NL8402766A

NL8402766A - Analoog naar digitaal omzetschakeling.

Info

Publication number: NL8402766A
Application number: NL8402766A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1986-04-01
Also published as: US4654635A; JPS6171724A; SG85790G; EP0174693B1; DE3575507D1; EP0174693A1

Description

ί * * ly, ΕΗΝ 11.145 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven . "Analoog naar digitaal omzetschakeling".

De uitvinding heeft betrekking op een analoog naar digitaal omzetschakeling bevattende een eerste analoogtügitaal-omzetter net een vergelijkschafeeling voorzien van een.eerste ingang voor een om te zetten analoog signaal en een tweede ingang voor een analoog 5 referentiesignaal afkomstig van een eerste digitaal-analoog-omzetter die aangesloten is op een uitgang van de vergelijkschakeling en die een eerste digitaal signaal levert, een versterker, eveneens aangesloten op de geroemde uitgang, een eerste schakelaar die na een cmzettings-cyclus van de eerste a.d.-omzetter een stuursignaal ontvangt en dan een 10 uitgangssignaal van de versterker doorgeeft aan een meetschakeling, die een tweede analoog-digitaal-omzetter bevat, die een tweede aanvullend digitaal signaal levert, waarmede de nauwkeurigheid van de omzetschakeling wordt vergroot.

Een dergelijke analoog naar digitaal omzetschakeling is bekend 15 uit het Amerikaanse octrooischrift 3.603.970.

Teneinde het bereik en het oplossend vermogen van deze omzet-schakelingen te vergroten wordt voorgesteld cm de restspanning, die overblijft na een omzetcyclus, en die meestal kleiner is dan de waarde van het minst significante bit, in een andere analoog digitaal omzetter 20 te digitaliseren. De verkregen digitale waarde kan gebruikt worden om eventuele fouten groter dan 1 L.S.B. (minst significante bit) te corrigeren en cm de meetnauwkeurigheid, dus het bereik en het oplossend vermogen, te vergroten.

Het zal duidelijk zijn, dat toepassing van deze bekende 25 maatregelen plaats kan vinden totdat een fysische ondergrens bereikt is, die hier bepaald wordt door de grootte van het ruissignaal. Dit zal kleiner moeten zijn dan de waarde van het kleinste bit in de tweede a.d.-cmzetter.

De uitvinding stelt maatregelen voor om een restsignaal van 30 een eerste a.d.-omzetter, dat een aanzienlijke component aan ruis bevat, te digitaliseren, waarbij de invloed van de ruis vrijwel geëlimineerd wordt.

Daartoe is een analoog naar digitaal omzetschakeling van het 8402766.

t PHN 11.145 2

V

in de aanhef genoemde type gekenmerkt doordat in de meetschakeling een integrator is qpgenomen, aangesloten qp de eerste schakelaar, de tweede a.d.-omzetter aangesloten is op een uitgang van de integrator, de eerste schakelaar gedurende een constante tijdsduur tussen twee van de genoemde 5 omzettingscycli gesloten is en de tweede a.d.-omzetter bij het overschrijden van een bepaald kwantiseringsnivo overeenkomend met een waarde, die maximaal de waarde van het minst significante bit van de eerste a.d.-omzetter heeft, door middel van een tweede schakelaar een bron met de ingang van de integrator verbindt teneinde het uitgangssignaal van de 10 integrator terug te zetten, en verder een digitale optelschakeling aanwezig is met een eerste ingang voor het eerste digitale signaal, een tweede ingang voor het tweede digitale signaal en met een uitgang, die het gewenste digitale signaal levert.

Voordelig hierbij is dat het bereik van de omzetschakeling tot 15 in de ruis uitgebreid kan worden. Ten opzichte van de bekende schakeling worden er enkele bits extra gewonnen vanwege de toegepaste ruisfiltering.

In voordelige uitvoeringsvormen kan de tweede a.d.-omzetter een drempelwaardedetector zijn, die een drempelwaarde heeft gelijk aan het genoemde kwantiseringsnivo overeenkomend met het minst significante 2o bit van de eerste a.d.-omzetter, en bij het overschrijden hiervan door het integratoruitgangssignaal een -1- signaal afgeeft als tweede digitale signaal, welk signaal tevens de -tweede schakelaar een constante tijdsduur gesloten houdt, waarbij de genoemde bron stroom levert, terwijl het eerste digitale signaal met 1 minst significante bit wordt veranderd.

