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DE20120385U1 - Circuit arrangement for analog to digital conversion of a time continuous input signal uses comparators to compare with a reference and a logic device - Google Patents

Circuit arrangement for analog to digital conversion of a time continuous input signal uses comparators to compare with a reference and a logic device

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Publication number
DE20120385U1
DE20120385U1 DE20120385U DE20120385U DE20120385U1 DE 20120385 U1 DE20120385 U1 DE 20120385U1 DE 20120385 U DE20120385 U DE 20120385U DE 20120385 U DE20120385 U DE 20120385U DE 20120385 U1 DE20120385 U1 DE 20120385U1
Authority
DE
Germany
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comparators
input signal
circuit arrangement
logic device
time interval
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20120385U
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German (de)
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IC Haus GmbH
Original Assignee
IC Haus GmbH
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Publication date
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Publication of DE20120385U1 publication Critical patent/DE20120385U1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
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    • H03M1/0863Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise of switching transients, e.g. glitches
    • H03M1/0872Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise of switching transients, e.g. glitches by disabling changes in the output during the transitions, e.g. by holding or latching
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/36Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type

Landscapes

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

Abstract

A circuit for A/D conversion of a continuous input signal which may have interference uses comparators (20-27) to compare with a reference and a logic device (110) for digital conversion. A device (100) detects the time separation between two directly following sides of signals and amplifies this if less than a minimum. A circuit for A/D conversion of a continuous input signal which may have interference has many comparators (20-27) to compare it to a reference and a logic device (110) to convert their output into a multiplace digital word. A device (100) next to the comparators detects the time separation between two directly following sides of two digital output signals and amplifies this by an adjustable amount if it is less than a minimum value.

Description

OHC 0410DEG iC-Haus GmbHOHC 0410DEG iC-Haus GmbH

Schaltungsanordnung zur A/D-Umsetzung wenigstens eines zeitkontinuierlichen EingangssignalsCircuit arrangement for A/D conversion of at least one continuous-time input signal

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen 'wenigstens eines zeitkontinuierlichen Eingangssignals, welches Störungen aufweisen kann, in ein mehrstelliges digitales Wort gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for converting at least one time-continuous input signal, which may have interference, into a multi-digit digital word according to the preamble of claim 1.

A/D-Umsetzer zum Umsetzen zeitkontinuierlicher Eingangssignale in ein entsprechendes mehrstelliges digitales Wort sind allgemein bekannt. A/D-Umsetzer, die beispielsweise nach dem Parallelverfahren arbeiten, weisen eingangsseitig mehrere Komparatoren auf, an die neben dem umzusetzenden zeitkontinuierlichen Eingangssignal äquidistante Referenzspannungen angelegt werden, die mit Hilfe eines Spannungsteilers erzeugt werden. In Abhängigkeit von der Amplitude des analogen Eingangssignals erzeugen die Komparatoren am Ausgang eine logische Eins oder eine logische Null. Diese logischen Ausgangszustände der Komparatoren werden in einer Logikeinrichtung, beispielsweise in einem Prioritätsdecoder zu einem entsprechenden mehrstelligen digitalen Wort, beispielsweise in eine binäre Zahl umgesetzt, die proportional zum augenblicklichen Amplitudenwert des zeitkontinuierlichen Eingangssignals ist. Ein solcher A/D-Umsetzer ist beispielsweise aus dem Lehrbuch von U. Tietze et. al. „Halbleiter- Schaltungstechnik", 11. Auflage, Springer Verlag, Seite 1047" bekannt.A/D converters for converting continuous-time input signals into a corresponding multi-digit digital word are well known. A/D converters that work according to the parallel method, for example, have several comparators on the input side to which equidistant reference voltages are applied in addition to the continuous-time input signal to be converted. These reference voltages are generated using a voltage divider. Depending on the amplitude of the analog input signal, the comparators generate a logical one or a logical zero at the output. These logical output states of the comparators are converted in a logic device, for example in a priority decoder, into a corresponding multi-digit digital word, for example a binary number that is proportional to the current amplitude value of the continuous-time input signal. Such an A/D converter can be found, for example, in the textbook by U. Tietze et. al. "Semiconductor Circuit Technology", 11th edition, Springer Verlag, page 1047".

Ein Problem bei A/D-Umsetzern ist darin zu sehen, dass die umzusetzenden zeitkontinuierlichen Eingangssignale Störungen, beispielsweise in Form von Spikes, das sind kurze Störimpulse, aufweisen können. Diese Störungen können dazu führen, dass die in der Logikeinrichtung erzeugten digitalen Signale derart kurze Impulslängen aufweisen, dass eine nachfolgende digitale Signalverarbeitung- oder -auswertung, z.B. in einem Zähler aufgrund dessen Grenzfrequenz nicht mehr fehlerfrei durchgeführt werden kann.One problem with A/D converters is that the time-continuous input signals to be converted can contain interference, for example in the form of spikes, which are short interference pulses. These interferences can lead to the digital signals generated in the logic device having such short pulse lengths that subsequent digital signal processing or evaluation, e.g. in a counter, can no longer be carried out without errors due to its limit frequency.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen wenigstens eines zeitkontinuierlichen Eingangssignals in ein mehrstelliges digitales Wort bereitzustellen, welche auch bei einem impulsartige Störungen aufweisenden Eingangssignal eine korrekte Verarbeitung oder Auswertung eines umgesetzten mehrstelligen digitalen Wortes ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing a circuit arrangement for converting at least one time-continuous input signal into a multi-digit digital word, which enables correct processing or evaluation of a converted multi-digit digital word even in the case of an input signal having pulse-like interference.

Der Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, sicherzustellen, dass jeweils zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken verschiedener Komparator-Ausgangssignale ein zeitlicher Mindestabstand eingehalten wird. Denn infolge von insbesondere impulsartigen Störungen im Eingangssignal können mehrere Komparatoren in sehr kurzen Zeitabständen hintereinander geschaltet werden. Dies bewirkt, dass der zeitliche Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Flanken verschiedener Komparator-Ausgangssignale so kurz wird, dass eine nachfolgende Verarbeitungseinrichtung das umgesetzte mehrstellige digitale Wort nicht korrekt erkennen und weiterverarbeiten kann.The core idea of the invention is to ensure that a minimum time interval is maintained between two immediately consecutive edges of different comparator output signals. This is because, as a result of particularly pulse-like disturbances in the input signal, several comparators can be connected in series at very short time intervals. This means that the time interval between two immediately consecutive edges of different comparator output signals becomes so short that a subsequent processing device cannot correctly recognize and further process the converted multi-digit digital word.

Das oben angegebene technische Problem löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The above-mentioned technical problem is solved by the invention with the features of claim 1.

Danach ist eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen wenigstens eines zeitkontinuierlichen Eingangssignals, welches gestört sein kann, in ein mehrstelliges digitales Wort vorgesehen,
wobei die Schaltungsanordnung mehrere Komparatoren zum
jeweiligen Vergleichen des zeitlich kontinuierlichen
Eingangssignals mit einem geeigneten Referenzsignal und eine Logikeinrichtung zum Umsetzen der digitalen Ausgangssignale der Komparatoren in ein mehrstelliges digitales Wort
aufweist. Um zu vermeiden, dass infolge von Störungen, zum
Beispiel in Form von Spannungsspitzen im Eingangssignal die Schaltzeitpunkte mehrerer Komparatoren derart kurz
According to this, a circuit arrangement is provided for converting at least one continuous-time input signal, which may be disturbed, into a multi-digit digital word,
wherein the circuit arrangement comprises several comparators for
respective comparisons of the temporally continuous
input signal with a suitable reference signal and a logic device for converting the digital output signals of the comparators into a multi-digit digital word
To avoid that, as a result of interference,
Example in the form of voltage peaks in the input signal the switching times of several comparators are so short

aufeinanderfolgen, dass eine fehlerfreie Verarbeitung eines in der Logikeinrichtung umgesetzten digitalen Wortes nicht
mehr möglich ist, ist den Komparatoren eine Einrichtung zum Detektieren des zeitlichen Abstandes zwischen jeweils zwei
unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken von zwei digitalen Ausgangssignalen verschiedener Komparatoren zugeordnet. Die Einrichtung ist ferner zum Vergrößern des detektierten
zeitlichen Abstandes um einen einstellbaren Betrag
ausgebildet, wenn dieser zeitliche Abstand einen
einstellbaren zeitlichen Mindestabstand unterschreitet. Der zeitliche Mindestabstand hängt unter anderem von der
successive that error-free processing of a digital word converted in the logic device is not
is no longer possible, the comparators are provided with a device for detecting the time interval between two
immediately consecutive edges of two digital output signals from different comparators. The device is also designed to increase the detected
time interval by an adjustable amount
trained if this time interval is a
The minimum time interval depends, among other things, on the

Grenzfrequenz einer der Logikeinrichtung nachgeschalteten
Verarbeitungseinrichtung ab.
Cutoff frequency of a logic device connected downstream
processing facility.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Advantageous further training is the subject of
Subclaims.

