NL7905747A - ANALOG / DIGITAL CONVERTER FOR CONDITIONAL TRANSDUCTOR. - Google Patents

ANALOG / DIGITAL CONVERTER FOR CONDITIONAL TRANSDUCTOR. Download PDF

Info

Publication number
NL7905747A
NL7905747A NL7905747A NL7905747A NL7905747A NL 7905747 A NL7905747 A NL 7905747A NL 7905747 A NL7905747 A NL 7905747A NL 7905747 A NL7905747 A NL 7905747A NL 7905747 A NL7905747 A NL 7905747A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
signal
analog
converter
digital
frequency
Prior art date
Application number
NL7905747A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Dresser Ind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dresser Ind filed Critical Dresser Ind
Publication of NL7905747A publication Critical patent/NL7905747A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/124Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/52Input signal integrated with linear return to datum

Description

i ; * · S’* DRESSER INDUSTRIES^ INC., Dallas, Texas, Ver.St.v.Amerikai; * S * DRESSER INDUSTRIES ^ INC., Dallas, Texas, USA St. America

Analoog/digitaal omzetter voor op een toestand aansprekende transductor.Analog / digital converter for state-of-the-art transducers.

Het gebied, waartoe de uitvinding behoort, heeft betrekking op de techniek van analoog/digitaal omzetters van dubbele-hellingssoort voor het leveren van een digitaal uitgangssignaal van een gemeten analoog signaal naar de omzetter.The field to which the invention pertains relates to the technique of dual-slope analog-to-digital converters for supplying a digital output of a measured analog signal to the converter.

5 De analoog/digitaal omzetter van dubbele-hellings- soort voor het verkrijgen van een digitaal uitgangssignaal uit een gemeten analoog ingangssignaal is bekend uit bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooischriften 3.061.939, 3.316.546, 3.458.803, 3.660.834 en 3.566.397. In het kort omvat de methode van omzetting het integreren 10 van een stroom in direct verband met een onbekende spanning gedurende een vaste tijdperiode, gevolgd door de integratie van een standaard-stroom in verband met een referentiespanning van tegengestelde polariteit totdat de integratoruitgang terugkeert naar nul. De totale vereiste tijdperiode om de integrator tot nul te brengen is direct evenredig met 15 de verhouding van de gemeten stroom tot de standaardstroom en dus tot de gemeten spanning. De integrator is daarom een keten, welke een lineair veranderende uitgang met de tijd (gewoonlijk een helling) levert wanneer de ingang een constante spanning is en de mate van integrator-uitgangsspanningstoename direct evenredig is met de waarde van de in-20 gangsspanning. Wanneer de ingangsspanning nul is, is de uitgangsspanning niet onderhevig aan verandering, maar blijft nul bij welke uitgangswaarde ook werd verkregen bij het begin van de tijdperiode.The dual-slope analog-to-digital converter for obtaining a digital output from a measured analog input is known from, for example, U.S. Pat. Nos. 3,061,939, 3,316,546, 3,458,803, 3,660,834, and 3,566,397 . Briefly, the method of conversion includes integrating a current in direct relation to an unknown voltage for a fixed period of time, followed by integrating a standard current in relation to a reference voltage of opposite polarity until the integrator output returns to zero. The total time period required to zero the integrator is directly proportional to the ratio of the measured current to the standard current and thus to the measured voltage. The integrator is therefore a circuit, which provides a linearly changing output with time (usually a slope) when the input is a constant voltage and the degree of integrator output voltage increase is directly proportional to the value of the input voltage. When the input voltage is zero, the output voltage is not subject to change, but remains zero at whatever output value was obtained at the beginning of the time period.

Standaardwerking van zulke bekende omzetters heeft integratie omvat van de onbekende in dezelfde polariteitsrichting als 25 het ingangssignaal, bijvoorbeeld positief tot positief, hetgeen dan wordt geschakeld naar een referentiesignaal van tegengestelde polariteit, dat tot nul wordt geïntegreerd. Dit wordt dan gedetecteerd door een vergelijker van de geïntegreerde signalen en voor grote analoge ingangen 7905747 2 $Λ + 1 t zijn langere tijdperioden nodig voor het uitvoeren van de nulintegratie. De digitale tellingen worden dan opgezameld in een register evenredig met de tijdfactor behorende bij de onbekende integratie.Standard operation of such known converters has included integration of the unknown in the same polarity direction as the input signal, for example positive to positive, which is then switched to a reference signal of opposite polarity, which is integrated to zero. This is then detected by a comparator of the integrated signals, and for large analog inputs 7905747 2 $ + 1 t, longer time periods are required to perform the zero integration. The digital counts are then collected in a register proportional to the time factor associated with the unknown integration.

Hoewel deze basisinrichting goed heeft gewerkt met 5 een hoge orde van nauwkeurigheid, vereist deze referentieschakeling en polariteitsdetectie, hetgeen moeilijk wordt bij zeer lage ingangen, hetgeen voert tot schakelonzekerheden. Ook zijn voorinstelstromen behorende bij deze bekende inrichtingen, opgeteld en afgetrokken van de hellingen in elk van zijn veranderde richtingen. Om deze moeilijkheden te over-10 winnen, is het nodig nauwkeurige lage verschilversterkers te gebruiken. Desondanks zijn organen voor het verkrijgen van eliminatie daarvan tot nu toe niet bekend.While this basic device has worked well with a high order of accuracy, it requires reference circuitry and polarity detection, which becomes difficult at very low inputs, leading to switching uncertainties. Also, bias currents associated with these known devices have been added and subtracted from the slopes in each of its changed directions. To overcome these difficulties, it is necessary to use accurate low differential amplifiers. Despite this, organs for obtaining elimination thereof are heretofore unknown.

De uitvinding heeft betrekking op analoog/digitaal omzetters voor het verkrijgen van een digitaal uitgangssignaal dat in 15 verband staat met een analoog signaal, uitgezonden uit een op een toestand aansprekende transductor. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een analoog/digitaal omzetter van de dubbele-hellingssoort, geschikt voor het elimineren van het referentieschakelen en voorinstel-stroomproblemen van dergelijke bekende omzetters, waardoor de totale 20 nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van zulke stelsels wordt vergroot.The invention relates to analog-to-digital converters for obtaining a digital output signal associated with an analog signal transmitted from a state-responsive transducer. In particular, the invention relates to a dual-slope analog / digital converter capable of eliminating the reference switching and bias current problems of such known converters, thereby increasing the overall accuracy and reliability of such systems.

Naar keuze levert een verdere eigenschap ook verbeterde lineariteit van het uitgangssignaal.Optionally, a further property also provides improved linearity of the output signal.

Het bovenstaande wordt verkregen volgens de uitvinding door steeds het onbekende analoge ingangssignaal te integreren 25 in een polariteitsrichting tegengesteld aan een referentiesignaal, waardoor het mogelijk is een van de twee vroeger gebruikte referentiesigna-len te elimineren. Tegelijkertijd wordt het vermogen verkregen zowel de polariteit van het ingangssignaal te meten als te bepalen zonder te letten op het signaalniveau. Door het gebruik van de integrator in een 30 niet-omkeerwijze, integreert de analoog/digitaal omzetter positief alle analoge signaalwaarden onder een maximum negatieve ingangsspanning, terwijl digitale tellingen worden opgezameld evenredig met de verschillen daartussen. Een digitale weergever of ander geschikt digitaal orgaan wordt dan bediend door de tellingssignalen, ontvangen van de omzet-35 ter. Naar keuze kan digitale lineariteit van de tellingssignalen worden geleverd voor het corrigeren van elke opgetreden afwijking van de ideale 7905747 * t 3 $ lineariteit. Dit wordt verkregen door een geprogrammeerde microcomputer, welke een PROM uitleest voor het doen lopen van een klok met variabele frequentie via de PROM-programmering. De klokfrequentie wordt geregeld voor het uitvoeren van een eerste fase omzettertijd, welke overeenkomt 5 met een even veelvoud van de voedingslijnfrequentie. Accumulatortellin-gen zullen dan direct met de klokfrequentie variëren.The above is obtained according to the invention by always integrating the unknown analog input signal in a polarity direction opposite to a reference signal, whereby it is possible to eliminate one of the two previously used reference signals. At the same time, the power is obtained to both measure and determine the polarity of the input signal without regard to the signal level. Using the integrator in a non-reversal mode, the analog / digital converter positively integrates all analog signal values below a maximum negative input voltage, while accumulating digital counts proportional to the differences between them. A digital display or other suitable digital device is then operated by the count signals received from the converter. Optionally, digital linearity of the count signals can be provided to correct any deviation from the ideal 7905747 * t 3 $ linearity. This is accomplished by a programmed microcomputer, which reads a PROM for running a variable frequency clock through the PROM programming. The clock frequency is controlled to perform a first phase converter time corresponding to an even multiple of the power line frequency. Accumulator counts will then vary directly with the clock frequency.

Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een gewijzigde analoog/digitaal omzetter van dubbele-hellingssoort voor het verkrijgen van een digitaal uitgangssignaal in verband met een trans-10 ductor, welke een analoog signaal geeft.It is an object of the invention to provide a modified double-slope type analog / digital converter for obtaining a digital output signal in connection with a trans-10 ducer providing an analog signal.

Een verder doel van de uitvinding is het effectief elimineren van referentieschakelen en voorinstelstroomproblemen bij overeenkomende bekende analoog/digitaal omzetters.A further object of the invention is to effectively eliminate reference switching and bias current problems with corresponding known analog / digital converters.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in 15 het volgende nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Figuur 1 toont een blokdiagram van een inrichting volgens de uitvinding.Figure 1 shows a block diagram of a device according to the invention.

Figuur 2 toont een elektronische schakeling van de analoog/digitaal omzetter met dubbele helling.Figure 2 shows an electronic circuit of the dual slope analog / digital converter.

20 Figuur 3 toont een tijddiagram voor de omzetter met dubbele helling volgens figuur 2 bij nul en niet-nul signaalniveaus.Figure 3 shows a time diagram for the double slope converter of Figure 2 at zero and non-zero signal levels.

Figuur 4 toont een mogelijke variatie van de omzetter van figuur 2 voor het verkrijgen van digitale lineariteit.Figure 4 shows a possible variation of the converter of Figure 2 to obtain digital linearity.

Men ziet in figuur 1 een transductor 10, inge-25 richt voor het continu uitzenden van een analoog signaal Va dat in verband staat met de gemeten waarde van een toestand gemeten door de transductor. De transductor 10 kan typerend elke geschikte soort meetinstrument zijn, waaruit een analoge uitgang kan worden verkregen en bij een voorkeurstoepassing kan deze een druk- of temperatuurtransductor vormen, 30 bijvoorbeeld zoals in de Amerikaanse octrooischriften 3.742.233 en 4.109.147. Het analoge signaal Va uit de transductor wordt samen met een referentiesignaal Vr van een bekende geregelde spanning, zoals hierna wordt toegelicht, toegevoerd naar een analoog/digitaal omzetter 12, welke op zijn beurt een tellingssignaal Vd uitzendt voor een verscheiden-35 heid van toepassingen, zoals voor het doen werken van een digitale weergever 14.In Figure 1, a transducer 10 is arranged to continuously transmit an analog signal Va related to the measured value of a state measured by the transducer. Typically, transducer 10 may be any suitable type of measuring instrument from which an analog output can be obtained, and in a preferred application it may form a pressure or temperature transducer, for example as in U.S. Pat. Nos. 3,742,233 and 4,109,147. The analog signal Va from the transducer, along with a reference signal Vr of a known controlled voltage, as explained below, is supplied to an analog / digital converter 12, which in turn transmits a count signal Vd for a variety of applications, as for operating a digital display 14.

7905747 4 «' ** ϊ, 1 l7905747 4 «'** ϊ, 1 l

Volgens figuur 2 bestaat de analoog/digitaal omzetter 12 met dubbele helling uit een sommeerversterker 16, een integrator 18, een vergelijker en auto-nulversterker 20, een monster/vast-houdversterker 22 en een logisch en opzamelend moduul 24, dat kan zijn 5 van de soort van National Semi-conductor MM5330 A/D Building Block, werkend ds hierna wordt beschreven. Het analoge signaal Va uit de transducer 10 in verband met zijn gemeten parameter, is van negatieve polariteit voor directe verbinding via een schakelaar SW-1 naar sommeerversterker 16, terwijl de referentiespanning Vr geleverd vanaf een ge-10 regelde spanningsbron, van negatieve polariteit is voor verbinding via een schakelaar SW-2 naar vergelijker en auto-nulversterker 20. De uitgang van de versterker 16 wordt via een schakelaar SW-3 geleverd naar de positieve klem van de integrator 18 terwijl een Vmax spanning wordt afgeleid van Vr via delers Rj en R2 voor het voeden van de negatieve 15 klem van de integrator 18. Indien als voorbeeld maximum positieve spanning bij Va = 1,9999 volt is, zou V naar keuze worden ingesteld op ΧΩβΧ 2,2000 volt en bij Va = nul zou de meting zijn gebaseerd op 2,2000 volt. Logische en opzamelende moduul 24 levert de logica voor de opeenvolging van de bovengenoemde schakelaars.According to FIG. 2, the dual slope analog / digital converter 12 consists of a summing amplifier 16, an integrator 18, a comparator and auto-zero amplifier 20, a sample / hold amplifier 22, and a logic and storage module 24, which may be 5 of the type of National Semi-conductor MM5330 A / D Building Block, operating ds is described below. The analog signal Va from the transducer 10 in connection with its measured parameter is of negative polarity for direct connection through a switch SW-1 to summing amplifier 16, while the reference voltage Vr supplied from a controlled voltage source is of negative polarity for connection via a switch SW-2 to comparator and auto-zero amplifier 20. The output of amplifier 16 is supplied via a switch SW-3 to the positive terminal of integrator 18 while a Vmax voltage is derived from Vr via dividers Rj and R2 for feeding the negative terminal of the integrator 18. If, for example, maximum positive voltage at Va = 1,9999 volts, V would be optionally set to ΧΩβΧ 2,2000 volts and at Va = zero the measurement would be based at 2,2000 volts. Logic and collection module 24 provides the logic for the sequence of the above switches.

20 In verband met figuur 3 wordt de gehele analoog/ digitaal omzetcyclus van het transductorsignaal Va aangegeven, waarbij Va = 0 volt de.getrokken hellende lijn is en Va Φ 0 volt voor een gemeten waarde niet gelijk aan nul een gestippelde hellende lijn is. De cyclus van links naar rechts in figuur 3 bestaat uit drie fasen, name-25 lijk de auto-nulfase III, de integratorreferentiefase I voor een vooraf bepaalde vaste tijdperiode en de geïntegreerde onbekende fase II voor een variabele tijdperiode Tx. Gedurende de fase III werkt de vergelijker en auto-nulversterker 20 als een naar nul gaande versterker met hoge versterking, welke als de schakelaar.SW-4 is gesloten, de monster/vasthoud-30 versterker 22 en condensator C-l aandrijft en omkeersommeerversterker 16 via schakelaar SW-3 voor het herstellen van de integratorcondensator C-2 spanning op nul volt. De schakelaars SW-1, SW-2 en SW-5 zijn gedurende deze fase in geaarde toestand. Vanwege de eigenschappen van de versterker 22 zijn ook alle versterkerspanningsverschillen opgeslagen 35 in de condensator C-l, waar zij blijven tijdens de integratiecyclus, dienend voor het elimineren van zelfs grote verschilspanningen.In connection with Figure 3, the entire analog / digital conversion cycle of the transducer signal Va is indicated, where Va = 0 volts is the solid inclined line and Va Φ 0 volts for a measured value not equal to zero is a dotted inclined line. The left to right cycle in Figure 3 consists of three phases, namely the auto-zero phase III, the integrator reference phase I for a predetermined fixed time period and the integrated unknown phase II for a variable time period Tx. During phase III, the comparator and auto-zero amplifier 20 acts as a high-gain zero-gain amplifier, which closes when the switch SW-4 is closed, driving the sample / holding-30 amplifier 22 and capacitor C1, and reversing amplifier 16 via switch. SW-3 for restoring the integrator capacitor C-2 voltage to zero volts. Switches SW-1, SW-2 and SW-5 are grounded during this phase. Also, because of the properties of the amplifier 22, all the amplifier voltage differences are stored in the capacitor C-1, where they remain during the integration cycle, eliminating even large differential voltages.

7905747 • -* 4 57905747 • - * 4 5

Gedurende fase I worden ten gevolge van een ontvangen voedingslijnsynchronisatiesignaal de schakelaars SW-4 en SW-5 geopend. De referentiespanning Vr wordt via schakelaar SW-2 toegevoerd naar de versterker 20 voor het tegelijk vormen van V via de deler Rt, 5 R_. V wordt gekozen, gebaseerd op de gewenste volle schaaltellingen.During phase I, the switches SW-4 and SW-5 are opened due to a received power line synchronization signal. The reference voltage Vr is applied via switch SW-2 to the amplifier 20 to simultaneously form V via the divider Rt, R_. V is chosen based on the desired full scale counts.

