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DE2521019A1 - ANALOG / DIGITAL CONVERTER - Google Patents

ANALOG / DIGITAL CONVERTER

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Publication number
DE2521019A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage capacitor
voltage
transistor
current path
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19752521019
Other languages
German (de)
Inventor
Shashi Dhar Malaviya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE2521019A1 publication Critical patent/DE2521019A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

Aktenzeichen der Anmelderin:Applicant's file number:

PI 973 093PI 973 093

Analog/DigitalkonverterAnalog / digital converter

Die Erfindung betrifft einen Analog/Digitalkonverter entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an analog / digital converter according to the preamble of claim 1.

Die betrachtete Art von Analog/Digitalkonvertern ist speziell für die Ausführung in integrierter Schaltkreistechnik geeignet.The type of analog / digital converter under consideration is especially suitable for implementation in integrated circuit technology.

Verschiedene Arten von Analog/Digitalkonvertern sind bereits bekannt. Dazu gehören Ausführungen mit einer Ladekurve, doppelter Ladekurve, Spannungs/Prequezkonverter, vergleichende Konverter, die einen Digital/Analogkonverter enthalten und das Ausgangssignal mit dem Eingangssignal vergleichen, und viele andere mehr. Allen bekannten A/D-Konvertern sind ihre spezifischen Probleme eigen wie Ungenauigkeiten, hoher Aufwand usw. Die Ungenauigkeit ist z. B. die spezielle Eigenschaft von A/D-Konvertern mit Integratoren wegen der Schwierigkeit bei der Erzielung linearer Spannungsverlaufe und bei der Einhaltung vorgegebener Spannungsdurchgangspunkte. Auch Spannungs/Prequenzkonverter sind grundsätzlich nichtlinear. Die A/D-Konverter mit D/A-Rückführung sind zwar die genauesten, aber auch die aufwendigsten.Various types of analog-to-digital converters are already known. These include versions with a charging curve, double charging curve, voltage / prequez converter, comparative converter, which contain a digital / analog converter and the output signal compare with the input signal, and many others. All known A / D converters have their specific problems intrinsic such as inaccuracies, high effort, etc. The inaccuracy is z. B. the special property of A / D converters with integrators because of the difficulty in achieving linear voltage curves and in adhering to specified voltage transition points. Voltage / frequency converters are also fundamentally non-linear. The A / D converter with D / A feedback are the most accurate, but also the most complex.

Allen A/D-Konvertern ist das Problem von Fehlern aufgrund des Davonlaufens oder der Veränderung der Bauteile und der Steuersignale durch Temperatur, Umgebungseinflüsse und Alterung gemein. Verschiedene Lösungen zur Kompensierung solcher Fehler sind bereits vorgeschlagen worden. Diese Techniken sind jedoch meistAll A / D converters have the problem of errors due to the running away or changing of the components and the control signals due to temperature, environmental influences and aging. Various solutions to compensate for such errors are already in place has been proposed. However, these techniques are mostly

509988/0790509988/0790

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recht kompliziert.quite complicated.

Ein genauer A/D-Konverter, der in einem einzigen monolitischen Bauteil enthalten sein kann, wurde durch Chellen u. a. in einem Vortrag auf der IEEE International Solid-state Circuits Conference in Philadelphia im Februar 1973 beschrieben. Ein entsprechender Artikel erschien auf Seite 22 der Tagungsberichte. Der beschriebene A/D-Konverter verwendet einen spannungsgesteuerten Oszillator, der mit einer Eingangsspannung und einer Bezugsspannung arbeitet. Das Ausgangssignal und eine Subharmonische des zugehörigen Taktgebers werden einem auf Planken ansprechenden Flip-Flop zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum das Anlegen der Beζugsspannung VRp an den Oszillatoreingang steuert. Eine Rückkopplung wird dazu verwendet, den Einsehaltzyklus des Flip-Flop-Ausgangssignals so zu verändern, daß der Einschaltzyklus eine lineare Funktion des analogen Eingangssignals ist, wobei das Ein/Aus-Zeitverhältnis des Flip-Flops vom Verhältnis zwischen Eingangsspannung und Beζugsspannung abhängt und dabei eine Fehlerselbstkompensation erzielbar ist. Die Genauigkeit des Geräts hängt jedoch vom Verhältnis der Eingangswiderstände des Oszillators und der Linearität des Oszillators ab. Obwohl die Autoren behaupten, daß die Selbstkompensierungsvorkehrungen die Nichtlinearität des spannungsgesteuerten Oszillators ausreichend ausgleichen, ist bekannterweise die Linearität von spannungsgesteuerten Oszillatoren nicht zufriedenstellend für die Genauigkeit. A precise A / D converter, which can be contained in a single monolithic component, was described by Chellen et al. In a lecture at the IEEE International Solid-state Circuits Conference in Philadelphia in February 1973. A corresponding article appeared on page 22 of the conference reports. The A / D converter described uses a voltage-controlled oscillator that operates with an input voltage and a reference voltage. The output signal and a subharmonic of the associated clock generator are fed to a flip-flop that responds to planks, the output signal of which in turn controls the application of the diffraction voltage V R " p to the oscillator input. Feedback is used to change the on-duty cycle of the flip-flop output signal so that the on-cycle is a linear function of the analog input signal, the on / off time ratio of the flip-flop depending on the ratio between the input voltage and the diffraction voltage Error self-compensation can be achieved. However, the accuracy of the device depends on the ratio of the input resistances of the oscillator and the linearity of the oscillator. Although the authors claim that the self-compensating provisions sufficiently compensate for the non-linearity of the voltage controlled oscillator, it is known that the linearity of voltage controlled oscillators is not satisfactory for accuracy.

Willard u. a. beschreiben in der US-PS 3 530 458 einen A/D-Konverter mit Rückkopplungskreisen zur Kompensation der Abweichungen bezüglich Verstärkungsgrad und Nulleingenschaften der Konverteranordnung. Notwendig für die Kompensation ist jedoch ein Digitalrechner; Relais und durch Motorantrieb veränderbare Widerstände sind erforderlich zur Einstellung des Eingangsabgleichwiderstands (zwecks Kennlinienkompensation) und zur automatischen Einstellung von Abgriffswiderständen (zur Kompensation der Verstärkungscharak-Willard et al. in U.S. Patent 3,530,458 describe an A / D converter with feedback loops to compensate for the deviations regarding gain and zero properties of the converter arrangement. However, a digital computer is necessary for the compensation; Relays and resistors that can be changed by a motor drive are required for setting the input balancing resistor (for the purpose of characteristic curve compensation) and for automatic setting of tapping resistances (to compensate for the gain character

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teristik). Dabei ergibt sich ein sehr hoher Aufwand und die Unmöglichkeit, einen solchen A/D-Konverter in einem einfachen integrierten Bauteil unterzubringen. Der Konverter benutzt des weiteren einen Spannungs/Frequenzkonverter, der von Hause aus nichtlinear ist. In der Patentschrift wird erwähnt, daß der entsprechende Konverter nur für niederfrequente Analogspannungen unter 5 Hz brauchbar ist.teristics). This results in a very high outlay and the impossibility of using such an A / D converter in a simple one to accommodate integrated component. The converter also uses a voltage / frequency converter that is built in is nonlinear. In the patent it is mentioned that the corresponding converter is only for low-frequency analog voltages below 5 Hz is usable.

Die Aufgabe der Erfindung ist dem Stande der Technik gegenüber die Schaffung eines sehr genauen Analog/Digitalkonverters, der mit allen Einzelheiten auf einem integrierten Bauteil bei relativ geringem Aufwand untergebracht werden kann; die Vorkehrung einer automatischen Selbsteinstellung auf dem gleichen integrierten Bauteil soll ohne Schwierigkeiten möglich sein.The object of the invention is the prior art to provide a very accurate analog / digital converter, the can be accommodated with all details on an integrated component with relatively little effort; the precaution an automatic self-adjustment on the same integrated component should be possible without difficulty.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The solution to this problem is characterized in claim 1. Advantageous refinements are described in the subclaims.

Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind keine Präzisionswiderstände, keine eventuell störenden nichtlinearen Integratoren, keine spannungsgesteuerten Oszillatoren und keine Digital/Analogrückkopplung erforderlich. Der Konverter ist selbsteinstellend ausführbar, wobei Fehler unterbunden werden, die sich normalerweise durch Abweichungen der Bauteile und/oder der Steuerspannungen ergeben.The subject matter of the present invention does not include precision resistors, no possibly interfering non-linear integrators, no voltage-controlled oscillators and no digital / analog feedback necessary. The converter is self-adjusting, whereby errors are prevented that arise usually result from deviations in the components and / or the control voltages.

Die Konvertierung wird unter impulsweiser Entladung eines Speicherkondensators durchgeführt, dem das analoge Eingangssignal zugeführt wird; die Entladeimpulse werden gezählt, bis die Ladung des Kondensators null ist. Die impulsweise Entladung erfolgt über einen Konstantstrompfad, wobei sichgestellt wird, daß jeder Impuls einen konstanten Ladungsbetrag abfließen läßt. Die Selbsteinstellung ist unter Anlegung einer bekannten BezugsspannungThe conversion takes place with the impulse discharge of a storage capacitor performed, to which the analog input signal is fed; the discharge pulses are counted until the charge of the capacitor is zero. The pulsed discharge takes place via a constant current path, whereby it is ensured that each Impulse allows a constant amount of charge to flow away. The self-adjustment is carried out with the application of a known reference voltage

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an den Speicherkondensator durchführbar, wobei die Abweichung der Impulse nach Zahl und Phase bestimmt wird, die zur völligen Entladung der Bezugsspannung erforderlich sind, und durch entsprechende Nachstellung des Konstantstrompfads. Die Zahl der Impulse, die normalerweise zur Entladung des Kondensators während der Einstellung erforderlich ist, ist bekannt. Wenn die entsprechende Impulszahl gegeben ist, wird ein erstes Eingangssignal einem Eingang eines Phasendetektors zugeführt. Sobald die Kondensatorladung den Wert null erreicht, wird dem Phasendetektor ein zweites Eingangssignal gegeben. Der Zeitabstand zwischen diesen beiden Eingangssignalen ist dabei ein Maß für den Fehler. Der Phasendetektor gibt am Ausgang eine Fehlerspannung ab zur Steuerung des Konstantstrompfads, wobei der Strom erhöht wird, wenn eine zu langsame Kondensatorentladung erfolgt; der konstante Strom wird jedoch abgesenkt, wenn eine zu schnelle Kondensatorentladung auftritt.feasible to the storage capacitor, the deviation of the pulses according to number and phase is determined, leading to the complete Discharge of the reference voltage are required, and by adjusting the constant current path accordingly. The number of pulses which is normally required to discharge the capacitor during adjustment is known. If the appropriate Pulse number is given, a first input signal is fed to an input of a phase detector. Once the capacitor charge reaches the value zero, a second input signal is given to the phase detector. The time interval between these both input signals is a measure of the error. Of the The phase detector outputs an error voltage to control the constant current path, the current being increased if the capacitor discharges too slowly; however, the constant current is lowered if the capacitor discharges too quickly occurs.

Die Abweichung von Amplitude und Phase des zugehörigen Taktgebers hat keinen Einfluß auf die Genauigkeit, weil die den konstanten Strom zur Entladung einer gegebenen Ladung taktenden Impulse bezüglich ihrer eigenen Amplitude keinen Einfluß haben, da nur einfach die Zahl der erforderlichen Taktimpulse gezählt wird.The deviation of the amplitude and phase of the associated clock generator has no influence on the accuracy, because the constant Current to discharge a given charge, clocking pulses have no influence with regard to their own amplitude, since only simply counting the number of clock pulses required.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.Fig. 1 shows the block diagram of an embodiment of the invention.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltkreise gemäß Fig. 1.FIG. 2 shows a modification of the circuit according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt Wellenformen zur Erläuterung der Steuersignale entsprechend Fign. 2 und 4.Fig. 3 shows waveforms for explaining the control signals, respectively Figs. 2 and 4.

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■:ri fjfj Rn / η 7 π f!■: ri fjfj Rn / η 7 π f!

Pig. 4 zeigt Einzelheiten der Schaltkreise gemäß Fig. 2.Pig. FIG. 4 shows details of the circuitry according to FIG.

Fig. 5 ist eine Abwandlung der Fig. 4.FIG. 5 is a modification of FIG. 4.

Fig. 6 zeigt Schaltkreise zu einer automatischen Kompensation, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 5 verwendbar sind.Fig. 6 shows circuitry for automatic compensation such as they can be used in connection with FIG.

Entsprechend dem Blockschaltbild in Fig. 1 wird in zwei Betriebszuständen gearbeitet: Einstellen und Konvertieren. Während des Einstellens wird eine Bezugsspannung VREP gemessen und der Strompfad eingestellt. Während des Konvertierens wird die Eingangsspannung VEIN abgetastet und konvertiert. Die Betriebsarten können dabei in abwechselnder Folge vorgesehen werden; jedoch ist das nicht unbedingt erforderlich. Es können z. B. mehrere Konvertierungsgänge nach jedem Einstellgang durchgeführt werden.In accordance with the block diagram in FIG. 1, work is carried out in two operating states: setting and converting. During the adjustment, a reference voltage V REP is measured and the current path is adjusted. During the conversion, the input voltage V IN is sampled and converted. The operating modes can be provided in an alternating sequence; however, it is not absolutely necessary. It can e.g. B. several conversion steps can be carried out after each adjustment step.

Die Schalt- und Torsignale für das Gerät können auf herkömmliche Weise, die nicht näher dargestellt ist, unter Steuerung durch einen Taktgeber, wie z. B. den Impulsgenerator 36, erzeugt werden. Wahlweise kann derselbe Zähler, der den jeweiligen Digitalwert des Analogsignales feststellt, auch als Zeitgabehilfsmittel für die Erzeugung der Steuersignale verwendet werden. Eine solche Ausführung wird in Verbindung mit der Beschreibung der Fign. 2 und 3 näher erläutert.The switching and gate signals for the device can be controlled in a conventional manner, which is not shown in detail a clock such as B. the pulse generator 36 are generated. Optionally, the same counter that records the respective digital value of the analog signal can also be used as a timing aid for generating the control signals. Such Execution is in connection with the description of FIGS. 2 and 3 explained in more detail.

Zurück zur Fig. 1. Das speichernde Element ist der Kondensator über einen Schalter 10 werden Analogspannungswerte in den Kondensator 18 eingegeben. Die Ladung des Kondensators 18 wird über einen steuerbaren Strompfad 20 impulsweise abgesenkt, der mit jedem zugeführten Impuls den Kondensator um einen vorgegebenen Betrag entlädt. Der Strompfad 20 wird seitens des Impulsgenerators 36 über ein normalerweise geöffnetes Torglied 38 angestoßen. Die durchgelassenen Impulse vom Generator 36 werden seitens eines Zählers 42 gezählt. Ein Schwellwertdetektor 22 erkennt, wenn die Ladung des Kondensators auf einen vorgegebenen Schwell-Back to Fig. 1. The storing element is the capacitor via a switch 10 are analog voltage values in the capacitor 18 entered. The charge of the capacitor 18 is reduced in pulses via a controllable current path 20, which with each pulse supplied discharges the capacitor by a specified amount. The current path 20 is on the part of the pulse generator 36 via a normally open gate member 38. The transmitted pulses from the generator 36 are on the part a counter 42 is counted. A threshold detector 22 detects if the charge of the capacitor has reached a given threshold

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wert, vorzugsweise null Volt, abgesenkt ist, und gibt ein Ausgangssignal ab, welches während des Einstellens zur Einstellung und während des Konvertierens zur Auslesung des Zählstands verwendet wird.value, preferably zero volts, is lowered, and gives an output signal which is used for setting during setting and for reading out the count during conversion will.

Ein Phasendetektor 28 mißt die Zeitdifferenz zwischen den in ihn eingegebenen Signalen El und E2. El läuft ein, wenn der Schwellwertdetektor 22 auf dem Kondensator 18 null Volt feststellt. E2 wird eingegeben, wenn der Zähler 42 einen Zählstand N erreicht, der der bekannten Zahl gleicht, welche der Bezugs spannung VR™ entspricht. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 28 ist eine Spannung, die nach Größe und Polarität von der Zeitdifferenz zwischen den beiden eingegebenen Signalen abhängt. Dieses Ausgangssignal wird Kreisen 26 zum Abtasten und Halten zugeführt, die nur während des Einstellens für die zugeführte Spannung empfänglich sind. Während des Konvertierens wird die in den Kreisen 26 festgehaltene Spannung nicht mehr durch den Phasendetektor 28 verändert. Die in den Kreisen 26 festgehaltene Spannung wird über einen Tiefpass und Verstärker 24 dem steuerbaren Strompfad 20 zugeführt. Die dem Strompfad 20 zugeführte Spannung steuert die Größe der durchlaufenden Stromimpulse, die der Strompfad 20 unter Steuerung durch den Generator 36 dem Kondensator 18 entnimmt. A phase detector 28 measures the time difference between the signals E1 and E2 input into it. E1 runs in when the threshold value detector 22 detects zero volts on the capacitor 18. E2 is entered when the counter 42 reaches a count N equal to the known number corresponding to the reference voltage V R ™. The output signal of the phase detector 28 is a voltage, the magnitude and polarity of which depends on the time difference between the two input signals. This output signal is applied to sample and hold circuits 26 which are only sensitive to the applied voltage during adjustment. During the conversion, the voltage recorded in the circles 26 is no longer changed by the phase detector 28. The voltage recorded in the circles 26 is fed to the controllable current path 20 via a low-pass filter and amplifier 24. The voltage supplied to the current path 20 controls the size of the current pulses passing through, which the current path 20 draws from the capacitor 18 under the control of the generator 36.

Zuerst sollen nun die Punktionen des A/D-Konverters während des Einstellens beschrieben werden. Zur Erläuterung soll angenommen werden, daß VREF = +10 Volt ist und daß der Konverter zur Verarbeitung von Analogsignalen bis maximal 10 Volt bei Schritten von 0,01 Volt vorgesehen ist; d. h., daß ein 10 Volt-Eingangssignal in eine digitale Zählung von 1000 umgewandelt wird. Für Im=IOOO wird der Strompfad 20 so eingestellt, daß er vom Kondensator 18 0,01 Volt bei jedem Impuls vom Generator 36 entnimmt.First, the punctures of the A / D converter will now be described during the setting. For explanation it should be assumed that V REF = +10 volts and that the converter is provided for processing analog signals up to a maximum of 10 volts in steps of 0.01 volts; that is, a 10 volt input is converted to a digital count of 1000. For Im = 10000, the current path 20 is set in such a way that it draws 0.01 volts from the capacitor 18 for each pulse from the generator 36.

Zu Beginn wird ein Schalter 30 in die Einstellstellung 34 gebracht; ein Steuerpotential zum Einstellen erscheint am Steuereingang derAt the beginning a switch 30 is brought into the setting position 34; a control potential for setting appears at the control input of the

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*1 0 9 8 β 6 / 0 7 q Π* 1 0 9 8 β 6/0 7 q Π

Kreise 26 zum Abtasten und Halten. Der Schalter 10 steht in Stellung 12, und ein Löschsignal wird dem normalerweise durchlässigen Torglied 38 und dem Zähler 42 zugeführt. Der Schalter 10 führt über seine Stellung 12 die Bezugsspannung VRE„ dem Kondensator 18 zu. Nach einer sehr kurzen Tastperiode, die lang genug ist, den Kondensator 18 auf die Bezugsspannung aufzuladen, wird der Schalter 10 wieder in seine Ausstellung 14 gebracht. Das Löschsignal bringt den Zähler 42 auf seine Anfangsstellung null und blockiert Impulse vom Generator 36, so daß diese nicht durch das Torglied 38 hindurchgelangen können. Die Kreise 26 zum Abtasten und Halten sind nunmehr empfänglich für Spannungswechsel am Phasendetektorausgang. Der Schwellwertdetektor 22 hat eine ausreichend hohe Eingangsimpedanz, damit er selbst praktisch nicht zum Entladen des Kondensators 18 beiträgt.Circles 26 for scanning and holding. The switch 10 is in position 12 and a clear signal is supplied to the normally permeable gate member 38 and the counter 42. The switch 10 feeds the reference voltage V RE ″ to the capacitor 18 via its position 12. After a very short sampling period long enough to charge the capacitor 18 to the reference voltage, the switch 10 is brought back into its exhibition 14. The clear signal brings the counter 42 to its initial position zero and blocks pulses from the generator 36 so that they cannot pass through the gate member 38. The circuits 26 for sampling and holding are now susceptible to voltage changes at the phase detector output. The threshold value detector 22 has a sufficiently high input impedance that it itself practically does not contribute to the discharging of the capacitor 18.

Sofort nach der Rückkehr des Schalters 10 in seine Ausstellung wird auch das Löschsignal beendet. Die Zeitgabe ist dabei unkritisch, solange das Löschsignal nicht beendet wird, bevor der Kondensator 18 voll aufgeladen ist. Die Impulse vom Generator 36 werden nunmehr dem Strompfad 20 und dem Zähler 42 zugeführt. Jeder Impuls läßt über den Strompfad 20 den Kondensator 18 um 0,01 Volt im gegebenen Beisiel entladen. Wenn der Kondensator voll entladen ist, gibt der Schwellwertdetektor ein Signal El ab. Wenn die Anordnung fehlerfrei arbeitet, erreicht der Zähler 42 einen Zählstand N zur gleichen Zeit, zu der der Schwellwertdetektor 22 das Signal El abgibt.Immediately after the switch 10 has returned to its display, the clear signal is also terminated. The timing is not critical as long as the clear signal is not terminated before the capacitor 18 is fully charged. The impulses from the generator 36 are now fed to the current path 20 and the counter 42. Each pulse lets the capacitor 18 through the current path 20 Discharge 0.01 volts in the given example. When the capacitor is fully discharged, the threshold value detector emits a signal El away. If the arrangement is working properly, the counter 42 reaches a count N at the same time as the threshold detector 22 emits the signal El.

Angenommen, die beiden Signale El und E2 kommen gleichzeitig an den beiden Eingängen des Phasendetektors 28 an. Dann ergibt sich kein verändertes Ausgangesignal am Phasendetektorausgang, und die Einstellung der Kreise 26 zum Abtasten und Halten wird nicht verändert. Wenn jedoch El vor E2 einläuft, bedeutet dies, daß der Kondensator l8 zu schnell entladen wurde. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 28 gibt eine niedrigere Spannung in Assume that the two signals E1 and E2 come at the same time at the two inputs of the phase detector 28. Then there is no changed output signal at the phase detector output, and the setting of the sample and hold circles 26 is not changed. However, if El comes in before E2, this means that the capacitor 18 was discharged too quickly. The output of the phase detector 28 is a lower voltage in

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·■ η Q η R R / η 7· ■ η Q η R R / η 7

die Kreise 26 zum Abtasten und Halten ein, wobei auch die Größe des Stromwertes des Strompfads 20 erniedrigt wird. Damit ist der Fehler für den oder die nachfolgenden Konvertierungsgänge kompensiert.the circles 26 for sampling and holding, whereby the magnitude of the current value of the current path 20 is also decreased. So is the error compensates for the subsequent conversion process (s).

Wenn E2 vor El einläuft, bedeutet dies, daß der Kondensator 18 zu langsam entladen wurde. Der Phasendetektorausgang erhöht den in den Kreisen 26 gespeicherten Spannungswert und bewirkt damit eine Erhöhung der Größe des Stromwertes durch den Strompfad 20. Damit ist wiederum der Fehler für den oder die nachfolgenden Konvertierungsgänge kompensiert.If E2 arrives before E1, this means that the capacitor 18 discharged too slowly. The phase detector output increases the The voltage value stored in the circles 26 and thus brings about an increase in the magnitude of the current value through the current path 20. This in turn compensates for the error for the subsequent conversion step or steps.

Zu Beginn jedes Konvertierungsgangs wird der Schalter 30 in die Konvertierungsstellung 32 gebracht und das Einstellsteuersignal vom Steuereingang der Kreise 26 entfernt. Der Schalter 10 wird in seine Stellung 16 gebracht und das Löschsignal dem Torglied 38 und dem Zähler 42 zugeführt. Das Torglied 38 wird gesperrt, der Zähler 42 gelöscht und die Kreise 26 unempfänglich für das Phasendetektorausgangssignal gemacht. Die Spannung V„jN wird dem Kondensator 18 zugeführt. Während des eigentlichen Konvertierens kann der Phasendetektor 28 als unwirksam angesehen werden; seinAusgangssignal hat keinen Einfluß auf die anderen Bauteile mehr.At the beginning of each conversion cycle, the switch 30 is brought into the conversion position 32 and the setting control signal is removed from the control input of the circuits 26. The switch 10 is brought into its position 16 and the clear signal is fed to the gate element 38 and the counter 42. The gate 38 is blocked, the counter 42 is cleared and the circuits 26 are made unresponsive to the phase detector output signal. The voltage V n j N is fed to the capacitor 18. During the actual conversion, the phase detector 28 can be viewed as ineffective; its output signal no longer has any influence on the other components.

Nach einer kurzen Periode, die jedoch lang genug ist, den Kondensator 18 auf VFIN aufzuladen, kehrt der Schalter 10 in seine Ausstellung 14 zurück, und das Löschsignal wird vom Torglied 38 und vom Zähler 42 entfernt. Nunmehr gelangen Impulse vom Generator 36 durch das Torglied 38 hindurch und werden durch den Zähler 42 aufgezählt. Jeder Einzelimpuls sorgt des weiteren mittels des Strompfads 20 für die Entladung des Kondensators 18 um 0,01 Volt. Obwohl Temperatur, Versorgungsspannung und Toleranzfehler darauf zielen, den vorgegebenen Entladewert von 0,01 Volt weg zu verändern, besorgt die wahrend Einstellgängen durch-After a short period, but long enough to charge capacitor 18 to V FIN , switch 10 returns to its exhibition 14 and the clear signal is removed from gate 38 and counter 42. Pulses from the generator 36 now pass through the gate member 38 and are counted by the counter 42. Each individual pulse also ensures, by means of the current path 20, that the capacitor 18 is discharged by 0.01 volts. Although temperature, supply voltage and tolerance errors aim to change the specified discharge value away from 0.01 volts, the during adjustment processes

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<·. Π fl fl B fi / 0 7 q fi<·. Π fl fl B fi / 0 7 q fi

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geführte Korrektur jedesmal die Rückkehr auf den gewünschten 0,01 Volt-Wert. Sobald der Kondensator 18 voll entladen ist, gibt der Schwellwertdetektor 22 ein Signal El ab, das nun über den Schalter 30 den erreichten Zählstand des Zählers 42 ablesen läßt. Der dabei erreichte Zählstand ist das Digitaläquivalent von Vg IN·guided correction every time the return to the desired 0.01 volt value. As soon as the capacitor 18 is fully discharged, the threshold value detector 22 emits a signal E1, which can now read the count reached by the counter 42 via the switch 30. The count reached is the digital equivalent of Vg IN

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Bezugsspannung nicht gleich der maximalen verarbeitbaren Spannung sein muß. Z. B. kann VREfl 1,0 Volt sein, auch wenn der Konverter Spannungen bis +10 Volt verarbeiten soll. N wird dann zu 100 gewählt und nicht zu 1000. Der GesamtzähIbereich bleibt jedoch derselbe, wie er vorbeschrieben wurde.It should be noted that the reference voltage need not be equal to the maximum processable voltage. For example, V REfl can be 1.0 volts, even if the converter is to process voltages up to +10 volts. N is then chosen to be 100 and not 1000. The total counting range, however, remains the same as described above.

Wie bereits genannt, können die Schalt- und Steuersignale, wie Löschen und Einstellen, durch besondere dazu vorgesehene Schaltkreise erzeugt werden oder auch mit Hilfe des Zählers 42. Einstellen und Konvertieren kann wechselweise durchgeführt werden. Fig. 2 zeigt ein modifiziertes Blockschaltbild für den Fall, daß die Schalt- und Steuersignale durch den Zähler 42 und eine zugeordnete Logik erzeugt werden und daß Einstellen und Konvertieren wechselweise erfolgen. Die Einzelheiten der Fig. 2, die denen der Fig. 1 entsprechen, werden nicht noch einmal beschrieben.As already mentioned, the switching and control signals, such as deleting and setting, can be provided by special Circuits are generated or with the aid of the counter 42. Setting and converting can be carried out alternately will. Fig. 2 shows a modified block diagram for the case that the switching and control signals by the counter 42 and an associated logic is generated and that setting and conversion take place alternately. The details of the FIGS. 2, which correspond to those of FIG. 1, will not be described again.

Es sei angenommen, daß der Zähler 42 eine Kapazität N + η hat und daß ein Decodierer herkömmlicher Art mit ihm verbunden ist, der Ausgangssignale dann abgibt, wenn der Zähler auf null, N oder Ν+δ steht;δ ist dabei kleiner als η und vorzugsweise eine kleine positive ganze Zahl wie eins oder zwei. In diesem Falle braucht der Zähler nicht durch ein externes Signal gelöscht zu werden, obwohl ein solches externes Signal auch ohne weiteres verwendet werden könnte. Ein Torglied 44 gemäß Fig. 2 ersetzt das Torglied 38 von Fig. 1. Der Schalter 30 ist jetzt in Blockform dargestellt als elektronischer Schalter und ähnlich auch der Schalter 10 von Fig. 1 als elektronische Schalter 10a und 10b.It is assumed that the counter 42 has a capacity N + η and that a decoder of conventional type is connected to it, which outputs signals when the counter is at zero, N or Ν + δ; δ is smaller than η and preferably one small positive integer like one or two. In this case the counter does not need to be cleared by an external signal although such an external signal could easily be used. A gate member 44 according to FIG. 2 is replaced the gate member 38 of Figure 1. The switch 30 is now in block form shown as an electronic switch and similarly the switch 10 of FIG. 1 as electronic switches 10a and 10b.

FI 973 093FI 973 093

2S210192S21019

Die Steuersignale Löschen, VREp Anschalten, Vgjjj Anschalten, Konvertieren und Einstellen sind im Zeitschaubild Fig. 3 dargestellt. Sie werden entsprechend den Schaltzuständen des Zählers 42 mit einfachen logischen Schaltkreisen, den Flip-Flops 46 und 48 sowie den UND-Gliedern 50 und 52, erzeugt.The control signals delete, V REp switch on, Vgjjj switch on, convert and set are shown in the time diagram of FIG. They are generated according to the switching states of the counter 42 with simple logic circuits, the flip-flops 46 and 48 and the AND gates 50 and 52.

Beim dargestellten Beispiel beginnt jeder Arbeitsgang mit dem Zählstand Ν+δ im Zähler 42. Die Impulse vom Generator 36 werden konstant im Zähler 42 aufgezählt. Sobald der Zähler 42 den Zähltand N+n erreicht hat, schaltet der nächste Eingangsimpuls den Zähler auf Null.In the example shown, each operation begins with the count Ν + δ in the counter 42. The pulses from the generator 36 are constantly enumerated in the counter 42. As soon as the counter 42 has reached the count N + n, the next input pulse switches the Counter to zero.

Zur Erläuterung soll angenommen werden, daß der A/D-Konverter auf Konvertieren geschaltet ist und daß der Zähler auf N steht. Zählschritte später wird das Flip-Flop 46 eingeschaltet und erzeugt ein Ausgangssignal Löschen; das Flip-Flop 48 wird eingeastet und gibt ein Ausgangssignal Einstellen ab. Das Signal ogp Anschalten erscheint nunmehr am Ausgang des UND-Glieds 50. er Schalter 10a wird mit dem Signal VREp Anschalten durchgeschaltet und verbindet die Bezugsspannung mit dem Kondensator 18. Das Torglied 44 wird geöffnet oder durch das Signal Löschen blockiert, um gegebenenfalls Impulse vom Strompfad 20 fernzuhalten. Die Kreise 26 zum Abtasten und Halten werden durch das Einteilsignal gesteuert, um bedingungsgemäß für Wechsel des Phasendetektorausgangssignals empfänglich zu sein. Der Schalter 30For explanation it should be assumed that the A / D converter is switched to converting and that the counter is at N. Counting steps later, the flip-flop 46 is switched on and generates an output signal delete; the flip-flop 48 is snapped in and emits a set output signal. The signal ogp switch-on now appears at the output of the AND element 50. The switch 10a is switched through with the signal V REp switch- on and connects the reference voltage to the capacitor 18. The gate element 44 is opened or blocked by the signal delete, to possibly receive pulses from Keep current path 20 away. The sample and hold circuits 26 are controlled by the timing signal in order to be conditionally susceptible to changes in the phase detector output signal. The switch 30

rd gesperrt oder durch das Signal Konvertieren durchgeschaltet. Bei der laufenden Aufzählung der Impulse vom Generator 36 erreicht der Zähler den Zählstand N+n und geht dann wieder auf den Zählstand null. Zu diesem Zeitpunkt werden die Signale Löschen und VRgp Anschalten beendet. Nun folgende Impulse werden über das Torglied 44 dem Strompfad 20 zugeführt, und eine Einstellung srfolgt, wie voranstehend in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben.rd blocked or switched through by the convert signal. As the pulses from the generator 36 are continuously being enumerated, the counter reaches the count N + n and then goes back to the count zero. At this point the clear and V R gp turn on signals are terminated. The pulses that now follow are fed to the current path 20 via the gate element 44, and an adjustment takes place as described above in connection with FIG.

973 093973 093

Wenn der Zähler dann wieder den Zählstand Ν+δ erreicht, beginnt ein Konvertierungsgang. Die folgenden Steuersignale erscheinen jetzt: Konvertieren, Löschen und V„IN Anschalten. Beim nachfolgenden Neubeginn des Zählers 42 werden die Signale Löschen und V^-rxT Anschalten wieder abgebrochen, und der Konverter beginnt die Entladung des Kondensators 18 in diskreten Schritten. Wenn der Kondensator 18 voll entladen ist, erzeugt der Schwellwertdetektor 22 das Signal El, das andererseits auch durch den Schalter 30 durchläuft, um das Auslesen des Zählstandes des Zählers 42 zu bewirken. Dabei wird eine nichtzerstörende Auslesung durchgeführt. Wenn erwünscht, kann das gleiche Signal, das die Auslesung des Zählers 42 steuert, auch für eine Löschung des Zählers 42 auf den Zählstand N+ δ verwendet werden.When the counter reaches the count Ν + δ again, a conversion process begins. The following control signals now appear: convert, delete and switch V „ IN on. When the counter 42 starts again, the signals delete and V ^ -rxT switch-on are aborted again, and the converter begins to discharge the capacitor 18 in discrete steps. When the capacitor 18 is fully discharged, the threshold value detector 22 generates the signal E1 which, on the other hand, also passes through the switch 30 in order to cause the count of the counter 42 to be read out. A non-destructive reading is carried out. If desired, the same signal that controls the reading of the counter 42 can also be used to clear the counter 42 to the count N + δ.

Weitere Einzelheiten dieses zweiten Ausführungsbeispiels sind in Fig. 4 dargestellt. Dabei entspricht die Pig. 4 dem Schema nach Pig. 2. Die in Blockform dargestellten Bauteile entsprechen dem Stande der Technik; Details davon sind insofern nicht mehr erläutert. Es ist allgemein bekannt, daß solche Schaltkreise in integrierter Schaltkreistechnik herstellbar sind. Der Phasendiskriminator kann dem entsprechen, wie er in der US-PS 3 870 und der entsprechenden deutschen Patentanmeldung P 24 48 533.4 beschrieben ist. Die Steuersignale und die Logik zu ihrer Erzeugung soll wiederum den Pign. 2 und 3 entsprechen.Further details of this second exemplary embodiment are shown in FIG. The Pig. 4 according to the scheme Pig. 2. The components shown in block form correspond to the state of the art; In this respect, details of this are no longer explained. It is well known that such circuits can be manufactured using integrated circuit technology. The phase discriminator may be as described in U.S. Patent 3,870 and the corresponding German patent application P 24 48 533.4 is described. The control signals and the logic for their generation should turn the Pign. 2 and 3 correspond.

Die Schalter zur Anschaltung von VREp und VEIN an den Speicherkondensator 64 sind vorzugsweise als N-Kanal-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp in Metall-Oxid-Semikonduktorausführung ausgebildet. Die Steuersignale V1517131 Anschalten und V1n,.. Anschalten werden den Toranschlüssen der im folgenden kurz mit FET bezeichneten Feldeffekttransistoren 60 und 62 zugeführt. Der Schwellwertdetektor ist als üblicher Nullpegel-Durchgangsdetektor dargestellt mit bipolaren Transistoren 70 und 72 vom PNP-Typ, Widerständen 68, 74 und 76 sowie Spannungsquellen Eß und -V-z. Ein ins Positive gehendes Aus gangs signal erscheint amThe switches for connecting V REp and V EIN to the storage capacitor 64 are preferably designed as N-channel field effect transistors of the enhancement type in a metal-oxide semi-conductor design. The control signals V 1517131 switch on and V 1n , .. switch on are fed to the gate connections of the field effect transistors 60 and 62, referred to below for short as FET. The threshold detector is shown as a conventional zero-level crossing detector with bipolar transistors 70 and 72 of the PNP type, resistors 68, 74 and 76 and voltage sources E ß and -Vz. A positive output signal appears on

PI 973 093PI 973 093

f, Π ή Aft R / η 7 Π Πf, Π ή Aft R / η 7 Π Π

Kollektor des Transistors 72 über die Leitung 78, wenn der Kondensator 64 den Pegel null erreicht. Jeder beliebige andere geeignete Nullpegel-Durchgangsdetektor kann jedoch anstelle des gewählten ebenfalls verwendet werden.Collector of transistor 72 via line 78 if the capacitor 64 reaches the level zero. However, any other suitable zero level crossing detector may be used in place of the chosen can also be used.

Der gesteuerte Strompfad ist in Form einer herkömmlichen Konstantstromquelle ausgebildet mit einem bipolaren NPN-Transistor 88, der mit der Spannungsquelle -V, über einen Widerstand 90 verbunden ist. Der in Emitterfolgesehaltung angeschlossene bipolare NPN-Transistor 96 mit dem RC-Glied 92, Sk dient als Verstärker und Glättungsfilter für den Ausgang der Kreise 98 zum Abtasten und Halten.The controlled current path is designed in the form of a conventional constant current source with a bipolar NPN transistor 88, which is connected to the voltage source -V via a resistor 90. The bipolar NPN transistor 96 connected in emitter follower arrangement with the RC element 92, Sk serves as an amplifier and smoothing filter for the output of the circuits 98 for sampling and holding.

Die Schaltkreise, die auf Impulse vom Impulsgenerator 104 über den Strompfad den Kondensator 64 in vorgegebenen Schritten entladen lassen, umfassen bipolare NPN-Transistoren 80, 82 und 84, deren sämtlicher Emitter mit dem Kollektor des Transistors 88 verbunden sind.The circuits which, in response to pulses from the pulse generator 104, discharge the capacitor 64 via the current path in predetermined steps let include bipolar NPN transistors 80, 82 and 84, all emitters of which are connected to the collector of transistor 88.

Nun soll zuerst ein Einstellgang beschrieben werden. Der Zähler 106 zählt bis zum Zählstand Ν+δ und bewirkt die Abgabe der Signale Löschen, VREp Anschalten und Einstellen. VREF AnschaltenA setting step will now be described first. The counter 106 counts up to the count Ν + δ and causes the output of the signals delete, V RE p switch on and set. V REF switch on

schaltet PET 62 durch und läßt somit Vn^1-, zum Kondensator 64turns on PET 62 and thus leaves V n ^ 1 -, to capacitor 64

nuronly

gelangen. Es ist keine wesentliche Entladung des Kondensators in den Nulldurchgangsdektor gegeben. Das Signal Löschen wird der Basis des Transistors 82 zugeführt und eröffnet damit einen konstanten Stromverlauf über den Transistor 88 des Konstantstrompfades. Der Transistor 80 mit einer negativen Vorspannung von -V„ ist dabei nichtleitend. Die durch den Impulsgenerator 104 an die Basis des Transistors 84 angelegten Impulse haben zu diesem Zeitpunkt keinen Einfluß auf den Transistor 80; sie eröffnen lediglich einen zusätzlichen Stromweg durch den Transistor 84 für einen Teil des durch den Konstantstrompfad fließenden konstanten Stroms. Die Impulse des Generators 104 werden im Zähler 106 aufgezählt.reach. There is no significant discharge of the capacitor into the zero crossing detector. The delete signal becomes the Base of transistor 82 is supplied and thus opens a constant current curve through transistor 88 of the constant current path. The transistor 80 with a negative bias voltage of -V "is non-conductive. The one by the pulse generator 104 pulses applied to the base of transistor 84 have no effect on transistor 80 at this point; she only open up an additional current path through transistor 84 for part of that flowing through the constant current path constant current. The pulses from generator 104 are counted in counter 106.

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Wenn der Zähler 106 den Zählstand null erreicht, werden die Signale V131-,- Anschalten und Löschen beendet; ihr Signalpegel geht dabeiWhen the counter 106 reaches the count zero, the signals V 131 -, - turn on and clear are terminated; their signal level goes thereby

XVEiJC1 XVEiJC 1

nach unten und sperrt die Transistoren 62 und 82. Vorzugsweise wird der Transistor 62 schon vor dem Ende des Signals Löschen ausgeschaltet; dies könnte einfach dadurch gelöst werden, daß das Ende des Signals V„Ep Anschalten bei einem Zählstand kurz vor dem Zählstand null bewirkt wird, z. B. bei N+n oder bei N+n-1 oder ähnlich.down and blocks transistors 62 and 82. Preferably, transistor 62 is switched off before the end of the delete signal; this could be solved simply by causing the end of the signal V " E p switch-on at a count shortly before the count zero, e.g. B. at N + n or at N + n-1 or similar.

Der niedrige Pegel an der Basis des Transistors 82 wird als unter -V2 angenommen. Beim Impulsen des Generators 104 wechselt die Basis von 84 zwischen hohem und niedrigem Pegel hin und her. Der hohe Pegel wird als über -Vp und der niedrige Pegel als unter -Vp angenommen. Damit wird während jedes Impulses bei hohem Pegel an der Basis von 84 der gesamte Konstantstrom über den Transistor 88 durch den Transistor 84 hindurchlaufen. Während der Zeiten, zu denen niedrige Impulspegel an der Basis des Transistors 84 anliegen, wird der gesamte Konstantstrom durch den Transistor 80 gezogen, der dabei den Kondensator 64 um einen gegebenen Betrag entlädt. Dabei kann vorausgesetzt werden, daß die vorgegebene Entladung des Kondensators 64 durch geringe Amplitudenänderungen des Impulsamplitudenpegels des Generators 104 unbeeinflusst bleibt, da die Amplitude der Impulse die Größe des durch den Transistor 80 fließenden Stromes nicht steuert. Auch Phasenvariationen der Generatorausgangsimpulse beeinflussen die Messung nicht, und bei jedem diskreten Entladeschritt des Kondensators 64 zählt der Zähler einen Impuls. Eine Variation der Einschaltzeiten des Impulsgeneratorausgangs müßte jedoch die Messung beeinflussen, weil dabei die Entladezeitdauer während jedes Entladeschrittes in Mitleidenschaft gezogen würde. Diese Fehlermöglichkeit wird jedoch durch die jeweils vorangehend durchgeführten Einstelloperationen kompensiert, wie bereits beschrieben wurde.The low level at the base of transistor 82 is assumed to be below -V 2. When the generator 104 is pulsed, the base of 84 alternates between high and low levels. The high level is assumed to be above -Vp and the low level to be below -Vp. Thus, during each pulse at the base of 84 when the level is high, all of the constant current will pass through transistor 84 via transistor 88. During the times when low pulse levels are present at the base of transistor 84, all of the constant current is drawn through transistor 80, which thereby discharges capacitor 64 by a given amount. It can be assumed here that the predetermined discharge of the capacitor 64 remains unaffected by small changes in the amplitude of the pulse amplitude level of the generator 104, since the amplitude of the pulses does not control the magnitude of the current flowing through the transistor 80. Phase variations of the generator output pulses also do not affect the measurement, and the counter counts one pulse for each discrete discharge step of the capacitor 64. A variation of the switch-on times of the pulse generator output would, however, have to influence the measurement, because this would affect the duration of the discharge during each discharge step. However, this possibility of error is compensated for by the setting operations previously carried out, as has already been described.

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Wenn der Zähler 106 den Zählstand N erreicht, wird ein Signal E2 dem Phasendetektor 100 zugeführt. Sobald die Ladung des Kondensators 64 null Volt erreicht, wird der Transistor 72 des Nulldurchgangdetektors leitend, hebt damit die Spannung an der Leitung 78 an und gibt ein Signal El zum Eingang des Phasendetektors 100.When the counter 106 reaches the count N, it becomes a signal E2 is supplied to the phase detector 100. Once the charge on capacitor 64 reaches zero volts, transistor 72 of the The zero crossing detector is conductive, thus raising the voltage on the line 78 and emitting a signal E1 to the input of the phase detector 100.

Wenn El vor E2 ankommt, womit gekennzeichnet wird, daß der Kondensator 64 zu schnell entladen wurde, erzeugt der Phasendetektor eine negative Ausgangsspannung mit einer Amplitude, die der Zeitdifferenz zwischen dem Einlaufen von El und E2 proportional ist. Während das Signal Einstellen ansteht, wird die Detektorausgangsspannung der überlagert, die in den Kreisen 98 zum Halten gespeichert wurde und senkt die Speicherspannung ab. Die Basis des Transistors 96 wird abgesenkt und damit auch die Spannung, die der Basis des Transistors 88 zugeführt wird; der Konstantstromwert über den Konstantstrompfad wird somit kleiner geregelt .-Wenn El nach E2 einläuft, was kennzeichnet, daß der Kondensator zu langsam entladen wurde, gibt der Phasendetektor eine positive Ausgangsspannung ab, deren Größe wiederum proportional der Zeitdifferenz zwischen den Signalen El und E2 ist. Der Wert des über den Konstantstrompfad gezogenen Stromes wird somit höher eingestellt.If E1 arrives before E2, which indicates that the capacitor 64 has been discharged too quickly, the phase detector generates a negative output voltage with an amplitude which is proportional to the time difference between the arrival of E1 and E2. While the set signal is pending, the detector output voltage is superimposed on that stored in the hold circuits 98 and lowers the memory voltage. The base of the transistor 96 is lowered and with it the voltage which is fed to the base of the transistor 88; the constant current value via the constant current path is thus regulated smaller. -If El comes in after E2, which indicates that the capacitor was discharged too slowly, the phase detector emits a positive output voltage, the size of which is in turn proportional to the time difference between the signals El and E2. The value of the current drawn via the constant current path is thus set higher.

Sobald der Zähler 106 den Zählstand Ν+δ erreicht, werden durch die Logik 108 die Steuersignale Löschen, VEIN Anschalten und Konvertieren eingeschaltet. Da nunmehr das Signal Einstellen auf niedrigen Pegel heruntergeschaltet ist, bleibt die in den Kreisen 98 gespeicherte Spannung unbeeinflußt vom Ausgangssignal des Phasendetektors 100. Der Transistor 60 wird eingeschaltet und gestattet die Aufladung des Kondensators 64 auf die zu messende Spannung V^y^. Der Konstantstrompfad zieht seinen gesamten Strom abwechselnd entweder über den Transistor 82 allein oder über die Transistoren 82 und 84 parallel. Wenn der Zähler den Zählstand null erreicht, werden die Transistoren 60 und 82As soon as the counter 106 reaches the count Ν + δ, the logic 108 switches on the control signals delete, V ON switch on and convert. Since the signal setting is now switched down to a low level, the voltage stored in the circuits 98 remains unaffected by the output signal of the phase detector 100. The transistor 60 is switched on and allows the capacitor 64 to be charged to the voltage V ^ y ^ to be measured. The constant current path draws its entire current alternately either via transistor 82 alone or via transistors 82 and 84 in parallel. When the counter reaches zero, transistors 60 and 82 turn on

973 093973 093

B Π 3 6 8 β / 0 7 9 ΠB Π 3 6 8 β / 0 7 9 Π

ausgeschaltet und der Kondensator 64 schrittweise entladen. Sobald die Ladung des Kondensators 64 null erreicht, gibt der Transistor 72 des Nulldurchgangsdetektors ein Ausgangssignal El ab, welches durch das UND-Glied 102 hindurchläuft, da an dessen anderem Eingang das Signal Konvertieren anliegt; der Zählstand des Zählers 106 wird nunmehr ausgelesen.turned off and the capacitor 64 discharged gradually. As soon the charge of the capacitor 64 reaches zero, the transistor 72 of the zero crossing detector emits an output signal El, which passes through the AND gate 102, there on the other Input the convert signal is present; the count of the counter 106 is now read out.

Durch Parallelschaltung eines Zusatzkondensators zum Kondensator 64 kann die Entladezeit bei gleicher Entladeschrittzahl verändert werden und damit auch das Konvertierungsverhältnis. Wenn z. B. zwei parallele Kondensatoren von 1 Picofarad und 9 Picofarad vorgesehen werden, läßt sich ein Veränderungsverhältnis des Maßstabes um den Paktor 10 erreichen. Der betrachtete Ausgangsfall möge für die beiden Kondensatoren parallel geschaltet gelten. Damit ist die Gesamtkapazität 10 Picofarad. Ein an den Kondensator angelegtes 10 Volt-Signal ergibt eine Gesamtladung von 100 Picojoules; Ladung = Kapazität χ Spannung. Wie in der Beschreibung ausgeführt wurde, soll diese Ladung mit 1000 Stromimpulsen durch den Konstantstrompfad auf null abgesenkt werden. Ein Ausgangszählwert von 1000 gilt somit für 10,0 Volt.By connecting an additional capacitor in parallel to the capacitor 64, the discharge time can be changed with the same number of discharge steps and thus also the conversion ratio. If z. B. two parallel capacitors of 1 picofarad and 9 picofarad are provided, a change ratio of the scale around the factor 10 can be achieved. The initial case under consideration may apply to the two capacitors connected in parallel. So the total capacity is 10 picofarads. One to the A 10 volt signal applied to the capacitor results in a total charge of 100 picojoules; Charge = capacity χ voltage. Like in the Description has been carried out, this charge is to be reduced to zero with 1000 current pulses through the constant current path. An output count of 1000 therefore applies to 10.0 volts.

Der Meßbereich wird einfach dadurch verändert, daß 9 Picofarad von der Gesamtkapazität abgeschaltet werden. Nunmehr ergibt erst ein 100 Volt-Eingangssignal eine Aufladung des Kondensators auf 100 Picojoules, die wieder 1000 Entladeimpulse benötigen. Die Ablesung des Zählerausgangs gilt jedoch jetzt als 100,0 Volt. Es ist wohl einzusehen, daß auch weitere Meßbereichsänderungen möglich sind. Die Genauigkeit der Gesamtanordnung hängt in jedem Falle von der Genauigkeit der Kapazitätsbemessungen ab.The measurement range is changed simply by disconnecting 9 picofarads from the total capacitance. Now only results a 100 volt input signal charges the capacitor to 100 picojoules, which again require 1000 discharge pulses. the However, the meter output reading is now considered 100.0 volts. It can be seen that further changes in the measuring range are also possible. The accuracy of the overall arrangement depends in each one Fall in the accuracy of the capacity measurements.

Zusätzlich könnte ein PET parallel zum Kondensator 64 vorgesehen werden zur vollständigen Entladung des Kondensators 64 zwischen den einzelnen Arbeitsgangen. Dieser FET müßte normalerweise gesperrt sein und nur in kurzzeitigen Zwischenräumen zwischen den Arbeitsgängen zum Einstellen und Konvertieren eingeschaltet werden.In addition, a PET could be provided in parallel with the capacitor 64 are used to completely discharge the capacitor 64 between the individual operations. This FET would normally have to be locked and only switched on in short intervals between setting and conversion operations will.

PI 973 093PI 973 093

Anhand der vorangehenden Beschreibung der Fig. 4 wurde erläutert, wie die Eingänge für die Spannungen V_TM und V mit Hilfe der „On the basis of the preceding description of FIG. 4, it was explained how the inputs for the voltages V_ TM and V with the help of the "

* REF beiden FET 60 und 62 zum Kondensator 64 durchgeschaltet werden. * REF both FETs 60 and 62 are switched through to capacitor 64.

Für bestimmte Anwendungsfälle könnte es jedoch vorteilhaft sein, einen zusätzlichen bipolaren Transistor zwischen den beiden FET βθ und 62 und dem Kondensator 64 anzuordnen. Dies ist zweckmäßig, wenn VFTM von einer Quelle hoher Impedanz kommt. Diese Abänderung ist in Fig. 5 dargestellt. Diese unterscheidet sich von den bisher betrachteten Schaltkreisen dadurch, daß der zusätzliche MPN-Eingangstransistor 110 eingefügt ist. Die weiteren Schaltkreise entsprechen den bisher beschriebenen.For certain applications, however, it could be advantageous to arrange an additional bipolar transistor between the two FETs βθ and 62 and the capacitor 64. This is useful when V FTM is coming from a high impedance source. This modification is shown in FIG. This differs from the circuits considered so far in that the additional MPN input transistor 110 is inserted. The other circuits correspond to those previously described.

Die Abwandlung gemäß Fig. 5 hat einen Nachteil, über die Basis/The modification according to FIG. 5 has a disadvantage, over the base /

mitterdiode des Transistors 110 ist ein Spannungsabfall VßE gegeben. Die dem Kondensator 64 zugeführten Spannungen sind somit VgE und vgjja""VBE· Damit wird auch das Aus gangs ergebnisCenter diode of transistor 110 is given a voltage drop V βE . The voltages fed to the capacitor 64 are thus Vg E and v gjja "" V BE · This also gives the output result

um V-.^verfälscht.falsified by V -. ^.

Dieser V"BE-Fehler kann auf verschiedene Weise beherrscht werden, line Möglichkeit ist die der Messung von Vn,, und die entsprechendThis V " BE error can be controlled in different ways, one possibility is the measurement of V n ,, and the corresponding one

JDJiJDJi

geänderte Zählung. Anstelle des Zählsbeginns beim Zählstand null könnte die Zählung bei einem kompensierenden Zählstand entsprechend V_„ beginnen. Dies würde eine automatische Additionchanged count. Instead of the start of counting when the count is zero, the counting in the case of a compensating count could be carried out accordingly V_ "begin. This would be an automatic addition

ÜJiÜJi

/on VgE zu VETN-VBE ergeben. - Andererseits könnte ebenfalls um sich bei der Messung ergebenden Zählstand ein VßE entsprehender Zählwert hinzugefügt werden. - Schwierigkeiten, die sich lufgrund eines unbestimmten Basispotentials des Transistors LlO ergeben könnten, können durch Erdung dieser Basis über einen /eiteren FET während der Entladezeit des Kondensators 64 gelöst uerden./ on Vg E to V E T N -V BE result. On the other hand, a count corresponding to V ßE could also be added to the count resulting from the measurement. Difficulties which could arise due to an undetermined base potential of the transistor L10 can be solved by earthing this base via a further FET during the discharge time of the capacitor 64.

Der erläuterte A/D-Konverter kann selbst zur Messung von VßE benutzt werden. Dazu müßte mit einer bekannten veränderbaren Eingangsspannung ν"ΕΙΝ gearbeitet werden. Diese Eingangs spannung müsste so weit abgesenkt werden, bis der Zähler eine AuswertungThe explained A / D converter can even be used to measure V ßE . To do this, a known variable input voltage ν "ΕΙΝ would have to be used. This input voltage would have to be reduced until the counter evaluates it

FI 973 093FI 973 093

(. η § fl % f / η 7 q η ( . η § fl % f / η 7 q η

null ergibt. Dann entspricht VßE gerade der Eingangsspannung. Der Eingang wird nun direkt zum Kondensator 64 durchgeschaltet unter Umgehung des Transistors 110. Eine jetzt erfolgende Messung ergibt genau einen digitalen Meßwert für VßE·results in zero. Then V ßE just corresponds to the input voltage. The input is now switched through directly to the capacitor 64, bypassing the transistor 110. A measurement that now takes place gives exactly one digital measured value for V ßE ·

Die Spannung VRF kann auch automatisch und periodisch mit Hilfe der Schaltkreise gemäß Fig. 6 gemessen werden. Dazu ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei der Abänderung gemäß Fig. 6 die Steuersignale nicht mehr so erzeugt werden dürfen, wie in Fig. 3 dargestellt; die Steuersignale müßten vorzugsweise durch eine gesonderte Zeitsignalquelle herkömmlicher Art erzeugt werden. Solche Zeitgeberkreise gehören zum bekannten Stande der Technik.The voltage V RF can also be measured automatically and periodically using the circuitry shown in FIG. In this regard, however, it should be pointed out that in the case of the modification according to FIG. 6, the control signals may no longer be generated as shown in FIG. 3; the control signals should preferably be generated by a separate time signal source of a conventional type. Such timer circuits are well known in the art.

Die den Konverter betreffenden eigentlichen Abänderungen gemäß Fig. 6 sollen erläutert werden. Dazu wird ein zusätzlicher Arbeitsgang vorgesehen, der als Meßgang für VßE bezeichnet werden soll. Während dieses Meßganges wird V„IN nicht mit der Klemme D verbunden. Statt dessen wird der Klemme D über einen negativen Rückkopplungskreis hohen Verstärkungsgrades eine Spannung VBE zugeführt. VßE wird dann direkt dem Kondensator 64 zugeführt und wie beim Konvertieren ausgewertet; ausgenommen jedoch, daß anstelle der Ablesung des Digitaläquivalents von VßE beim Einschalten des Signals El der Digitalwert VßE im Zähler festgehalten wird und als Startzählwert beim nachfolgenden Einstelloder Konvertiergang dient. Während der Löschzeiten der Konvertier- und Einstellgänge wird der Zähler nicht wie gemäß Fig. 1 weitergezählt. Nach diesen Löschzeiten, wenn die Spannung am Kondensator V^^^-V^^ oder νπΡΏΌΓ, konvertiert wird, startetThe actual modifications according to FIG. 6 relating to the converter will be explained. An additional work step is provided for this purpose, which is to be referred to as the measurement step for V ßE . During this measuring process, V " IN is not connected to the D terminal. Instead, the terminal D is supplied with a voltage V BE via a high gain negative feedback circuit. V ßE is then fed directly to the capacitor 64 and evaluated as in the conversion; except, however, that instead of reading the digital equivalent of V ßE when the signal El is switched on, the digital value V ßE is recorded in the counter and serves as the start count value for the subsequent setting or conversion process. During the deletion times of the conversion and setting processes, the counter does not continue to count as shown in FIG. After these deletion times, when the voltage on the capacitor V ^^^ - V ^^ or ν πΡΏΌΓ , is converted, starts

ÜxJN DU Kür ti HiÜxJN YOU Kür ti Hi

der Zähler dann jeweils mit dem VRF entsprechenden Zählwert und stoppt bei den Auswertezählständen für V,-,™ bzw.the counter then with the count value corresponding to V RF and stops at the evaluation counts for V, -, ™ or

Der negative Rückkopplungspfad hohen Verstärkungsgrades enthält einen Operationsverstärker 120, zwei N-Kanal-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp 114 und 116, einen Kondensator 121 und einen Ladewiderstand 118. Der Ladewiderstand 118 könnte einThe negative feedback path contains high gain an operational amplifier 120, two N-channel field effect transistors of the enhancement type 114 and 116, a capacitor 121 and a charging resistor 118. The charging resistor 118 could be a

FI 973 093FI 973 093

f> 0 3 S 8 6 / f) 7 9 0f> 0 3 S 8 6 / f) 7 9 0

P-Kanal-FET sein, dessen Quellanschluß und Toranschluß verbunden sind. Des weiteren wird ein N-Kanal-FET 112 vom Anreicherungstyp vorgesehen.Be a P-channel FET with its source connection and gate connection connected are. Furthermore, an N-channel FET 112 becomes an enhancement type intended.

Die Messung von VR„ läuft wie folgt ab: Das nicht dargestellte Löschsignal läßt keine Impulse zum Konstantetrompfad und zum Zähler gelangen. Das Signal V _M Anschalten wird eingeschaltet und schaltet den FET 60 durch. FET 114 ist eingeschaltet und FET 112 aus. Der Rückkopplungszweig zwingt die Klemme D nunmehr auf die Spannung VR„. Wegen der außerordentlich hohen Verstärkung des Operationsverstärkers 120 werden kleine negative oder positive Ladungen des Kondensators 64 in große negative oder positive Spannungswerte für den Toranschluß des FET 116 umgesetzt. Der Widerstand 118 und FET 116 arbeiten als Inverter. Dabei ergibt eine kleine positive Ladung am Kondensator 64 eine Abwanderung des Potentials der Klemme D ins Negative, womit die Ladung des Kondensators 64 verkleinert wird. Eine kleine negative Ladung des Kondensators 64 ergibt eine positive Abwanderung des Klemmpotentials von D, womit wiederum die Spannung am Kondensator erhöht wird. Diese Rückkopplungsschaltung stabilisiert sich in einem Zustand, bei dem der Kondensator 64 die Ladung null hat, und die Spannung an der Klemme D ist dann VßE über null. Diese Spannungsstabilisierung ist für negative Rückkopplungssysterne wohlbekannt und arbeitet schnell. Die Stabilisierungsgeschwindigkeit wird durch überbrückung des Kondensators 64 mit einem schaltbaren Widerstand während der Arbeit des Rückkopplungssystems noch erhöht. Nach einer kurzen Zeit, die groß genug ist, die Stabilsierung zu erzielen, werden der FET 114 und der Rückkopplungszweig und ebenfalls der FET 60 ausgeschaltet. Der Kondensator 121 hält die Klemmenspannung an D weiterhin auf VßE· Nun wird FET 112 eingeschaltet zur Zuführung von V131-, zum Kondensator 64. FET 112 wird wieder ausgeschaltet und das nicht dargestellte Löschsignal beendet; V™ wird wie vorbeschrieben konvertiert.The measurement of V R "takes place as follows: The clear signal, not shown, does not allow any pulses to reach the constant tread path and the counter. The signal V _ M on is switched on and switches the FET 60 through. FET 114 is on and FET 112 is off. The feedback branch now forces the terminal D to the voltage V R ". Because of the extremely high gain of the operational amplifier 120, small negative or positive charges on the capacitor 64 are converted into large negative or positive voltage values for the gate connection of the FET 116. Resistor 118 and FET 116 operate as an inverter. In this case, a small positive charge on the capacitor 64 results in the potential of the terminal D migrating into the negative, with the result that the charge on the capacitor 64 is reduced. A small negative charge on capacitor 64 results in a positive drift of the clamping potential from D, which in turn increases the voltage across the capacitor. This feedback circuit stabilizes in a condition in which capacitor 64 has zero charge and the voltage at terminal D is then VβE above zero. This voltage stabilization is well known for negative feedback systems and works quickly. The stabilization speed is increased by bridging the capacitor 64 with a switchable resistor while the feedback system is working. After a short time long enough to achieve stabilization, the FET 114 and the feedback branch and also the FET 60 are switched off. The capacitor 121 keeps the terminal voltage at D still at V ßE · Now FET 112 is switched on to supply V 131 -, to the capacitor 64. FET 112 is switched off again and the clearing signal (not shown) is ended; V ™ is converted as described above.

aiiiaiii

Danach werden Einstellen und Konvertieren durchgeführt, wie zu Beginn des V„E-MeßVerfahrens beschrieben.Adjustment and conversion are then carried out as described at the beginning of the V “ E measurement process.

FI 973 093FI 973 093

Abstrakt: Es wurde ein Analog/Digitalkonverter beschrieben, der in integrierter Schaltkreistechnik ausführbar ist. Proben der zu konvertierenden Spannung werden einem Speicherkondensator zugeführt, der in vorgegebenen Schritten, die durch einen spannungssteuerbaren Konstantstrompfad bestimmt werden, impulsweise entladen wird. Die Impulse werden gezählt und der sich ergebende Zählwert als Maß für die Eingangsspannung benutzt.-Der Strom des Konstantstrompfades und die dadurch bestimmten Entladeschritte werden unter Berücksichtigung erkannter Fehler verändert. Eine bekannte Beζugsspannung wird dazu dem Speicher-Kondensator zugeführt und dann über den spannungssteuerbaren Strompfad impulsweise entladen. Eine Abweichung der Entladezeit von der bekannten Entladezeit, d. h. der bekannten Zahl von Impulsen zur Entladung des Kondensators, wird zur Veränderung der Steuerspannung für den Stromwert im Konstantstrompfad ausgenutzt. Abstract: An analog / digital converter was described that can be implemented in integrated circuit technology. Samples of the voltage to be converted are fed to a storage capacitor, which is discharged in pulses in predetermined steps that are determined by a voltage-controllable constant current path. The impulses are counted and the resulting count used as a measure for the input voltage. For this purpose, a known bias voltage is fed to the storage capacitor and then discharged in pulses via the voltage-controllable current path. A deviation of the discharge time from the known discharge time, ie the known number of pulses for discharging the capacitor, is used to change the control voltage for the current value in the constant current path.

973 093973 093

r· η q A $ B / η η q η r η q A $ B / η η q η

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Analog/Digitalkonverter zur Umwandlung der Spannungswerte eines Analogsignals in äquivalente Digitalwerte, gekennzeichnet durch:Analog / digital converter for converting the voltage values of an analog signal into equivalent digital values by: a) einen Speicherkondensator (18, 64),a) a storage capacitor (18, 64), b) einen Schalter (10, 10b, 60) zur Durchschaltung von Proben einer analogen Eingangsspannung (Vr-Tvr) zum Speicherkondensator, b) a switch (10, 10b, 60) for switching samples of an analog input voltage (Vr-Tvr) through to the storage capacitor, c) einen Konstantstrompfad (20, 88) zur impulsweisen Entladung der jeweils gespeicherten Kondensatorladung in Schritten vorgegebener Größe, wobei Entladeschritte im Takt dem Takteingang des Strompfads zugeführter Entladetaktimpulse durchführbar sind,c) a constant current path (20, 88) for the pulse-wise discharge of the respectively stored capacitor charge in Steps of a predetermined size, with discharge steps synchronized with the clock input of the current path of discharge clock pulses are feasible d) eine Entladetaktimpulsquelle in Form eines Impulsgenerators (36, 104),d) a discharge clock pulse source in the form of a pulse generator (36, 104), e) einen Schwellwertdetektor (22, 70/72), der mit dem Speicherkondensator verbunden ist und mit dessen Hilfe das Absinken der gespeicherten Ladung auf einen vorgegebenen Schwellwert (Null-Pegel) erkennbar ist, unde) a threshold value detector (22, 70/72) which is connected to the storage capacitor and with its help the decrease in the stored charge to a predetermined threshold value (zero level) can be recognized, and f) einen Zähler (42, 106) zur Zählung der dem Konstantstrompfad zuführbaren Entladetaktimpulse, wobei ein der jeweiligen Probengröße der zugeführten analogen Eingangsspannung äquivalenter Digitalwert in Form der bis zur Entladung des Speicherkondensators auf den vorgegebenen Schwellwert erforderlichen Impulszahl am Zähler abnehmbar ist.f) a counter (42, 106) for counting the discharge clock pulses which can be fed to the constant current path, wherein a digital value equivalent to the respective sample size of the applied analog input voltage in the form of until the storage capacitor is discharged to the specified threshold value, the number of pulses required on Counter is removable. 2. A/D-Konverter nach Anspruch 1 mit Einstellkreisen zur Regulierung der Entladeschrittgröße, gekennzeichnet durch: a) einen Schalter (10, 10a, 62) zur Durchschaltung einer bekannten Bezugs spannung (Vn^7n) zum Speicherkondensa- 2. A / D converter according to claim 1 with setting circuits for regulating the discharge step size , characterized by: a) a switch (10, 10a, 62) for switching through a known reference voltage (V n ^ 7n) to the storage capacitor ItHiX1 ItHiX 1 tor (18, 64), wobei anschließend die eingebrachte Bezugsladung ebenfalls über den vorgenannten Konstantstrompfad (20, 88) impulsweise absenkbar ist, undtor (18, 64), with the introduced reference charge also via the aforementioned constant current path (20, 88) can be lowered in pulses, and FI 973 093FI 973 093 Γ? Π t\ fi fi β / Π 7 3 f ιΓ? Π t \ fi fi β / Π 7 3 f ι b) einen Phasendektektor (28, 100), dessen erster Eingang dem Ausgang des Schwellwertdetektors (22, 70/72) nachgeschaltet ist, zum Vergleich eines seinem zweiten Eingang zugeführten Zeitsignals (E2) bekannter Lage zum Entladestart mit einem-Signal (El), das nach der Zeit am Schwellwertdetektorausgang auftritt, die erforderlich ist, die in den Speicherkondensator eingebrachte Bezugsladung auf den vorgegebenen Schwellwert (Null-Pegel) abzusenken, wobei die Entladeschrittgröße über den Konstantstrompfad (20, 88) abhängig von der Zeitdifferenz zwischen den beiden Signalen (El, E2) einstellbar ist.b) a phase detector (28, 100), the first input of which the output of the threshold value detector (22, 70/72) is connected downstream to compare one of its second Input supplied time signal (E2) known position to the start of discharge with a signal (El), which after the Time at the threshold detector output occurs that is required, that introduced into the storage capacitor Reference charge to the specified threshold value (zero level) with the discharge step size over the constant current path (20, 88) can be set depending on the time difference between the two signals (El, E2). 3. A/D-Konverter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch:3. A / D converter according to claim 2, characterized by: a) einen Konstantstrompfad (20, 88), dessen Stromstärke in Abhängigkeit zu einer seinem Steuereingang zuführbaren Steuerspannung steht, unda) a constant current path (20, 88), the current intensity of which can be fed to one of its control inputs as a function of the current Control voltage is present, and b) ein Torglied (38, 44, 84/82), mittels dessen die Entladet aktirapulse vom Impulsgenerator (36, 104) für den Konstantstrompfad (20, 88) zeitselektiv auswählbar sind.b) a gate member (38, 44, 84/82), by means of which the discharged aktirapulse from the pulse generator (36, 104) for the Constant current path (20, 88) can be selected on a time-selective basis. 4. A/D-Konverter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:4. A / D converter according to claim 3, characterized by: a) einen Phasendetektor (28, 100), an dessen Ausgang eine der ermittelten Zeitdifferenz nach Vorzeichen und Größe proportionale Steuerspannung abnehmbar ist, unda) a phase detector (28, 100), at the output of which one of the determined time differences according to sign and size proportional control voltage is removable, and b) Schaltkreise (26, 98) zum Abtasten und Halten dieser proportionalen Steuerspannung und zu deren Weiterführung zum Steuereingang des Konstantstrompfads (20, 88), wobei diese Schaltkreise zum Abtasten der Steuerspannung vom Phasendetektor einen Steuereingang aufweisen, mit dessen Hilfe eine Veränderung der gehaltenen und weitergegebenen Spannung zeitselektiv, durch ein Steuersignal (Einstellen) kontrolliert, durchführbar ist.b) circuits (26, 98) for sampling and holding this proportional control voltage and for its continuation to the control input of the constant current path (20, 88), these circuits for sampling the control voltage have a control input from the phase detector, with the help of which a change in the held and transmitted voltage can be carried out time-selectively, controlled by a control signal (setting) is. PI 973 093PI 973 093 25-2101325-21013 A/D-Konverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitsignal (E2) bekannter Lage zum Entladestart zum zweiten Eingang des Phasendetektors (28, 100) nach soviel Entladeschritten gegeben wird, wie unter angenommenen Normalbedingungen zur Absenkung der Kondensatorladung von der Bezugsspannung (VREp) auf den Schwellwert (Null-Pegel) erforderlich sind, wobei die Zahl der dazu notwendigen Entladeschritte ein digitales Maß für die normale Bezugsentladezeit ist.A / D converter according to Claim 4, characterized in that the time signal (E2) of known position for the start of discharge is given to the second input of the phase detector (28, 100) after as many discharge steps as, under assumed normal conditions, to lower the capacitor charge from the reference voltage ( V REp ) to the threshold value (zero level) are required, the number of discharge steps required for this is a digital measure for the normal reference discharge time. A/D-Konverter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:A / D converter according to Claim 5, characterized by: a) einen ersten bipolaren Transistor (80), der mit seinem Emitter und Kollektor zwischen dem Konstantstrompfad (88) und dem Speicherkondensator (64) angeordnet ist und dessen Basis mit einem gegebenen festen Potential (-Vp) verbunden ist,a) a first bipolar transistor (80) with its emitter and collector between the constant current path (88) and the storage capacitor (64) is arranged and its base with a given fixed potential (-Vp) is connected, b) einen zweiten bipolaren Transistor (84), der mit seinem Emitter und Kollektor zwischen dem Konstantstrompfad (88) und einem ebenfalls festen, anderem geeigneten Potential (+V.,) verbunden ist, undb) a second bipolar transistor (84) with its emitter and collector between the constant current path (88) and an equally fixed, other suitable potential (+ V.,) Is connected, and c) eine Verbindung vom Impulsgenerator (104) zur Basis des zweiten Transistors (84), über die dem zweiten Transistor Taktsignale zuführbar sind, unter deren Einfluß der Strom des Konstantstrompfads (88) entweder während der Entladeschritte durch den ersten Transistor, konstant Ladung vom Speicherkondensator abführt oder während der Entladepausen insgesamt durch den zweiten Transistor fließt, wobei die Ladungsentnahme vom Speicherkondensator unterbunden ist.c) a connection from the pulse generator (104) to the base of the second transistor (84), via which the second Transistor clock signals can be fed, under the influence of which the current of the constant current path (88) either during the discharge steps through the first transistor, constantly discharges charge from the storage capacitor or during the pauses in discharge flows through the second transistor as a whole, the charge removal is prevented by the storage capacitor. PI 973 093PI 973 093 A/D-Konverter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Strompfad zur Aufnahme des gesamten Stroms des Konstantstrompfads (88) während Ladeperioden des Speicherkondensators (64), in denen dem Kondensator entweder die Bezugsspannung (VRE„) zum Einstellen oder zu konvertierende analoge Eingangs spannung (VE-rN) zugeführt wird.A / D converter according to Claim 6, characterized by an additional current path for taking up the entire current of the constant current path (88) during charging periods of the storage capacitor (64), in which the capacitor either receives the reference voltage (V RE ") for setting or analog to be converted Input voltage (V E -r N ) is supplied. A/D-Konverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Strompfad zur Aufnahme des gesamten Stroms des Konstantstrompfads (88) während Ladeperioden einen dritten bipolaren Transistor (82) aufweist, der mit Emit/er und Kollektor parallel zum zweiten bipolaren Transistor (84) zwischen dem Konstantstrompfad (88) und dem für den zweiten bipolaren Transistor gegebenen festen Potential (+V.) verbunden ist, und daß der Basis dieses dritten Transistors ein Steuersignal (Löschen) während der Kondensatorladeperioden zuführbar ist, welches die Aufnahme des gesamten Konstantstroms im dritten Transistor erfolgen läßt, ohne über den ersten bipolaren Transistor (80) die Aufladung des Kondensators zu beeinflußen.A / D converter according to Claim 7, characterized in that that the additional current path for taking up the entire current of the constant current path (88) during charging periods a third bipolar transistor (82), the emitter / er and collector parallel to the second bipolar Transistor (84) between the constant current path (88) and the fixed one given for the second bipolar transistor Potential (+ V.) Is connected, and that the base of this third transistor is a control signal (Erase) can be supplied during the capacitor charging periods, which means that the entire constant current is absorbed can take place in the third transistor without charging the capacitor via the first bipolar transistor (80) to influence. A/D-Konverter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Ausgängen des vorgesehenen Zählers (106) ein Decodierer verbunden ist, der seinerseits das Zeitsignal (E2) bekannter Lage zum Entladestart abgibt, wenn die während der Bezugsentladung für Normalbedingungen erforderliche Schrittzahl durchgeführt ist.A / D converter according to Claim 8, characterized in that a Decoder is connected, which in turn emits the time signal (E2) known position to the start of discharge when the The number of steps required for normal conditions has been carried out during the reference discharge. FI 973 093FI 973 093 ^ η 9 fl % G / η 7 q π^ η 9 fl % G / η 7 q π 10. A/D-Konverter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,10. A / D converter according to one of the preceding claims, characterized in that daß der Schalter (10, 10b, 60) zur Durchschaltung der analogen Eingangsspannung (VEIN) zum Speicherkondensator (18, 64) als Feldeffekttransistor ausgebildet ist, dessen Durchflußanschlüsse zwischen der Klemme für die analoge Eingangsspannung und dem Speicherkondensator angeordnet sind und dessen Toranschluß ein Steuersignal (V„X,T Anschalten) während des Aufladens des Speicherkondensators beim Konvertieren zuführbar ist.that the switch (10, 10b, 60) for switching the analog input voltage (V IN ) through to the storage capacitor (18, 64) is designed as a field effect transistor, the flow connections of which are arranged between the terminal for the analog input voltage and the storage capacitor and the gate connection of which is a control signal (V " X , T switching on) can be supplied during the charging of the storage capacitor when converting. 11. A/D-Konverter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10, 10a, 62) zur Durchschaltung der Bezugsspannung (VREp) zum Speicherkondensator (18, 64) ebenfalls als Feldeffekttransistor ausgebildet ist, dessen Durchflußanschlüssse zwischen der Klemme für die Bezugsspannung und dem Speicherkondensator angeordnet sind und dessen Toranschluß ein Steuersignal (VREp Anschalten) während des Aufladens des Speicherkondensators auf Beζugsspannung beim Einstellen zuführbar ist.11. A / D converter according to claim 10, characterized in that the switch (10, 10a, 62) for switching through the reference voltage (V REp ) to the storage capacitor (18, 64) is also designed as a field effect transistor, the flow connections of which between the terminal are arranged for the reference voltage and the storage capacitor and whose gate connection a control signal (V REp switch on) can be fed in during the charging of the storage capacitor to the bias voltage when setting. 12. A/D-Konverter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, 12. A / D converter according to claim 10 or 11, characterized in that daß zwischen dem/den vorgesehenen Feldeffekttransistor(en) (60, 62) und dem Speicherkondensator (18, 64) ein bipolarer Eingangstransistor (110) vorgesehen ist, dessen Emitter mit dem Speicherkondensator, dessen Kollektor mit einem geeigneten festen Potential (+V-.) und dessen Basis mit dem/den Feldeffekttransistor(en) (60, 62) verbunden ist.that between the provided field effect transistor (s) (60, 62) and the storage capacitor (18, 64) bipolar input transistor (110) is provided, the emitter of which with the storage capacitor, the collector of which with a suitable fixed potential (+ V-.) and its Base is connected to the field effect transistor (s) (60, 62). FI 973 093FI 973 093 Γ> π q R η β / η 7 ^ ο Γ > π q R η β / η 7 ^ ο 13. A/D-Konverter nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Schaltkreise zur Zuführung einer zusätzlichen, den Basis-Emitterspannungsabfall des Eingangstransistors (110) kompensierenden zusätzlichen Spannung zum Speicherkondensator (18, 64).13. A / D converter according to claim 12, characterized by circuits for supplying an additional, the base emitter voltage drop of the input transistor (110) compensating additional voltage to the storage capacitor (18, 64). 14. A/D-Konverter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Schaltkreise zur Kompensation des Basis-Emitterspannungsabfalls die folgenden Merkmale aufweisen:14. A / D converter according to claim 13, characterized in that the additional circuits to compensate for the Base emitter voltage drop have the following characteristics: a) einen negativen Rückkopplungspfad mit hohem Verstärkungsgrad zwischen dem Speicherkondensator (64) und dem FET-Anschluß (D) für die analoge Eingangsspannung (VEIN) oder für die Bezugsspannung (V REPa) a negative feedback path with a high gain between the storage capacitor (64) and the FET connection (D) for the analog input voltage (V IN ) or for the reference voltage ( V REP ) » b) einen Schalter (FET 114) zur steuerbaren Aus- und Einschaltung der Rückkopplungskreise undb) a switch (FET 114) for controllably switching the feedback circuits on and off and c) einen zusätzlichen Feldeffekttransistor (112) zwischen dem gemäß a) gewählten FET-Anschluß (D) und dem Speicherkondensator, wobei dieser Feldeffekttransistor invers zum vorgegebenen Schalter (FET 114) durchschaltbar ist.c) an additional field effect transistor (112) between the FET terminal (D) selected according to a) and the storage capacitor, whereby this field effect transistor can be switched through inversely to the predetermined switch (FET 114) is. 15. A/D-Konverter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,15. A / D converter according to one of claims 12 to 14, characterized in that daß ein weiterer Feldeffekttransistor zur vollständigen Entladung des Speicherkondensators (64) in Zeiträumen zwischen Einstellen, Konvertieren und Messen des Spannungsabfalls am Eingangstransistor (110) parallel zum Speicherkondensator angeordnet ist.that another field effect transistor for the complete discharge of the storage capacitor (64) in time periods between setting, converting and measuring the voltage drop at the input transistor (110) in parallel is arranged to the storage capacitor. FI 973 093FI 973 093 P η 9 $ η β / η 7 π ηP η 9 $ η β / η 7 π η 2 B 210l 32 B 210l 3 16. A/D-Konverter nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet,16. A / D converter according to one of claims 12 to 15, characterized in that daß ein zusätzlicher Peldeffektransistor zur Definition des Basispotentials des Eingangstransistors (110) zwischen der Basis des Eingangstransistors und einem definierten Potential (Nullpotential) angeordnet ist, wobei dieser zusätzliche Feldeffekttransistor während der Entladungen des Speicherkondensators (64) durchschaltbar ist.that an additional pelde effect transistor for definition the base potential of the input transistor (110) between the base of the input transistor and a defined Potential (zero potential) is arranged, this additional field effect transistor during the discharges of the Storage capacitor (64) can be switched through. 093093 Γ> Π 3 R $ β / ΓΙ 7 q ρ Γ > Π 3 R $ β / ΓΙ 7 q ρ
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