So kann beispielsweise die Detektions- und
Vergrößerungseinrichtung ein Monoflop zum Vergrößern des
For example, the detection and
Magnification device a monoflop to enlarge the

• ··

• ··

S «♦ ··S «♦ ··

zeitlichen Abstandes zwischen den detektieren aufeinanderfolgenden Flanken aufweisen.time interval between the detected successive edges.

Die Logikeinrichtung liefert vorteilhafterweise zwei inkrementale Ausgangssignale, die ein zweistelliges digitales Wort bilden. Derartige Logikeinrichtungen, die nicht den proportionalen, d.h. absoluten Zahlenwert des Augenblickwertes eines umzusetzenden zeitkontinuierlichen Eingangssignals, sondern nur die Änderung und Richtung der Änderung des Eingangssignals erzeugen, sind allgemein bekannt.The logic device advantageously supplies two incremental output signals which form a two-digit digital word. Such logic devices, which do not generate the proportional, i.e. absolute numerical value of the instantaneous value of a continuous-time input signal to be converted, but only the change and direction of the change in the input signal, are generally known.

Bei einer Ausführungsform wird ein zeitkontinuierliches Eingangssignal an den ersten Eingang jedes Komparators angelegt, wohingegen an den zweiten Eingang der Komparatoren äquidistante Referenzspannungen angelegt werden, die an einem Spannungsteiler abfallen.In one embodiment, a continuous-time input signal is applied to the first input of each comparator, whereas equidistant reference voltages dropped across a voltage divider are applied to the second input of the comparators.

Eine alternative Ausführungsform für eine Sinus/Digital-Wandlung sieht vor, dass an einen Komparator ein sinusförmiges Eingangssignal und an einen anderen Komparator ein cosinusförmiges Eingangssignals angelegt wird, wobei an die übrigen Komparatoren jeweils ein Eingangssignal angelegt wird, welches einer vorbestimmten Verknüpfung des sinus- und cosinusförmigen Eingangssignals entspricht. Die Verknüpfung des sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignals erfolgt beispielsweise derart, dass aufeinanderfolgende Schaltzeitpunkte zweier Komparatoren bei nicht gestörten Eingangssignalen äquidistant sind, und damit proportional zu den Winkelwerten des sinusförmigen Eingangssignals sind.An alternative embodiment for a sine/digital conversion provides that a sinusoidal input signal is applied to one comparator and a cosinusoidal input signal is applied to another comparator, with an input signal being applied to each of the remaining comparators which corresponds to a predetermined combination of the sinusoidal and cosinusoidal input signals. The combination of the sinusoidal and cosinusoidal input signals is carried out, for example, in such a way that successive switching times of two comparators are equidistant when the input signals are not disturbed, and are therefore proportional to the angle values of the sinusoidal input signal.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegendenThe invention is explained below using an embodiment in conjunction with the enclosed

Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Drawings explained in more detail.
Show it:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines A/D-Umsetzers nach dem Parallelverfahren, in dem die Erfindung verwirklicht ist, Fig. 2A den zeitlichen Verlauf eines störungsfreienFig. 1 is a schematic block diagram of an A/D converter according to the parallel method in which the invention is implemented, Fig. 2A shows the time course of a disturbance-free

sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignals, Fig. 2B den zeitlichen Verlauf der störungsfreien Ausgangszustände der in Fig. 1 gezeigten Komparatoren,sinusoidal and cosinusoidal input signal, Fig. 2B the time course of the interference-free output states of the comparators shown in Fig. 1,

Fig. 2C den zeitlichen Verlauf der störungsfreienFig. 2C the time course of the fault-free

inkrementalen Ausgangszustände der Logikeinrichtung, Fig. 3A den zeitlichen Verlauf eines gestörten sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignals, Fig. 3B den zeitlichen Verlauf der gestörtenincremental output states of the logic device, Fig. 3A the time course of a disturbed sinusoidal and cosinusoidal input signal, Fig. 3B the time course of the disturbed

Ausgangszustände der in Fig. 1 gezeigtenInitial states of the shown in Fig. 1

Komparatoren,
Fig. 3C den zeitlichen Verlauf der störungsbehafteten inkrementalen Ausgangszustände der Logikeinrichtung, Fig. 4A den zeitlichen Verlauf der Ausgangszustände der in
Comparators,
Fig. 3C shows the temporal progression of the faulty incremental output states of the logic device, Fig. 4A shows the temporal progression of the output states of the

Fig. 1 gezeigten Korrektur-Einrichtung, und Fig. 4B den zeitlichen Verlauf der erfindungsgemäßFig. 1 shown correction device, and Fig. 4B the time course of the inventive

korrigierten inkrementalen Ausgangszustände dercorrected incremental output states of the

Logikeinrichtung.
25
Logic device.
25

Fig. 1 zeigt exemplarisch einen A/D-Umsetzer 10, in diesem Fall einen Sinus/Digital-Umsetzer, der eingangsseitig acht Komparatoren 20 bis 27 aufweist. An den ersten Eingang des Komparators 20 ist ein sinusförmiges Eingangssignal angelegt. An den zweiten Eingang des Komparators 20 ist ein geeignetes Referenzsignal REF angelegt, welches im vorliegenden Beispiel die Mittenspannung (DC-Potential) des Sinussignals ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist an den Komparator 24 ein cosinusförmigesFig. 1 shows an example of an A/D converter 10, in this case a sine/digital converter, which has eight comparators 20 to 27 on the input side. A sinusoidal input signal is applied to the first input of the comparator 20. A suitable reference signal REF is applied to the second input of the comparator 20, which in the present example is the center voltage (DC potential) of the sinusoidal signal. As Fig. 1 shows, a cosinusoidal

Eingangssignal angelegt. An den zweiten Eingang des Komparators 2 4 ist das Referenzsignal REF angelegt. An die Komparatoren 21 bis 23 und 25 bis 27 wird jeweils ein Eingangssignal angelegt, welches aus einer geeigneten Verknüpfung des sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignals hervorgeht. Die Verknüpfungsvorschrift kann beispielsweise dem Additionstheorem asin (tut) +bcosinus (tut ) entsprechen. Die Gewichtungsfaktoren a und b werden so gewählt, dass die aufeinanderfolgenden Schaltzeitpunkte der Komparatoren 20 bis 27, d.h. zum Beispiel die Schaltzeitpunkte der Komparatoren 20 und 21, die Schaltzeitpunkte der Komparatoren 21 und 22 usw. bis zu den Schaltzeitpunkten der Komparatoren 26 und 27 bei nicht gestörten Eingangssignalen mit konstanter Frequenz äquidistant zueinander sind. Die Verknüpfung der Eingangssignale ist in Fig. 1 durch die Gewichtungselemente 30, 31, 40, 41, 50, 51, 60, 61, 70, 71 und 80, 81 und die Addierer 90 bis 95 symbolisch dargestellt.Input signal applied. The reference signal REF is applied to the second input of the comparator 2 4. An input signal is applied to each of the comparators 21 to 23 and 25 to 27, which results from a suitable combination of the sinusoidal and cosinusoidal input signals. The combination rule can, for example, correspond to the addition theorem asin (tut) +bcosinus (tut ). The weighting factors a and b are selected such that the successive switching times of the comparators 20 to 27, i.e. for example the switching times of the comparators 20 and 21, the switching times of the comparators 21 and 22, etc. up to the switching times of the comparators 26 and 27 are equidistant from one another in the case of undisturbed input signals with a constant frequency. The combination of the input signals is symbolically represented in Fig. 1 by the weighting elements 30, 31, 40, 41, 50, 51, 60, 61, 70, 71 and 80, 81 and the adders 90 to 95.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 27 werden an eine Korrektur-Einrichtung 100 angelegt, die erfindungsgemäß dafür sorgt, dass bei gestörten Eingangssignalen der zeitliche Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanke von zwei verschiedenen Ausgangszuständen oder Ausgangssignalen zweier Komparatoren einen zeitlichen Mindestabstand nicht unterschreitet. Die Funktionsweise der Korrektur-Einrichtung 100 wird weiter unten noch detailliert beschrieben.The output signals of the comparators 20 to 27 are applied to a correction device 100, which according to the invention ensures that in the case of disturbed input signals, the time interval between two immediately consecutive edges of two different output states or output signals of two comparators does not fall below a minimum time interval. The functioning of the correction device 100 is described in more detail below.

Die in der Korrektur-Einrichtung 100 korrigierten Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 27 werden dann einer Logikeinrichtung 110 zugeführt, die im vorliegenden Beispiel in an sich bekannter Weise aus den am Eingang anliegendenThe output signals of the comparators 20 to 27 corrected in the correction device 100 are then fed to a logic device 110, which in the present example in a manner known per se calculates the

Ausgangssignalen der Komparatoren 20 bis 27 ein inkrementrales Ausgangssignal a und ein inkrementales Ausgangssignal b sowie ein Startsignal c erzeugt. Die inkrementalen Ausgangssignale a und b bilden ein zweistelliges digitales Wort, welches nicht den proportionalen Zahlenwert einer Augenblicksamplitude des umzusetzenden Eingangssignals, sondern lediglich die Änderung und die Richtung der Änderung des Eingangssignals widerspiegelt. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei einer sehr großen Anzahl von Komparatoren mit lediglich zwei Ausgangsleitungen zur Darstellung des zweistelligen Wortes auszukommen, um eine A/D-Umsetzung durchzuführen. Mit anderen Worten wird somit ein von &eegr; Komparatoren empfangenes zeitkontinuierliches Eingangssignals in ein digitales zweistelliges Wort umgesetzt.Output signals of the comparators 20 to 27 generate an incremental output signal a and an incremental output signal b as well as a start signal c. The incremental output signals a and b form a two-digit digital word which does not reflect the proportional numerical value of an instantaneous amplitude of the input signal to be converted, but merely the change and the direction of the change in the input signal. In this way, even with a very large number of comparators, it is possible to manage with just two output lines to represent the two-digit word in order to carry out an A/D conversion. In other words, a time-continuous input signal received by &eegr; comparators is converted into a digital two-digit word.

Nachfolgend wir die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten A/D-Umsetzers 10 anhand der Figuren 2A bis 4B näher erläutert.The functionality of the A/D converter 10 shown in Fig. 1 is explained in more detail below using Figures 2A to 4B.

Wie bereits erwähnt, sei angenommen, dass an dem Komparator 20 ein sinusförmiges Eingangssignal und an dem Komparator 24 ein cosinusförmiges Eingangssignal angelegt wird, von denen jeweils eine vollständige Periode in Fig. 2A dargestellt ist.As already mentioned, it is assumed that a sinusoidal input signal is applied to the comparator 20 and a cosinusoidal input signal is applied to the comparator 24, a complete period of each of which is shown in Fig. 2A.

Es sei angemerkt, dass die Figuren 2A bis 2C den idealen, d. h. störungsfreien Betriebszustand darstellen.It should be noted that Figures 2A to 2C represent the ideal, i.e. trouble-free operating state.

Fig. 2B zeigt die Ausgangszustände der Komparatoren 20 bis 27, wobei der unterste Kurvenverlauf den logischen Ausgangs- oder Schaltzustand des Komparators 20 und die vierte Kurve von oben den logischen Ausgangs- oder Schaltzustand des Komparators 24 zeigen. Die zweite Kurve von unten zeigt den Ausgangszustand des Komparators 21, die dritte Kurve vonFig. 2B shows the output states of the comparators 20 to 27, with the lowest curve showing the logical output or switching state of the comparator 20 and the fourth curve from the top showing the logical output or switching state of the comparator 24. The second curve from the bottom shows the output state of the comparator 21, the third curve from

unten zeigt den Ausgangszustand des Komparators 22 und die vierte Kurve von unten zeigt den Ausgangszustand des Komparators 23. Die sechste Kurve von unten zeigt den Ausgangszustand des Komparators 25, die siebte Kurve von unten zeigt den Ausgangszustand des Komparators 26 und die oberste Kurve zeigt den zeitlichen Ausgangszustand des Komparators 27, und zwar während einer Periodenlänge.bottom shows the output state of comparator 22 and the fourth curve from the bottom shows the output state of comparator 23. The sixth curve from the bottom shows the output state of comparator 25, the seventh curve from the bottom shows the output state of comparator 26 and the top curve shows the temporal output state of comparator 27, during one period length.

Wie Fig. 2B deutlich zeigt, ist der zeitliche Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken der Ausgangszustände der Komparatoren 20 bis 27 äquidistant.As Fig. 2B clearly shows, the time interval between two immediately successive edges of the output states of the comparators 20 to 27 is equidistant.

Fig. 2C zeigt die inkrementalen Ausgangssignale a und b der Logikeinrichtung 110. Der obere Kurvenverlauf in Fig. 2C zeigt das Ausgangssignal a, wohingegen der untere Kurvenverlauf das Ausgangssignal b darstellt. An dem zeitlichen Verlauf der Ausgangszustände a und b am Ausgang der Logikeinrichtung 110 erkennt man, dass sich mit jeder Änderung eines Ausgangszustandes eines der Komparatoren die Ausgangszustände a oder b, und zwar abwechselnd ändern.Fig. 2C shows the incremental output signals a and b of the logic device 110. The upper curve in Fig. 2C shows the output signal a, whereas the lower curve represents the output signal b. From the temporal progression of the output states a and b at the output of the logic device 110, it can be seen that with each change in the output state of one of the comparators, the output states a or b change, and indeed alternately.

Der Startzeitpunkt für den Umsetzungsbetrieb des A/D-Umsetzers 10 wird durch das Startsignal c festgelegt.Im vorliegenden Beispiel beginnt die Umsetzung der Eingangssignale in dem Zeitpunkt t=0, d. h. das cosinusförmige Eingangssignal ist maximal während das sinusförmige Eingangssignal Null ist.The starting time for the conversion operation of the A/D converter 10 is determined by the start signal c. In the present example, the conversion of the input signals begins at the time t=0, i.e. the cosine-shaped input signal is maximum while the sine-shaped input signal is zero.

Für die weitere Erläuterung betrachten wir nunmehr den Betrieb des A/D-Umsetzers 10 mit störungsbehafteten Eingangssignalen. Wie Fig. 3A zeigt, liegt am Komparator ein gestörtes Sinussignal an, wohingegen am Komparator 24 ein gestörtes Cosinussignal anliegt. Fig. 3B zeigt wiederum dieFor further explanation, we now consider the operation of the A/D converter 10 with noisy input signals. As Fig. 3A shows, a noisy sine signal is present at the comparator, whereas a noisy cosine signal is present at the comparator 24. Fig. 3B again shows the

zeitlichen Verläufe der Ausgangszustände der Komparatoren 20 bis 27. Bis zum Zeitpunkt ti verlaufen die Eingangssignale ungestört, so dass auch die Ausgangssignale der Komparatoren, wie Fig. 3B zeigt, bis zum Zeitpunkt ti den gleichen zeitlichen Abstand zueinander haben. Im Zeitpunkt ti erfolgt jedoch eine sprunghafte Störung des sinus- und cosinusförmigen Eingangssignals. Dies hat zur Folge, dass die Schaltzeitpunkte der Komparatoren 24 bis 26 im wesentlichen zusammenfallen.temporal progressions of the output states of the comparators 20 to 27. Up to time ti, the input signals are undisturbed, so that the output signals of the comparators, as shown in Fig. 3B, also have the same temporal distance from each other up to time ti. At time ti, however, there is a sudden disturbance of the sinusoidal and cosinusoidal input signal. This means that the switching times of the comparators 24 to 26 essentially coincide.

Ohne Zwischenschaltung der Korrektur-Einrichtung 100 würde die Logikeinrichtung 110 die in Fig. 3C dargestellten zeitlichen Ausgangszustände a und b erzeugen. Der zweite Impuls des Ausgangssignals b wäre so kurz, dass eine der Logikeinrichtung 110 nachgeschalteteWithout the interposition of the correction device 100, the logic device 110 would generate the temporal output states a and b shown in Fig. 3C. The second pulse of the output signal b would be so short that a downstream of the logic device 110

Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise ein digitaler Zähler infolge seiner Grenzfrequenz diesen Impuls nicht mitzählen und somit ein falsches Zählergebnis liefern würde.Processing device, for example a digital counter, would not count this pulse due to its limit frequency and would therefore deliver an incorrect counting result.

Um derartige Verzerrungen in den Ausgangssignalen a und b der Logikeinrichtung 110 zu vermeiden, werden die Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 27 der Korrektur-Einrichtung 100 zugeführt. Die Korrektur-Einrichtung 100 detektiert die Flanken in den Ausgangssignalen der Komparatoren 20 bis 27 und vergleicht hierbei die zeitlichen Abstände zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken von zwei Ausgangssignalen. Mit anderen Worten ermittelt die Korrektur-Einrichtung 100 unter anderem den zeitlichen Abstand zwischen der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Komparators 20 und der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Komparators 21. Anschließend wird der zeitliche Abstand zwischen der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Komparators 21 und der ansteigenden Flanke desIn order to avoid such distortions in the output signals a and b of the logic device 110, the output signals of the comparators 20 to 27 are fed to the correction device 100. The correction device 100 detects the edges in the output signals of the comparators 20 to 27 and compares the time intervals between two immediately consecutive edges of two output signals. In other words, the correction device 100 determines, among other things, the time interval between the rising edge of the output signal of the comparator 20 and the rising edge of the output signal of the comparator 21. The time interval between the rising edge of the output signal of the comparator 21 and the rising edge of the

Ausgangssignals des Komparators 22 verglichen, u. s. w.. Die Korrektur-Einrichtung 100 stellt fest, dass bis zum Zeitpunkt ti die zeitlichen Abstände zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken, die den Schaltzeitpunkten der jeweiligen Komparatoren entsprechen, den geforderten zeitlichen Minimalabstand einhalten. Mit Beginn der Störung der Eingangssignale, etwa zum Zeitpunkt ti, erkennt die Korrektur-Einrichtung 100, dass die zeitlichen Abstände zwischen den ansteigenden Flanken der beiden Ausgangssignale der Komparatoren 24 und 25 sowie 25 und 26 unter den zeitlichen Mindestabstand gefallen sind. Eine Unterschreitung des zeitlichen Mindestabstandes erkennt die Korrektur-Einrichtung 100 ebenfalls zwischen den ansteigenden Flanken der Ausgangssignale der Komparatoren 25 und 26. Eine beispielsweise als Monoflop ausgebildete Verzögerungseinrichtung sorgt dafür, dass der zeitliche Abstand der ansteigenden Flanken zwischen den Ausgangssignalen der Komparatoren 24 und 25 sowie die ansteigenden Flanken der Ausgangssignale der Komparatoren und 2 6 derart zueinander verschoben werden, dass der geforderte zeitliche Mindestabstand zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen erreicht wird. Die am Ausgang der Korrektur-Einrichtung 100 anliegenden korrigierten Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 27 sind in Fig. 4A dargestellt. Die sich dank der korrigierten Komparator-Ausgangssignale ergebenden inkrementalen Ausgangssignale a und b der Logikeinrichtung 140 sind in Fig. 4B dargestellt. Wie deutlich zu sehen ist, konnte infolge der in der Korrektur-Einrichtung 100 vorgenommenen Korrekturmaßnahme die Länge des zweiten Impulses in dem inkrementalen Ausgangssignal b der Logikeinrichtung 110 verlängert werden, so dass ein der Logikeinrichtung 110 nachgeschalteter Zähler die Impulse der inkrementalen Ausgangssignale a und b fehlerfrei erkennen undOutput signal of comparator 22 is compared, etc. The correction device 100 determines that up to time ti the time intervals between immediately successive edges, which correspond to the switching times of the respective comparators, comply with the required minimum time interval. When the disturbance of the input signals begins, approximately at time ti, the correction device 100 recognizes that the time intervals between the rising edges of the two output signals of comparators 24 and 25 and 25 and 26 have fallen below the minimum time interval. The correction device 100 also detects an undershoot of the minimum time interval between the rising edges of the output signals of the comparators 25 and 26. A delay device, designed for example as a monoflop, ensures that the time interval of the rising edges between the output signals of the comparators 24 and 25 and the rising edges of the output signals of the comparators 2 and 6 are shifted relative to one another in such a way that the required minimum time interval between the respective output signals is achieved. The corrected output signals of the comparators 20 to 27 present at the output of the correction device 100 are shown in Fig. 4A. The incremental output signals a and b of the logic device 140 resulting thanks to the corrected comparator output signals are shown in Fig. 4B. As can be clearly seen, as a result of the corrective measure carried out in the correction device 100, the length of the second pulse in the incremental output signal b of the logic device 110 could be extended, so that a counter connected downstream of the logic device 110 could detect the pulses of the incremental output signals a and b without error and

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1111

verarbeiten kann.can process.

