SE516291C2 - Omkopplingsbara kondensatorer samt förfarande för viktning av en insignal - Google Patents

Description

25 30 0 of n 0 0 I oo o 0 n n I s I 0 516 291 E 53 =..= Onl en enkel och flexibel lösning på detta önskas, då utförs företrädesvis rekursiva ekvationen Y(k)=Y(k-l)+9(k)*X(k)- En implementeringen av den implementering enligt den rekursiva ekvationen fordrar emellertid dynamiskt justerbara koefficien- ter. I en implementering med utnyttjande av teknologin med omkopplingsbara kondensatorer kan värdet på koefficienterna varieras genom exempelvis uppdelning av samplingskondensatorn i ett lämpligt antal delkondensatorer med lika storlek, exempelvis kommer en 12 256 delkondensatorer. Antalet använda delkondensatorer att bero av den önskade upplösningen av koefficienten, Under till bitars upplösning kräver exempelvis 4096 kondensatorer. varje sampling laddas samtliga samplingskondensatorer insignalvärdet. Därefter bryts insignalen och ett antal av kondensatorerna som representerar den önskade filterkoefficien- ten ansluts till en utgångskrets, i detta fall en integrator.

Ett exempel på en sådan krets beskrivs i US-A-5 220 286. Detta förfarande för erhållande av en krets med variabel koefficient kan lämpligen betecknas som kapacitansdelningsförfarande_ En nackdel kan anses vara det stora antalet kondensatorer och motsvarande omkopplare som krävs om en hög upplösning önskas.

UPPFINNINGEN I KORTHET Ett ändamål med uppfinningen är att definiera en omkopplande kondensatorkrets :ned ett variabelt värde som. kräver' ett dras- tiskt reducerat antal kondensatorer och omkopplare i relation till en krets enligt kapacitansdelningsförfarandet. ändamål med definiera ett Ett annat uppfinningen är att förfarandet för att styra en omkopplande kondensatorkrets för a onnonc 10 15 20 25 30 516 291 att därmed erhålla en omkopplande kondensatorkrets med ett variabelt värde med ett drastiskt reducerat antal kondensatorer och omkopplare i relation till en krets enligt kapacitansdel- ningsförfarandet.

Ovan nämnda ändamål uppnås i enlighet med uppfinningen medelst en omkopplande kondensatorkrets som omfattar ett flertal sekven- tiellt arbetande omkopplingskondensatorer. En första kondensator är anordnad att inkopplas och därefter bortkopplas med avseende på en insignal under en första tidsperiod. Därmed laddas den första kondensatorn till ett ingångsvärde i beroende av insignalen. En andra kondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den första kondensatorn under en andra tidsperiod för laddningsfördelning mellan den andra och den första kondensatorn. Parvis laddningsfördelning utförs even- tuellt med ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskonden- satorer. En sista kondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från en föregående kondensator under den slutliga tidsperioden för laddningsfördelning mellan den sista och den föregående kondensatorn. Den omkopplande kondensator- kretsen omfattar vidare organ för att selektivt koppla de första och andra sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorerna till en utgångskrets för att därmed möjliggöra erhållandet av en önskad viktning av insignalen.

Ovan nämnda ändamål uppnås även enligt uppfinningen medelst en omkopplande kondensatorkrets som omfattar ett flertal sekven- tiellt arbetande omkopplingskondensatorer. Kondensatorerna om- kopplas sekventiellt under ett flertal tidsperioder. Kretsen omfattar* minst en första, en andra och en sista sekventiellt arbetande omkopplingskondensator. Den första omkopplingskonden- 10 15 20 25 30 516 291 =": "-.-" 5.:: satorn är anordnad att inkopplas och därefter bortkopplas med avseende pà en insignal under en första tidsperiod. Den första omkopplingskondensatorn laddas således “till ett ingångsvärde i beroende av insignalen. Den andra omkopplingskondensatorn är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den första omkopplingskondensatorn för laddningsfördelning mellan den andra och den första omkopplingskondensatorn. Laddningen uppdelas sålunda mellan den första och den andra omkopplings- kondensatorn. Den andra omkopplingskondensatorn blir därmed en tidigare omkopplingskondensator under den tidsperiod som följer efter den tidsperiod när den andra omkopplingskondensatorn mottog laddningen. Den sista omkopplingskondensatorn är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare omkopplingskondensatorn, i minimifallet är denna den andra omkopplingskondensatorn, under sista tidsperioden för laddnings- fördelning mellan den sista och den tidigare omkopplings- kondensatorn. Laddningen uppdelas sålunda mellan den sista och den tidigare omkopplingskondensatorn. Den omkopplande kondensa- torkretsen omfattar vidare organ för selektiv omkoppling av de första och andra omkopplingskondensatorerna till en utgångs- krets, varigenom en önskad viktning av insignalen kan uppnås.

För att uppnå en högre viktfaktorupplösning kan kretsen med fördel vidare omfatta ett förutbestämt antal ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer. De ytterligare kondensatorerna är anordnade mellan den andra omkopplingskonden- satorn och den sista omkopplingskondensatorn. Varje ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från en tidigare omkopp- lingskondensator under en tidsperiod för laddningsfördelning mellan en ytterligare omkopplingskondensator i fråga och den 10 15 20 25 30 5 1 6 29 1 25' tidigare omkopplingskondensatorn. Laddningen är således uppdelad mellan den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga och den tidigare omkopplingskondensatorn. Den ytterligare omkopplings- kondensatorn i_ fråga blir den tidigare omkopplingskondensatorn under tidsperioden som följer efter den tidsperiod som den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga mottagit laddningen.

Den omkopplande kondensatorkretsen omfattar vidare organ för selektiv koppling av varje sekventiellt arbetande ytterligare omkopplingskondensator till en utgångskrets. den omkopplande kondensatorkretsen Några utföringsformer av omfattar vidare en första parallellt arbetande kondensator. Den första parallellt arbetande kondensatorn är anordnad att inkopp- las och därefter bortkopplas med avseende på insignalen under den första tidsperioden. Den första parallellt arbetande konden- satorn är inte inbegripen i någon laddningsdelning med de sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorerna. Kretsen om- fattar vidare organ för selektiv koppling av den första paral- lellt arbetande kondensatorn till en utgångskrets.

Varje organ för att selektivt koppla en sekventiellt arbetande kondensator till en utgångskrets är med fördel för varje konden- sator i fràga selektivt aktiverad under en tidsperiod, vilken ligger efter en tidsperiod när kondensatorn i fråga fördelade sin laddning på en ytterligare kondensator.

Företrädesvis är varje kondensator som, inte är kopplad direkt till insignalen kortsluten senast under en tidsperiod före den tidsperiod då en kondensator i fråga mottager en laddningsför- delning från en tidigare kondensator. 10 Ü 20 25 30 0 »n nun..- - - o nu nu 0 u 1.... nn.- n c u n n 0 once 1 nano v u o 0 nosa n , - -ovan; n 0 0 I 0 av 516 291 två identiskt tidskiftad I vissa utföringsformer är kretsen dubblerad i lika grenar, varvid operationen av grenarna är relativt varandra, så att genommatningshastigheten dubbleras. I en version är kretsen kvadrerad i fyra identiskt lika grenar, varvid operationen av grenarna är tidskiftad relativt varandra, så att genommatningshastigheten kvadreras. I vissa versioner är kretsen anordnad att kopplas till en utgång per var fjärde sekventiellt arbetande omkopplingskondensator som selektivt kan kopplas till en utgångskrets.

Företrädesvis har samtliga kondensatorer samma kapacitans varvid en selektiv linjär binär viktning möjliggörs av insignalen. fler arbetande fler med fördel ännu parallellt med fördel Kretsen omfattar ingångskondensatorer. Kretsen omfattar även parallellt arbetande, minsta signifikant bit omkopplingskonden- satorer. I vissa utföringsformer består den sista omkopplings- kondensatorn av ett flertal parallellt arbetande, minst signifikanta bit omkopplingskondensatorer_ För att möjliggöra viktade summeringar omfattar några utföringsformer av kretsen vidare utgångsorgan i form av en integrator, som därmed alstrar ett bearbetningselement för viktade summationer. Kretsen är i vissa utföringsformer ett filter som filtrerar insignalen. Kretsen kan sedan exempelvis vara ett ändligt pulssvarsfilter, som arbetar i enlighet med seriell utveckling. Kretsen kan även omfatta två utgångskretsar, en utgångskrets som ger ett kvadraturvärde och en andra utgångs- krets som ger ett i fas liggande värde. ooouco o oooouo 10 20 25 30 516 291 | u u | . u n u nu Företrädesvis är kretsen fullständigt differentiell för att där- med kunna hantera sàväl positiva som negativa viktningsfaktorer.

Andra viktiga fördelar med dessa utföringsformer av uppfinningen är att kretsen är immun mot inmatat brus och uppnår en hög CM- undertryckning. Vid vissa utföringsformer omfattar kretsen en omkastningsomkopplare för att kasta om insignalens polaritet för att därmed möjliggöra både positiva och negativa viktnings- faktorer.

De olika ytterligare förbättringarna av uppfinningen kan kombi- neras på vilket som helst önskat sätt så länge som några motstridiga egenskaper inte kombineras.

Ovan angivna ändamål uppnås även i enlighet med uppfinningen genom en omkopplande kondensatorkrets som omfattar ett flertal sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer. Den första av dessa är kopplad till en insignal under en första tidsperiod laddas till ett Därefter fördelas ladd- varvid den första omkopplingskondensatorn ingångsvärde i beroende av insignalen. ningen på den första omkopplingskondensatorn sekventiell under ytterligare tidsperioder. Varje sekventiell laddningsfördelning sker mellan parvisa sekventiellt arbetande omkopplingskonden- satorer. Först uppdelas laddningen mellan ett första par sekventiellt arbetande omkopplande kondensatorer' av' den första arbetande andra sekventiellt omkopplingskondensatorn och en sekventiellt arbetande omkopplingskondensator. Under en följande tidsperiod uppdelas sedan laddningen mellan ett par sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer bestående av den andra sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorn och en tredje sekventiellt arbetande omkopplingskondensator. Detta upprepas mellan parvisa sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer 10 Ü 20 25 30 516 291 tills en sista sekventiellt arbetande omkopplingskondensator tillhör ett par omkopplingskondensatorer som utför laddnings- uppdelning. Den omkopplande kondensatorkretsen omfattar vidare organ för att selektivt koppla omkopplingskondensatorerna till en utgångskrets varigenom möjliggörs att en önskad viktning uppnås av insignalen.

Ovan angivna ändamål uppnås även i enlighet med uppfinningen genom en omkopplande kondensatorkrets som omfattar ett flertal sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer. En sekventiellt arbetande ingångsomkopplingskondensator är anordnad att vara inkopplad och därefter bortkopplas med avseende på en insignal under en första tidsperiod. Ingàngsomkopplingskondensatorn laddas sålunda till ett ingångsvärde i beroende av insignalen.

För en följande tidsperiod blir ingångsomkopplingskondensatorn en tidigare laddad omkopplingskondensator. Ett förutbestämt antal ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskondensa- torer är anordnade att sekventiellt utföra ett antal steg. Av dessa ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskondensa- torer är en urladdad nuvarande omkopplingskondensator anordnad att inkopplas till och därefter' bortkopplas från den tidigare laddade omkopplingskondensatorn under en tidsperiod för ladd- ningsfördelning mellan den nuvarande och den tidigare laddade omkopplingskondensatorn. Således uppdelas laddningen mellan dem.

Därefter blir den nuvarande omkopplingskondensatorn den tidigare laddade omkopplingskondensatorn och processtegen upprepas tills alla ytterligare sekventiellt arbetande omkopplingskondensatorer har blivit den tidigare laddade omkopplingskondensatorn. En sista omkopplingskondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare laddade omkopplings- kondensatorn under den sista tidsperioden för laddnings~ 10 15 20 25 30 516 291 un. n | u I . o o v v; fördelning mellan den sista och den tidigare laddade omkopplingskondensatorn. Laddningen är alltså uppdelad mellan den sista och den tidigare laddade omkopplingskondensatorn.

Genom att sedan medelst kopplingsorgan koppla valda omkopplings- kondensatorer till en utgångskrets kan en önskad viktning av insignalen uppnås.

Ovan angivna ändamål uppnås även i enlighet med uppfinningen genom. ett förfarande för viktning av en insignal medelst en omkopplande kondensatorkrets som omfattar ett flertal omkopp- lingskondensatorer. Enligt förfarandet omkopplas omkopplings- kondensatorerna sekventiellt under ett flertal tidsperioder.

Förfarandet omfattar ett antal steg. I ett första steg laddas en första omkopplingskondensator till ett ingångsvärde i. beroende av insignalen genom inkoppling och därefter bortkoppling av den första omkopplingskondensatorn med avseende på en insignal under en första tidsperiod. I ett andra steg sker därefter en uppdel- ning av laddningen på den första omkopplingskondensatorn mellan den första omkopplingskondensatorn och en andra omkopplings- kondensator genom att den andra omkopplingskondensatorn inkopp- las till och därefter bortkopplas från den första omkopplings- kondensatorn under en andra tidsperiod för möjliggörande av en andra och den första laddningsfördelning mellan den omkopp- lingskondensatorn, varvid den andra omkopplingskondensatorn blir en tidigare omkopplingskondensator under den tredje tidsperio- den. I ett sista laddningsfördelningssteg uppdelas laddningen på den tidigare omkopplande kondensatorn, mellan den tidigare om- kopplingskondensatorn och en sista omkopplingskondensator genom att den sista omkopplande kondensatorn kopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare omkopplingskondensatorn under en sista tidsperiod för att möjliggöra laddningsfördelning Inellan W 15 20 25 30 u u o o o ~ o u uu 10 den sista och den tidigare omkopplingskondensatorn. Den första omkopplingskondensatorn och den andra omkopplingskondensatorn kopplas även selektivt till en utgångskrets för att därmed möjliggöra uppnåendet av en önskad viktning av insignalen.

För att ytterligare utvidga upplösningen av viktningsfaktorn omfattar förfarandet med fördel även ett förutbestämt ytterli- gare antal steg. De ytterligare stegen utförs företrädesvis mellan den andra tidsperioden och den sista tidsperioden och utförs med avseende på en eller flera ytterligare omkopplings- kondensatorer. De ytterligare stegen omfattar ett steg som utförs upprepat med avseende pà en ytterligare omkopplande kondensator i taget. Steget omfattar uppdelning av laddningen på den tidigare omkopplingskondensatorn mellan den tidigare omkopplingskondensatorn och en ytterligare omkopplingskonden- sator i fråga genom att den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare kondensatorn under“ en tidsperiod. för laddningsfördel- ning mellan den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga och den tidigare omkopplingskondensatorn. Den ytterligare omkopp- lingskondensatorn i fråga blir därefter den tidigare omkopplingskondensatorn för en tidsperiod som följer direkt efter tidsperioden för laddningsfördelningen mellan den och den tidigare eller de ytterligare omkopplingskondensatorn omkopp- lingskondensatorn. Förfarandet omfattar även det ytterligare stegen att selektivt koppla varje ytterligare omkopplingskondensator till utgångskretsen.

Vid vissa versioner av förfarandet är för varje omkopplings- kondensator i fråga varje steg för selektiv koppling av en omkopplingskondensator till en utgångskrets aktiverat under en l0 U 20 25 30 H tidsperiod, vilken kommer efter en tidsperiod när omkopplings- kondensatorn i fråga fördelade sin laddning till en ytterligare kondensator.

I andra versioner omfattar förfarandet vidare steget att inkoppla och därefter bortkoppla en första parallellt arbetande omkopplingskondensator med avseende på insignalen under den första tidsperioden samt att selektivt koppla den första parallellt arbetande kondensatorn till en utgångskrets.

I åter andra versioner omfattar förfarandet, för varje omkopp- lingskondensator som inte är kopplad direkt till insignalen, steget att kortsluta en omkopplingskondensator i fråga senast under en tidsperiod före en tidsperiod då omkopplingskonden- satorn mottager en laddningsfördelning från en tidigare kondensator.

De olika ytterligare förbättringarna av förfarandet enligt uppfinningen kan kombineras på varje önskat sätt så länge inte några motstridiga förbättringar kombineras.

Genom åstadkommandet av en omkopplande kondensatorkrets med variabelt värde uppnås ett flertal fördelar jämfört med kända system. Ett primärt ändamål med uppfinningen är att reducera antalet kondensatorer och omkopplare som behövs för en specifik lösning. För en 12 bitars binär koefficient/viktningsfaktor behövs i en grundläggande utföringsform av uppfinningen med laddningsfördelning, 13 lika stora kondensatorer och ungefär 40 Dessa antal skall jämföras med de 4096 lika stora 8000 omkopplare. kondensatorerna och fler än omkopplare som behövs med kapacitansdelningsförfarandet. Enligt uppfinningen. uppnås denna 10 U 20 25 30 12 reducering primärt genom sekventiell laddningsfördelning mellan parvisa kondensatorer. Användningen av ett litet antal av lika stora kondensatorer möjliggör att större noggrannhet kan uppnås eftersom det är lättare att tillverka ett begränsat antal lika stora kondensatorer än att tillverka ett stort antal lika stora kondensatorer eller en skala av olika stora kondensatorer.

Hastighetsförbättringar kan lätt uppnås genom införande av parallella bearbetningsvägar. Andra fördelar med denna uppfinning kommer att framgå av den detaljerade beskrivningen.

KORT REDOGÖRELSE FÖR RITNINGARNA/ Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj i förklarande, men på intet sätt begränsande syfte under hänvisning till följande figurer, där Fig. l visar en omkopplande kondensatorkrets enligt uppfin- ningen samt ett exempel på dess användning med en utgångskrets, Fig. 2 visar en mest signifikant bitexpansion, och Fig. 3 visar en minst signifikant bitexpansion.

DETALJERAD BESKRIVNING För att klargöra förfarandet och anordningen enligt uppfinningen kommer några exempel på dess användning nu att beskrivas i samband med fig. 1 - 3. 10 U 20 25 30 516 291 ~ c o c o u e n on 13 Den grundläggande principen är att sekventiellt fördela en initial laddning mellan parvisa kondensatorer. Genom denna fördelning av laddningen kan en godtycklig önskad koefficient/ viktningsfaktor förverkligas genom att koppla en eller flera av de laddade kondensatorerna till en utgàngskrets (för så vitt koefficienten inte är noll, varvid inte någon kondensator är kopplad till utgångskretsen). Förfarandet enligt uppfinningen kommer att benämnas laddningsfördelningsmetoden. Fig. 1 visar en omkopplande kondensatorkrets 100 enligt uppfinningen och ett exempel på dess användning med en utgàngskrets 199. I utförings- formen enligt detta exempel på uppfinningen föreligger sex laddningsdelande kondensatorer Cl, C2, C3, C4, C5, C6, varav samtliga har en tillhörande signalomkopplare sl, s2, s3, S4, s5, S6 för koppling av den motsvarande kondensatorn till en laddningskälla, exempelvis en *tidigare laddad kondensator, för att därmed möjliggöra laddningsfördelning. Omkopplarna i den omkopplande kondensatorkretsen kan exempelvis vara MOS-transi- storer. Alla utom den första kondensatorn Cl har en tillhörande återställande/nollställande/urladdningsomkopplare n2, n3, n4, n5, n6, som kortsluter, dvs urladdar/nollställer/återställer den motsvarande kondensatorn C2, C3, C4, C5, C6 senast under tidsperioden före det att en kondensator i fråga laddas under en laddningsfördelning. Normalt behöver den första kondensatorn Cl inte urladdas innan den ansluts till en inspänning Vm, för så vitt inte exempelvis det saknas en aktiv drivkälla för matning kondensatorkretsen. Alla utom den sista av den omkopplande kondensatorn C6 har en tillhörande delkoefficientomkopplare kl, k2, k3, k4, C3, C4, k5 för koppling av motsvarande kondensator Cl, C2, C5 till en utsignal Vmm, som lämpligen är kopplad till en utgàngskrets, exempelvis såsom utgångskretsen 199 i figuren. 10 15 20 25 30 516 291 -ë 14 Utgångskretsen 199 i figuren är en integrator omfattande en operationsförstärkare OP, en integreringskondensator Ci med en tillhörande nollställnings/urladdningsomkopplare ni för urladd- ning av integreringskondensatorn Ci. En integrator 199 är lämplig att använda som en utgàngskrets när den omkopplande konden- satorkretsen 100 exempelvis användes för att realisera en serieutveckling.

En inspänning Vw är ansluten till den första kondensator Cl via den första signalomkopplaren sl för att ladda den första kondensatorn Cl till \hN under en första tidsperiod. Under den första tidsperioden, senast, urladdas även den andra konden- satorn C2 medelst den tillhörande urladdningsomkopplaren n2.

Signalomkopplaren sl och urladdningsomkopplaren n2 omkopplas således från brutet till slutet läge vid början av den första tidsperioden, hålles sluten under den första tidsperioden och bryter på nytt vid slutet av den första tidsperioden. Under en andra tidsperiod fördelas laddningen mellan den första konden- satorn Cl och den andra kondensatorn C2 nædelst signalomkopp- laren s2. Laddningen fördelas mellan de båda kondensatorerna Cl, C2 i. beroende deras relativa kapacitans. Kondensatorernas Cl, C2, C3, C4, C5, C6 relativa kapacitanser bestämmer vilken del- koefficient/viktningsfaktor som varje delkoefficientomkopplare kl, k2, k3, k4, k5 kommer att representera. I en föredragen utföringsform av uppfinningen har alla de laddningsfördelande kondensatorerna Cl, C2, C3, C4, C5, C6 i den omkopplande kondensatorkretsen enligt uppfinningen. samma kapacitans. Varje laddningsfördelning kommer då att halvera laddningen och sålunda även halvera den spänning som källkondensatorn hade före fördel- ningen. Detta kommer att resultera i linjära binära koeffi- cienter där den första delkoefficientomkopplaren kl represen- 10 U 20 25 30 . . -annan u 15 terar ett värde 0,5, den andra delkoefficientomkopplaren k2 representerar ett värde 0,25, den tredje delkoefficientomkoppla- ren k3 representerar ett värde 0,125 och så vidare såsom framgår av den grundläggande styrtabellen nedan.

Under den andra tidsperioden urladdas dessutom den tredje kondensatorn C3 medelst den tillhörande urladdningsomkopplaren n3. Signalomkopplaren s2 och urladdningsomkopplaren n3 omkopplas således från brutet till slutet läge vid början av den andra tidsperioden, hålles slutna under den andra tidsperioden för att sedan åter brytas vid slutet av den andra tidsperioden. Mellan den andra tidsperioden och den tredje tidsperioden har sålunda den första kondensatorn Cl delat sin laddning med den andra kondensatorn C2 och den tredje kondensatorn C3 har urladdats för att möjliggöra en laddningsfördelning med den andra kondensatorn C2 under en tredje tidsperiod. Under den tredje tidsperioden delar den andra kondensatorn C2 sin laddning med den tredje kondensatorn C3 och den fjärde kondensatorn C4 urladdas medelst sin tillhörande urladdningsomkopplare n4. Signalomkopplaren S3 och urladdningsomkopplaren n4 omkopplas således från brutet till slutet läge vid början av den tredje tidsperioden, hålles slutna under den tredje tidsperioden för att sedan bryta på nytt vid slutet av den tredje tidsperioden. När exempelvis en utgångs- krets omfattar en ackumulator/adderare, såsom den i figuren visade utgångskretsen 199, kan dessutom delkoefficienter adderas sekventiellt till en utgångskrets. I detta exempel kan under den tredje tidsperioden delkoefficientomkopplaren kl, som hör samman med den första kondensatorn Cl, i beroende av den önskade totala viktningsfaktorn/koefficienten användas för en laddnings/ spänningsöverföring av laddningen/spänningen på Cl till utgången Vmn och utgångskretsen l99 genon1 att delkoefficientomkopplaren W Ü 20 25 30 516 291 4 ~u Q ~ n ~ a 0 om 16 kl omkopplas från brutet till slutet läge vid början av den tredje tidsperioden, hålles sluten under den tredje tidsperioden för att sedan brytas på nytt vid slutet av den tredje tidsperioden.

Proceduren upprepas under de följande tidsperioderna för resten av kondensatorerna C4, C5, C6, varvid den enda skillnaden i proceduren är att den sista kondensatorn C6 inte har någon delkoefficientomkopplare i denna utföringsform och kan därför till Om C5, inte överföra sin laddning/spänning utgången C3, C4, \7ouT- samtliga kondensatorer Cl, C2, C6 har samma kapaci- tans så kommer den sista kondensatorn C6 och den näst sista kondensatorn C5 att ha samma laddning/spänning, en delkoeffi- cientomkopplare för C6 är därför onödig.

Om den omkopplande kondensatorkretsen 100 användes vid beräkning av exempelvis en serieutveckling där flera viktade sampel ackumuleras/integreras, då kan en viss grad av överlappning förekomma mellan konsekutiva sampel, dvs i beroende av längden på den omkopplande kondensatorkretsen bearbetas två eller fler olika sampel av den omkopplande kondensatorkretsen samtidigt, samplerna är en pipeline. Man bör alltid eftersträva att uppnå ent så hög grad av överlappning sonl möjligt. Detta möjliggörs genom att den tidiga överföringen av laddning, om så skall ske, sker från en kondensator som inte användes för någon mer laddningsfördelning, till en utgångskrets via kondensatorns mot- svarande delkoefficientomkopplare för att därmed frigöra konden- satorn i fråga för nästa sampel.

En komplett grundläggande styrtabell för omkopplarna visas nedan, där samtliga tomma rutor för omkopplarna anger att uaoowo u 1 avrun- 516 291 17 omkopplaren i fråga är bruten, dvs icke ledande, ett ”c” ledande, anger slutet läge, dvs och c/o anger att omkopplaren är antingen sluten eller bruten. För kondensatorerna anges bara de kondensatorspänningar som har någon inverkan, där V1 är den första sampeln och V2 den andra sampeln.

TIDSPERIOD 2 3 4 6 7 ÅTERSTÄLLNINGSOMKOPPLARE n2 c n4 SIGNALÛMKOPPLARE s1 c s4 s5 s6 DELKOEFF ICIENTOMKOPPLARE k1 db KÛNDENSATORSPÄNNING C1 V1 V1/2 V1l2 1/4 2/8 0 1/16 V 6 0 2/16 2/16 1/16 V2l16 2/32 0 0 V GRUNDLÄGGANDE STYRTABELL 10 15 20 516 291 18 Efter den sista sampeln, vid exempelvis en serieutvecklings- beräkning, måste pipelinen tömmas, den sist viktade sampeln adderas till utgångskretsen 199 och matas till en annan krets.

Utgångskretsen måste rensas/göras klar för nästa beräkning, av exempelvis en serieutveckling, genom urladdning av integreringskondensatorn Ci medelst urladdningsomkopplaren ni, innan en ny sampel, dvs den första sampeln för nästa beräkning, till någon del matas till utgången Vw”. Enligt en förbättring av uppfinningen kan detta undvikas genom, anordnandet av multipla utgångskretsar, en för varje start av en multipel av fyra Exemplet ovan skulle därför ha två utgångs- dylik delkoefficienter. kretsar vid en utföringsform. I vissa applikationer/ utföringsformer av uppfinningen föreligger inte någon ackumule- ring i en utgångskrets och det kan inte förekomma någon över- lappning. Samtliga delkoefficientomkopplare måste omkoppla under samma tidsperiod för överföring av laddningar/spänningar till en utgångskrets. En styrtabell med utebliven ackumulering/överlapp- ning för den omkopplande kondensatorkretsen 100 visas nedan, där samtliga tomma rutor för omkopplarna anger att omkopplaren i n 1/ C fråga är bruten, dvs icke ledande, ett anger sluten, dvs ledande, och c/o anger att omkopplaren är antingen sluten eller bruten. För kondensatorerna visas enbart de kondensator- spänningar som har något inflytande, där V1 är den första sampeln och V¿ den andra sampeln. 516 291 19 TIDSPERIÛD 1 3 4 6 ATERSTÄLLNINGSOMKOPPLARE C n3 n4 n5 n6 SIGNALOMKOPPLARE s1 c s3 s4 DELKOEFF IC IENTOMKOPFI ARE KONDENSÅTÛRSPÄNNING 1 1 V1l2 1/2 O V1/2 1/4 0 V1I4 0 1/1 1/16 1/32 V1/32 0 STYRTÅBELL UTÅN ÅCKUMlLERING/ÜVERLÅPPNING nuuøoo u 10 15 20 25 30 516 291 20 Med en omkopplande kondensatorkrets 100 enligt fig. 1 kan ett samplat signalvärde uppdelas i ett antal värden som bildar en linjär binär serie om kondensatorerna har samma kapacitans.

Detta första grundläggande exempel av uppfinningen har en koefficient/viktningsfaktorupplösning av 5 bitar, som kan utökas eller nedbringas. Efter fyra tidsperioder kan en ny sampel av insignalen inmatas om överlappning är möjlig. Om en högre samplingshastighet önskas utan ökning av klockfrekvensen, då kan flera omkopplande kondensatorkretsar kopplas att arbeta paral- lellt. av fyra parallella Genom användning tidmultiplexerade grenar motsvarar samplingshastigheten omkopplingshastigheten för den omkopplande kondensatorkretsen 100. Även flera utgångs- kretsar kan användas för att möjliggöra en mer effektiv pipelining/överlappning och/eller att direkt generera en kvadratur och i fas liggande utsignal.

En förbättring av uppfinningen är att addera en tilläggs- kondensator som är kopplad till insignalen under samma tidsperioder som den första kondensatorn Cl är kopplad till insignalen. Både Cl och tilläggskondensatorn kommer sedan att ha hela signalvärdet lagrat. Den första laddningsfördelningen utförs sedan såsom beskrivits tidigare mellan den första kondensatorn Cl och. den andra kondensatorn C2 under' den andra tidsperioden. Den valfria kondensatorn användes inte för laddningsfördelning utan en tilläggsdelkoefficientomkopplare, som hör samman med tilläggskondensatorn, kan sedan under den andra tidsperioden, i beroende av den önskade viktningsfaktorn, överföra dess laddning/spänning till utgången Vw”. Tilläggs- kondensatorn behöver normalt inte någon urladdningsomkopplare.

Den mest signifikanta delkoefficienten, från tilläggs- u var v; 10 U 20 25 30 516 291 oc; ,. 21 kondensatorn, blir 1 och höjer därmed signal/brusförhållandet ju mer laddning som bevaras.

Fig. 2 visar en mest signifikant bitexpansion (MSB-expansion) 200. MSB-expansionen avser att ersätta kondensatorn för den mest och tillhörande omkopplare i en variabel signifikanta biten omkopplande kondensatorkrets. För att underlätta förståelsen av MSB-expansionen 200 har ersättningen skett i relation till fig. 1. MSB-expansionen 200 är inte begränsad till att användas med en omkopplande kondensatorkrets enligt fig. ]fl MSB-expansionen ersätter kondensatorn för den mest signifikanta biten (MSB) och i detta fall kondensatorn Cl och omkopp- 220, 230, 2 är anslutna till re- 140 enligt fig. 1. tillhörande omkopplare, larna sl och kl i fig. 1. Anslutningspunkterna 210, 240 i_ MSB-expansionen 200 enligt fig. spektive anslutningspunkter 110, 120, 130, MSB-expansionen 200 enligt fig. 2 demonstrerar en expansion av MSB-expansionen 200 omfattar fyra C10b, tre mest signifikanta bitar. (omfattande fyra delkondensatorer C10a, figuren), C11 C12 och C13. kondensatorer C10 C10c, C10d i Clla, C12, s12, kll, två delkondensatorer C11, sll, (omfattande Cllb i figuren), Varje kondensator C10, C13 har sin egen. motsvarande signalomkopplare s10, S13 och sin egen motsvarande delkoefficientomkopplare k10, k12, k13. enligt föredragna de Såsom diskuterats tidigare bör, utföringsformer av uppfinningen, samtliga eller flesta Vid normaliserade värden och med dvs 4 kondensatorerna ha samma värde. binära linjära koefficienter bör C10 vara 4 enheter, enheter av en faktor av Farad, C11 bör vara 2 enheter och C12 innebär att C10 kan C10c, C10d med Cllb Detta C10b, och C13 bör vara 1 enhet vardera. utföras med fyra kondensatorer C10a, enheten 1 och C11 kan utföras med två kondensatorer Clla, v oc» p. 10 15 20 25 30 516 29 1 §II§ 22 med enheten 1 såsom visas i fig. 2. Såsom förklarats ovan kan kapacitansförhållandet mellan kondensatorerna vara annorlunda om en annan koefficienttyp, såsom logaritmisk, önskas. Beroende av situationen kan givetvis en annan standardstorlek på kondensa- torn användas, exempelvis kondensatorer med 0,5 enhet, vilket skulle resultera i att C10 utförs av åtta 0,5 enheters konden- satorer, C11 utförs av fyra 0,5 enheters kondensatorer och C12 och C13 utförs av vardera två 0,5 enheters kondensatorer. Även antalet kondensatorer som bildar varje kondensator i fig. 1 skulle ändras i enlighet därmed.

MSB-expansionen 200 enligt fig. 2 ger, under antagande av linjära binära delkoefficienter, ett delkoefficientvärde 4 för delkoefficientomkopplaren klO för kondensatorn C10, ett delkoef- ficientvärde 2 för' delkoefficientomkopplaren kll för kondensa- torn C11, ett delkoefficientvärde 1 för delkoefficientomkoppla- ren kl2 för kondensatorn C12 samt ett delkoefficientvärde % för delkoefficientomkopplaren k13 för kondensatorn C13 motsvarande delkoefficientomkopplaren kl i fig. 1. Denna förbättrade version av uppfinningen resulterar i, ett ännu större dynamiskt område och således även i ett större signal/brusförhållande.

Under en första tidsperiod för denna förbättrade omkopplande kondensatorkrets är de fyra kondensatorerna C10, C11, C12, C13 kopplade till insignalen Vnq via sina motsvarande signalomkopp- sll, s12, lare sl0, s13 för att därmed fullt ut ladda dessa parallellkopplade kondensatorer C10, C11, C12, C13. Under den första tidsperioden urladdas dessutom kondensatorn C2 enligt fig. 1. Signalomkopplarna s10, sll, s12, s13 och urladdnings- omkopplaren n2 omkopplas således från brutet till slutet läge vid början av den första tidsperioden, hàlles slutna under den 10 U 20 25 30 516 291 sno a. 23 första tidsperioden för att sedan åter bryta vid slutet av den Under en andra tidsperiod kan delkoefficient- kll, kl2, första perioden. de tre mest signi- C12, sonx motsvarar Cll, omkopplarna kl0, fikanta bitarna/kondensatorerna C10, vara anslutna till utgången Van och en utgångskrets, i beroende av den önskade viktningsfaktorn och om en överlappning är möjlig samt utgångs- kretsen medger detta, se ovan. Under den andra tidsperioden fördelas dessutom laddningen på kondensatorn C13 med kondensatorn C2 enligt fig. 1, medan kondensatorn C3 i fig. 1 urladdas. urladdningskondensatorn n3 samt kll, Signalomkopplaren s2, eventuellt en eller flera av delkoefficientomkopplarna kl0, kl2 omkopplas sålunda från brutet till slutet läge vid början av den andra tidsperioden, hålles slutna under den andra tidsperioden för att sedan på nytt bryta vid slutet av den andra tidsperioden. Operationen av denna förbättrade version är i själva verket identisk med operationen av den grundläggande versionen enligt fig. l med kondensatorn C13 och tillhörande sl3, kondensatorn Cl och dess tillhörande omkopplare sl, sätt som kl i fig. 1 omkopplare k13 fungerande på identiskt samma och med uteslutande av operationen av de tre kondensatorerna C10, C11, C12 för de bitarna och deras kl2, k13 under de signifikanta S12, kll, mest motsvarande omkopplare s10, sll, första två tidsperioderna (om möjligt).

Styrningen av omkopplarna framgår av styrtabellen för förbättrad krets nedan. För MSB-expansionen 200 är de första tre tidsperio- derna de mest relevanta tidsperioderna. Styrtabellen för den förbättrade kretsen innefattar även styrning av expansionen med den eller de minst signifikanta biten eller bitarna (LSB- expansionen), som diskuteras nedan i samband med fig. 3. MSB- expansionen 200 kan använda fler kondensatorer för tillagda MSB- 10 U 20 25 30 516 291 24 delkoefficienter eller använda färre kondensatorer för färre MSB-delkoefficienter än vad som visas. Exempelvis med användning av' bara kondensatorn C12 och kondensatorn C13 med tillhörande omkopplare s12, s13, k12, k13 åskådliggörs den ovan beskrivna mest signifikanta expansionen med en tilläggskondensator.

Fig. 3 visar expansion med en minst signifikant bit eller minsta signifikanta bitar (LSB-expansion) 300. LSB-expansionen avser att ersätta den sista sekventiellt styrda laddningsfördelande kondensatorn och tillhörande omkopplare i en variabel omkopplan- de kondensatorkrets. För att underlätta förståelsen av LSB- expansionen 300 har ersättningen gjorts i relation till fig. 1.

LSB-expansionen 300 är inte begränsad till att användas med en omkopplad kondensatorkrets enligt fig. 1. LSB-expansionen ersät- ter den sista kondensatorn och tillhörande omkopplare, i detta fall kondensatorn C6 och omkopplarna s6 och n6 i fig. 1. Anslut- 302, 303 i LSB-expansionen 300 enligt fig. 3 102, 103 i ningspunkterna 301, är anslutna till respektive anslutningspunkt 101, fig. 1.

LSB-expansionen 300 i fig. 3 demonstrerar en expansion av tre LSB-expansionen 300 omfattar fyra C60b, minst signifikanta bitar. kondensatorer C60 (omfattande fyra delkondensatorer C60a, C60c, C60d i C61a, C62, delkondensatorer C61, figuren), C61 (omfattande två C61b i figuren), C62 och C63. Varje kondensator C60, C63 har n61, n62, n63 och s61, s62, s63. torn C63 har sin egen motsvarande delkoefficientomkopplare k60, k61, k62. sin egen motsvarande urladdningsomkopplare n60, sin egen motsvarande signalomkopplare s60, Samtliga kondensatorer utom den sista kondensa- Såsom diskuterats tidigare bör i enlighet med den föredragna utföringsformen av uppfinningen samtliga eller de 10 Ü 20 25 30 516 291 " oc: ,. 25 flesta av kondensatorerna företrädesvis ha samma värde. Vid normaliserade värden och med binära linjära koefficienter bör C6 Detta som LSB-expansionen ersätter, vara 1 enhet.

C61, C62, i fig. 1, innebär att C60, C63 i LSB-expansionen 300 skall bilda 1 och att det samtidigt hålles ett C60 dubbla samma värde som C6 i. fig. inbördes förhållande där har den kapacitansen gentemot C61, som i sin tur bör ha den dubbla kapacitansen som i sin tur bör ha samma kapacitans som C63. Den då ha gentemot C62, minsta kondensatorn i detta exempel kommer att en åttondels enhet. För att hålla ett så korrekt inbördes förhållande som möjligt utförs lämpligen åtminstone LSB- expansionen med kondensatorer av samma storlek, i detta exempel Detta innebär att C60b, 0,125 enhetskondensatorer eller en del därav.

C60 lämpligen kan utföras med fyra kondensatorer C60a, C60d med enheten 0,125 och C61 C61b med 0,125. utföras med två C62 och C63 C60c, kan kondensatorer C61a, enheten är utförda med vardera en kondensator med enheten 0,125. Såsom förklarats tidigare kan kapacitansförhållandet mellan kondensatorerna vara annorlunda om en annan koefficienttyp, såsom logaritmisk, önskas. Resten av den omkopplande kondensatorkretsen, kondensatorerna enligt fig. 1, kan med fördel antingen utföras med kondensatorert med vardera enheten 0,125, sålunda med åtta för varje kondensator i fig. l, eller såsom tidigare angivits av 1 enhet per styck.

De delkoefficienter som en LSB-expansion kommer att ge är bero- som LSB-expansionen ersätter, dvs skulle ha haft och ende av vilken kondensator vilken laddning som kondensatorn sålunda vilket delkoefficientvärde som den representerar. LSB-expansio- nen 300 enligt fig; 3 ger i enlighet med exemplet i fig. 1, under antagande av linjära binära delkoefficienter, ett del- 10 Ü 20 25 30 26 koefficientvärde av 1/64 för kondensatorns C60 delkoefficient- omkopplare k60, ett delkoefficientvärde av 1/128 för kondensa- torns C61 delkoefficientomkopplare k61 samt ett delkoefficient- värde av 1/256 för kondensatorns k62.

C62 delkoefficientomkopplare Betraktande enbart operationen av LSB-expansionen 300 under en C61, C62, C63 n6l, n62, första tidsperiod urladdas kondensatorerna C60, via sina motsvarande urladdningsomkopplare n60, Signalomkopplaren s5 enligt fig. 1 och urladdningsomkopplarna n60, n61, n62, n63 omkopplas således från brutet till slutet läge vid början av den första tidsperioden, hålles slutna under den första tidsperioden och bryts på nytt vid slutet av den Under en andra tidsperiod för denna LSB- C61, C62, första tidsperioden. expansion 300 kopplas de fyra kondensatorerna C60, C63 till kondensatorn C5 i. fig. 1 för laddningsfördelning via sina motsvarande signalomkopplare s60, S61, s62, s63. s61, s62, Signal- från brutet hålles omkopplarna s60, s63 omkopplas således till slutet läge vid början av den andra tidsperioden, slutna under den andra tidsperioden och bryts sedan på nytt vid Under en tredje tidsperiod kan k62, slutet av den andra tidsperioden. delkoefficientomkopplarna k60, k61, som motsvarar kondensa- torerna C60, C61, C62, vara kopplade till utgången Van och en utgàngskrets, i beroende av den önskade viktningsfaktorn genom omkoppling enl en eller flera av' delkoefficientomkopplarna k60, k61, k62 från brutet till slutet läge vid början av den tredje tidsperioden, bibehållna slutna under den tredje tidsperioden för att sedan på nytt brytas vid slutet av den tredje tidsperioden. n63- en» u. 10 U 20 25 30 516 291 27 Styrningen av omkopplarna framgår av den förbättrade styrtabellen nedan. För LSB-expansionen 300 är de femte, sjätte och sjunde tidsperioderna de mest relevanta tidsperioderna. Den förbättrade styrtabellen innefattar även styrningen av expansionen med en mest signifikant bit eller mest signifikanta bitar som har diskuterats ovan i samband med fig. 2. tillagda LSB-delkoefficienter.

(MSB-expansionen) En LSB-expansion 300 kan inbegripa fler eller färre En kondensatorkrets med variabelt omkopplingsvärde enligt upp- finningen kan alltså utföras som en enda kedja med laddnings- fördelning eller med olika kombinationer exempelvis av kapaci- tansdelning för MSB, som är fördelaktigt med avseende på signal/ brusförhàllandet, tuellt samt laddningsfördelning för övrigt samt even- en LSB-expansion. En kondensatorkrets med variabelt omkopplingsvärde enligt uppfinningen kan alltså utföras som en tredelars pipeline, där de tre mest signifikanta bitarna och de tre minst signifikanta bitarna exempelvis är skalgivna med kapacitansdelning och mellanliggande bitar är skalgivna med laddningsfördelning. Nedan återges en förbättrad styrtabell som visar styrningen av en omkopplande kondensatorkrets omfattande Cl, sl, kl, C6, s6 fig. 2 och 3. enligt fig. 2 230, 240 140 i fig. 1. fig. 1 med undantag för och n6, men innefattande kretsarna enligt Den mest är via till bitexpansionen kopplad 210, 220, 120, 130, signifikanta kontaktpunkterna motsvarande kontaktpunkter 110, Den minst signifi- 3 är kopplad via kontaktpunk- 102, kanta bitexpansionen enligt fig. terna 301, 302, 303 till nmtsvarande kontaktpunkter 101, 103 i fig. 1. Den resulterande omkopplande kondensatorkretsen med variabelt värde kommer att ha en 11 bitars upplösning. 516 29 1 ="a " 28 En fullständig styrtabell för omkopplarna visas nedan, där samtliga tomma rutor för omkopplarna anger att omkopplaren i fråga är bruten, dvs är icke ledande, ett ”c” anger sluten, dvs ledande, och c/0 anger att omkopplaren är antingen sluten eller bruten. För kondensatorerna visas laddningen Q i kontrast till de tidigare båda tabellerna, där kondensatorspänningarna visats.

Ql anger laddningen från den första sampeln och Q2 den från den andra. Laddningarna anger delkoefficienterna för de olika kondensatorerna.

TIDSPERIÛD 2 3 6 7 Å ATERSTÄLLNINGSOMKOPPLARE n2 c n3 n4 n5 fíosPsR1oo 1 2 3 6 SIGNALÛMKOPPLARE M0 c M1 c s12 c s13 c s2 s3 s4 s5 ocean; o 516 291 29 TIDSPERIOD 1 2 3 4 DELKOEFFICIENTOMKOPPLARE k10 c/o k11 c/o k12 c/o k13 k2 k3 k4 k5 qi' I Û SPÉ R I OD 1 2 3 4 5 6 7 ß 9 10 11 KONÜÉNSÅTÛRLÅÜÜN INC 4'C1ÛX 4Q1 4Q1 4Q2 4Q2 2'C11X 2Q1 2Q1 202 202 C12 Qi 01 Qz Qz C13 Qi Qi/Z Qg/Z Qz Q2/2 Q2/2 CZ _ O Q1/2 Q 1/4 01/4 0 Q2/2 Q2/4 Q2/4 C3 '- 0 01/4 Q1I8 01/8 0 02/4 Qz/B 02/8 _ C4 0 Q1/8 Q1/16 Q1/16 0 Q2/8 Q2/15 Q2/16 C5 O 01/16 Q1/32 Q1/32 0 02/16 (22/32 Qz/32 -rceox o 01/64 0464 o cíßí Q,/e4 2'C61X Û Q1/128 Q1/128 0 Q2/128 Q2/12B C62 0 011255 01/256 O Q2/255 Q2/256 C53 O Q1/256 Ü Q2/256 516 291 o q - c u u f u c u u; 30 Ik: beskrivna grundutföringsformerna av uppfinningen. har endast varit för positiva koefficienter/viktningsfaktorer. Enbart utfö- ringsformer som inte använder någon intersekvensering/över- lappning/pipelining kan utnyttja invertering av ingångs- anslutningarna på utgàngskretsen, eftersom både positiva och negativa koefficienter kan uppträda samtidigt. En möjlig lösning för de övriga utföringsformerna som utnyttjar intersekvensering kan vara tidmultiplexering mellan positiva och negativa koefficienter, som ibland kan anses vara tidskrävande. En annan möjlighet är att dela upp utgàngskretsen, vanligast en integrator, i två kretsar, en för negativa värden och en för positiva värden, som därefter sammanförs. En tredje lösning är att bygga hela kretsen fullständigt differentierad, varvid koefficientens tecken kan avgöras vid sampling genom invertering av insignalen och tecknet frammatas sedan automatiskt genom pipelinen, så att samtliga» bitar' av koefficienten ges korrekt tecken. Denna lösning är fördelaktig även ur elektrisk interferenssynpunkt (CM-undertryckning). 10 U 20 25 30 E42 P34SE SPB P.81'1S.

FIGUR 1 100 101 102 103 110 120 130 140 199 OP Ci ni n2 n3 n4 n5 n6 sl s2 9902253-5 516 291 31 omkopplande kondensatorkrets anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt anslutningspunkt valfri utgàngskrets, för LSB-förbättring, 301 enligt fig. 3 för 302 enligt fig. 3 LSB-förbättring, 303 enligt fig. 3 LSB-förbättring, för för MSB-förbättring, 210 enligt fig. 2 för MSB-förbättring, 220 enligt fig. 2 för MSB-förbättring, 230 enligt fig. 2 för MSB-förbättring, 240 enligt fig. 2 integrator operationsförstärkare integratorkondensator nollställande/urladdande densatorn Ci nollställande/urladdande omkopplare nollställande/urladdande omkopplare nollställande/urladdande omkopplare nollställande/urladdande omkopplare nollställande/urladdande omkopplare för för för för för laddningsomkopplare för kondensator Cl laddningsomkopplare för kondensator C2 omkopplare för exempelvis exempelvis exempelvis exempelvis exempelvis exempelvis exempelvis för för för för för för för integratorkon- kondensator kondensator kondensator kondensator kondensator C2 C3 C4 C5 C6 W Ü 20 25 30 s3 s4 s5 s6 kl k2 k3 k4 k5 Cl C2 C3 C4 C5 C6 FIGUR 2 200 210 220 230 240 slO sll sl2 s13 32 laddningsomkopplare laddningsomkopplare laddningsomkopplare laddningsomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare kondensator kondensator kondensator kondensator kondensator kondensator mest kondensatorer anslutningspunkt till enligt till kondensatorkretsen anslutningspunkt kondensatorkretsen enligt anslutningspunkt till kondensatorkretsen enligt anslutningspunkt till kondensatorkretsen enligt laddningsomkopplare för kondensator laddningsomkopplare för kondensator laddningsomkopplare för kondensator laddningsomkopplare för kondensator för kondensator q n »oo nu för kondensator C3 för kondensator C4 för kondensator C5 C6 för kondensator Cl för kondensator C2 för kondensator C3 för kondensator C4 för kondensator C5 signifikant bitexpansion med parallellfungerande exempelvis den omkopplande fig. l, anslutningspunkt 110 exempelvis den omkopplande fig. l, anslutningspunkt 120 exempelvis den fig. l, omkopplande anslutningspunkt 130 exempelvis den omkopplande fig. 1, anslutningspunkt 140 C10 C11 C12 C13 10 U 20 25 30 k1O kll kl2 k13 C10 C10a C10b C10c C10d C11 Clla Cllb C12 C13 FIGUR 3 300 301 302 303 n60 n61 n62 n63 s6O s61 s62 516 291 delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare delkoefficientomkopplare kondensator delkondensator delkondensator delkondensator delkondensator kondensator delkondensator delkondensator kondensator kondensator för för för för för för minst signifikant kondensatorer anslutningspunkt kondensatorkretsen anslutningspunkt kondensatorkretsen anslutningspunkt kondensatorkretsen nollställande/urladdande nollställande/urladdande nollställande/urladdande nollställande/urladdande laddningsomkopplare för kondensator laddningsomkopplare för kondensator laddningsomkopplare för kondensator 33 för kondensator C10 för kondensator C11 för kondensator C12 för kondensator C13 utförande av C10 utförande av C10 utförande av C10 utförande av C10 utförande av C11 utförande av C11 bitexpansion med parallellfungerande till exempelvis den omkopplande enligt fig. 1, anslutningspunkt 101 till exempelvis den omkopplande enligt fig. 1, anslutningspunkt 102 till exempelvis den omkopplande enligt fig. 1, anslutningspunkt 103 omkopplare för kondensator C60 omkopplare för kondensator C61 omkopplare för kondensator C62 omkopplare för kondensator C63 C60 C61 C62 W s63 k60 k61 k62 C60 C60a C60b C60c C60d C61 C6la C6lb C62 C63 516 291 34 laddningsomkopplare för kondensator C63 delkoefficientomkopplare för delkoefficientomkopplare för delkoefficientomkopplare för kondensator delkondensator delkondensator delkondensator delkondensator kondensator delkondensator delkondensator kondensator kondensator för för för för för för utförande utförande utförande utförande utförande utförande kondensator C60 kondensator C61 kondensator C62 av C60 av C60 av C60 av C60 av C61 av C61 u nu: o:

Claims (25)

1. W ß 20 25 30 516 291 -s 35 PATENTKRAV

1. Omkopplande kondensatorkrets omfattande ett flertal sekventi- ellt fungerande omkopplingskondensatorer, som är sekventiellt omkopplade under ett flertal tidsperioder, kännetecknad. därav att av de sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorerna är: - en första omkopplingskondensator anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från en insignal under en första tids- period, varvid den första omkopplingskondensatorn laddas till ett ingàngsvärde i beroende av insignalen; - en andra. omkopplingskondensator anordnad. att inkopplas till och därefter bortkopplas från den första omkopplingskondensatorn under en andra tidsperiod för laddningsfördelning mellan den andra och den första omkopplingskondensatorn, varvid laddningen fördelas mellan den första och den andra omkopplingskonden- satorn, och den andra omkopplingskondensatorn blir en tidigare omkopplad kondensator under en direkt påföljande tidsperiod; - en sista omkopplingskondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare omkopplingskonden- satorn under den sista tidsperioden för laddningsfördelning mellan den sista och den tidigare omkopplingskondensatorn, varvid laddningen fördelas mellan den sista och den tidigare omkopplingskondensatorn; varvid den omkopplande kondensatorkretsen omfattar vidare organ för selektiv inkoppling av de första och andra omkopplingskon- densatorerna till en utgàngskrets, varigenonl uppnåendet av en önskad viktning av insignalen möjliggörs. W U 20 25 30 516 291 .nu nu 36

2. Omkopplande kondensatorkrets enligt patentkrav 1, känneteck- nad därav av att kretsen vidare omfattar ett förutbestämt antal ytterligare sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorer som anordnas mellan den andra omkopplingskondensatorn och den sista omkopplingskondensatorn, där varje ytterligare sekventiellt fungerande omkopplingskondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare kondensatorn under en tidsperiod för laddningsfördelning mellan den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga och den tidigare omkopplings- kondensatorn, varigenom laddningen fördelas mellan den ytterli- gare omkopplingskondensatorn» i fråga och den tidigare omkopp- lingskondensatorn, varvid den ytterligare omkopplingskonden- satorn i fråga blir den tidigare omkopplingskondensatorn vid en tidsperiod som följer direkt efter tidsperioden för ladd- ningsfördelningen mellan den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga och den tidigare omkopplingskondensatorn och där den kondensatorkretsen vidare omfattar omkopplande organ för att selektivt koppla varje ytterligare sekventiellt fungerande omkopplingskondensator till en utgàngskrets.

3. Omkopplande kondensatorkrets enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad därav av att kretsen vidare omfattar en första parallellt fungerande omkopplingskondensator som är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från insignalen under den första tidsperioden. och. där kretsen ^vidare omfattar organ första parallellt fungerande för selektiv koppling av den omkopplingskondensatorn till en utgàngskrets.

4. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 3, kännetecknad därav av att varje organ för selektiv koppling av en sekventiellt fungerande kondensator till en utgàngskrets 10 15 20 25 30 oo | n ø | n n ø o v; 37 är selektivt aktiverad för varje kondensator i fråga under en tidsperiod, vilken ligger efter en tidsperiod då kondensatorn i fråga fördelade sin laddning till en ytterligare kondensator.

5. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknad därav av att varje omkopplingskondensator som inte är direkt kopplad till insignalen, kortslutes senast under en tidsperiod före en tidsperiod då en omkopplingskondensator i fråga mottager en laddningsfördelning från en tidigare omkopp- lingskondensator.

6. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 5, kännetecknad därav av att kretsen är dubblerad i två identiskt lika grenar, varvid grenarnas funktion är tidskiftad relativt varandra, varigenom genommatningshastigheten fördubb- las.

7. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 5, kännetecknad därav av att kretsen är kvadrerad i fyra identiskt lika grenar, varvid grenarnas funktion är tidskiftad relativt varandra, varigenom genommatningshastigheten kvadreras.

8. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 7, kännetecknad därav av att kretsen är anordnad att kopplas till en utgång för var fjärde sekventiellt fungerande omkopp- lingskondensator som selektivt kan kopplas till en utgångskrets.

9. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 8, kännetecknad därav av att samtliga omkopplingskondensatorer 15 20 25 30 5 16 2 91 š.I=êII= ' u -»oun- n anno 0 c 0 1 anno 38 har samma kapacitans, varigenom en selektiv linjär binär vikt- ning möjliggörs av insignalen.

10. _9, Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 kânnetecknad därav av att kretsen vidare omfattar ytter- ligare kondensatorer, vilkas kapacitans är olika multipler av de sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorernas kapacitan- Self.

11. ll. - 10, Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 kännetecknad. därav' av att kretsen vidare omfattar fler parallellt fungerande minst signifikanta bitars omkopplingskon- densatorer.

12. - 10, Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 kännetecknad. därav av att den sista omkopplingskonden- satorn består av ett flertal parallellt fungerande minst signifikanta bitars omkopplingskondensatorer.

13. - 12, Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven l kännetecknad därav av att kretsen vidare omfattar utgångs- organ i form av en integrator, varigenom ett beräkningselement åstadkommes för viktade summationer.

14. Omkopplande kondensatorkrets enligt patentkrav 13, känne- tecknad därav av att kretsen är ett filter som filtrerar insignalen.

15. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 13 - 14, kännetecknad därav av att kretsen är ett ändligt puls- svarsfilter som arbetar enligt en serieutveckling. - n nosen; n ~ scanna 10 15 20 25 30 516 291 an. n. n a o n - » a e nu 39

16. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 15, kännetecknad därav av att kretsen omfattar två utgångs- kretsar, en utgång som ger ett kvadraturvärde och den andra utgången som ger ett i fas liggande värde.

17. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 16, kännetecknad därav av att kretsen är helt differentiell för att därmed hantera såväl positiva som negativa viktnings- faktorer.

18. Omkopplande kondensatorkrets enligt något av patentkraven 1 - 16, kännetecknad därav av att kretsen omfattar en omkastar- omkopplare för att reversera insignalens polaritet för att därmed möjliggöra både positiva och negativa viktningsfaktorer.

19. Omkopplande kondensatorkrets, kännetecknad därav av att kretsen omfattar ett flertal sekventiellt fungerande omkopp- lingskondensatorer, varav den första är kopplad till en insignal under en första tidsperiod för att därmed ladda den första omkopplingskondensatorn till ett ingångsvärde i beroende av insignalen, varefter laddningen på den första omkopplingskonden- satorn är sekventiellt laddningsfördelad under ytterligare tids- perioder, där varje sekventiell laddningsfördelning sker mellan parvisa sekventiellt fungerande omkopplarkondensatorer genom att laddningen först fördelas mellan ett första par sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorer bestående av den första sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorn och en andra sekventiellt fungerande omkopplingskondensator och sedan, under nästa tidsperiod, sker en laddningsfördelning mellan ett andra par sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorer bestående 10 U 20 25 30 516 291 .nu u - n o n . ø n ø o: 40 av den andra sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorn och en tredje sekventiellt fungerande omkopplingskondensator och så vidare mellan parvisa sekventiellt fungerande omkopplingskonden- satorer tills en sista sekventiellt fungerande omkopplingskon- tillhör omkopplingskondensatorer som utför densator ett par laddningsfördelning, varvid den omkopplande kondensatorkretsen vidare omfattar organ för att selektivt koppla omkopplingskon- densatorerna till en utgångskrets varigenom uppnåendet av en önskad viktning av insignalen möjliggörs.

20. Omkopplande kondensatorkrets omfattande ett flertal sekven- tiellt fungerande omkopplingskondensatorer, kännetecknad därav att av de sekventiellt fungerande omkopplingskondensatorerna är: - en ingàngsomkopplingskondensator anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från en insignal under en första tidsperiod varigenom ingángsomkopplingskonden- satorn laddas till ett ingàngsvärde i beroende av insignalen samt under en följande tidsperiod blir ingångsomkopplingskondensatorn en tidigare laddad om- kopplingskondensator; - ett förutbestämt antal ytterligare omkopplingskonden- satorer, vilka är sekventiellt fungerande så att: en nuvarande urladdad omkopplingskondensator är anordnad att inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare laddade omkopp- lingskondensatorn under en tidsperiod för laddningsfördelning mellan den nuvarande och laddad en tidigare omkopplingskondensator, varigenom laddningen fördelas mellan dessa, varefter den nuvarande omkopplingskondensatorn blir den tidigare laddade omkopplingskonden- 10 Ü 20 25 30 516 291 o o n ø ø o Q ; n c ø ao 41 satorn och processen upprepas tills samtliga ytterligare omkopplingskondensatorer har bli- vit den tidigare laddade omkopplingskonden- satorn; - en sista omkopplingskondensator är anordnad att in- kopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare laddade omkopplingskondensatorn under den sista tids- perioden för laddningsfördelning mellan den sista och den tidigare laddade omkopplingskondensatorn, varigenom laddningen fördelas mellan den sista och den tidigare laddade omkopplingskondensatorn; varvid valda omkopplingskondensatorer genom vidare koppling medelst kopplingsorgan ansluts till. en utgångskrets så att en önskad viktning av insignalen kan uppnås.

21. Förfarande för viktning av en insignal medelst en omkopp- lande kondensatorkrets omfattande ett flertal omkopplingskonden- omkoppling av omkopplingskondensa- satorer, genom sekventiell torerna under ett flertal tidsperioder, kännetecknat därav att förfarandet omfattar följande steg: - laddning av en första omkopplingskondensator till ett ingångs- värde i beroende av insignalen genom att den första omkopp- lingskondensatorn inkopplas till och därefter~ bortkopplas från en insignal under en första tidsperiod; - fördelning av laddningen på den första omkopplingskondensatorn mellan den första omkopplingskondensatorn och en andra omkopp- lingskondensator genom att den andra omkopplingskondensatorn inkopplas till och därefter bortkopplas från den första omkopp- lingskondensatorn under en andra tidsperiod för möjliggörande av en laddningsfördelning mellan den andra och den första omkopp- lingskondensatorn, varvid den andra omkopplingskondensatorn blir U 20 25 30 516 291 nu. a. 42 en tidigare omkopplingskondensator under den tredje tidsperio- den; - fördelning av laddningen på den tidigare omkopplingskonden- satorn mellan den tidigare omkopplingskondensatorn och en sista omkopplingskondensator genom att den sista omkopplingskondensa- torn inkopplas till och därefter bortkopplas från den tidigare omkopplingskondensatorn under en sista tidsperiod för möjliggö- rande av laddningsfördelning mellan den sista och den tidigare omkopplingskondensatorn; - selektiv koppling av den första omkopplingskondensatorn till en utgångskrets; - selektiv koppling av den andra omkopplingskondensatorn till utgångskretsen; varigenom uppnáendet av en önskad viktning av insignalen möjlig- görs.

22. Förfarande enligt patentkrav 21, kännetecknat därav av att förfarandet omfattar ett förutbestämt antal ytterligare steg, företrädesvis utförda mellan den andra tidsperioden och den sista tidsperioden och genomförda på en eller flera ytterligare omkopplingskondensatorer, där de ytterligare stegen genomförs upprepade gånger genom: - fördelning av laddningen på den tidigare omkopplingskonden- satorn mellan den tidigare omkopplingskondensatorn och en ytter- omkopplingskondensator i fråga genom att den ytterligare till ligare omkopplingskondensatorn i fråga inkopplas och därefter bortkopplas från den tidigare kondensatorn under en tidsperiod för laddningsfördelning mellan den ytterligare omkopplingskon- densatorn i fråga och den tidigare omkopplingskondensatorn, och där den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga blir den tidigare omkopplingskondensatorn vid en tidsperiod som följer 10 U 20 25 516 291 n ~ ø o | - . u o o» 43 direkt efter tidsperioden för laddningsfördelningen mellan den ytterligare omkopplingskondensatorn i fråga och den tidigare omkopplingskondensatorn; och där förfarandet även omfattar det ytterligare steget eller stegen: - att selektivt koppla varje ytterligare omkopplingskondensator till en utgångskrets.

23. Förfarande enligt något av patentkraven 21 och 22, känne- tecknat därav att varje steg för selektiv koppling av en omkopplingskondensator till en utgångskrets aktiveras selektivt för varje kondensator i fråga. under en tidsperiod som ligger efter en tidsperiod när omkopplingskondensatorn i fråga fördelar sin laddning till en ytterligare kondensator.

24. Förfarande enligt något av patentkraven 21 - 23, känneteck- nat därav att förfarandet vidare omfattar steget att en första parallellt fungerande omkopplingskondensator inkopplas till och under den första tids- från insignalen parallellt därefter bortkopplas perioden och den första fungerande omkopplings- kondensatorn kopplas selektivt till en utgångskrets.

25. Förfarande enligt något av patentkraven 21 - 24, känneteck- nat därav att för varje omkopplingskondensator som inte är direkt kopplad till insignalen omfattar förfarandet steget att kortsluta en omkopplingskondensator i fråga senast under en tidsperiod före en tidsperiod under vilken omkopplings- kondensatorn i fråga en laddningsfördelning från en tidigare omkopplingskondensator.