25 Hierbij wordt verkregen, dat met eenvoudige middelen een nauwkeurig minst significante bit aanwezig is.

Ook kan de tweede a.d. omzetter van het parallel type zijn (flash encoder) met een poortschakeling aangesloten op de digitale uitgangen van de tweede a.d.-omzetter, welke poortschakeling het kwanti-30 seringsnivo bepaalt en een signaal afgeeft bij overschrijding van dit nivo voor het sluiten gedurende een constante tijdsduur van de tweede schakelaar, waarbij de genoemde bron stroom levert.

Een zeer snelle omzetting ten behoeve van het tweede digitale signaal is hiermede te verkrijgen, waarbij een uitvoeringsvorm nog geken-35 merkt kan zijn, doordat de genoemde bron een tweede digitaal-analoog-omzetter is, die met zijn ingangen aangesloten is op het tweede digitale signaal.

De uitvinding zal nader aan de hand van de tekening toegelicht 8402766 ---------—^^————————— * *»? * HHN 11.145 3 * ( vonden. Hierin is: figuur 1 een blokscheira en figuur 2 een nader uitgewerkt schema van de cmzetschakeling volgens de uitvinding.

5 In figuur 1 is een eerste analoog-digitaal-cmzetter 1 voor zien van een vergelijkschakeling 2 met een eerste ingang 3 voor een cm te zetten analoog signaal toe te voeren aan ingang 4 en met een tweede ingang 5 voor een analoog referentiesignaal afkomstig van een digitaal-analoog-cmzetter 6,. die aangesloten is op een uitgang 7 van de vergelijk-10 schakeling 2 en die een eerste digitaal signaal. 8 levert. Een versterker 9 is eveneens aangesloten op uitgang 7 en heeft tot taak on het rest-signaal/ dat meestal kleiner is dan de waarde van het minst significante bit van de a.d.-omzetter 1, na afloop van een cmzetcyclus te versterken en via een dan gesloten schakelaar 10 door te geven aan een meetschakeling 15 11, die een tweede analoog-digitaal-omzetter 12 bevat, die een tweede digitaal signaal 13 levert. De schakelaar 10 wordt gedurende een constante tijdsduur gesloten door middel van een monostabiele schakeling 14, bestuurd via een lijn 24 door een centrale besturingseenheid 15, die met stuurlijnen 16 en 17 ook met de d.a.-omzetter 6 verbonden is. .

2o De meetschakeling 11 bevat een integrator 18, die net een ingang 19 op schakelaar 10 aangesloten is en met een uitgang 20 op de a.d.-omzetter 12.

De integrator 18 is opgebouwd uit een weerstand 21, een condensator 22 en een versterker 23. De a.d.-omzetter 12 meet tevens of het signaal aan uitgang 20 een bepaald nivo overschrijdt. Dit nivo -kan gelijk zijn aan 25 de gedurende de constante tijdsduur van schakeling 14 geïntegreerde waarde van het minst significante bit van a.d.-omzetter 1. Indien dit nivo overschreden wordt geeft a.d.-omzetter 12 een signaal qp lijn 25 af, dat een monostabiele schakeling 26 start, die gedurende een constante tijdsduur een tweede schakelaar 27 sluit, zodat een bron 28 met de .

3Q ingang 19 van de integrator 18 verbonden wordt. Na afloop van de tijdsduur is het uitgangssignaal aan uitgang 20 teruggezet met het genoemde nivo.

Voor het samenvoegen van de twee digitale signalen 8 en 13 is een digitale optelschakeling 29 aanwezig met een eerste ingang 30 voor het eerste digitale signaal 8, net een tweede ingang 31 voor het 35 twaede digitale signaal 13 en met een uitgang 32, die het digitale omzet-

J

signaal levert van het analoge signaal aan ingang 4. De schakeling 26 ! is nog met een stuurlijn 33 verbonden met de eenheid 15. Deze eenheid kan verder andere met tijd samenhangende stuursignalen afgeven ten behoeve 840 276 6 ! c * , a , 4 t EHN 11.145 4 van de diverse eenheden van de omzetschakeling.

In figuur 2 zijn enkele van de blokken in figuur 1 nader uitgewerkt. De eerste analoog-digitaal-omzetter 1 is van het successieve approximatie type. De vergeliikschakeling 2 bestaat uit een operationele 5 versterker 34 met ingangsweerstand 35 en terugkoppelweerstand 36. Het d.a.-gedeelte bevat een comparator 37# die vanuit de eenheid 15 via lijn 38 gestuurd wordt en een schuifregister 39 stuurt, dat digitale uitgangsinformatie levert aan uitgang 40 ten behoeve van een digitaal-analoog-omzetter, die met lijn 42 verbonden is met de ingang 5. De 10 digitale informatie# die na afloop van een omzetcyclus ontstaan is aan uitgang 40 levert tevens het eerste digitale signaal 8 op.

De versterker 9 is opgebouwd uit een operationele versterker 43 met tegenkoppelweerstanden 44 en 45. De tweede a.d.-omzetter 12 bevat een parallelencoder 46 met een uitgang 47 voor de digitale informatie 15 13# en een uitgang 48 met dezelfde informatie# waarop een pcortschakeling 49 is aangesloten die een codering heeft overeenkomend met het kwanti-seringsnivo.

De tweede analoog-digitaal-anzetter 12 kan een drempelwaarde-detector zijn, zoals die. in het genoemde Amerikaanse octrooischrift 2o 3.603.970 in figuur 2 met de verwijzingstekens 18 en 21 getoond wordt,

De ingang bij weerstand 17 in deze figuur is dan verbonden met uitgang 20 van de integrator 18 in figuur 1 van deze aanvrage en de lijn 191 in de bekende figuur is dan lijn 13 en 25 in genoemde figuur 1.

De detector kan ook een- Schmitt-trigger zijn. De bron 28 25 kan een digitaal-analoog-omzetter zijn#'die met digitale ingangen aangesloten is qp de digitale uitgangen van omzetter 46# zoals met stippellijn 51 is aangegeven. De omzetter 46 wordt via lijn 50 gestuurd door eenheid 15.

30 35 8402766

Claims

1. Analoog naar digitaal cmzetschakeling bevattende een eerste analoog-digitaal-cmzetter met een vergelijkschakeling voorzien van een eerste ingang voor een cm te zetten analoog signaal en een tweede ingang voor een analoog referenties ignaal afkomstig van een eerste digitaal-5 analoog-omzetter die aangesloten is op een uitgang van de vergelijk-schakeling en die een eerste digitaal signaal levert, een versterker, eveneens aangesloten op de genoemde uitgang, een eerste schakelaar die na een omzettingscyclus van de eerste a.d.-omzetter een stuursignaal ontvangt en dan een uitgangssignaal van de versterker doorgeeft aan een 10 meetschakeling, die een tweede analoog-digitaal-omzetter bevat, die een tweede aanvullend digitaal signaal levert, waarmede de nauwkeurigheid van de cmzetschakeling wordt vergroot, met het kenmerk, dat in de meetschakeling een integrator is opgenomen, aangesloten op de eerste schakelaar, de tweede a.d.-omzetter aangesloten is op een uitgang van de 15 integrator, de eerste schakelaar gedurende een constante tijdsduur tussen twee van de genoemde omzettingscycli gesloten is en de tweede a.d.-cmzetter bij het overschrijden van een bepaald kwantiseringsnivo overeenkomend met een waarde, die maximaal de waarde van het minst significante bit van de eerste a.d.-omzetter heeft, door middel van een tweede 20 schakelaar een bron met de ingang van de integrator verbindt teneinde het uitgangssignaal van de integrator terug te zetten, en verder een digitale optelschakeling aanwezig is met een eerste ingang voor het eerste digitale signaal, een tweede ingang voor het tweede digitale signaal en met een uitgang, die het gewenste digitale signaal levert.

2. Analoog naar digitaal omzetschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede analoog-digitaal-cmzetter een drempel-waardedetector is, die een drempelwaarde heeft gelijk aan het genoemde kwantiseringsnivo, overeenkomend met het minst significante bit van de eerste a.d.-omzetter, en bij het overschrijden hiervan door het 30 integratoruitgangssignaal een -1- signaal af geeft als tweede digitale signaal, welk signaal tevens de tweede schakelaar een constante tijdsduur gesloten houdt, waarbij de genoemde bron stroom levert, terwijl het eerste digitale signaal met 1 minst significante bit wordt veranderd.

3. Analoog naar digitaal cmzetschakeling volgens conclusie 1, 35 met het kenmerk, dat de tweede analoog digitaal omzetter van het parallel type is en een poortschakeling aangesloten is op de digitale uitgangen van de tweede a.d.-cmzetter, welke poortschakeling het kwantiseringsnivo bepaalt en een signaal afgeeft bij overschrijding van dit 8402766 — - - i ? ·*? , ï» , Λ r * PHN 11.145 6 nivo voor het sluiten gedurende een constante tijdsduur van de tweede schakelaar, waarbij de genoemde bron stroom levert.

3> Ξ * » . » EHN 11.145 5

4. Analoog naar digitaal orazetschakeling volgens conclusie 1 of 3, met het kenmerk, dat de genoemde bron een tweede digitaal-analoog-5 omzetter is, die met zijn ingangen aangesloten is op het tweede digitale signaal. 10 15 20 25 30 35 8402756