. Dit verschil staat in verband met de cijfers van lage orde in de digitale voorstelling van het onbekende analoge signaal.

De genoemde en andere doelen, voordelen en kenmerken van de uitvinding worden hierna beschreven in bijzonderheden onder verwijzing 20 naar de tekening.

Fig. 1 toont de schakeling van de analoog/digitaal-omzetter die aansluit aan een microprocessor.

Fig. 2 geeft een variant van de schakeling in fig. 1.

Fig. 3 is een grafische voorstelling die althans voor een 2j deel de werking laat zien van de successieve benaderingsketen.

Fig. U toont de microprocessor en de bijbehorende schakeling die aansluit aan de schakeling volgens fig. 1 of fig. 2.

Fig. 5 toont het adres en de inhoud van adresseerbare plaatsen in de ROM in fig. U.

20 In fig. 1 is een gedeelte van de schakeling voor de analoog/ digitaal-omzetter weergegeven. Een belangrijk element van de schakeling in fig. 1 is een integrator die bestaat uit een operationele versterker 0A1 en een condensator Cl die is opgenomen tussen de uitgang en de omkerende ingang van de operationele versterker. De omkerende ingang van de 25 operationele versterker 0A1 is door middel van twee diodes CR1 en CR2 790 52 10 % % k aangesloten aan een poortsignaal genererende schakeling 10 die twee weerstanden R3 en RU bevat, alsmede nog twee diodes CR5 en CRö. Wanneer het signaal niet-integrerend4.aag is loopt dit door de weerstand R3 waardoor het aan de diode CR2 een geringe tegenspanning geeft. Wanneer dus tj het signaal niet-integrerend laag is bereikt een stroom die loopt in de door de pijler 12 aangegeven richting, het vrerbindingspunt 1¼. De door de pijl 12 aangegeven stroom komt overeen met een stroom die wordt geleverd door een foto-detector, bijvoorbeeld een fotovermenigvuldigingsbuis (PMT) van een speetrofotometer.

10 Zoals blijkt uit fig. 1 is de fotovermenigvuldigingsbuis PMT aangesloten aan de niet-omkerende ingang van een tweede operationele versterker 0A2 en tevens aan een weerstand R2 die de aansluiting tussen de fotovermenigvuldigingsbuis en het verbindingspunt 1¼ verzorgt. Het uitgangssignaal van de operationele versterker 0A2 is door middel van een ^ andere weerstand R1 aangesloten aan het verbindingspunt 1¾. De operationele versterker 0A2 is zo aangesloten dat de fotovermenigvuldigingsstroom wordt versterkt afhankelijk van de relatieve waarden van de weerstanden R1 en R2.

Wanneer het signaal niet-integrerend laag is wordt bij 2o gebruik het uitgangssignaal van de fotovermenigvuldigingsbuis door de operationele versterker 0A2 zodanig versterkt dat het uitgangssignaal van de integratorketen op het verbindingspunt 16 bestaat uit een oplopend signaal waarvan de helling een functie is van de amplitude van de stroom die wordt geleverd door de fotovermenigvuldigingsbuis. De lading die 25 zich over de condensator C1 ontwikkelt, is gekorreleerd aan de integraal van de elektrische stroom die uit de fotovermenigvuldigingsbuis komt.

Aan de integratorketen wordt door middel van de weerstand R? en de diode CR3 een tegengesteld gerichte afvoerstroom toegevoerd. De afvoerstroom wordt echter van de integratorketen vandaan gehouden in het geval de diode 30 CR1» is ingesteld op doorlaten hetgeen gebeurt wanneer het aan de NOR-poort 18 toegevoerde afvoersignaal hoog is. De weerstanden R5 en R6 zowel als de diodes CR7 en CR8 leveren een niveauverschuivingsfunctie voor het afvoersignaal nadat dit door de ïïOR-poort 18 is omgekeerd zodat het aan de diode CR1» aangeboden signaal hetzij enigszins positief of 35 enigszins negatief is.

7905210 * 5 fcr

De uitgang van de integrator-keten 16 is door middel van een veerstand RJO aangesloten aan de stroom-vegvoeruitgang van een digitaal/analoog-omzetter (DAC) en tevens aan de omkerende ingang van een vergelijkingsketen CMP. Gedurende een integratietijd is de 8 bit-invoer 5 naar de digitaal/analoog-omzetter gefixeerd. Indien aldus de uitgangsspanning van de integrator laag is zal de spanningsval over de veerstand R10 minder stroom creeren dan de digitaal/analoogomzetter kan vegvoeren vaar-door de omkerende ingang tot de vergelijkingsketen CMP op een niveau vordt gebracht dat beneden het nul-niveau (aarde) ligt. Wanneer echter het 30 uitgangssignaal van de integrator toeneemt, vordt een punt bereikt vaar de spanningsval over de veerstand R10 een stroom zal opleveren die gelijk is aan de stroom die de DAC-uitvoer kan vegvoeren vaarna de omkerende ingang tot de vergelijkingsketen zal beginnen op te lopen met een snelheid die gelijk is aan die van het uitgangssignaal van de integrator. Bij het 35 bereiken van het omschakelniveau van de vergelijkingsketen CMP zal het uitgangssignaal daarvan naar laag gaan, hetgeen in combinatie met het lage signaal niet-integreren de NOR-poort 20 een hoog niveau zal laten opleveren dat is gekoppeld met de J-ingang van de J-K flip-flop 22. Een tweede J-K flip-flop 2k is gekoppeld met de flip-flop 22 om zo een dubbele 20 J-K flop-flop te vormen die vordt aangepoort door een 1 MHz klok waardoor een 2 microseconden durend laag niveau-pulssignaal vordt gegenereerd op de aansluitdraad die met "dump” is aangeduid, hetgeen het uitgangssignaal van de NOR-poort 18 naar hoog doet gaan en daardoor de diode CRk blokkeert. Wanneer dit gebeurt vordt de afvoerstroom in de integratorketen gebracht 25 over de veerstand R7 en de diode CR3 en vel gedurende tvee microseconden.

Dit veroorzaakt een vaste verlaging van de lading op de condensator C1.

Het niveau op de met CMP OUT aangeduide aansluitdraad gaat naar hoog telkens vanneer de vergelijkingsketen aangeeft dat het uitgangssignaal van de integratorketen bij 16 voldoende hoog is gekomen 30 voor het laten optreden van een stroomafvoer. Dit gebeurt natuurlijk telkens vanneer het uitgangssignaal van de NOR-poort 20 op hoog komt, hetgeen vordt veroorzaakt doordat de beide ingangen daarvan laag zijn.

De Q-uitgang van de tweede J-K flóp-flop 2k is door een extra NOR-poort 26 aangesloten aan een aansluitdraad "tellen" waarop 35 een puls staat telkens vanneer een stroomafvoer plaatsvindt.

7905210 % % 6

Zoals zal blijken uit de hierna volgende bespreking wordt het signaal "niet-integreren" laag gehouden door een niet in fig. 1 getekende uitwendige keten en wel gedurende een tijd van ongeveer 6 milliseconden die overeenkomt met de bemonsteringstijd. Gedurende dit tijds-5 interval wordt het onbekende uitgangssignaal vanuit de FMT versterkt door de operationele versterker 0A2 die een signaal levert aan de ingang tot de integrator. Wanneer de vergelijkingsketen CMP aangeeft dat er voldoende lading is verzameld op de condensator C1 van de integratorketen, zet de vergelijkerketen CMP de J-K flip-flops 22 en 2b aan tot het leveren van 10 een 2 microseconden durend dumpsignaal. Het dumpsignaal wordt doorgegeven door de NOR-poort 18 die als een tekenomkeerorgaan werkt, en de weerstand R5 naar de diode CRl+ die geblokkeerd raakt. Daarna wordt een afvoer-stroom ingevoerd in de integrator die een omgekeerd teken heeft, en wel door middel van de weerstand R7 en de diode CR3. Het aantal keren dat dit 15 gebeurt gedurende het tijdsinterval dat het signaal "niet-integreren" laag is, kan worden vastgesteld door de pulsen te tellen die verschijnen aan de uitgang van de NOR-poort 26. Dit wordt bewerkstelligd door elders getoonde schakelingen.

In overeenstemming met de werking van de schakeling volgens 20 de uitvinding verschijnt gedurende het tijdsinterval tussen de integratie-intervallen (bemonsteringstijden) aan de uitgang van de integratorketen noch het onbekende analoge signaal, noch het dumpsignaal zodat het signaal aan deze uitgang constant blijft. Juist voor en juist na een integra-tieperiode veroorzaakt de schakeling volgens de uitvinding dat een uit-25 wendige microprocessor de acht bitinvoer naar de DAC manipuleert, gedeeltelijk in responsie op het uitgangssignaal van de vergelijkerketen CMP in een successieve benadering of een ander geschikt evaluatie-proces, hetgeen betekent dat het aankomt bij een DAC-invoergetal en bijbehorende vegvoerstroomwaarde die zo nabij mogelijk de stroom door de weerstand R10 30 als gevolg van de uitgangsspanning van de integrator opheft. Door het getal dat is gekorreleerd met het niveau van de integrator juist voor de bemonsteringstijd vast te leggen en door het overeenkomstige getal dat juist op de bemonsteringstijd volgt vast te leggen kan de microprocessor een verschil ontwikkelen tussen deze twee getallen dat overeenkomt met 35 het verschil tussen het uitgangssignaal van de integrator bij 16 aan het / 7905210 > 7 begin van een gegeven integratietijd en het uitgangssignaal van de integrator hij 16 aan het eind van deze integratietijd. Dit verschil kan met andere geschikte technieken vorden ontwikkeld, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een met een dubbele helling werkende A/D-omzetter om het in-5 tegratoruitgangssignaal te meten zovel voor als na het integratietijds-interval.

Opdat het interpolatieschema vaarin de DAC wordt gebruikt, op de juiste wijze werkt moeten de weerstanden R7* R8, R9 en R10, de condensator C1 en de tijdsduur van de afvoerpuls op de juiste wijze met 50 elkaar verbonden waarden hebben. Om te beginnen dient R9 een waarde te hebben die ongeveer gelijk is aan die van R7· R9 levert dan een stroom die gelijk is aan de afvoerstroom aan de referentiediode CR9 die een referen-tiespanning beide voor de stroomreferentie-invoer naar de DAC door middel van een weerstand R8. Met andere woorden, de stroomreferentieveerstand R8 55 voor de DAC ondervindt dezelfde spanningsval als die optreedt over R7 gedurende een stroomafvoer. Verandering in de afvoerstroom als gevolg van de temperatuurgevoeligheid van de diode CR3 zal worden gecondenseerd door een evenredige verandering in de DAC-referentiestroom die het gevolg is van een dergelijke verandering van eigenschappen in de diode CR9. Dit 2o veronderstelt vanzelfsprekend dat de twee diodes elkaar wat temperatuur betreft volgen. In de praktijk echter behoeven de diodes elkaar slechts binnen enkele graden te volgen als gevolg van de betrekkelijk geringe resolutie van de interpolatie-methode. Bij ontbreken van dit compensatie-schema dat beschikbaar is gekomen door de spanning- en stroom-referentie-25 voorzieningen van de DAC, zou een ingewikkelder stroombron nodig zijn voor het door een diode in en uitschakelen van de afvoerstroom.

Indien de DAC-referentiestroom en de afvoerstroom gelijk zijn aan elkaar (R8 en R7) en de afmeting van een enkele af voer overeenstemt met het volle schaalbereik van de DAC, kan vervolgens worden aange-30 toond dat het produkt R^C^ eenvoudig gelijk moet zijn aan de tijd die een enkele afvoer duurt. Echter kan voor de verlangde schaalfactor van de invoerstroom de afvoerstroom niet zo groot zijn als de minimale referen-tiestroom die door de DAC wordt benodigd. Om voorts ieder randeffect van het over het volle schaalbereik van de DAC drijven van het integrator-35 uitgangssignaal geheel te vermijden, wordt een enkele afvoerhoeveelheid 7905210

V

8 % -¾ zo precies mogelijk overeenstemmend gemaakt met de helft van de volle schaal voor de DAC, vaarhij elke afvoer wordt begonnen op driekwart van de volle schaal zodat de uitslagen van de integrator-uitgang de midden-helft van het DAC-bereik beslaan. Het resultaat van deze beperking is dat 5 = 2T Rg/Ηγ de gewenste betrekking oplevert» waarin T de duur is van de afvoer. Elk van de componenten kan worden ingesteld voor het verkrijgen van de door de hierboven gegeven vergelijking opgelegde gewenste overeenstemming» echter wordt Rg gekozen om instelbaar te zijn» voornamelijk om redenen van indeling van de schakeling en om de instelling eenvoudig te 50 houden.

Zoals eerder opgemerkt moet de DAC zijn voorzien van een vast invoersignaal gedurende elke integratie-tijd en verdient het de voorkeur dat de invoer een getal is in de buurt van 3A van de volle schaal.

Op deze wijze ligt het bereik van het uitgangssignaal van de integrator 55 dat kan optreden» vanaf 3A van de volle schaalwaarde totaan ongeveer 3A van de volle schaalwaarde. Toegegeven wordt dat deze praktijk voorbij gaat aan ongeveer de helft van het bruikbare bereik van de DAC, er is echter nog steeds meer dan de verlangde resolutie beschikbaar en alle problemen die zijn verbonden met het meten van het niveau van het uitgangs-20 signaal van de integrator nabij de grenzen van het DAC-bereik worden zo vermeden.

De werking van de successieve benaderingsketen wordt nu uitgelegd in verband met fig. 3 waarin de gang van zaken is toegelicht voor een voorbeeld waarbij het uitgangsniveau van de integrator nauwelijks 25 boven 33/61+ van de volle schaal komt aan het eind van de bemonsterings-tijd, dat wil zeggen op het ogenblik dat het signaal "niet integreren" naar hoog gaat. Aan het eind van de integratietijd bevindt het ingangssignaal van de vergelijkerketen zich bp - V volt en blijft dit constant totdat de DAC door de microprocessor wordt aangedreven. Aan het begin 30 van iedere successieve benaderingsroutine laat de microprocessor de DAC reageren op een invoer 10000000 (binair) of de halve volle schaalwaarde als proefwaarde voor de eerste stap. In het hier gegeven voorbeeld combineert de verkregen DAC-uitgangsstroom zich zodanig met de uitgangsstroom van de integrator dat de omkerende ingang tot de vergelijkingsketen posi-35 tief blijft hetgeen zijn uitgangssignaal naar laag doet gaan waardoor 790 5 2 10 1.

9 het uitgangssignaal van NOR-poort 20 in fig. 1 naar hoog gaat hetgeen het niveau is op de CMP OUT-aansluitdraad naar de microprocessor. Wanneer de microprocessor een hoog niveau opmerkt op de aansluitdraad CMP UIT, geeft dit aan dat de proefvaarde tot het uiteindelijke getal behoort. In ^ het geval van het eerste geprobeerde getal, namelijk 10000000, behoort de 1 op de meest betekenende bitplaats tot het uiteindelijke getal.

Ih de tveede stap vordt een binaire 1 geplaatst op de op een na meest betekenende bitplaats hetgeen de tveede proefvaarde gelijk maakt aan 3/¾ van de volle schaal of 11000000 (binair). Wanneer dit gebeurt, jq zoals in fig. 3 is aangegeven, is de DAC-stroom te sterk en dit maakt het ingangssignaal tot de vergelijkingsketen negatief vaardoor het uitgangssignaal daarvan naar hoog gaat hetgeen op zijn beurt veer het signaal op de aansluitdraad CMP UIT naar laag doet gaan. De microprocessor reageert op de toestand "laag" op de aansluitdraad CMP UIT door het proefbit te vervijderen en een nul te plaatsen op de tveede bitplaats van het uiteindelijke getal, dat vil zeggen dat van de eerste tvee bits van het uiteindelijke getal is vastgesteld dat deze 10 zijn.

Dit proces gaat verder met de derde, vierde en vijfde stap van de successieve benadering. Zoals in fig. 3 is aangegeven blijft 2q gedurende elk van deze stappen de invoer tot de vergelijkingsketen negatief en vordt dus een nul geplaatst op de derde, de vierde en de vijfde meest betekenende bitplaatsen hetgeen dus aangeeft dat de eerste vijf bits van het uiteindelijke getal zijn 10000. Echter gaat in de zesde stap het invoersignaal naar de vergelijkerketen nog eens naar een juist iets 25 positief zijnde vaarde hetgeen leidt tot het vastleggen van een 1 op de zesde bitplaats. De zevende en de achtste proefstappen resulteren beide in een zeer gering negatief ingangssignaal naar de vergelijkerketen hetgeen er oorzaak van is dat een nul vordt geplaatst op de zevende, respectievelijk de achtste bitplaats door de microprocessor. Het uitein-20 delijk door deze successieve benaderingsvijze voortgebrachte getal is dus 10000100 (binair) of 33/6¾ van het volle schaalbereik dat door de met acht bits verkende DAC vordt gedekt. De vakman zal inzien dat de successieve benaderingsketen op een soortgelijke vijze verkt voor andere integratorketenuitgangsniveaus die hetzij voor of na een bemonsterings-25 tijd vorden gemeten. Het gemeten getal vordt gebruikt op een vijze als 7905210

V

Λ 10 hierna vordt beschreven voor het gedeeltelijk bepalen van het digitale getal dat is gekorreleerd met het uitgangssignaal van de PMT dat vordt gemeten.

De elementen van de schakeling in fig. 1 vorden hierna j in tabel A voor een bepaalde uitvoering geïdentificeerd.

Tabel A

R1 20K RU UK FET1 Siliconix M116 R2 1M R3 1,2 K KOR TUL502 R6 3,3K R11 1K J-K 7UL573 10 R5 1,2K 0A1,0A2 BCA31U0 DAC MCIU08L-8 R10 698 CRi-9 IN306U vergelijker CMP-01 R8 3929 (instelbaar) C1 0,001 R9,R7 22,IK C2 500 pf R12 10K (instelbaar) CU 100 pf

Een variant van de schakeling in fig. 1 die door Robin D. Houseman is voorgesteld, is in fig. 2 getekend welke variant de anode-stroom van-de fotovermenigvuldigingsbuis laat vegvoeren in een verbindingspunt dat zich virtueel op - 5 volt bevindt, van een impedantie-standpunt is dit gelijkvaardig aan het op een virtuele aarding hebben van de anode 20 zoals de gebruikelijke praktijk is waardoor strooicapaciteit geen eerste orde nadelig effect heeft. Om dit te bewerkstelligen is de inrichting van de schakeling om de operationele versterker 0A2 in sommige opzichten dezelfde als die van een gebruikelijke stroom/spanning-inriehting waarbij terugkoppeling plaatsvindt via een weerstand R2 van 1 megohm welke veer-25 stand is verbonden met de tekenomkerende ingangspen 2 waapfcok de anode van de fotovermenigvuldigingsbuis is aangesloten. Deze terugkoppelweer-stand R2 wordt door de uitgangspen 6 van de operationele versterker 0A2 bekrachtigd via een FET die als toevoer-volger werkt. De niet-omkerende ingangspen 3 van de operationele versterker 0A2 is aan - 5 volt aangeslo-30 ten hetgeen het werkniveau van de fotovermenigvuldigingsbuisanode als gevolg van terugkoppeling wordt. De afvoer van de FET is aangesloten aan het relatief meer positieve ingangspunt van de integrator via een diode CR1. Deze stroomvegvoer door de fotovermenigvuldigingsbuisanode komt vanuit de integratorinvoer via de afvoer-naar-toevoer-conductantie van de 35 FET. De weerstand R1 van 20 K die de toevoer van de FET verbindt met - 5 7905210 > 11 volt, levert een extra en evenredig grotere stroom die zorgt voor de stroomversterkingsverking.

In fig. U is een inrichting van een schakeling getekend voor het bedienen van de in fig. 1 of fig. 2 getekende schakeling en vel 5 om een digitale voorstelling van een analoog ingangssignaal te leveren.

De schakeling omvat een chopper-invoersignaal dat bestaat uit een puls en dat afkomstig is van een chopperplaatsopnemer (niet getekend), velk ingangssignaal vordt vastgelegd in een buffer 100. De puls zelf vordt op-gevekt door een of andere geschikte chopperplaatsopnemer, zoals een foto-10 elektrische schakeling, bestaande bijvoorbeeld uit een lichtuitzendende diode en een fototransistor. De foto-opnemer-inrichting vordt gebruikt voor het detecteren van de plaats van een typerende mechanische chopper die vordt gebruikt in een speetrofotometer om aan te geven vanneer de analoog/digitaal-omzetter volgens de uitvinding moet vorden bediend. Voor 15 andere toepassingen van de uitvinding kan een ander aanzetmechanisme nodig zijn voor het laten verken van de analoog/digitaal-omzetter.

De buffer 100 is door een geschikte interrupt-aansluiting (niet getekend) verbonden met de Motorola 6800 microprocessor 102 om op een aai&ebruikers van dit type microprocessor goed bekende vijze in-20 terrupt te veroorzaken. Het zal echter vel duidelijk zijn dat de beginselen van de uitvinding niet zijn beperkt tot het gebruikmaking van de 6800 microprocessor maar eveneens van toepassing zijn met andere microprocessoren. De in de buffer 100 vastgelegde puls laat de microprocessor 102 interruperen om daardoor de verking door de analoog/digitaalomzetter 25 volgens de uitvinding te beginnen. Een andere inrichting van de schakeling die hierna in bijzonderheden zal vorden beschreven, heeft ononderbroken een analoog/digitaal-omzetter volgens de uitvinding verkzaam om zo een voortdurend bijgeverkte diigtale voorstelling te verschaffen voor het analoge signaal dat daardoor vordt gemeten. In deze inrichting is geen 30 aanzet van buitenaf nodig om de analoog/digitaal-omzetter te starten.

In zijn besturingsfunctie voor de in fig. 1 en fig. 2 veer-gegeven schakeling omvat de schakeling volgens fig. U een ROM 10U die de daarvan afkomstige data koppelt met de microprocessor 102 via de data-bus 106. De ROM 10U vordt door de microprocessor 102 geadresseerd via de 35 adresbus 108.

7905210 12

Bovendien omvat de schakeling volgens fig. h een RAM 110 dat wordt geadresseerd door het adres van 108 en dat data op de datahus 106 brengt. Een U naar 16 bitdecoder 112 is aangesloten aan specifieke bitplaatsen op de adresbus 108. De poort van de U naar 16 bitdecoder 112 5 wordt door een van zeven ingangen voorziene NAND-poort 11¾ vrijgemaakt, welke laatste weer wordt vrijgemaakt door de geldig geheugenadres-lijn (VMA) en fase 2 afkomstig van de :'.1 MHz klok 116, zowel als de adresbus-bitplaatsen 0, 1, 2, 3 en 9· Bovendien poort de adresbusplaats 15 (Al 5) rechtstreeks de vier naar zestien bitsdecoder 112 aan. Deze decoder 112 j0 decodeert rechtstreeks adresbusplaatsen 1*, 5, 6 en 7 (Α*+, A5, A6 en AT).

Door op de juiste wijze de besturingsvolgorde te bepalen die wordt gespecificeerd door de ROM 10U, het gedeeltelijk decoderen van de adresbus door de NAND-poort 11^ en door de vier naar zestien bitdecoder 112, kunnen de uitgangslijnen 120, 121, 122, 123, 12U, 125 en 126 worden aangedreven ^ door adressen op de adresbus die respectievelijk overeenkomen met 028 F, 209F, 027F, 026F, 025F, 020F en 022F. De functie van elk van deze uitgangslijnen 120 tot en met 126 zal hierna worden beschreven.

De 1 MHz klok 116 is een tveefasenklok waarvan de eerste fase alleen is gekoppeld met de microprocessor 102 en de tweede fase is 2q gekoppeld met de microprocessor 102 en de NAND-poort 11U, terwijl deze tweede fase ook het 1 MHz kloksignaal levert aan de schakeling volgens fig. 1 of fig. 2.

Een buffer 130 geeft een aansluiting aan de CMP UIT-aan-sluitdraad vanuit de schakeling in fig. 1 voor het verschaffen van een 25 dynamische opslag van het niveau op de aansluitdraad vanuit de genoemde schakeling. De buffer 130 is aangesloten aan de databus 106 zodat bij het verschijnen van het signaal op de lijn 120 de inhoud van de buffer 130 op de databus 106 wordt gebracht. Op deze wijze kan het niveau van de CMP UIT aansluiting worden waargenomen door de microprocessor 102 door de data 30 op de databus óp te nemen op een tijdstip waarop de lijn 120 is bekrachtigd.

Zoals eerder aangegeven staat op de uit de schakeling volgens fig. 1 komende aansluiting "tellen" een puls telkens wanneer uit de condensator in de integratorketen in fig. 1 een lading wordt weggevoerd. Deze puls wordt overgebracht aan de teller 132 in fig, H. De teller 132 35 is een H bits binaire teller die reageert op de telpulsen en die bij over- 7905210 * 13 lopen, dat wil zeggen dat de binaire teller terugstapt van de binaire weergave van het getal 15 naar de binaire weergave van het getal 0, een ovemeempuls levert op de aansluitdraad die is aangegeven met de pijl C vanuit de teller 132 naar de teller 134. De teller 134 verzamelt overneem-5 pulsen uit de teller 132 op dezelfde wijze als de teller. 132 telpulsen verzamelt uit de schakeling in fig. 1.

Een derde teller 136 is aangesloten aan de teller 134 door middel van een ovemeemlijn die met de letter C is aangeduid, zodat de teller 136 overneempulsen verzamelt die uit de teller 134 komen. Op deze 30 wijze kunnen de drie tellers 132, 13*» en 136 optellen tot 4096 malen een afvoer van lading die plaatsvindt in de integrator volgens fig. 1 gedurende de integratietijd ofschoon het stelsel zoals hier gegeven, niet zoveel malen een aanvoer zal ondervinden omdat de rest van de schakeling niet zo snel werkt.

35 De teller 136 is door een databus die door vier evenwijdige pijlen is aangegeven, aangesloten aan een buffer 138. Telkens wanneer de uïtgangslijn 121 vanuit de vier naar zestien bitdecoder 112 wordt bekrachtigd, worden de data in de teller 136 parallel overgebracht naar de buffer 138. De inhoud van de buffer 138 wordt op de databus 106 geplaatst, dat 20 de microprocessor 102 de inhoud van de teller 136 door middel van de buffer 138 kan opnemen. Op een zelfde wijze zijn de tellers 134 en 136 door een databus gekoppeld. De inhoud van de teller 134 wordt ingevoerd in de teller 136 telkens wanneer de uïtgangslijn 122 wordt bekrachtigd. Op dezelfde wijze is de teller 132 gekoppeld met de teller 134 door een data-25 bus die door vier parallelle pijlen is aangegeven zodat de data in de teller 132 kunnen worden ingevoerd in de teller 134 telkens wanneer de uit-gangslijn 123 wordt bekrachtigd. De invoeringang naar de teller 132 is geaard zodat bij bekrachtiging van de lijn 124 de teller 133 wordt gevuld met nullen, dat wil zeggen dat de teller wordt schoon-geveegd.

30 Bovendien omvat de schakeling volgens fig. 4 een 8 bit klink 140 die is gekoppeld met de databus 106 en met de uïtgangslijn 125 vanuit de vier naar zestienbitdecoder 112. De klink 140 is werkzaam tot het vastleggen van de data op de databus 106 telkens wanneer de uïtgangslijn 125 wordt bekrachtigd. De in de klink 140 vastgelegde data worden 35 door acht parallelle lijnen overgedragen naar de DAC in fig. 1 en vormen 7905210 Λ 1¾ de invoer daarvan.

Nog een acht hit klink 1U2 is gekoppeld met de datahus 106 en met de vier naar zestien hitdecoder 112 door middel van de uitgangslijn 126, De klink 1U2 is werkzaam voor het vastleggen van de data op de ^ datahus 106 telkens wanneer de uitgangslijn 126 wordt bekrachtigd. De klink 1U2 wordt henut voor het produceren van hetzij een hoog of een laag signaal op één enkele uitgangslijn naar de schakeling in fig. 1 welke lijn is aangeduid met "niet-integreren". Door een processor-tijdafpassings-lus met de ROM 10¾ kan de microprocessor 102 een signaal "niet-integreren" 50 vóórtbrengen vanuit een geselecteerde hitplaats in de klink 1^2 met een willekeurige tijdsduur die een veelvoud is van de tellustijd binnen de microprocessor 102. Voor de in de ROM 10¾ in overeenstemming met de uitvinding verschafte besturingsfunctie die met meer detail in fig. 5 is beschreven, is het signaal "niet integreren" dat afkomstig is van de klink 35 1^2 en naar de schakeling in fig. 1 gaat, werkzaam om de integrator te laten werken gedurende een periode van precies 6 milliseconden voor elke keer dat de analoog/digitaal-omzetter volgens de uitvinding wordt ingeschakeld.

De schakeling volgens fig. U heeft een uitgangsschakeling 2o <Üe vier acht bit klinken 1βθ, 162, 16U en 166 omvat die respectievelijk uit zeven segmenten bestaande weergeeforganen 170, 172, 17¾ en 166 aan-—der drijven. De deco/ 112 kan adressen 02CF, 02DF, 02EF of 02FF decoderen uit de adresbus 108 hetgeen er oorzaak van is dat data op de datahus respectievelijk kunnen worden ingepoort naar de klinken 160, 162, 16¾ of 166.

25 Bijgevolg kunnen de klinken 160, 162, 16¾ en 166 selectief door de microprocessor worden gevuld met welke data dan ook worden verlangd. Voor de schakeling volgens fig. ¾ zijn de verlangde data de digitale voorstelling van het onbekende analoge ingangssignaal.

Voor de door fig. 5 gespecificeerde besturingsdata is het 30 stelsel volgens fig. ¾ werkzaam tot het omzetten van het door de microprocessor 102 berekende binaire getal in een hexadecimale code voor het bedrijven van de uit zeven segmenten samengestelde weergeeforganen 170, 172, 17¾ en 176. De vier weergeef organen kunnen aldus in hexadecimaal het 16 bit binaire getal weergeven dat in de microprocessor is ontwikkeld 35 voor het onbekende analoge ingangssignaal. Het zal echter wel duidelijk / y 7905210 *·.

15 te zijn dat een binair naar decimaal-omzetter zou kunnen vorden toegepast tussen de klinken 160, 162, 16U en 166 en een decimaal weergeeforgaan met vijf uit zeven segmenten samengestelde elementen. Op deze wijze kan het uitgangssignaal in decimaal worden weergegeven.

5 De BOM 10U is zo ingericht dat daarin aanwezige adressen de inhoud hebben als is weergegeven in fig. 5 hetgeen de in fig. b en fig. 1 getoonde schakeling op een zodanige wijze bestuurt dat deze ononderbroken zal werken voor het leveren van een digitale aanwijzing voor het onbekende analoge signaal dat daardoor wordt gemeten. Voor deze schakeling 30 is geen onderdeel nodig dat interrupties bewerkt zoals de buffer 100.

In het geval van de in fig. 1 getoonde schakeling bestaat het onbekende analoge signaal uit het uitgangssignaal van de fotovermenigvuldigingsbuis PMT. De door de in fig. 5 in samenvatting aangegeven inhoud verschafte besturing laat de in fig. 1 en fig. 4 voorgestelde schakeling op digitale 35 wijze het uitgangssignaal van de integrator in fig. 1 meten voorafgaand aan het begin van de integratietijd. Deze digitale voorstelling wordt voor latere verwerking vastgelegd. Wanneer eenmaal de aanvankelijke waarde van het uitgangssignaal van de integrator is berekend, bedient de microprocessor 102 de aansluiting "niet integreren" door middel van de klink 1U2 20 om zo de integrator volgens fig. 1 te laten beginnen met integreren.

Gedurende de integratietijd zullen ladingafvoeren plaatsvinden op de hiervoor beschreven wijze en daardoor een puls laten verschijnen op de tellen-lijn naar de schakeling in fig. vanuit fig. 1. Deze pulsen op de tellen-lijn worden geteld door de tellers 132, 13^ en 136. Aan het eind 25 van de integratieperiode verandert de microprocessor 102 het niveau op de lijn "niet integreren" door middel van de klink 1^2 en gaat hij verder door successieve benadering het uitgangssignaal van de integrator in de schakeling volgens fig. 1 te meten. Wanneer eenmaal de digitale waarde voor het uitgangssignaal van de integrator is bepaald wordt deze waarde 30 eveneens vastgelegd voor latere verwerking.

Volgend op de successieve benaderingsberekening aan het eind van de integratietijd worden de telstanden die vastliggen in de tellers 132, 13ll·, 136 uitgelezen naar de microprocessor 102 en daardoor benut voor het vaststellen van de 10 bits van de hoogste orde voor de digitale 35 voorstelling van het onbekende analoge signaal. Het verschil tussen het 7905210 l6 '5 uitgangssignaal van de integratorketen aan het eind van de integratie-tijd en het uitgangssignaal van de integratorketen aan het begin van de integratietijd wordt berekend door de microprocessor 102. Dit verschil wordt vervolgens gecombineerd met de 10 bits van de hoogste orde van de 5 digitale voorstelling van het onbekende analoge· signaal- op een wijze die een digitale voorstelling oplevert van het onbekende analoge signaal met zestien binaire bitplaatsen daarvoor op een wijze die hierna in bijzonderheden wordt beschreven.

Gedurende elke successieve benaderingsperiode gedurende welke 10 de uitgang van de integratorketen op dezelfde hoogte blijft wordt de microprocessor 102 bestuurd door de HOM 10^ op zodanige" wijze dat de klink iHO eerst wordt gevuld met een acht bit binair getal dat in hexa-decimaal met 80 wordt voorgesteld. Dit digitale getal wordt over de datalijnen naar de DAC in fig. 1 overgebracht die werkt op een hiervoor be-15 schreven wijze en een niveau produceert aan zijn uitgangspen b. Zoals eerder is aangeduid, indien de proefwaarde die aan de DAC in fig. 1 wordt aangeboden, niet voldoende is om de ingangspen 3 van de vergelijker beneden nul te trekken, veroorzaakt het resulterende vergelijkeruitgangs-niveau een signaal hoog om te verschijnen op de CMP UIT lijn naar de 20 schakeling in fig. h. Wanneer de microprocessor 102 deze toestand waarneemt door uitlezen van de buffer 130, begrijpt hij dat het proefbit op de waarde moet blijven die door de successieve benadering is ontwikkeld. Indien daarentegen het binaire getal 80 (hexadecimaal) naar de DAC in fig. 1 de ingang naar de vergelijker onder nul trekt of onder het omscha-25 kelniveau, gaat het resulterende uitgangsniveau van de vergelijker naar laag en dit wordt door de microprocessor waargenomen die aangeeft dat het proefgetal in de klink 1^2 te hoog is. Dan wordt het proefbit door de microprocessor verwijderd.

In ieder geval stelt de microprocessor vast of het bit van 30 de hoogste orde al dan niet deel uitmaakt van de uiteindelijke waarde voor het uitgangssignaal van de integrator. Dit bit wordt vervolgens vastgelegd ca bij iedere volgende benadering van de integrator-uitgang te worden gebruikt. Voor het ogenblik aannemende dat het eerste bit behoort in de eerste benadering voor het uitgangssignaal van de integrator, vult 35 de microprocessor gedurende de tweede benadering de klink 1U2 met het 7905210 * 17 * binaire getal CO (hexadecimaal) en het op één na hoogste orde bit wordt vervolgens beproefd door middel van de lijn CMP UIT om vast te stellen of het binnen of buiten de ontwikkelde benadering behoort. Indien de lijn CMP UIT hoog is behoort het bit in de benadering en indien dezelfde 5 lijn laag is, behoort het bit er niet bij.

Aannemende dat het signaal CMP UIT laag is onderkent de microprocessor 102 dat het op één na hoogste orde bit een nul moet zijn en gaat hij over tot het testen van de volgende bitplaats door een binair getal A0 (hexadecimaal) in de klink 1U2 te plaatsen. Weer wordt de lijn 10 CMP UIT getest door de microprocessor en de op twee na hoogste orde bitplaats wordt bepaald op hetzij een 1 of een 0, Dit proces gaat zo door totdat alle acht bits van de benadering voor het pre-integratietijduit-gangsniveau voor de integrator zgn berekend. De waarde wordt door de microprocessor 102 vastgelegd in een register dat wordt gespecificeerd 15 door de door de ROM 10U verschafte besturing voor latere berekening door de microprocessor van de laagste orde bitplaatsen in een digitale voorstelling voor het onbekende analoge signaal dat wordt gemeten door de omzetter volgens de uitvinding.

Zoals hiervoor aangegeven ontwikkelt de microprocessor 102 20 een signaal aan de uitgang van de klink 1½ dat aangeeft dat de schakeling volgens fig. 1 werkzaam moet worden tot het integreren van het onbekende analoge ingangssignaal gedurende een tijd van 6 milliseconden. Gedurende deze tijd worden de vanuit de schakeling in fig. 1 naar de teller 132 overgedragen wegvoerpulsen door deze teller geteld en door overnemen door-25 gegeven naar de tellers 13^ en 136 wordt het totale aantal van de wegvoerpulsen geteld. Als gevolg van de omstandigheid dat stroom-afvoeren die plaatsvinden gedurende de integratietijd, 2 microseconden vergen en dat een nieuwe afvoer 1 microseconde daarna kan beginnen, kan de afvoer-schakeling eenmaal per 3 microseconden worden bediend. Aldus kunnen maxi-30 maal 2000 afvoeren worden gemeten gedurende elke gegeven integratietijd van 6 milliseconden.

Nadat de microprocessor 102 heeft vastgesteld dat de integratietijd van 6 milliseconden is voltooid, laat de microprocessor 102 het signaal "niet integreren” vanuit de klink 1^2 van toestand veranderen 35 waardoor de integrator in de schakeling volgens fig. 1 tot stoppen wordt 7905210 '3 18 gebracht. Op dit tijdstip wordt een aantal stroomafvoeren die gedurende de integratietijd plaatsvonden, aangegeven door het "binaire getal dat zich bevindt in de tellers 136, 13^ en 132.

Nadat de integrator volgens fig. 1 door de microprocessor 5 102 tot stilstand is gebracht laat de door de ROM*10H geleverde bestu- * ring de microprocessor 102 opnieuw door successieve benadering het uitgangsniveau na de integratietijd op de hierboven beschreven wijze bepalen.

Hierna berekent de microprocessor 102 het verschil tussen het uitgangsniveau van de integrator zoals dit is bepaald door successieve benadering voor-10 afgaand aan de integratietijd en het uitgangssignaal van de integrator zoals bepaald door successieve benadering aan het eind van de integratietijd.

Na de bèèindiging van de integratietijd begint de microprocessor 102 een data-overdracht vanuit de tellers 136, 13^ en 132 om zo in staat te zijn het binaire getal vast te stellen voor het aantal stroomafvoeren die gedurende de integratietijd plaatsvonden. Deze dataoverdracht wordt begonnen door eerst het adres 029F te plaatsen op de adres-bus die door de decoder 112 wordt gedecodeerd om daardoor de buffer 138 te bedrijven en de inhoud van de teller 166 naar de databus 106 te 20 laten poorten en daardoor in de microprocessor 102 in te lezen. Vervolgens plaatst de microprocessor het adres 027F op de adresbus hetgeen de teller 136 laat vullen met de inhoud van de teller 13^· Daarna wordt door het plaatsen van het adres 026F op de adresbus de teller 13^ gevuld met de data in de teller 132. Op een zelfde wijze wordt door het vervolgens 25 plaatsen van het adres 025F op de adresbus de teller 132 gevuld met uitsluitend nullen omdat alle vulingangen van deze teller zijn geaard.

Daarna plaatst de microprocessor 102 het adres 029F opnieuw op de adresbus waardoor de inhoud van de teller 136 wordt gebracht op de databus 106. Hierbij moet er echter aan worden herinnerd dat aangezien de 30 teller 136 nu de data bevat die oorspronkelijk in de teller 13^ stonden, daardoor het tweede stel van vier bits van het binaire getal dat het aantal stroomafvoeren voorstelt, naar de microprocessor 102 wordt overgebracht. Daarna wordt op de zojuist beschreven wijze de inhoud van de teller 131* opnieuw in de teller 136 geschoven en wordt de inhoud van de 35 teller 132 in de teller 13*+ geschoven. Aldus bevindt het stel van vier bits 790 5 2 10 * 19 van de, laagste orde van de telling van de stroomafvoeren zich. nu in de teller 136 en zijn de tellers 13^ en 132 schoon gewist.

De microprocessor 102 plaatst opnieuw het adres 029F op de adresbus waardoor de data in de teller 136 op de databus 106 worden 5 gebracht. Op deze wijze worden de vier bits van de laagste orde van de telling van de stroomafvoeren naar de microprocessor overgedragen. Hierna wordt de teller 136 schoongewist door het adres 027F te brengen op de adresbus hetgeen de nullen die zich nu bevinden in de teller 13^» naar de teller 136 laat gaan.

10 Zodra de telling van de stroomafvoeren en het verschil tus sen het uitgangssignaal van de integrator voor» respectievelijk na de in-tegratietijd in de microprocessor beschikbaar zijn, worden deze binaire getallen gecombineerd op de wijze als gespecificeerd door de in fig. 5 opgesomde data die zich bevinden in de ROM Wb en een binair getal van 15 zestien bits opleveren dat overeenkomt met de digitale voorstelling voor het onbekende analoge signaal dat verschijnt aan de ingang van de schakeling in fig. 1.

Aangetoond kan worden dat telkens wanneer het verschil tussen het uitgangssignaal van de integrator na en voor de integratietijd 20 een binair getal is waarvan het hoogste bit een 1 is, het verschil negatief is, dat wil zeggen dat de waarde van het uitgangssignaal van de integrator na de integratietijd lager is dan het uitgangssignaal voorafgaand aan de integratietijd. In het geval dat het hoogste bit van het verschil tussen de twee getallen dat door successieve benadering is ontwikkeld, 25 een nul is, is het verschil positief, dat wil zeggen dat de waarde van het uitgangssignaal van de integrator na de integratietijd hoger is dan de waarde van het integratoruitgangssignaal voor de integratietijd.

Het getal van zestien bits dat de decimale waarde voorstelt voor het onbekende analoge ingangssignaal, wordt gegenereerd als 30 in het volgende voorbeeld is toegelicht. Eerst wordt aangenomen dat het aantal ladingafvoeren die plaatsvinden gedurende de integratietijd, in hexadecimaal 2AA is op binair 0110101010 en dat het verschil tussen het uitgangssignaal van de integrator voor en na de integratietijd hexadecimaal AA is of binair 10101010. Aangezien het verschil AA bedraagt en het hoog-35 ste bit van dit getal een 1 is, is het verschil negatief zoals hiervoor 7905210 20 opgemerkt. De af voert elling moet met 1 worden verminderd tot 2A9. Vervolgens worden het tweede tot en met het achtste hit van het verschil opgeteld hij de verlaagde telling om het binaire getal 001010101010010101010 te voimen, hetgeen een getal van 19 hits is. Aangezien het hit van de 5 laagste orde het minst betekenend is kan het worden weggelaten om zo een ~ getal van 18 hits te krijgen. Ook zijn, zoals reeds opgemerkt, de hoogste twee hits van de ladingafvoertelling steeds nul en zij kunnen ook worden weggelaten hetgeen een getal van 16 hits oplevert dat gemakkelijk kan worden voorgesteld door vier hexadecimale cijfers als AA55, of anders binair 30 als 10-10101001010101.

Wanneer het verschil in het uitgangsniveau van de integrator voor en na de integratietijd 2A of 00101010 bedraagt, is het verschil positief zodat het eenvoudig kan worden opgeteld hij het lage einde van de ladingafvoertelling nadat de hoogste orde nul is weggelaten. Aan-35 nemende dat de ladingafvoertelling 2AA is, is het resulterende gecombineerde getal dat het analoge ingangssignaal binair weergeeft 0010101010100101010. Weglaten van de hoogste twee hits en van het laagste hit levert een voorstelling voor het analoge ingangssignaal door een getal van zestien hits op dat binair 1010101010010101 is of hexadeeimaal AA95.

20 De microprocessor 102 zet hierna het binaire getal van 16 hits om in aandrijfsignalen voor het inschakelen van de toepasselijke segmenten van een uit zeven segmenten samengestelde beeldweergave die wordt gebruikt voor het weergeven van vier hits segmenten (hapjes) van het 16 hits binaire getal dat de digitale waarde voor het analoge ingangssig-25 naai van het stelsel voorstelt. Bij het omzetten van elk van de vier hits segmenten worden de data die de hoogste orde U hits voorstellen, door de microprocessor overgedragen langs de datahus 106 naar de klink 160 door de data te plaatsen op de datahus 106 en het adres 02CF op de adresbus. De data die de op vier na meest betekenende vier bits voorstellen, worden 30 overgehracht naar de klink 162 door het adres 02DF te plaatsen op de adresbus en de data op de datahus 106. De volgende vier binaire bits van de digitale voorstelling voor het onbekende analoge ingangssignaal worden over de datahus 106 overgedragen naar de klink 16U wann-er op de adresbus het adres 02EF wordt geplaatst. Op dezelfde wijze worden de laatste vier 35 bits van de digitale informatie overgedragen over de datahus 1θ6 naar de 7905210 21 klink. 166 door het adres 02FF te plaatsen op de adresbus. De klinken 16Ο, 162, 16¾ en 166 bevatten dus informatie voor het aandrijven van respectievelijk de zeven segments-beeldveergeeforganen 170, 172, 17k en 176 zodat de laatste in een voor de mens leesbare vorm een hexadecimale voor-5 stelling zullen geven voor de digitale vaarde van het onbekende analoge ingangssignaal.

Het zal echter vel duidelijk zijn dat een binair/decimaal-omzetter zou kunnen vorden benut voor het omzetten van de binaire data die zich in de microprocessor 102 bevinden en die de digitale vaarde van 10 bet onbekende analoge ingangssignaal voorstellen, in de juiste signalen voor het aandrijven van een beeldveergeeforgaan zoals een zeven segments beeldveergeeforgaan, om zo een voorstelling in decimale notatie voor het onbekende analoge ingangssignaal te verschaffen. Evenzo zou het binaire getal rechtstreeks kunnen vorden veergegeven door het zestien bitsbinaire 15 getal te plaatsen in een klink met zestien bit-posities die elk een bit-positie-aandrijving hebben voor bijvoorbeeld een lichtuitzendende diode. Andere mogelijke inrichtingen van de beeldveergave zullen de vakman gemakkelijk voor de geest komen.

Voorts vordt opgemerkt, dat in de tekening de onderdelen van 20 de schakeling zijn voorzien van parameterwaarden of van de genormaliseerde handelsaanduidingen. Dit is zuiver voor de duidelijkheid gedaan en voor het gemak van de lezer en dient niet als een beperking op de vaarde van een component of van het type, en evenmin als een beperking van de strekking van de uitvinding. Voorts zal vorden opgemerkt dat de besturing 25 zoals die door de inhoud van de ROM 10k is vastgelegd en in fig. 5 is veergegeven, louter en alleen is gegeven als een voorbeeld van hoe de beschreven functies tot stand zouden kunnen vorden gebracht. De besturingsfunctie kan gemakkelijk kunnen vorden gemodificeerd of een nieuve inhoud voor de ROM 10k die hetzelfde doel zal bereiken ofschoon zijn voorstelling 30 anders zal zijn dan die in fig. 5 is gegeven, kan gemakkelijk vorden gevonden. Zoals reeds is gezegd stelt de inhoud van de ROM 10k zoals die door fig. 5 is bepaald, de besturingsfunctie voor voor een analoog/ digitaal-omzetter die ononderbroken verkt. Deze inhoud moet enigszins vorden gewijzigd om de analoog/digitaal-omzetter volgens de uitvinding 35 metingen te laten verschaffen van het onbekende analoge ingangssignaal in 7905210

Claims (8)

1. Analoog/digitaal-omzetterschakeling voor het meten van 5 het niveau van een signaal-afkomstig uit een onbekende analoge bron, gekenmerkt door: een integratorketen die is aangesloten aan de onbekende bron voor het leveren van een geïntegreerd signaal aan zijn uitgang waarvan de grootte de integraal is van het analoge signaal dat door de onbe-jq kende bron wordt verschaft; bedieningsorganen die zijn aangesloten aan de integratorketen teneinde deze zo te bedienen dat het geïntegreerde signaal gedurende een vast tijdsinterval wordt geleverd, een vergelijkingsketen dat is aangesloten zodanig dat het 35 geïntegreerde signaal wordt vergeleken met een vooraf ingesteld niveau en dat een vergelijkingssignaal levert wanneer het geïntegreerde signaal gelijk is aan het vooraf ingestelde niveau, een afvoerketenorgaan dat is aangesloten aan de integratorketen en reageert op het vergelijkingssignaal om aan de ingang van de 2Q integrator gedurende een vooraf bepaalde tijd een constant signaal in te voeren dat tegengesteld van teken is ten aanzien van het signaal uit de onbekende analoge bron, tellerorganen die reageren op het vergelijkingssignaal om het aantal keren van optreden van het vergelijkingssignaal te tellen 25 terwijl de integratorketen is ingeschakeld; en een interpolatorketenorgaan dat werkzaam is juist voorafgaand aan het inschakelen van de integratorketen voor het leveren van een digitale beginvoorstelling overeenkomend met het niveau van het uitgangssignaal van de integratorketen voorafgaand aan de inschakeling daarvan, 30 alsmede werkzaam is juist na het vaste tijdsinterval om een digitale eind-voorstelling te leveren die overeenkomt met het niveau van het uitgangssignaal van de integratorketen, waarbij het getal in de tellerorganen en het verschil tussen de beginvoorstelling en de eindvoorstelling data bevat voor het bepalen van een digitale voorstelling van het onbekende 35 signaal. 7905210 %

2. Analoog/digitaal-omzetterketen volgens conclusie 1, gekenmerkt door een orgaan voor het vaststellen van het verschil tussen de heginvoorstelling en de eindvoorstelling, velk verschil een datavoor-stelling hevat die is gerelateerd aan de cijfers op de laagste plaatsen ij in de digitale voorstelling van het niveau van het signaal uit de onbekende analoge bron.

3. Analoog/digitaal-omzetterketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het interpolatorketenorgaan een digitaal/analoog-omzetter omvat voor het leveren van een analoogsignaal in reactie op een JO binair getal, velk analoge signaal wordt aangelegd aan de uitgang van de integratorketen, en een orgaan voor het berekenen van een digitaal getal voor het leveren van het binaire getal velk berekeningsorgaan eerst een binair getal levert met slechts het meest betekenende bit aanwezig, het bereke-J5 ningsorgaan op de vergelijkingsketen reageert indien het analoge signaal hoger ligt dan het uitgangssignaal van de integratorketen om hebineest betekenende bit te veranderen en op de vergelijkingsketen te reageren indien het analoge signaal lager ligt dat het uitgangssignaal van de integratorketen teneinde het meest betekenende bit onveranderd te laten, 2o waarbij voorts het berekeningsorgaan werkzaam is bij het testen van successievelijk van lagere rang zijnde bitplaatsen van het binaire getal op dezelfde wijze totdat een binair getal is gevormd dat de grootte voorstelt van het uitgangssignaal van de integratorketen. U. Analoog/digitaal-omzetterketen volgens conclusie 1, 25 met het kenmerk, dat het interpolatorketenorgaan omvat een digitaal/ana-loog-omzetter die reageert op een binair getal om een analoog signaal te leveren dat is aangesloten aan de uitgang van de integratorketen, en een microcomputer-keten die is aangesloten aan de vergelijkingsketen voor het leveren van het binaire getal onder de besturing 2o van een besturingsgeheugenorgaan met een inhoud die in hoofdzaak in fig. 5 is beschreven.

5. Analoog/digitaal-omzetterketen volgens conclusie t, met het kenmerk, dat het interpolatorketenorgaan een binair getalregister omvat, 35 een digitaal/analoog-omzetter die reageert op het binaire * 7905210 4 2h getalregister om een analoog signaal te leveren waarvan de grootte evenredig is aan het getal in het binaire getalregister welk analoge signaal wordt aangesloten aan de uitgang van de integratorketen, een microcomputer die is aangesloten aan het binaire getal-5 register en aan de vergelijkingsketen voor het door -successieve benadering leveren van een binair getal om te worden geplaatst in het binaire getalregister, welk binaire getal na elke successieve benadering dichter bij een vaarde geraakt die is gekorreleerd aan de grootte van het uitgangssignaal van de integratorketen.

6. Analoog/digitaal-omzetter voor het meten van het niveau van een onbekend analoog signaal, gekenmerkt door: een in- en uitschakelbare integratorketen die is aangesloten aan het onbekende analoge signaal voor het leveren van een integraal signaal aan zijn uitgang terwijl de integratorketen is ingeschakeld, 15 een inschakelorgaan voor het inschakelen van de integrator keten gedurende een te kiezen tijdsinterval, een vergelijkingsketen die is aangesloten aan de uitgang van de integratorketen om een vergelijkingssignaal te leveren telkens wanneer het uitgangssignaal van de integratorketen een te voren gekozen go waarde overtreft, een afvoerketen dat aan de integratorketen is aangesloten en dat reageert op het vergelijkingssignaal om het uitgangssignaal van de integratorketen te laten veranderen met een vast bedrag zodat het uitgangssignaal van de integratorketen niet langer de te voren gekozen waar-25 de overtreft, een tellerorgaan om het aantal keren dat het vergelijkingssignaal optreedt gedurende het gekozen tijdsinterval te tellen, een successieve benaderingsketen die werkzaam is juist voor het begin van het te kiezen tijdsinterval en juist na het eind van het te kiezen tijdsinterval teneinde respectievelijk een pre-integratietijduitgangsniveau-30 indicatie te leveren en een postintegratietijd-uitgangsniveau-indicatie, een verschilorgaan voor het leveren van een versehilaan-wijzing die overeenkomt met het verschil tussen het postintegratie-tijdin-tegratieniveau en het pre-integratietijduitgangsniveau, en een orgaan voor het combineren van de verschilaanwijzing 35 en de telling in het tellerorgaan voor het leveren van een digitale voor- 7905210 * * stelling voor het onbekende analoge signaal.

7. Analoog/digitaal-omzetter volgens conclusie 6, gekenmerkt door een veergeefketenorgaan dat reageert op de digitale voorstelling voor het leveren van een voor de mens waarneembare voorstel- 5 ling van de digitale voorstelling.

8. Werkwijze voor het werkzaam laten zijn van een analoog/ digitaal-omzetter, gekenmerkt door de stappen: het meten van het uitgangssignaal van een in- en uitschakel-hare integratorketen waarvan de ingang is aangesloten aan een onbekend 10 analoog ingangssignaal voorafgaand aan het inschakelen van de integrator, het inschakelen van de integratorketen gedurende een vooraf te kiezen tijdsinterval, het volgen van het uitgangssignaal van de integrator en het leveren van een vergelijkingssignaal wanneer het integratoruitgangs-15 signaal tenminste zo hoog ligt als een te voren gekozen niveau, het naar beneden brengen van het integratoruitgangssignaal met een gekozen bedrag in reactie op het vergelijkingssignaal zodat het integratoruitgangssignaal beneden het te voren gekozen niveau ligt, het tellen van het aantal vergelijkingssignalen gedurende 20 het te kiezen tijdsinterval, het meten van het uitgangssignaal van de in- en uitscha-kelbare integrator aan het eind van het gekozen tijdsinterval, en het combineren van de meetuitkomsten en van de vergelijkings-signaaltelling voor het leveren van een digitale voorstelling van het 25 onbekende analoge ingangssignaal.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het combineren omvat het vaststellen van het verschil tussen de meting na afloop van het tijdsinterval en de meting voorafgaand aan het begin van het tijdsinterval. ^ 30 10. Analoog/digitaal-omzetter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de successieve benaderingsketen omvat een microprocessor die wordt bestuurd door een dood geheugen met geheugenplaatsen waar zich data bevinden in hoofdzaak zoals is weergegeven in fig. 5. 7905210