Dank der Korrektur-Einrichtung 100, die zwischen den Komparatoren 20 und 27 und der Logikeinrichtung 110 angeordnet ist, ist es möglich, in den Eingangssignalen auftretende Störspitzen auszublenden, indem die gestörten Ausgangssignale der Komparatoren 20 bis 27 im Zeitverhalten korrigiert werden, dass zum Beispiel in einem nachgeschalteten digitalen Zähler Zählimpulse verloren gehen.Thanks to the correction device 100, which is arranged between the comparators 20 and 27 and the logic device 110, it is possible to suppress interference peaks occurring in the input signals by correcting the time behavior of the disturbed output signals of the comparators 20 to 27 so that, for example, counting pulses are lost in a downstream digital counter.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Umsetzen wenigstens eines zeitkontinuierlichen Eingangssignals, welches Störungen aufweisen kann, in ein mehrstelliges digitales Wort, wobei die Schaltungsanordnung mehrere Komparatoren (20-27) zum jeweiligen Vergleichen des zeitlich kontinuierlichen Eingangssignals mit einem Referenzsignal (REF) und eine Logikeinrichtung (110) zum Umsetzen der digitalen Ausgangssignale der Komparatoren (20-27) in ein mehrstelliges digitales Wort aufweist, gekennzeichnet durch eine den Komparatoren (20-27) zugeordnete Einrichtung (100) zum Detektieren des zeitlichen Abstandes zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Flanken von zwei digitalen Ausgangssignalen entsprechender Komparatoren(20, 21; 21, 22; 22, 23; 23, 24; 24, 25; 25, 26; 26, 27) und zum Vergrößern des detektierten zeitlichen Abstandes um einen einstellbaren Betrag, wenn der zeitliche Abstand einen einstellbaren zeitlichen Mindestabstand unterschreitet. 1. Circuit arrangement for converting at least one time-continuous input signal, which may have interference, into a multi-digit digital word, the circuit arrangement having a plurality of comparators (20-27) for comparing the time-continuous input signal with a reference signal (REF) and a logic device ( 110 ) for converting the digital output signals of the comparators ( 20-27 ) into a multi-digit digital word, characterized by a device ( 100 ) assigned to the comparators ( 20-27 ) for detecting the time interval between two immediately successive edges of two digital output signals of corresponding comparators ( 20 , 21 ; 21 , 22 ; 22 , 23 ; 23 , 24 ; 24 , 25 ; 25 , 26 ; 26 , 27 ) and for enlarging of the detected time interval by an adjustable amount if the time interval falls below an adjustable minimum time interval. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) ein Monoflop zum Vergrößern des zeitlichen Abstandes aufweist. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the device ( 100 ) has a monoflop for increasing the time interval. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung (110) zwei inkrementale Ausgangssignale liefert, die ein zweistelliges digitales Wort bilden. 3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the logic device ( 110 ) supplies two incremental output signals which form a two-digit digital word. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung (110) mit einer digitalen Auswerte- und/oder Verarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Zähler verbunden ist. 4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the logic device ( 110 ) is connected to a digital evaluation and/or processing device, in particular a counter. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einen Komparator (20) ein sinusförmiges Eingangssignal, an einen anderen Komparator (24) ein cosinusförmiges Eingangssignal und an die übrigen Komparatoren (21-26) jeweils ein Eingangssignal angelegt wird, welches einer vorbestimmten Verknüpfung des sinus- und cosinusförmigen Eingangssignals entspricht. 5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that a sinusoidal input signal is applied to one comparator ( 20 ), a cosinusoidal input signal is applied to another comparator ( 24 ), and an input signal is applied to each of the remaining comparators ( 21-26 ), which corresponds to a predetermined combination of the sinusoidal and cosinusoidal input signals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE69119543T2 (en) * 1990-11-09 1996-11-28 Philips Electronics Nv Analog-digital converter with delay correction
US5831567A (en) * 1996-12-27 1998-11-03 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method and signal processing apparatus for generating digital signal from analog signal

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