L· ÏÏlrlXLILIL

Tegelijkertijd wordt Va verbonden met de ingang van de integrator 18 via sommeerversterker 16 en schakelaar SW-3. De uitgang van de integrator 18 zwaait dan naar Va voor integratie voor het beginnen van een referentieperiode Tr, gedurende welke tijd integratie optreedt voor een sig-10 naalwaarde, gebaseerd op het verschil (vmax ” Va). De tijd Tr is bij voorkeur gekozen als een even veelvoud van de lokale voedingslijnfrequentie voor het verhogen van de normale ruisverwerping van de omzetter.At the same time, Va is connected to the input of the integrator 18 via summing amplifier 16 and switch SW-3. The output of the integrator 18 then swings to Va for integration to start a reference period Tr, during which time integration occurs for a signal value based on the difference (vmax ”Va). The time Tr is preferably chosen as an even multiple of the local power line frequency to increase the normal noise rejection of the converter.

Bij het voltooien van de fase I wordt de fase II 15 ingeleid, gedurende welke de referentiespanning Vr wordt toegevoerd aan de integrator 18 gedurende een onbekende periode Tx totdat de drempel van de vergelijker 20 wordt overschreden bij zijn vergelijking tussen de signaalniveaus van Vr en de integratoruitgang. Op zodanig tijdstip, samenvallend met de vergelijkeruitgang, worden de digitale tellingen, welke 20 zijn opgezameld gedurende de integratieperiode Tx, overgedragen van de teller naar de grendels, waarvan het parallel uitgangssignaal Vj wordt toegevoerd naar de weergeefeenheid 14 of ergens anders naar toe overgedragen, zoals gewenst. Dit zal duidelijk zijn uit het volgende voorbeeld:Upon completion of the phase I, the phase II 15 is initiated, during which the reference voltage Vr is applied to the integrator 18 for an unknown period Tx until the threshold of the comparator 20 is exceeded in its comparison between the signal levels of Vr and the integrator output . At such time, coinciding with the comparator output, the digital counts accumulated during the integration period Tx are transferred from the counter to the latches, the parallel output signal Vj of which is applied to the display unit 14 or elsewhere, such as desirable. This will be clear from the following example:

CC

25 Tr » -— waarbij C = overlooptellingen25 Tr »-— where C = overflow counts

OO

= klokfrequentie (Hz) aangenomen de derde harmonische van 60 Hz = 0,050 sec.= clock frequency (Hz) assumed the third harmonic of 60 Hz = 0.050 sec.

en C 3 18.000 zodat o 30 C. = 36.000 Hz.and C 3 18,000 so that o 30 C. = 36,000 Hz.

tt

Wanneer Va gelijk nul is en V is gemeten, zal max ° een volledige omzetting optreden op basis van: T = Tr + Tx (figuur 3)When Va equals zero and V is measured, max ° full conversion will occur based on: T = Tr + Tx (Figure 3)

OO

„ „ 18.000 , 22.000 35 Tc 360.000 360.000 “ 0,111111 sec* met + 0000 weergegeven."" 18,000, 22,000 35 Tc 360,000 360,000 "0.111111 sec * with + 0000 displayed.

7905747 G- * * 1 1 67905747 G- * * 1 1 6

Voor een positieve waarde van Va kleiner dan V χ zorgen de code-omzetter 9’s voor complementwerking van de teller voor het weergeven van de gemeten waarde. Op deze wijze levert de weergever 14 een lineaire omzetting voor Va kleiner dan V e max 5 Voor het uitvoeren van digitale lineariteit bruik baar bij de analoog/digitaal omzetter 12 of bij een standaardstelsel met dubbele heling, wordt verwezen naar figuur 4, waar men een schematische schakeling ziet daarvoor, voorzien van een microcomputer 26, een PROM 28 en een klokbron 30 met variabele frequentie verbonden met een logische 10 en opzamelende moduul 24. Gedurende de fase I (figuur 3) leest de microcomputer 26 de PROM 28 voor het ontvangen van geprogrammeerde informatie voor het aandrijven van de klok 30 bij een frequentie zodanig dat Tr een even veelvoud van de voedingslijnfrequentie is.For a positive value of Va less than V χ, the code converter 9's complement operation of the counter for displaying the measured value. In this way, the display 14 provides a linear conversion for Va less than V e max. 5 For performing digital linearity usable at the analog / digital converter 12 or a standard double-heal system, reference is made to Figure 4, where one See schematic circuit, provided with a microcomputer 26, a PROM 28 and a variable frequency clock source 30 connected to a logic 10 and collecting module 24. During phase I (Figure 3), the microcomputer 26 reads the PROM 28 to receive programmed information for driving the clock 30 at a frequency such that Tr is an even multiple of the power line frequency.

De fase II wordt getest door de microcomputer op 15 de omkeerlijn Co en gebaseerd op informatie ontvangen uit PROM 28 drijft hij de frequentie van de klok 30 aan bij verschillende snelheden per tijdseenheid zoals geprogrammeerd in PROM 28. Op deze wijze beïnvloeden klokfrequenties, welke verschillend zijn tussen fasen II en I niet de omzettijd, welke in plaats daarvan constant blijft voor een gegeven in-20 gangsspanning Va. De integrator 18 werkt op dezelfde wijze als boven beschreven, terwijl de tellingen opgezameld gedurende de tijdperiode Tx, zullen variëren meer direct afhankelijk van de frequentie van de klok 30. Indien Va een niet-lineair aanspreken is van een lineaire functie die wordt gemeten, worden de uiteindelijke opgezamelde tellingen daarom inge-25 steld op zodanige wijze, dat een lineaire digitale weergave van de meting wordt verkregen.The phase II is tested by the microcomputer on the reversing line Co and based on information received from PROM 28 it drives the frequency of the clock 30 at different speeds per time unit as programmed in PROM 28. In this way, clock frequencies, which are different between phases II and I not the turnover time, which instead remains constant for a given input voltage Va. The integrator 18 operates in the same manner as described above, while the counts accumulated during the time period Tx will vary more directly depending on the frequency of the clock 30. If Va is a non-linear response to a linear function being measured, therefore, the final accumulated counts are set in such a way that a linear digital representation of the measurement is obtained.

