DE1203821B

DE1203821B - Circuit arrangement for converting analog values into digital values

Info

Publication number: DE1203821B
Application number: DES70660A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hartwig Rogge
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-09-30
Filing date: 1960-09-30
Publication date: 1965-10-28

Description

Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Analog-Werten in Digital-Werte Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Analog-Werten in Digital-Werte.Circuit arrangement for converting analog values into digital values The invention relates to a circuit arrangement for converting analog values in digital values.

Außer einem mit Codierröhren arbeitenden Verfahren ist ein Verfahren bekannt, bei dem der umzusetzende Analog-Wert zunächst in einen zeitlängenmodulierten Impuls umgesetzt und dieser durch Taktimpulse bestimmter Folgefrequenz abgetastet wird.In addition to a coding tube method, there is one method known, in which the analog value to be converted initially into a time-length modulated Pulse implemented and this scanned by clock pulses of a certain repetition frequency will.

Die Anzahl der zur Abtastung des zeitlängenmodulierten Impulses benötigten Taktimpulse entspricht der Größe des umzusetzenden Analog-Wertes.The number of times required to sample the time-length modulated pulse Clock pulses correspond to the size of the analog value to be converted.

Es ist ferner eine Anordnung bekannt, die aus einer. Parallelschaltung von Schaltungseinheiten; bestehend aus je einer Zenerdiode und je einem Transistor, aufgebaut ist. Durch einen Rückkopplungsvorgang, der durch eine Potentialverlagerung in einer für alle Schaltungseinheiten gemeinsamen Spannungsteilerkette entsteht, wird die Wirkung von bistabilen Elementen erreicht. In vielen Fällen ist jedoch die durch die Parallelschaltung der Eingänge der einzelnen Schaltungseinheiten hervorgerufene unterschiedliche Belastung der Steuerquelle bei Veränderung der Größe des Analog-Wertes sehr störend.There is also an arrangement known that consists of a. Parallel connection of circuit units; consisting of one Zener diode and one transistor each, is constructed. Through a feedback process that occurs through a shift in potential arises in a voltage divider chain common to all circuit units, the effect of bistable elements is achieved. In many cases, however, it is that caused by the parallel connection of the inputs of the individual circuit units different load on the control source when the size of the analog value changes very annoying.

Weiterhin ist eine Anordnung mit Magnetkernen bekannt, bei der ein stetig veränderlicher Meßstrom über verschieden stark vormagnetisierte Magnetkerne geführt wird. Diese Magnetkerne sind derart verkettet, daß entsprechend dem zu messenden Stromwert nur ein Magnetkern wiederholt seinen Magnetisierungszustand ändert und ein ständiges Ausgangssignal abgibt. Die Anordnung arbeitet nur mit Hilfe eines zusätzlichen Taktpulses mit genau eingehaltener Impulshöhe.Furthermore, an arrangement with magnetic cores is known in which a Constantly variable measuring current via magnetic cores with different degrees of pre-magnetization to be led. These magnetic cores are chained in such a way that corresponding to the one to be measured Current value only one magnetic core repeatedly changes its magnetization state and emits a constant output signal. The arrangement only works with the help of one additional clock pulse with precisely maintained pulse height.

Demgegenüber ist bei der Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Analog-Werten in Digital-Werte gemäß der Erfindung eine Reihenschaltung von Widerständen mit negativem Kennlinienbereich vorgesehen, die von einem dem umzusetzenden Analog-Wert entsprechenden Strom (Analogstrom) durchflossen wird, wobei die einzelnen Widerstände bei verschiedenen Werten des Analogstromes von einem Zustand niedrigen Spannungsabfalls in einen Zustand höheren Spannungsabfalls und umgekehrt kippen. Steigt also beispielsweise der Analogstrom stetig von Null aus an, so kippen die einzelnen Widerstände mit negativem Kennlinienbereich nacheinander um. Demzufolge weist die an der Reihenschaltung abfallende Gesamtspannung einen unstetigen Verlauf auf und ist zur Bildung der diskreten Amplitudenstufen geeignet.In contrast, the circuit arrangement for converting analog values in digital values according to the invention a series connection of resistors with negative A range of characteristics is provided which is derived from an analog value to be converted Current (analog current) flows through it, whereby the individual resistances at different Values of the analog current from a low voltage drop state to a state higher voltage drop and vice versa. For example, if the analog current increases steadily starting from zero, the individual resistors with a negative characteristic curve range tilt one after the other. As a result, the total voltage drop across the series circuit has a discontinuous course and is used to form the discrete amplitude levels suitable.

Die verschiedenen Kippunkte können beispielsweise dadurch erzielt werden, daß man Widerstände mit negativem Kennlinienbereich und unterschiedlichen Kennwerten verwendet, die demnach bei unterschiedlichen Werten des Analogstromes kippen. Es können jedoch auch Widerstände mit gleichen Kennwerten verwendet werden, wenn diese durch unterschiedliche zusätzliche Vorströme entsprechend voreingestellt sind.The different tipping points can be achieved, for example that you have resistors with a negative characteristic range and different Characteristic values are used which, accordingly, for different values of the analog current tilt. However, resistors with the same characteristic values can also be used, if these have been preset accordingly by different additional pre-currents are.

Als Widerstände mit negativem Kennlinienbereich können vorteilhaft die in letzter Zeit bekanntgewordenen Tunneldioden verwendet werden.Resistors with a negative characteristic range can be advantageous the recently known tunnel diodes are used.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen mit Tunneldioden erläutert.Details of the invention are illustrated with reference to in the drawing advantageous embodiments explained with tunnel diodes.

F i g. 1 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode. Bei von Null aus wachsendem Strom ist die an der Tunneldiode abfallende Spannung zunächst sehr gering, d. h., die Tunneldiode hat einen niedrigen Widerstand. Bei Erreichen des Stromes I1 ändert sich die an der Tunneldiode abfallende Spannung sprunghaft von dem niedrigen Wert U 1 auf den hohen Wert U 1'. F i g. 1 shows the current-voltage characteristic of a tunnel diode. When the current increases from zero, the voltage drop across the tunnel diode is initially very low, ie the tunnel diode has a low resistance. When the current I1 is reached, the voltage drop across the tunnel diode changes abruptly from the low value U 1 to the high value U 1 '.

F i g. 2 a zeigt eine Reihenschaltung von vier Tunneldioden D 1 bis D 4 mit verschiedenen Kennwerten. Die verschiedenen Kennlinien dieser Tunneldioden sind in F i g. 2 b dargestellt. Wird am Eingang E der Reihenschaltung nach F i g. 2 a ein wachsender Strom 1 zugeführt, so kippen nacheinander die Tunneldioden D 1 bis D 4 bei den Strömen 11 bis 14 von einem Zustand kleinen Spannungsabfalls in einen Zustand höheren Spannungsabfalls. Die an der Reihenschaltung abfallende Gesamtspannung ist in F i g. 2 c in Abhängigkeit von dem wachsenden Strom dargestellt. Jedesmal, wenn eine Tunneldiode kippt, ändert sich die an der Reihenschaltung abfallende Spannung sprunghaft. Eine derartige Reihenschaltung von Tunneldioden mit unterschiedlichen Kennwerten kann also zur Quantelung von Analog-Werten verwendet werden. F i g. 3 a zeigt eine Reihenschaltung von vier Tunneldioden D 1 bis D 4 mit gleichen Kennwerten. über die hochohmigen Vorwiderstände R 1 bis R 4 werden unterschiedliche Vorströme über die Tunneldioden D 1 bis D 4 geführt, so daß sich eine Verschiebung der Kennlinien der einzelnen Tunneldioden parallel zur Spannungsachse nach F i g. 3 b ergibt. Führt man am Eingang E einen stetig wachsenden Strom 1 zu, so kippen die Tunneldioden D 1 bis D 4 bei verschiedenen Stromwerten 11 bis 14. Die an der Reihenschaltung nach F i g. 3 a abfallende Gesamtspannung ist in F i g. 3 c dargestellt und entspricht dem Spannungsverlauf nach F i g. 2 c. Die Reihenschaltung nach F i g. 3 a ist also ebenfalls zur Quantelung von Analog-Werten geeignet.F i g. 2 a shows a series connection of four tunnel diodes D 1 to D 4 with different characteristic values. The various characteristics of these tunnel diodes are shown in FIG. 2 b shown. If the series connection according to FIG. 2a a growing current 1 is supplied, the tunnel diodes D 1 to D 4 in the currents 1 1 to 14 flip one after the other from a state of small voltage drop to a state of higher voltage drop. The total voltage drop across the series circuit is shown in FIG. 2 c shown as a function of the increasing current. Every time a tunnel diode trips, the voltage dropping across the series connection changes abruptly. Such a series connection of tunnel diodes with different characteristic values can therefore be used to quantify analog values. F i g. 3 a shows a series connection of four tunnel diodes D 1 to D 4 with the same characteristic values. Via the high-resistance series resistors R 1 to R 4, different bias currents are passed through the tunnel diodes D 1 to D 4 , so that there is a shift in the characteristics of the individual tunnel diodes parallel to the voltage axis according to FIG. 3 b results. If a steadily growing current 1 is fed to input E, the tunnel diodes D 1 to D 4 flip at different current values 11 to 14. The ones on the series circuit according to FIG. 3 a decreasing total voltage is shown in FIG. 3 c and corresponds to the voltage curve according to FIG. 2 c. The series connection according to FIG. 3 a is therefore also suitable for the quantization of analog values.

Die Verwendung von Tunneldioden ist besonders vorteilhaft, weil diese nur geringe Leistung erfordern und hohe Grenzfrequenzen aufweisen. Hierdurch ist es möglich, sehr schnelle Analog-Digital-Umsetzer zu bauen.The use of tunnel diodes is particularly beneficial because of this require only low power and have high cut-off frequencies. This is it is possible to build very fast analog-to-digital converters.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for converting analog values (analog measured values) in digital values, characterized in that a series connection of resistors with negative characteristic areas is provided by a The current (analog current) corresponding to the analog value to be converted is flowing through it, and that the individual resistors at different values of the analog current of a low voltage drop state to a higher voltage drop state and vice versa tilt. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that resistors with a negative characteristic range and different characteristic values are provided. 3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that resistors with a negative characteristic range and the same characteristic values are provided and are traversed by different additional currents. 4. Circuit arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that as resistors with negative Characteristic area tunnel diodes are provided. Considered publications: German Patent Nos. 1062 280, 1017 702; IBM Technical Disposure Bulletin, Vol.

2, No. 5, Feb. 1960, pp. 53 and 54.