DE3814813C1 - Method and circuit arrangement for analog/digital conversion - Google Patents
Method and circuit arrangement for analog/digital conversionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Analog/Digital-Wandlung, wobei die zu wandelnde Meßgröße und eine Referenzgröße mit entgegengesetzter Polarität einem Integrator zugeführt werden, wobei ein Integrationszyklus dadurch gebildet wird, daß zunächst die Meßgröße an den Integrator angelegt, zu einem späteren ersten Zeitpunkt die Referenzgröße zugeschaltet und nach einem zweiten Zeitpunkt die Zuführung der Meßgröße zum Integrator abgeschaltet wird, und wobei ferner bei einem folgenden Nulldurchgang des Integratorausgangssignals der Integrationszyklus beendet wird.The invention relates to a method and a Circuit arrangement for analog / digital conversion, the Measured variable to be converted and a reference variable with opposite polarity fed to an integrator an integration cycle is formed by that the measured variable is first applied to the integrator the reference quantity at a later first time switched on and the feed after a second point in time the measurand to the integrator is switched off, and wherein further at a subsequent zero crossing of the Integrator output signal of the integration cycle ended becomes.
Neben einer Vielzahl von anderen Verfahren ist zur Analog/Digital-Wandlung das sogenannte Dual-Slope-Verfahren bekannt, bei dem die Meßgröße und eine Referenzgröße nacheinander mit entgegengesetzter Polarität einem Integrator zugeführt werden. Aus dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs, der am Ende der Integration der Referenzgröße erfolgt, kann auf die Meßgröße geschlossen werden. An derartige Analog/Digital-Wandler werden häufig recht hohe Ansprüche bezüglich der Auflösung, der Umwandlungsfehler, der Umwandlungszeit und der Störsignalunterdrückung gestellt. Ein Anwendungsgebiet für sehr genau arbeitende Analog/Digital-Wandler sind beispielsweise Wäge-Einrichtungen.In addition to a variety of other processes Analog / digital conversion, the so-called dual slope method known, in which the measured variable and a reference variable one after the other with opposite polarity Integrator are fed. From the time of Zero crossing that at the end of the integration of the If the reference variable is used, the measured variable can be concluded will. Such analog / digital converters are common quite high demands regarding the resolution, the Conversion error, the conversion time and the Interference signal suppression set. An area of application for are very precise analog / digital converters for example weighing devices.
Das Dual-Slope-Verfahren wird zwar häufig angewendet, weist jedoch einige Nachteile auf. So ist beispielsweise der Zeitbereich, in welchem der Nulldurchgang erfolgen kann, relativ groß, so daß zur Erzielung einer hinreichenden Quantisierungsgenauigkeit die Verarbeitung eines großen Wertebereichs erforderlich wird. Dieses bedeutet ferner eine hohe Taktfrequenz im Verhältnis zur Wiederholfrequenz der Messung. Außerdem ist der Meßzyklus nicht konstant, sondern von der Meßgröße abhängig. Schließlich steht nur ein relativ kleiner Teil des gesamten Meßzyklus als eigentliche Meßzeit zur Verfügung, so daß statistische Störungen der Meßgröße (Rauschen, Störimpulse) nicht genügend ausgemittelt werden.The dual slope method is often used, points out however some drawbacks. For example, the Time range in which the zero crossing can take place, relatively large, so that to achieve sufficient Quantization accuracy processing a large Value range is required. This also means a high clock frequency in relation to the repetition frequency of the Measurement. In addition, the measuring cycle is not constant, but rather depending on the measured variable. After all, there is only one relative small part of the entire measuring cycle as the actual measuring time available, so that statistical disturbances of the measurand (Noise, interference pulses) cannot be averaged sufficiently.
Bei einem bekannten Analog/Digital-Wandler dieser Art (US 42 68 820) erfolgt das Zuschalten der Referenzgröße in Abhängigkeit davon, ob eine vorgegebene Schwelle von der Ausgangsspannung des Integrators überschritten wird. Dadurch wird zwar der Zeitbereich, in welchem der Nulldurchgang erfolgen kann, etwas eingeschränkt, die Meßzeit ist jedoch noch von der Meßgröße abhängig. Außerdem beeinträchtigt die von der Meßgröße abhängige Anzahl der Schaltvorgänge die Genauigkeit, da bei jedem Schaltvorgang Umladeeffekte auftreten. Ferner ist bei dem bekannten Analog/Digital-Wandler zusätzlicher Schaltungsaufwand für einen zweiten Komparator und die Erzeugung der Schwellwertspannung erforderlich.In a known analog / digital converter of this type (US 42 68 820) the reference variable is switched on in Depends on whether a given threshold of the Output voltage of the integrator is exceeded. Thereby will be the time range in which the zero crossing can be done, somewhat limited, but the measurement time is still dependent on the measured variable. It also affects number of switching operations dependent on the measured variable Accuracy, as recharging effects with every switching operation occur. Furthermore, in the known Analog / digital converter additional circuitry for a second comparator and the generation of the Threshold voltage required.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Analog/Digital-Wandlung und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, welche die vorerwähnten Nachteile möglichst nicht aufweisen.The object of the present invention is to provide a method for Analog / digital conversion and a circuit arrangement for performing this method indicate which of the aforementioned Do not have disadvantages if possible.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitpunkt derart geregelt wird, daß der Nulldurchgang eine vorgegebene Zeit nach dem Aufschalten der Meßgröße erfolgt. Im Hinblick auf die Schaltungsordnung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 5 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.The method according to the invention is characterized in that that the first point in time is regulated in such a way that the Zero crossing a predetermined time after the Measured variable takes place. With regard to the circuitry, the task solved by the measures characterized in claim 5.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in einfacher Weise eine konstante Abtastrate. Das heißt, das Verhältnis von Teilezahl und Meßzeit ist annähernd optimal, was für eine digitale Signalverarbeitung des Meßergebnisses wichtig ist. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft mit einem als Steuerwerk ausgebildeten Signalprozessor und wenigen zusätzlichen Bauelementen durchgeführt werden. Dabei werden für die zusätzlichen Bauelemente lediglich drei Anschlüsse des Signalprozessors belegt. Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, den Integrator nach jeweils einem Integrationszyklus auf Null zu setzen.The method according to the invention enables in a simple manner a constant sampling rate. That is, the ratio of The number of parts and measuring time is almost optimal, what a digital signal processing of the measurement result is important. In addition, the method according to the invention can also advantageously be used a signal processor designed as a control unit and few additional components are carried out. Here are only three for the additional components Connections of the signal processor occupied. After all it is not necessary in the method according to the invention Integrator to zero after one integration cycle put.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Wert der Meßgröße aus dem zuletzt festgelegten ersten Zeitpunkt und dem Zeitpunkt des letzten Nulldurchgangs errechnet wird, sobald der Nulldurchgang innerhalb einer vorgegebenen Abweichung vom vorgegebenen Zeitpunkt erfolgt. Dadurch wird eine schnelle Ausgabe des Meßergebnisses ermöglicht, selbst wenn der Regelvorgang noch nicht vollständig abgeschlossen ist.There is a further development of the method according to the invention in that the value of the measurand from the last specified first time and the time of the last Zero crossing is calculated as soon as the zero crossing within a specified deviation from the specified Time. This will result in a quick output of the Measurement result enables, even if the control process is still is not fully completed.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung trägt zur Verringerung von Quantisierungsfehlern dadurch bei, daß am Ende des Integrationszyklus die Zuführung der Referenzgröße zum Integrator unterbrochen wird und das dann vorhandene Ausgangssignal des Integrators bis zum Beginn des folgenden Integrationszyklus erhalten bleibt.Another development of the invention contributes to Reduction of quantization errors in that on At the end of the integration cycle, the supply of the reference variable to the integrator and then the existing one Output signal of the integrator until the beginning of the following Integration cycle is maintained.
Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanpruch angegebenen Erfindung und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.By those listed in the further subclaims Measures are further advantageous developments and Improvements to the invention specified in the main claim and circuit arrangements for performing the method according to the invention possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the drawing represented with several figures and in the following Description explained in more detail. It shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a block diagram of a circuit arrangement for implementing the method according to the invention,
Fig. 2 den Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators bei dem bekannten Dual-Slope-Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 2 shows the course of the output voltage of the integrator in the known dual-slope method and in the inventive method,
Fig. 3 den Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 3 shows the profile of the output voltage of the integrator in the inventive method,
Fig. 4 ein Petri-Netz, das die Zeitbedingungen des Wandlungsvorgangs beschreibt, Fig. 4 is a Petri net, which describes the time and conditions of the conversion process,
Fig. 5 ein Strukturbild der wesentlichen regeltechnischen Elemente, Fig. 5 is a structural diagram of the essential technical control elements,
Fig. 6 die Ausgangsspannung des Integrators in Abhängigkeit von der Meßgröße und Fig. 6 shows the output voltage of the integrator as a function of the measured variable and
Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 3. Fig. 7 shows a detail from FIG. 3.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Identical parts are given the same reference symbols in the figures Mistake.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 sind Eingänge 1, 2 für eine Meßgröße und eine Referenzgröße vorgesehen. Da beide Größen üblicherweise als Spannung vorliegen, werden diese im folgenden als Meßspannung Um und Referenzspannung Ur bezeichnet. Die Eingänge 1, 2 können über je einen steuerbaren Schalter 3, 4 mit dem Eingang eines Integrators 5 verbunden werden. Da Integratorschaltungen hinreichend bekannt sind, wird von einer näheren Beschreibung abgesehen.In the circuit arrangement according to FIG. 1, inputs 1 , 2 are provided for a measured variable and a reference variable. Since both quantities are usually present as a voltage, they are referred to below as measuring voltage Um and reference voltage Ur . The inputs 1 , 2 can each be connected to the input of an integrator 5 via a controllable switch 3 , 4 . Since integrator circuits are well known, no further description is given.
Der Ausgang des Integrators 5 ist mit einem Eingang eines Komparators 6 verbunden, dessen anderer Eingang mit Massepotential beaufschlagt ist, das dem Bezugspotential des Integrators entspricht. Zur Steuerung der Schalter 3, 4 sowie zur Auswertung der Ausgangsspannung des Komparators 6 ist ein digitales Steuerwerk 7 vorgesehen, dessen Elemente an sich bekannt sind und das in geeigneter Weise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist.The output of the integrator 5 is connected to an input of a comparator 6 , the other input of which is supplied with ground potential which corresponds to the reference potential of the integrator. To control the switches 3 , 4 and to evaluate the output voltage of the comparator 6 , a digital control unit 7 is provided, the elements of which are known per se and which is programmed in a suitable manner to carry out the method according to the invention.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung Ui des Integrators bei dem bekannten Dual-Slope-Verfahren (gestrichelt) und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (durchgezogen). Bei dem bekannten Verfahren wird während eines Zeitabschnitts Tn beginnend mit dem Zeitpunkt t 0 die Meßspannung Um integriert. Während dieser Zeit ist der Schalter 3 (Fig. 1) geschlossen. Beim Zeitpunkt t 2 wird der Schalter 3 geöffnet und der Schalter 4 geschlossen. Da die Referenzspannung Ur eine entgegengesetzte Polarität aufweist, ändert sich die Integrationsrichtung. Beim Nulldurchgang der Spannung Ui zum Zeitpunkt t 4 wird der Integrationsvorgang beendet, der Schalter 4 geöffnet und aus der Zeit t 4 die Größe der Meßpannung Um errechnet. Fig. 2 shows the time course of the output voltage Ui of the integrator in the known dual slope method (dashed) and in the inventive method (solid). In the known method, the measuring voltage Um is integrated during a time period Tn starting at time t 0 . During this time the switch 3 ( Fig. 1) is closed. At time t 2 , switch 3 is opened and switch 4 is closed. Since the reference voltage Ur has an opposite polarity, the direction of integration changes. When the voltage Ui passes zero at the time t 4 , the integration process is ended, the switch 4 is opened and the magnitude of the measurement voltage Um is calculated from the time t 4 .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Referenzspannung Ur bereits während der Zuführung der Meßspannung Um aufgeschaltet - beispielsweise zum Zeitpunkt t 1. Dieses hat zur Folge, daß während der Zeit zwischen t 1 und t 2 die Differenz beider Spannungen integriert wird, wodurch sich zum Zeitpunkt t 2 eine kleinere Spannung Ui als beim bekannten Verfahren ergibt. Dadurch ist der Ausgangswert für die nachfolgende Integration der Referenzspannung Ur wesentlich kleiner, wodurch der Nulldurchgang wesentlich früher, nämlich zum Zeitpunkt t 3, erfolgt.In the method according to the invention, the reference voltage Ur is already applied during the supply of the measuring voltage Um - for example at time t 1 . The result of this is that the difference between the two voltages is integrated between t 1 and t 2 , which results in a smaller voltage Ui than in the known method at time t 2 . As a result, the output value for the subsequent integration of the reference voltage Ur is significantly smaller, as a result of which the zero crossing takes place much earlier, namely at time t 3 .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann demnach ein neuer Integrationszyklus unmittelbar nach dem Zeitpunkt t 3 beginnen. Gegenüber dem bekannten Verfahren ist offensichtlich, daß die Meßzeit Tn, während der die Größe der Meßspannung in das Meßergebnis eingeht, einen wesentlich größeren Teil einer Meßperiode einnimmt.In the method according to the invention, a new integration cycle can therefore begin immediately after time t 3 . Compared to the known method, it is obvious that the measuring time Tn , during which the magnitude of the measuring voltage is included in the measuring result, takes up a much larger part of a measuring period.
Fig. 3 zeigt den bereits in Fig. 2 dargestellten Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem größeren Maßstab, wobei mehrere zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Zeiten und Zeitabschnitte wie folgt bezeichnet sind: FIG. 3 shows the curve of the output voltage of the integrator in the method according to the invention, already shown in FIG. 2, on a larger scale, several times and time segments serving to explain the method according to the invention being designated as follows:
t 0 = Beginn der Integration der Meßspannung Um
(Schließen des Schalters 3),
t 1 = Beginn der Integration der Referenzspannung Ur
(Schließen des Schalters 4),
t 2 = Ende der Integration der Meßspannung Um (Öffnen des
Schalters 3),
t 3 = Istwert für das Ende der Integration der
Referenzspannung Ur,
t 4 = Sollwert für das Ende der Integration der
Referenzspannung Ur,
Tstell = Stellzeit des Reglers,
Tn = Integrationszeit der Meßspannung (fest),
Tref = Integrationszeit der Referenzspannung, die abhängig
vom Meßwert ist,
Tist = Istzeit für einen Integrationszyklus,
Tsoll = Sollzeit für einen Integrationszyklus und
deltaT = Regelabweichung. t 0 = start of integration of the measuring voltage Um (closing of switch 3 ),
t 1 = start of integration of the reference voltage Ur (closing of switch 4 ),
t 2 = end of integration of measuring voltage Um (opening of switch 3 ),
t 3 = actual value for the end of the integration of the reference voltage Ur ,
t 4 = setpoint for the end of integration of the reference voltage Ur ,
Tstell = actuating time of the controller,
Tn = integration time of the measuring voltage (fixed),
Tref = integration time of the reference voltage , which is dependent on the measured value,
Tist = actual time for an integration cycle ,
Tsoll = target time for an integration cycle and
deltaT = control deviation.
Das Meßergebnis ergibt sich dann zu:The measurement result is then:
Um = (Tref/Tn) * Ur Um = (Tref / Tn) * Ur
Das in Fig. 4 dargestellte Petri-Netz beschreibt die Zeitbedingungen des Wandlungsvorgangs. Dabei sind die Transitionen zu den Zeitpunkten t 0 bis t 3 zeitkritisch, das heißt, die Zeitpunkte gehen in das Meßergebnis ein. Von diesen Transitionen ist allerdings nur die zum Zeitpunkt t 3 stattfindende nicht durch Ausgaben des digitalen Steuerwerks determiniert, sondern ist von der Meßspannung sowie von der jeweiligen Zeit Tstell abhängig. Voraussetzung für die Genauigkeit des Meßprinzips ist, daß alle Transitionen taktsynchron erfolgen. Dieses gilt auch für den vom Komparator ausgelösten Interrupt bei einem Nulldurchgang. Der Nulldurchgang selbst ist allerdings nicht taktsynchron, wodurch ein Quantisierungsfehler auftritt, auf den später zurückgekommen wird.The Petri network shown in FIG. 4 describes the time conditions of the conversion process. The transitions at times t 0 to t 3 are time-critical, that is, the times are included in the measurement result. Of these transitions, however, only that which takes place at time t 3 is not determined by outputs from the digital control unit, but is dependent on the measuring voltage and on the respective time Tstell . A prerequisite for the accuracy of the measuring principle is that all transitions take place synchronously. This also applies to the interrupt triggered by the comparator at a zero crossing. However, the zero crossing itself is not isochronous, which results in a quantization error that will be returned to later.
Nach dem Aufschalten der Meßspannung bei t 0 wird mit dem Aufschalten der Referenzspannung gewartet, bis Tstell abgelaufen ist (Zeitpunkt t 1). Danach wird wiederum gewartet, bis Tn abgelaufen ist, worauf zum Zeitpunkt t 2 die Zuführung der Meßspannung abgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird auch der Komparator freigegeben, der zum Zeitpunkt t 3 einen Interrupt auslöst, wenn die Ausgangsspannung des Integrators die Komparatorschwelle unterschreitet. Im Anschluß daran wird ein neuer Wert für Tstell festgelegt, worauf der nächste Zyklus mit dem Aufschalten der Meßspannung begonnen werden kann. After switching on the measuring voltage at t 0 , the switching on of the reference voltage is waited until Tstell has expired (time t 1 ). Thereafter, it is again waited until Tn has elapsed, whereupon the supply of the measuring voltage is switched off at time t 2 . At this time the comparator is also released, which triggers an interrupt at time t 3 when the output voltage of the integrator falls below the comparator threshold. A new value for Tstell is then defined, after which the next cycle can be started by applying the measuring voltage.
Das Strukturbild gemäß Fig. 5 verdeutlicht die Ermittlung der Zeit Tstell durch einen Regelkreis. Bei 11 wird von der Zeit Tsoll die bei einem ersten Zyklus ermittelte Dauer Tist zwischen dem Beginn der Integration und dem Nulldurchgang (t 3) subtrahiert. Die dadurch gewonnene Regelabweichung deltaT wird einem Schätzer 12 zugeführt, der den Wert Tstell (n+1) für den folgenden Integrationszyklus ermittelt. Dieser wird einem Quantisierer 13 zugeführt, an dessen Ausgang Tstell(n+1) in relativ grob quantisierter Form vorliegt. Durch den Ablauf des folgenden Integrationszyklus wird bei 14 zu dem Wert Tstell(n+1) der Wert Tref(n+1) hinzuaddiert, so daß ein neuer Istwert Tist entsteht. Die Regelschleife braucht bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht so oft durchlaufen zu werden, daß Tist und Tsoll genau übereinstimmen. Es genügt vielmehr, wenn Tist innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in der Nähe von Tsoll liegt. Für die anschließende Ermittlung des Meßergebnisses wird dann außer den vom digitalen Steuerwerk ausgegebenen Zeiten die Zeit des tatsächlichen Nulldurchgangs verwendet.The structure diagram according to FIG. 5 illustrates the determination of the time Tstell by a control circuit. At 11 , the time T actual between the start of the integration and the zero crossing (t 3 ) is subtracted from the time T set . The control deviation deltaT obtained in this way is fed to an estimator 12 , which determines the value Tstell (n + 1 ) for the following integration cycle . This is fed to a quantizer 13 , at whose output Tstell (n + 1 ) is present in a relatively roughly quantized form. As a result of the following integration cycle, the value Tref (n + 1 ) is added to the value Tstell (n + 1 ) at 14 , so that a new actual value Tist is created. When carrying out the method according to the invention, the control loop need not be run through so often that Tist and Tset agree exactly. Rather, it is sufficient if Tist is within a predetermined range near Tsoll . For the subsequent determination of the measurement result, the time of the actual zero crossing is then used in addition to the times output by the digital control unit.
Zur Verdeutlichung der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Fig. 6 Zeitdiagramme von Ausgangsspannungen des Integrators für verschiedene Meßsignale dargestellt. An den Anfangssteigungen ist die Größe des jeweiligen Meßsignals abschätzbar. Die Reihenfolge der Bezugszeichen 21 bis 30 wurde mit steigender Größe der Meßspannung gewählt. Während bei geringen Meßspannungen (insbesondere die Kurven 21, 22) das Zuschalten der Referenzspannung sehr spät erfolgt, so daß - wenn überhaupt - nur eine geringe Überlappung zwischen beiden Integrationsvorgängen stattfindet, liegt der Zeitpunkt t 1 bei großen Meßspannungen kurz nach dem Beginn der Integration der Meßspannung. Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar der Fall eintreten, daß die Referenzspannung gleichzeitig mit der Meßspannung eingeschaltet wird.To illustrate the advantages of the method according to the invention, time diagrams of output voltages of the integrator for various measurement signals are shown in FIG. 6. The size of the respective measurement signal can be estimated at the initial slopes. The order of the reference numerals 21 to 30 was chosen with increasing size of the measuring voltage. While at low measuring voltages (especially curves 21 , 22 ) the reference voltage is switched on very late, so that - if at all - there is only a slight overlap between the two integration processes, the time t 1 is at large measuring voltages shortly after the start of the integration of the Measuring voltage. In the method according to the invention, it may even happen that the reference voltage is switched on simultaneously with the measuring voltage.
Aus Fig. 6 ist ferner ersichtlich, daß weitgehend unabhängig von der Meßspannung der Nulldurchgang in einem schmalen Zeitfenster erfolgt. Außerdem ist die Steigung der Integratorausgangsspannung während des Nulldurchgangs im Verhältnis zu derjenigen beim Dual-Slope-Verfahren groß, so daß Amplitudenfehler des Komparators nur unwesentlich in Meßfehler eingehen.From Fig. 6 it can also be seen that largely independent of the measuring voltage, the zero crossing takes place in a narrow time window. In addition, the slope of the integrator output voltage during the zero crossing is large in relation to that in the dual-slope method, so that amplitude errors of the comparator are only insignificantly incorporated into measurement errors.
Wie bereits erwähnt, ist der Nulldurchgang nicht taktsynchron. Dadurch ergibt ich ein Quantisierungsfehler, der anhand von Fig. 7 veranschaulicht wird. Dazu zeigt Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des Nulldurchgangs der Integratorausgangsspannung. Als Integrationszeit wird Tx gemessen, obwohl der Nulldurchgang um den Quantisierungsfehler qi später, nämlich in der auf Tx folgenden Taktperiode, liegt. Bei bekannten Analog/Digital-Wandlern nach dem Dual-Slope-Verfahren wird bei dem folgenden Takt der Integrator kurzgeschlossen, so daß seine Ausgangsspannung gegen 0 geht. Damit sollen für den folgenden Integrationszyklus Anfangsbedingungen geschaffen werden, die von dem vorangegangenen Zyklus unabhängig sind. Dieses gelingt jedoch nicht vollständig wegen der dielektrischen Absorbtion des Integrationskondensators. Diese bewirkt, daß trotz Kurzschlusses sich im Kondensator gespeicherte Ladungen bei dem nächsten Integrationszyklus bemerkbar machen.As already mentioned, the zero crossing is not isochronous. This results in a quantization error, which is illustrated with reference to FIG. 7. For this purpose, FIG. 7 shows an enlarged detail in the area of the zero crossing of the integrator output voltage. Tx is measured as the integration time, although the zero crossing is later by the quantization error qi , namely in the clock period following Tx . In known analog / digital converters using the dual slope method, the integrator is short-circuited in the following cycle, so that its output voltage goes to zero. This is intended to create initial conditions for the following integration cycle that are independent of the previous cycle. However, this is not entirely possible due to the dielectric absorption of the integration capacitor. This has the effect that, despite a short circuit, charges stored in the capacitor become noticeable in the next integration cycle.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird deshalb der Kondensator nicht kurzgeschlossen. Es wird lediglich dafür gesorgt, daß bis zum Beginn des nächsten Integrationszyklus die Ladung des Kondensators erhalten bleibt. Damit erfolgh ein Übertrag des Quantisierungsrestes auf den folgenden Integrationszyklus, wobei sich der Quantisierungsrest von Integrationszyklus zu Integrationszyklus aufintegriert und durch Mittelwertbildung eine Genauigkeit der Messung erhöht wird.According to a development of the invention, the Capacitor not short-circuited. It is just for that worried that until the beginning of the next integration cycle the capacitor's charge is retained. So that succeeds a carryover of the quantization residue to the following Integration cycle, with the quantization residue of Integration cycle integrated up to integration cycle and accuracy of the measurement is increased by averaging becomes.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann vom Fachmann auch in anderer Form verwirklicht werden. So kann beispielsweise der in Fig. 5 dargestellte Regelkreis nach den Gegebenheiten im einzelnen PID- oder PD-Verhalten aufweisen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment, but can also be implemented in another form by the person skilled in the art. For example, the control circuit shown in FIG. 5 can have PID or PD behavior according to the circumstances.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814813 DE3814813C1 (en) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Method and circuit arrangement for analog/digital conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814813 DE3814813C1 (en) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Method and circuit arrangement for analog/digital conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3814813C1 true DE3814813C1 (en) | 1989-12-21 |
Family
ID=6353366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883814813 Expired DE3814813C1 (en) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Method and circuit arrangement for analog/digital conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3814813C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4037268A1 (en) * | 1989-12-05 | 1991-06-06 | Willi Dipl Ing Sontopski | A=D conversion of multi-integration principle - charges in first step charge storage for preset, constant time period |
DE4130826C1 (en) * | 1991-09-02 | 1993-01-07 | Krohne Messtechnik Gmbh & Co Kg, 4100 Duisburg, De |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4268820A (en) * | 1977-09-09 | 1981-05-19 | Nippon Electric Co., Ltd. | Integrating type analog-to-digital converter |
-
1988
- 1988-05-02 DE DE19883814813 patent/DE3814813C1/en not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |