DE20313893U1 - Analog/digital (A/D) converter for integrated electronic circuit on semiconductor chip converts analog input signal to proportional digital output signal, using reference frequency, several resistors, capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) sind seit vielen Jahren bekannt und in vielen elektronischen Geräten im Einsatz. Sie wandeln ein analoges Eingangssignal in einen zu diesem Eingangswert proportionalen digitalen Ausgangswert um. Wichtige Kennzahlen sind hier die Auflösung, in der Regel durch die Zahl der Ausgangsbits beschrieben, und die Geschwindigkeit des Wandlers. Diese wird in der Regel in Samples/Sekunde angegeben.Analog / digital converter (A / D converter) have been known for many years and are used in many electronic devices. They convert an analog input signal into one that is proportional to this input value digital output value. Important key figures here are the resolution, in usually described by the number of output bits and the speed of the converter. This is usually given in samples / second.
Ein weiteres sehr wichtiges Kriterium für den praktischen Einsatz ist die Möglichkeit der kostengünstigen Implementation in einer integrierten Schaltung. Auf einem solchen Chip sind analoge Schaltungen hoher Genauigkeit jedoch nur schwierig und mit zusätzlichem Kostenaufwand realisierbar. Ferner ist im Gegensatz zu rein digitalen Schaltungen eine quasi automatische Verkleinerung der Schaltung mit jeder Chip-Generation nicht möglich. Aus diesem Grund haben in den letzten Jahren A/D-Wandler nach dem Delta-Sigma-Prinzip weite Verbreitung gefunden. Diese benutzen in der Regel nur einen 1-Bit A/D-Wandler und erreichen durch Überabtastung des Eingangssignals und anschließende digitale Filterung eine hohe Auflösung. Dadurch kann der analoge Schaltungsteil klein gehalten werden; ferner wirken sich bestimmte Unzulänglichkeiten der analogen Schaltung nicht auf die Qualität des Wandlers aus.Another very important criterion for the practical Use is the possibility the inexpensive Implementation in an integrated circuit. On one However, high accuracy analog circuits are difficult on chip and with additional Realizable costs. Furthermore, in contrast to purely digital Circuits a quasi-automatic downsizing of the circuit not possible with every chip generation. Because of this, have A / D converter in recent years widely used according to the delta-sigma principle. Use this usually only a 1-bit A / D converter and achieve by oversampling of the input signal and subsequent digital filtering high resolution. As a result, the analog circuit part can be kept small; further affect certain shortcomings the analog circuit does not depend on the quality of the converter.
Nachteil der Delta-Sigma-Wandler ist die notwendige Überabtastung. Das heißt, dass die Datenrate in Samples/s deutlich unter der Abtastrate des Wandlers liegt. Dadurch sind schnelle A/D-Wandler mit Datenraten von über ca. 10 Msamples/s nicht mit dem Delta-Sigma-Prinzip zu realisieren. Hier werden bislang aufwendige Flashwandler eingesetzt, die den Nachteil haben, in Abhängigkeit von der Bit-Auflösung exponentiell steigenden Schaltungsaufwand zu erfordern.Disadvantage of the delta-sigma converter is the necessary oversampling. This means, that the data rate in samples / s is clearly below the sampling rate of the Converter. This makes fast A / D converters with data rates from above approx. 10 Msamples / s cannot be realized with the delta-sigma principle. So far, elaborate flash converters have been used here To have a disadvantage depending on the bit resolution to require exponentially increasing circuitry.
Der vorliegenden Erfindung hat die Aufgabe einen schnellen A/D-Wandler mit geringem Aufwand und einfacher Chip-Integration zu realisieren.The present invention has the Task a fast A / D converter with little effort and easier Realize chip integration.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mit Hilfe einer Referenzfrequenz die analoge Eingangsspannung
in ein Pulssignal umgewandelt wird, dessen Impulslänge proportional
zur analogen Eingangsspannung ist (siehe
Ein zusätzlicher Vorteil der Schaltung
ergibt sich aus
Entsprechend Anspruch 2 kann man diese Anordnung weiter verbessern in dem durch ein XOR-Gatter die Referenzfrequenz mit dem Pulssignal verknüpft wird und dadurch ein Pulssignal mit zwei hintereinanderliegenden Pulsen unterschiedlicher Länge (P1, P2) entsteht.According to claim 2 one can this arrangement further improve the by an XOR gate Reference frequency is linked to the pulse signal and thereby a pulse signal with two successive pulses of different lengths (P1, P2) arises.
Diese Impulse haben maximal die halbe Länge gegenüber dem Impulssignal, das sich aus der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ergibt. Dadurch wird zum Ausmessen der Impulse auch nur eine Delayline mit der halben Länge benötigt, was auch die Zahl der benötigten Flip-Flops halbiert.These impulses have a maximum of half Length versus Pulse signal resulting from the circuit arrangement according to claim 1 results. This means that only one delay line is used to measure the pulses with half the length needed which is also the number of needed Halved flip-flops.
Entsprechend Anspruch 3 ist es vorteilhaft aus
den gemessenen Impulslängen
P1 und P2 einen Quotienten folgender Form zu bilden:
Dadurch entstehen folgende Vorteile:This has the following advantages:
- a) Bei P1 = P2 entsteht immer der Ausgangswert Null. a) With P1 = P2, the initial value is always zero.
- b) P1+P2 sind unabhängig von dem analogen Eingangssignal konstant und entsprechen dem ausgemessene Wert der Referenzfrequenz. Hier gehen also die Referenzfrequenz und die Delaywerte der Delayline ein. b) P1 + P2 are independent constant from the analog input signal and correspond to the measured one Value of the reference frequency. So here go the reference frequency and the delay values of the delay line.
- c) Der Faktor K sollte so gewählt werden, dass eine Änderung des Wertes von P1 oder P2 um eins auch zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangswertes D führt.c) The factor K should be chosen so that a change the value of P1 or P2 by one also for a corresponding change of the initial value D leads.
Entsprechend Anspruch 4 ist es vorteilhaft, dass der oder die Eingangsbuffer hinter der analogen Außenbeschaltung durch eine getrennte spezielle Spannungsversorgung vom Rest der Schaltung entkoppelt werden. Dadurch verfälschen Störspannungen auf der Versorgungsleitung der integrierten Schaltung nicht den gemessenen Analogwert. Dieser Störeffekt tritt insbesondere durch eine Modulation der Eingangsschwellspannung der Eingangsbuffer durch die Versorgungsspannung auf. Diese Störung kann auch vermieden werden, wenn anstatt einfacher Eingangsbuffer Komperatoren an den Eingängen verwendet werden und diese Komparatoren mit einer entstörten Vergleichsspannung am zweiten Komparatoreingang versorgt werden.According to claim 4, it is advantageous that the input buffer (s) behind the analog external circuit by a separate special power supply from the rest of the Circuit be decoupled. This falsifies interference voltages on the supply line the integrated circuit does not measure the measured analog value. This disruptive effect occurs in particular by modulating the input threshold voltage the input buffer due to the supply voltage. This disorder can can also be avoided if, instead of simple input buffers, comparators at the entrances are used and these comparators with a suppressed reference voltage be supplied at the second comparator input.
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE20313893U DE20313893U1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Analog/digital (A/D) converter for integrated electronic circuit on semiconductor chip converts analog input signal to proportional digital output signal, using reference frequency, several resistors, capacitor |
US10/937,769 US7196651B2 (en) | 2003-09-08 | 2004-09-10 | Analog-to-digital converter (ADC) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE20313893U DE20313893U1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Analog/digital (A/D) converter for integrated electronic circuit on semiconductor chip converts analog input signal to proportional digital output signal, using reference frequency, several resistors, capacitor |
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DE20313893U1 true DE20313893U1 (en) | 2004-01-08 |
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ID=30128991
Family Applications (1)
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DE20313893U Expired - Lifetime DE20313893U1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Analog/digital (A/D) converter for integrated electronic circuit on semiconductor chip converts analog input signal to proportional digital output signal, using reference frequency, several resistors, capacitor |
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2003
- 2003-09-08 DE DE20313893U patent/DE20313893U1/en not_active Expired - Lifetime
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