SE454311B

SE454311B - ANALOG-DIGITAL CONVERTER DEVICE INCLUDING A MULTIPLE SEPARATE ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Info

Publication number: SE454311B
Application number: SE8501848A
Authority: SE
Inventors: L J Holm; B E L Abramson
Original assignee: Systemteknik Ab
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1988-04-18
Also published as: GB8530990D0; GB2175762B; SE8501848L; SE8501848D0; DE3543744A1; GB2175762A

Description

15 20 25 30 35 454 311 2 sekventiella starten av omvandlarna. 15 20 25 30 35 454 311 2 sequential start of the converters.

Styrenheten kan utgöras av en mikroprocessor.The control unit can consist of a microprocessor.

Uppfinningen åstadkommer en ana1og-digitalomvandlar- anordning till en kostnad, som är ungefär en tiondel av kostnaden för en analog-digitalomvandlare i konventio- nellt utförande.The invention provides an analog-to-digital converter device at a cost which is about one tenth of the cost of a conventional digital-to-digital converter.

Den uppfinningsenliga analog-digitalomvandlaran- ordningen medger dessutom mycket täta samplingar av en analog signal inom ett begränsat tidsavsnitt, vilket ej varit möjligt med tidigare kända analog-digitalomvand- lare. O Ett utföringsexempel av uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l är ett blockschema över ett exempel pà en analog-digitalomvandlaranordning enligt uppfinningen.The analog-to-digital converter device according to the invention also allows very frequent sampling of an analog signal within a limited period of time, which has not been possible with previously known analog-to-digital converters. An embodiment of the invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a block diagram of an example of an analog-to-digital converter device according to the invention.

Fig 2 visar cykeltidens uppdelning för en vanlig analog- digitalomvandlare. Fig 3 visar hur fyra analog-digita1- omvandlare kan utnyttjas enligt uppfinningen för fyrfaldi- gande av samplingsfrekvensen. Fig 4 visar en alternativ tidsstyrning av fyra analog-digitalomvandlare.Fig. 2 shows the division of the cycle time for a standard analog-to-digital converter. Fig. 3 shows how four analog-to-digital converters can be used according to the invention to quadruple the sampling frequency. Fig. 4 shows an alternative timing of four analog-to-digital converters.

Det i fig 1 visade exemplet pà en analog-digitalom- vandlaranordning enligt uppfinningen har ett flertal, n, analog-digitalomvandlare l, som är anordnade att på respektive ingång 2 mottaga en och samma analoga signal genom att ingångarna 2 är sammankopplade elektriskt med en enda ingángsanslutning 3, som tillföres den ana- loga signalen. Analog-digitalomvandlarna l har vardera en utgång-4, som är kopplad till en särskild ingång 5 till en väljare 6 med lika många ingångar 5 som antalet analog-digitalomvandlare 1 och med en utgàngsanslut- ning 7.The example of an analog-to-digital converter device according to the invention shown in Fig. 1 has a plurality, n, analog-to-digital converters 1, which are arranged to receive at each input 2 one and the same analog signal by the inputs 2 being electrically connected to a single input terminal 3, which is applied to the analog signal. The analog-to-digital converters 1 each have an output-4, which is connected to a special input 5 of a selector 6 with as many inputs 5 as the number of analog-to-digital converters 1 and with an output connection 7.

En styrenhet för omvandlarna 1 och väljaren 6 inne- fattar en synkroniseringsenhet 8, som styr och övervakar varje omvandlare 1 genom tvàvägskommunikation med denna över en samplingsenhet 9 för varje omvandlare 1. Synkro- niseringsenheten 8 är också kopplad för tvávägskommuni- kation med överordnade, ej visade element, som ingår 10 15 20 25 30 35 454 311 3 i styrenheten. Synkroniseringsenheten 8 är slutligen kopplad till en styringáng till väljaren 6.A control unit for the transducers 1 and the selector 6 comprises a synchronizing unit 8, which controls and monitors each converter 1 by two-way communication with it over a sampling unit 9 for each converter 1. The synchronizing unit 8 is also connected for two-way communication with superior, not shown elements, which are included in the control unit. The synchronizing unit 8 is finally connected to a control input of the selector 6.

Före beskrivningen av arbetssättet för anordningen i fig l skall en analog-digitalomvandlares arbetscykel kort beskrivas med hänvisning till fig 2. Vanliga analog- digitalomvandlare är av dubbelrampstyp, vilket innebär att i cykeltiden ingår ett tidsavsnitt 10, under vilket en integrering sker av den analoga signalens i ett visst ögonblick samplade värde, och ett därpå följande tidsav- snitt ll, under vilket en integrering sker i motsatt riktning av en analog referenssignal till dess nollgenom- gång inträffar, varvid tiden för integreringen av refe- renssignalen är ett mått på det samplade värdets storlek och uttryckes digitalt, vanligen binärt. Tidsavsnittet 10 för signalintegrering föregås av ett tidsavsnitt 12, under vilket en automatisk justering av insignals- värdet till noll utföres, och tidsavsnittet ll kan efter- följas av ett kort tidsavsnitt 13 före nästa arbetscykel.Before describing the operation of the device in Fig. 1, the duty cycle of an analog-to-digital converter shall be briefly described with reference to Fig. 2. Ordinary analog-to-digital converters are of the double ramp type, which means that the cycle time includes a time section 10, during which the analog signal sampled value at a given moment, and a subsequent time section ll, during which an integration takes place in the opposite direction of an analog reference signal until its zero crossing occurs, the time for the integration of the reference signal being a measure of the sampled value. size and expressed digitally, usually binary. The time section 10 for signal integration is preceded by a time section 12, during which an automatic adjustment of the input signal value to zero is performed, and the time section 11 can be followed by a short time section 13 before the next work cycle.

Tidsavsnittet 10 utgör typiskt en fjärdedel av hela cykeltiden, och denna begränsar således samplingsfrekven- sen mer än vad själva signalintegreringen nödvändiggör.The time section 10 typically constitutes a quarter of the entire cycle time, and this thus limits the sampling frequency more than what the signal integration itself necessitates.

Genom att enligt föreliggande uppfinning utnyttja ett flertal, väsentligen parallellkopplade analog-digital- omvandlare kan tidsintervallet mellan samplingar av den analoga signalen drastiskt reduceras.By using a plurality of substantially parallel-connected analog-to-digital converters according to the present invention, the time interval between samples of the analog signal can be drastically reduced.

Analog-digitalomvandlarna i exemplet i fig l startas enligt uppfinningen i en tidssekvens, som innehåller kortare tidsintervall mellan samplingar än analog-digital- omvandlarnas cykeltid. Detta åstadkommes med hjälp av synkroniseringsenheten 8, som sekventiellt startar omvand~ larnas 1 omvandlingscykler via respektive samplingsenhet 9 och genom mottagning av klarsignaler från denna styr väljaren 6 synkroniserat med den sekventiella starten av aktuell analog-digitalomvandlare.The analog-to-digital converters in the example of Fig. 1 are started according to the invention in a time sequence which contains shorter time intervals between samples than the cycle time of the analog-to-digital converters. This is achieved by means of the synchronization unit 8, which sequentially starts the conversion cycles of the converters 1 via the respective sampling unit 9 and by receiving clear signals from this, the selector 6 is synchronized with the sequential start of the current analog-to-digital converter.

Såsom visat i fig 3, där de streckade avsnitten svarar mot tidsavsnittet 10 i fig 2, kan exempelvis fyra analog-digitalomvandlare a-d enligt fig 1 utnyttjas 10 15 20 25 454 311 4 för att fyrfaldiga samplingssekvensen och detta till en kostnad, som uppgår till bara ungefär fyra gånger kostnaden för en enda enkel analog~digitalomvandlare och väsentligt mycket mindre än kostnaden för en fyra gånger så snabb analog-digitalomvandlare.As shown in Fig. 3, where the dashed sections correspond to the time section 10 in Fig. 2, for example, four analog-to-digital converters ad according to Fig. 1 can be used to quadruple the sampling sequence and this at a cost amounting to only about four times the cost of a single simple analog-to-digital converter and significantly less than the cost of a four-fold fast analog-to-digital converter.

I stället för att som i fig 3 göra tidsintervallen mellan samplingar eller start av analog-digitalomvand- larna lika med omvandlarnas tid för integrering av den analoga signalen kan de göras större än denna tid.Instead of making the time intervals between samples or starting of the analog-to-digital converters equal to the time of the converters for integrating the analog signal, as in Fig. 3, they can be made larger than this time.

Utförandet enligt fig 3 innebär en väsentligen konstant täckning av den analoga signalen. Enligt upp- finningen är det emellertid möjligt att fördela starten av analog-digitalomvandlarna på annat sätt. Såsom visat i fig 4 kan exempelvis de fyra analog-digitalomvandlarnas a-d omvandlingscykler utlösas tätare inpå varandra.The embodiment according to Fig. 3 involves a substantially constant coverage of the analog signal. According to the invention, however, it is possible to distribute the start of the analog-to-digital converters in another way. As shown in Fig. 4, for example, the a-d conversion cycles of the four analog-to-digital converters can be triggered closer together.

Härigenom kan således ett litet tidsavsnitt av en analog signal mycket finindelat omvandlas till digital form.In this way, a small time section of an analog signal can be very finely converted into digital form.

Tidsintervallen fràn start av en analog-digitalomvandlare till start av den nästa kan varieras på godtyckligt sätt, t ex göras olika långa. Analog-digitalomvandlarna kan också startas i en aperiodisk sekvens, vilket medger elimínering av den inverkan av periodiska komponenter hos den analoga signalen på mätresultatet som ej är önskvärd.The time intervals from the start of one analog-to-digital converter to the start of the next can be varied in any way, for example made different lengths. The analog-to-digital converters can also be started in an aperiodic sequence, which allows the elimination of the undesired effect of periodic components of the analog signal on the measurement result.

Flera modifieringar av ovan beskrivna utförings- former är möjliga inom uppfinningens ram. Således kan en större eller mindre del av styrenheten utgöras av en mikroprocessor.Several modifications of the above-described embodiments are possible within the scope of the invention. Thus, a larger or smaller part of the control unit can be constituted by a microprocessor.

Claims

1. Analog-digital converter device, comprising a plurality of separate analog-to-digital converters (1), characterized in that the analog-to-digital converters (1) are of the integrating type, that their inputs (2) are interconnected for simultaneous reception of one and the same analog signal, that a control unit (8) for sequential start of the conversion cycles (10-13) is arranged to trigger them one after the other in such a way that the time sections (10) of the analog-to-digital converters for integration of the analog signal immediately follows each other for constant coverage of the analog signal or overlaps each other, and that a selector (6) is arranged to be controlled by the control unit (8) synchronized with the sequential start of the converters.

An analog-to-digital converter device according to claim 1, characterized in that the control unit (8) is formed by a microprocessor.