Indien bijvoorbeeld verschillende klokfrequenties worden gebruikt gedurende fase II ten opzichte van fase I, blijft desondanks de omzettijd hetzelfde voor een gegeven ingangsspanning Va aan-30 gezien de integrator 18 dezelfde uitwijking uitvoert. De tellingen opgezameld gedurende Tx, zullen meer of minder afhankelijk zijn van de frequentie van de klok 30, zodat de opgezamelde tellingen over het verloop van Tx kunnen worden gevarieerd in direct verband met de waarde Va.For example, if different clock frequencies are used during phase II relative to phase I, the turnover time nevertheless remains the same for a given input voltage Va since the integrator 18 performs the same excursion. The counts accumulated during Tx will depend more or less on the frequency of the clock 30, so that the accumulated counts can be varied over the course of Tx in direct relation to the value Va.

35 Gebruikt men het vorige voorbeeld en varieert men de klokfrequentie een aantal (n) malen dan is bij n = 5: 7905747 7 Τη = ~ = 0,0122222 en 535 If you use the previous example and you vary the clock frequency a number of (n) times, then at n = 5: 7905747 7 Τη = ~ = 0.0122222 and 5

Nt = Τη (F2) + Τη (Fg) + Τη (F4) + Τη (F$) + Τη (Eg) waarbij Fj = klokfrequentie gedurende Tr = 360 kHz F2 = " " Tx = 350 kHz 5 F3 « " " M = 340 kHz F4 = " " " = 300 kHz F5 = " " " = 360 kHzNt = Τη (F2) + Τη (Fg) + Τη (F4) + Τη (F $) + Τη (Eg) where Fj = clock frequency during Tr = 360 kHz F2 = "" Tx = 350 kHz 5 F3 «" "M = 340 kHz F4 = "" "= 300 kHz F5 =" "" = 360 kHz

Fg » " " " = 450 kHzFg »" "" = 450 kHz

Nt = 21997 en indien de omzetter met dubbele helling daarbij de 10 kruising bereikt, is Tx = 0,0366666 sec., zijn er drie correcties opgetreden en zal de weergave lezen: 22000 - Tn (Fj + F2 + F ) = 9902 tellingen.Nt = 21997 and if the double slope converter reaches 10 intersection, Tx = 0.0366666 sec., Three corrections have occurred and the display will read: 22000 - Tn (Fj + F2 + F) = 9902 counts.

Bij hetzelfde voorbeeld met een constante klokfrequentie is: 15 Tx - 0,0613111 Tn - 0,0122222 hetgeen een Nt * 21999 geeft en een lineaire weergave = 22.000 - 13.200 * 8800 tellingen.In the same example with a constant clock frequency, it is: 15 Tx - 0.0613111 Tn - 0.0122222 which gives an Nt * 21999 and a linear display = 22,000 - 13,200 * 8800 counts.

Vergelijking van de bovenstaande voorbeelden toont, dat in beide gevallen het totale aantal essentieel hetzelfde was, maar 20 de niet-lineaire opzameling resulteerde in een 1102 tellingstoename voor een gegeven Va = Tx.Comparison of the above examples shows that in both cases the total number was essentially the same, but the nonlinear collection resulted in a 1102 count increase for a given Va = Tx.

In het bovenstaande is een wijziging van een ana-loog/digitaal omzetter met dubbele helling aangegeven, geschikt voor het leveren van een lineaire digitale weergave van een niet-lineair analoog 25 signaal dat de gemeten uitgang van een op een toestand aansprekend element weergeeft. Door gebruik van relatief goedkope niet-kritische componenten, worden de precisie-elementen nodig voor het elimineren van de inherente problemen van standaardstelsels met dubbele helling vermeden. Door gebruik van de lineariteit volgens de uitvinding, wordt grotere 30 flexibiliteit geleverd in vergelijking tot vroeger gebruikte analoge sommeertechnieken. Buitendien verkrijgt de lineariteit de precisie van een digitale correctie, welke goed reproduceerbaar is en inherent tem-peratuurstabiel met de mogelijkheid het aanspreken vanaf het ene instrument naar het andere te vormen. Hoewel de linearisatie is beschreven in 35 combinatie met de omzetter met dubbele helling hierbij, is het niet zo 7905747 3 % r t dat de uitvinding aldus wordt beperkt, aangezien dit gemakkelijk kan worden gebruikt bij standaardomzetters met tweevoudige helling volgens de bekende techniek.Above, a modification of a dual slope analog-to-digital converter suitable for providing a linear digital display of a non-linear analog signal representing the measured output of a state-responsive element has been indicated. By using relatively inexpensive non-critical components, the precision elements necessary to eliminate the inherent problems of standard double slope systems are avoided. By using the linearity according to the invention, greater flexibility is provided compared to previously used analog summing techniques. In addition, linearity obtains the precision of a digital correction, which is highly reproducible and inherently temperature stable with the ability to form the response from one instrument to another. Although the linearization has been described in combination with the double slope converter herewith, it is not so that the invention is so limited as it can be easily used with standard dual slope converters of the prior art.

Het zal duidelijk zijn dat wijzigingen binnen het 5 kader van de uitvinding mogelijk zijn.It will be clear that changes are possible within the scope of the invention.

79057477905747

Claims (20)

1. Analoog/digitaal omzetter met dubbele helling voor het uitzenden van een digitaal uitgangssignaal overeenkomend met een ontvangen analoog signaal, met het kenmerk, dat eerste ingangsorganen 5 aanwezig zijn voor het ontvangen van een om te zetten analoog spannings-signaal, tweede ingangsorganen voor het ontvangen van een referentie-spanningssignaal, waaruit een vooraf bepaald maximum spanningssignaal wordt afgeleid, integratororganen opeenvolgend werkend voor het integreren van een eerste signaalwaarde overeenkomend met het verschil tussen 10 het afgeleide maximum spanningssignaal en het ontvangen analoge signaal gedurende een vooraf bepaalde tijdperiode en om na afloop van deze vooraf bepaalde tijdperiode een tweede signaalwaarde te integreren overeenkomend met de som van het eerste geïntegreerde signaal en het referentie-signaal, vergelijkingsorganen ingericht voor het ontvangen van deze ge-15 integreerde signalen voor het effectief variëren van de integratie- tijdperiode van de tweede signaalwaarde totdat een vooraf bepaald drempelniveau is bereikt tussen de uitgang van de integratororganen en de het referentiesignaal en signaal uitzendende organen voor het uitzenden van een digitaal uitgangssignaal afgeleid uit een opzamelende digitale 20 telling welke verband houdt met het tijdverloop van de variabele tijdperiode .Dual-slope analog-to-digital converter for outputting a digital output signal corresponding to a received analog signal, characterized in that first input means 5 are provided for receiving a convertible analog voltage signal, second input means for receiving a reference voltage signal from which a predetermined maximum voltage signal is derived, integrator means operating sequentially to integrate a first signal value corresponding to the difference between the derived maximum voltage signal and the received analog signal during a predetermined period of time and afterwards of this predetermined time period to integrate a second signal value corresponding to the sum of the first integrated signal and the reference signal, comparators arranged to receive these integrated signals for effectively varying the integration time period of the two the signal value until a predetermined threshold level is reached between the output of the integrator means and the reference signal and signal emitting means for transmitting a digital output signal derived from a collection digital count related to the time course of the variable time period. 2. Omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de integreerorganen werken op een niet-omkeerwijze.Transducer according to claim 1, characterized in that the integrators operate in a non-reversal mode. 3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, 25 dat de vergelijker effectief de variabele tijdperiode varieert in evenredigheid met het niveau van het analoge signaal ontvangen bij de eerste ingangsorganen.Device according to claim 2, characterized in that the comparator effectively varies the variable time period in proportion to the level of the analog signal received at the first input means. 4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de integratororganen werken voor het integreren van de eerste sig- 30 naalwaarde in een polariteitsrichting tegengesteld aan de polariteit van het ontvangen referentiesignaal.4. Device according to claim 3, characterized in that the integrator means act to integrate the first signal value in a polarity direction opposite to the polarity of the received reference signal. 5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de vooraf bepaalde tijdperiode van de integratororganen bestaat uit een even veelvoud van de voedingslijnfrequentie waarbij de omzetter 35 wordt gebruikt.Device according to claim 4, characterized in that the predetermined period of time of the integrator members consists of an even multiple of the supply line frequency using the converter 35. 6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, 7905747 -. * * »V dat lineariteitsorganen werken voor het corrigeren van de niet-lineariteit in de digitale telling waaruit het uitgangssignaal van de signaaluit-zendorganen wordt afgeleid.The device according to claim 4, characterized by 7905747 -. * * »V that linearity means operate to correct the non-linearity in the digital count from which the output signal of the signal emitting means is derived. 7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, 5 dat de lineariteitsorganen bestaan uit een klok van variabele frequentie en organen voor het aandrijven van de klok gedurende de vooraf bepaalde tijdperiode van de integratororganen bij een frequentie bestaande uit een even veelvoud van de vermogenslijnfrequentie waarbij de omzetter werkt en voor het aandrijven van de klok gedurende de variabele tijd- 10 periode bij geregelde veranderingen in frequentie per tijdseenheid in overeenstemming met afwijking van dé lineariteit bij het analoge signaal dat wordt ontvangen bij de eerste ingang.Device according to claim 6, characterized in that the linearity members consist of a clock of variable frequency and means for driving the clock during the predetermined period of time of the integrator members at a frequency consisting of an even multiple of the power line frequency, the converter operates and drives the clock during the variable time period at controlled frequency changes per unit time in accordance with deviation from the linearity at the analog signal received at the first input. 8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de lineariteitsorganen bestaan uit een programmeerbaar alleen-aflees- 15 geheugen (PROM) geprogrammeerd voor het veranderen van de klokfrequentie bij variërende snelheden per tijdseenheid gedurende de variabele tijdsperiode.Device according to claim 7, characterized in that the linearity members consist of a programmable read-only memory (PROM) programmed to change the clock frequency at varying rates per unit time during the variable period of time. 9. Digitaal uitgangsstelsel voor het continu uitzenden van een digitaal signaal overeenkomend met waarden van een ge- 20 meten toestand, met het kenmerk, dat is voorzien in een op een toestand aansprekende transductor uitgevoerd om te worden blootgesteld aan de te meten toestand en dienend voor het uitzenden van een analoog spannings-signaal continu in verband met de gemeten waarde daarvan, een analoog/ digitaal omzetter met dubbele helling, welke omzetter is voorzien van 25 eerste ingangsorganen voor het ontvangen van het analoge spannings- signaal uitgezonden door de transductor, tweede ingangsorganen voor het ontvangen van een referentiespanningssignaal waaruit een vooraf bepaald maximum spanningssignaal wordt afgeleid, integratororganen opeenvolgend werkend voor het integreren van een eerste signaalwaarde overeenkomend 30 met het verschil tussen het afgeleide maximum spanningssignaal en het ontvangen analoge signaal gedurende een vooraf bepaalde tijdperiode en na afloop van de vooraf bepaalde tijdperiode een tweede signaalwaarde te 'integreren overeenkomend met de som van het eerste geïntegreerde signaal en het referentiesignaal, vergelijkingsorganen uitgevoerd voor het ont-35 vangen van de geïntegreerde signalen voor het effectief variëren van de integratietijdperiode van de tweede signaalwaarde totdat een vooraf be- 7905747 i\ i paald drempelniveau is bereikt tussen de uitgang van de integratororganen en het referentiesignaal en signaaluitzendorganen voor het uitz-enden van een digitaal uitgangssignaal afgeleid uit een opzamelende digitale telling welke verband houdt met het tijdverloop van de variabele tijd-5 periode, en verbruiksorganen voor het ontvangen van het uitgezonden signaal uit de signaaluitzendorganen.9. Digital output system for continuously transmitting a digital signal corresponding to values of a measured state, characterized in that a state-responsive transducer is arranged to be exposed to the measured state and serving transmitting an analog voltage signal continuously in connection with the measured value thereof, an analog / digital converter with a double slope, which converter is provided with first input means for receiving the analog voltage signal emitted by the transducer, second input means for receiving a reference voltage signal from which a predetermined maximum voltage signal is derived, integrator means operating sequentially to integrate a first signal value corresponding to the difference between the derived maximum voltage signal and the received analog signal during a predetermined period of time and after the expiration of the voo After a certain period of time, to integrate a second signal value corresponding to the sum of the first integrated signal and the reference signal, comparators configured to receive the integrated signals for effectively varying the integration time period of the second signal value until a predetermined 7905747 certain threshold level has been reached between the output of the integrator means and the reference signal and signal emitting means for transmitting a digital output signal derived from a accumulating digital count related to the time course of the variable time period, and consumables for receiving the broadcast signal from the signal broadcasters. 10. Stelsel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de omzetterintegreerorganen werken op een niet-omkeerwijze.System according to claim 9, characterized in that the converter integrators operate in a non-reversal mode. 11. Stelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, 10 dat de vergelijker effectief de variabele tijdperiode varieert in verhouding tot het niveau van het ontvangen transductorsignaal.System according to claim 10, characterized in that the comparator effectively varies the variable time period in proportion to the level of the received transducer signal. 12. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de omzetterintegratie-organen werkzaam zijn voor het integreren van de eerstesignaalwaarde in een polariteitsrichting tegengesteld aan de 15 polariteit van het ontvangen referentiesignaal.System according to claim 11, characterized in that the converter integrating means is operative to integrate the first signal value in a polarity direction opposite to the polarity of the received reference signal. 13. Stelsel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de vooraf bepaalde tijdperiode van de omzetterintegratie-organen bestaat uit een even veelvoud van de voedingslijnfrequentie waarmee het stelsel wordt gebruikt. *System according to claim 12, characterized in that the predetermined period of time of the converter integrators consists of an even multiple of the power line frequency with which the system is used. * 14. Stelsel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat lineariteitsorganen werkzaam zijn voor het corrigeren van niet-lineariteit in de digitale telling waaruit het uitgangssignaal van de signaaluitzendorganen wordt afgeleid.System according to claim 12, characterized in that linearity means are operable to correct non-linearity in the digital count from which the output signal of the signal emitting means is derived. 15. Stelsel volgens conclusie 12, met het kenmerk, 25 dat de transductor temperatuurgevoelig is voor het uitzenden van een analoog signaal in verband met de temperatuur van de gemeten toes tand.System according to claim 12, characterized in that the transducer is temperature sensitive for transmitting an analog signal in connection with the temperature of the measured gear. 16. Stelsel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de transductor drukgevoelig is voor het uitzenden van een analoog signaal in verband met de druk van de gemeten toestand.System according to claim 12, characterized in that the transducer is pressure sensitive for transmitting an analog signal in connection with the pressure of the measured state. 17. Stelsel volgens conclusie 9, 13, 14, 15 of 16, met het kenmerk, dat de gebruiksorganen bestaan uit een digitaal weergeef orgaan.System according to claim 9, 13, 14, 15 or 16, characterized in that the user members consist of a digital display member. 18. Stelsel voor linearisering van de digitale uitgang van een analoog/digitaal omzetter met dubbele helling, met het 35 kenmerk, dat een klok met variabele frequentie aanwezig is, evenals organen voor het aandrijven van de klok gedurende de vaste tijdperiode van 7905747 χ. * / 15 V * de omzetter bij een frequentie bestaande uit een even veelvoud van de voedingslijnfrequentie waarbij de omzetter werkt en om de klok aan te drijven gedurende de variabele tijdperiode bij geregelde veranderingen in frequentie per tijdeenheid in overeenstemming met afwijking van de 5 lineariteit van het analoge signaal dat door de omzetter wordt ontvangen.18. Linearization system for the digital output of a dual slope analog / digital converter, characterized in that a variable frequency clock is present, as are means for driving the clock during the fixed time period of 7905747 χ. * / 15 V * the converter at a frequency consisting of an even multiple of the power line frequency at which the converter operates and to drive the clock during the variable time period at controlled changes in frequency per unit time in accordance with the 5 linearity of the analog signal received by the converter. 19. Stelsel volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat een programmeerbaar alleen-afleesgeheugen (PROM) is geprogrammeerd voor het uitvoeren van de klokfrequentie-veranderingen gedurende de variabele tijdperiode.System according to claim 18, characterized in that a programmable read-only memory (PROM) is programmed to perform the clock frequency changes during the variable time period. 20. Inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 790574720. Device substantially as described in the description and / or shown in the drawing. 7905747
NL7905747A 1978-09-05 1979-07-25 ANALOG / DIGITAL CONVERTER FOR CONDITIONAL TRANSDUCTOR. NL7905747A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US93931578A 1978-09-05 1978-09-05
US93931578 1978-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL7905747A true NL7905747A (en) 1980-03-07

Family

ID=25472940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7905747A NL7905747A (en) 1978-09-05 1979-07-25 ANALOG / DIGITAL CONVERTER FOR CONDITIONAL TRANSDUCTOR.

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5537100A (en)
BE (1) BE878605A (en)
CA (1) CA1146276A (en)
CH (1) CH633397A5 (en)
DE (1) DE2935831A1 (en)
FR (1) FR2435861B1 (en)
GB (2) GB2030392B (en)
IN (1) IN152608B (en)
NL (1) NL7905747A (en)
SE (2) SE437591B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4595906A (en) * 1982-08-12 1986-06-17 Intersil, Inc. Scaled analog to digital coverter
DE3906754A1 (en) * 1989-03-03 1990-09-13 Messerschmitt Boelkow Blohm INTEGRATION ARRANGEMENT

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3061939A (en) * 1959-02-26 1962-11-06 Toyozawa Yoji Precise measuring method for an inner diameter of a cylinder
US3316546A (en) * 1963-10-15 1967-04-25 Westinghouse Electric Corp Analog to digital converter system
US3458803A (en) * 1966-03-21 1969-07-29 David E Maguire Apparatus and method for directly measuring capacitance and dissipation factor of capacitors
GB1211755A (en) * 1967-03-20 1970-11-11 Westinghouse Electric Corp Analog-to-digital conversion system
US3566397A (en) * 1969-01-15 1971-02-23 Ibm Dual slope analog to digital converter
FR2041678A5 (en) * 1969-05-28 1971-01-29 Schlumberger Cie N
GB1390063A (en) * 1971-03-03 1975-04-09 Zschimmer G Method and apparatus for measuring a voltage with the aid of an analogue-digital converter
US3742233A (en) * 1971-08-20 1973-06-26 Dresser Ind Motion displacement transducer
US3747089A (en) * 1971-11-09 1973-07-17 K Sharples Analog to digital converter
JPS4939547A (en) * 1972-08-22 1974-04-13
US3939459A (en) * 1974-01-09 1976-02-17 Leeds & Northrup Company Digital signal linearizer
US3967270A (en) * 1974-07-08 1976-06-29 Essex International, Inc. Analog-to-digital converter
JPS5138546A (en) * 1974-09-28 1976-03-31 Takeda Maiyaa Kk KURIIRUSUTANDO
JPS52444A (en) * 1975-06-23 1977-01-05 Advantest Corp Analog-digital converter
JPS524765A (en) * 1975-06-30 1977-01-14 Hewlett Packard Yokogawa Dual slope analoggtoodigital converter
JPS52131447A (en) * 1976-04-28 1977-11-04 Toshiba Corp Bipolar a/d converter
US4109147A (en) * 1976-05-10 1978-08-22 Dresser Industries, Inc. Optical position sensor
JPS5245250A (en) * 1976-10-07 1977-04-09 Yokogawa Hokushin Electric Corp Analog to digital convertor
DE2747338A1 (en) * 1977-10-21 1979-04-26 Hartmann & Braun Ag Two-ramp A=D converter - has shift register and logic circuits to control slope

Also Published As

Publication number Publication date
SE8405983D0 (en) 1984-11-27
BE878605A (en) 1979-12-31
JPS5537100A (en) 1980-03-14
IN152608B (en) 1984-02-18
FR2435861A1 (en) 1980-04-04
GB2103442B (en) 1983-08-03
GB2030392B (en) 1983-03-30
CH633397A5 (en) 1982-11-30
CA1146276A (en) 1983-05-10
GB2030392A (en) 1980-04-02
GB2103442A (en) 1983-02-16
DE2935831C2 (en) 1991-11-14
SE7907192L (en) 1980-03-06
SE8405983L (en) 1984-11-27
DE2935831A1 (en) 1980-03-13
SE437591B (en) 1985-03-04
FR2435861B1 (en) 1986-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4816745A (en) Method and arrangement for measuring the resistance ratio in a resistance half-bridge
US4243933A (en) Capacitance measurement apparatus
JPH03501713A (en) Coding of multiple values measured in a tire
EP0698780B1 (en) Differential capacitance detector
GB1446801A (en) Time interval phase detection in distance measuring apparatus
JPH0130430B2 (en)
JPS63241416A (en) Method and device for measuring measurand of object to be measured
NL7905747A (en) ANALOG / DIGITAL CONVERTER FOR CONDITIONAL TRANSDUCTOR.
JPH04345321A (en) Dual slope integrating a/d converter
US4484177A (en) Analog-to-digital converter apparatus for condition responsive transducer
JPH05500716A (en) Voltage-digital converter
US4057754A (en) Apparatus to measure the eccentricity of a shaft
GB2202950A (en) Sensor signal processor
US7260481B1 (en) Vector detecting device and living-body complex impedance measuring apparatus having the vector detecting device
GB2036982A (en) Electrical impedance ratios
SU977935A1 (en) Two-layer dielectric material coating thickness gauge
CA1151303A (en) Linearizing system for dual slope analog-to-digital converter
SU443350A1 (en) Digital relative humidity meter
SU1472875A1 (en) Device for determining value of monitoring parameter
SU888078A1 (en) Parameter monitoring device
SU1113813A1 (en) Function generator with analog-to-digital converting unit
CN115902372A (en) Direct-current voltage measuring method and device, electronic equipment and storage medium
GB2215474A (en) Measuring the peak level of oscillating signals
SU921077A2 (en) Digital voltmeter
GB2120481A (en) Improvements in or relating to analogue to digital converters

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed