DE3045018A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines impulses - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen eines impulses

Info

Publication number
DE3045018A1
DE3045018A1 DE19803045018 DE3045018A DE3045018A1 DE 3045018 A1 DE3045018 A1 DE 3045018A1 DE 19803045018 DE19803045018 DE 19803045018 DE 3045018 A DE3045018 A DE 3045018A DE 3045018 A1 DE3045018 A1 DE 3045018A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
output
input
pulse
pulses
amplifier
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.)
Granted
Application number
DE19803045018
Other languages
English (en)
Other versions
DE3045018C2 (de
Inventor
Max A. Thousand Oaks Calif. Schaffer
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.)
Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Original Assignee
Litton Systems Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Litton Systems Inc filed Critical Litton Systems Inc
Publication of DE3045018A1 publication Critical patent/DE3045018A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3045018C2 publication Critical patent/DE3045018C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/156—Arrangements in which a continuous pulse train is transformed into a train having a desired pattern

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses mit einem bestimmten Ladungsinhalt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Präzisionsquantisierer und einen Analog-Digital-Umformer.
Die US-PS $ 970 943 beschreibt einen Analog-Impulsint egrations-Umformer zum Umformen eines Analogsignals in Impulse, dessen Frequenz oder Impulsrate proportional dem Analogsignal ist. Das Analogsignal wird integriert, und nach dem Erreichen einer bestimmten Amplitude durch das integrierte Signal wird ein Impuls erzeugt. Es werden zwei Pegeldetektoren benutzt, einer für die positiven Werte des integrierten Signals und einer für die negativen Werte des integrierten Signals, um ein Flip-ΙΊορ anzusteuern, damit dieses eine Ausgangsimpulsfolge erzeugt. Wenn ein Aus gangs impuls erzeugt wird, wird ein Impuls mit einem bestimmten Ladungsinhalt zurück an den Eingang des Integrators gegeben, wobei dieser Impuls eine Amplitude und Polarität hat, die der Wirkung des ankommenden Signals entgegengerichtet sind. Die Ladungsmenge des Eückkopplungsimpulses wird durch eine Präzisionsspeisequelle und zwei Präsisionsschalter gesteuert, von denen einer für die positiven und der andere für die negativen Impulse vorgesehen ist.
130024/0826
Wenn die Schalter umgeschaltet werden, ergibt sich eine erhebliche Spannung über dem. Schalter, und die Verwendung von zwei Präzxsxonsspeisequellen und zwei Präzisionsschaltern erfordert eine Anpassung der Speisequellen und der Schalter.
Die folgenden US-Patentschriften beschreiben Schaltungen, die das gleiche Prinzip, jedoch mit verschiedenen Abwandlungen und Verbesserungen benutzen: 3 022 469, 3 576 431, 3 594 649, 3 643 113, 3 660 782, 3 742 389,
3 778 794, 3 902 139, 3 921 012, 3 942 110, 4 016 552,
4 109 168, 4 114 149, 4 124 821.
Eines der Probleme bei einer solchen Vorrichtung besteht in der präzisen Erzeugung der Ladungsmenge in dem zum Integrator zurückgeführten Impuls und ein zugeordnetes Problem liegt darin, die Ladungsmenge in den negativen und positiven Rückkopplungsxmpulsen genau gleich zu machen.
Ein weiteres Problem bei der Zurückführung sowohl der positiven als auch negativen Impulse besteht darin, daß das Umschalten von den Impulsquellen einer Polarität zu der anderen dann auftritt, wenn eine relativ hohe Spannung über dem Schalter liegt, wodurch ein Hochspannungsschalter erforderlich ist. Wenn zwei Präzisionsspeisequellen und zwei Schalter benutzt werden, müssen sowohl die Speisequellen als auch die Schalter aneinander angepaßt werden.
130024/0826
Die erfindungsgemäße Vorrichtung formt Analogsignale präzise in Digitalsignale um. Zu diesem Zweck erzeugt ein Rücksetzinpulsgenerator ein "bipolares Signal, bei dem sowohl die positiven als auch die negativen Impulsteile eine präzise Ladungsmenge enthalten. Die Genauigkeit liegt typischerweise in der Größenordnung von 1,5 Promille pro Grad Celsius.
Außerdem werden diese Impulse an den Eingang des Integrators zu Zeitpunkten gegeben, wenn die Spannung und der Strom dieser Impulse im wesentlichen gleich Null sind. Der Strom steigt dann an und fällt vor dem nächsten Umschalten ab.
Zuerst wird einer der Rückkopplungsimpulse, typischerweise der negative Impuls, mit einer präzisen Ladungsmenge abgegeben. Eine präzise positive Spannung wird an den Eingang eines präzise zeitlich gesteuerten Verstärkers gegeben, wodurch ein im wesentlichen präziser negativer Impuls erzeugt wird. Die negative Spannung wird zusammen mit der positiven Spannung über eine Verknüpfungsschaltung an den Eingang eines Integrators gegeben, der eine kleine Ausgangsspannung erzeugt, die ein Maß der Differenz in der Ladung zwischen der des negativen Impulses und der Ladung bei der verknüpften präzisen positiven Spannung ist. Diese vom Integrator erzeugte sehr kleine Spannung regelt die Ladung in der negativen Schleife auf einen präzisen Wert.
Um die positive .Schleife am Ausgang des zeitlich gesteuerten Verstärkers zu erzeugen, wird die präzise
130024/0826
positive Spannung invertiert und an den Eingang des zeitlich gesteuerten Verstärkers hindurchgelassen. Das gesamte Ausgangssignal des zeitlich gesteuerten Verstärkers, also sowohl die positiven als auch, die negativen Impulse, wird integriert und an den Eingang des zeitlichen Verstärkers zurückgekoppelt. Der Integrator integriert die Differenz im Ladungsinnalt der positiven und negativen Schleifen, und das Integral wird zurück an den zeitlich, gesteuerten Verstärker mit einer Amplitude gegeben, die gerade groß genug ist, um sicherzustellen, daß die positiven und negativen Schleifen präzise den gleichen Ladungsinhalt haben.
Die Verknüpfung des zeitlich gesteuerten Verstärkers ist derart, daß keine positive oder negative Spannung am Ausgang des Verstärkers zum Zeitpunkt der Verknüpfung erscheint. Die Verknüpfung der positiven und negativen Eingangssignale des zeitlich gesteuerten Verstärkers ist derart, daß das Ausgangssignal des zeitlich gesteuerten Verstärkers beim Integrator des Umformers benutzt werden kann, um von der Amplitude des Ausgangssignals des Integrators eine exakte Ladungsmenge zu subtrahieren, die dann als ein digitales Maß des Zeitintegrals der Amplitude des Eingangssignals des Umformers gezählt wird. Der Analog-Digital-Umformer wird als Quantisierer bezeichnet, da er die durch das Zeitintegral des Eingangssignals gegebene Ladung in präzise Impulse oder Quanten dividiert, die gezählt werden können.
130024/0826
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine quantisierende Impulsquelle an den und von dem Eingang eines Integrators zu schalten, wodurch ein verbesserter Analog-Digital-Umformer geschaffen wird.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Impulssignalform mit einer Amplitude von Null während einer bestimmten Zeitdauer zwischen positiven und negativen Impulsen zu erzeugen.
Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, einen Stromimpuls mit einem bestimmten präzisen Ladungsinhalt zu schaffen.
Außerdem ist es ein Ziel der Erfindung, eine Folge von negativen und positiven Stromimpulsen zu schaffen, bei der die positiven und negativen Impulse präzise den gleichen Ladungsinhalt haben.
Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ändern einer analogen Eingangs spannring in eine digitale Impulsrate bzw. Impulsfrequenz geschaffen, die sich insbesondere auszeichnet durch (1) das Fehlen einer merkbaren Spannung über dem Schaltermechanismus, (2) die Erzeugung von Impulsen mit einem präzisen Ladungsinhalt und (3) die Erzeugung von positiven und negativen Impulsen, die präzise den gleichen Ladungsinhalt haben.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
130024/0826
Weitere Ziele der Erfindung ergeben sick aus der folgenden Besenreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Zählerschaltung,
Fig. 2 einen Stromlaufplan einer erfindungsgemäßen hochgenauen Impulsformerschaltung,
Fig. 3 eine Schaltung, teilweise als Blockschaltbild, eines hochgenauen Analog-Digital-TJmf ormer s,
Fig. 4A Impulssignalformen über der Zeit, die bei bis 4J der Erfindung auftreten,
Fig. 4K eine graphische Darstellung der beim hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzten Eingangsspannung,
Fig. 4L die am Ausgang des Integrators des Analog-Digital-Umformefs auftretende Spannung,
Fig. 4M, 4N Signalformen über der Zeit, die an ver- und 4P schiedenen Verbindungspunkten der Analog-Digital-Umformer auftreten, und
Fig. 4Q die Ausgangsimpulse des Analog-Digital-Umformers.
130024/0826
Alle Signal formen sind in den Fig. 4A "bis 4P gezeigt.
Fig. 1 zeigt eine Zeitgeberschaltung, die von Impulsen, wie Rechteckimpulsen 10, von einer herkömmlichen, hier nicht gezeigten Taktschaltung gespeist ist. Die Impulse 10 werden durch eine ganze Zahl N in einem Zähler 50 geteilt, um ein Signal, wie ein Recht eck sign, al 11 zu erzeugen. Das Signal 11 wird erneut durch 2 in einem Zähler 52 geteilt, um ein Signal, wie ein Rechtecksignal 13, am Ausgang des Zählers 52 zu erzeugen. Das Flip-Flop 54- schaltet bei der ansteigenden Flanke des Zeitgabesignals 10, um ein Signal, wie ein Rechtecksignal 14, zu erzeugen, das dem Signal 13 identisch, jedoch um einen Taktimpuls verzögert ist.
Das Flip-Flop 56 schaltet bei der ansteigenden Flanke des Zeitgabesignals 10, um ein Signal, wie ein Rechtecksignal 15» zu erzeugen, das identisch dem Signal 14, jedoch um einen Taktimpuls verzögert ist.
Das Flip-Flop 58 erhält das Signal 11 und schaltet bei der ansteigenden Flanke des Taktsignals 10, um ein Signal 12 an seinem Ausgang zu erzeugen, das dem Signal 11 identisch, jedoch um einen Taktimpuls verzögert ist.
Die invertierenden Verstärker 60, 62 invertieren jeweils die Signale 13 und 15. Das Ausgangssignal des Verstärkers 62 ist bei 16 gezeigt.
Die Ausgänge der Verstärker 60, 62 sind mit einem UND-Glied 64 verbunden, um ein Signal 18 zu erzeugen, wenn beide Signale 13 und 15 niedrigen Pegel haben.
130024/0826
Die Signale 13 und 15 werden an ein UND-Glied 68 gegeben, um ein Signal 17 zu erzeugen, wenn "beide Signale 13 und 15 hohen Pegel haben.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, mit der geeignet zeitlich gesteuerte, präzis geladene Signale 19 erzeugt werden, um das Ausgangssignal des Integrators 70a, 70b, 70c des erfindungsgemäßen Quantisierers zu vermindern.
Eine präzis beibehaltene Gleichspannung, die in einer hier nicht gezeigten präzisen Speisequelle erzeugt wird, wird an den Eingang eines invertierenden Verstärkers 72 über einen Widerstand 74- gegeben, wenn die Schalterschaltung 76 geschlossen ist. Die Schaltung 76 ist ein von einem Verstärker getriebener mechanischer Schalter, besteht jedoch vorzugsweise aus einer CMOS-FET-Schalterschaltung, die hier nicht gezeigt ist und zum Stand der Technik gehört. Ein Rückkopplungswiderstand 72f vervollständigt die invertierende Verstärkerschaltung.. Die gleiche Gleichspannung wird in einer invertierenden Verstärkerschaltung invertiert, die einen Reihenwiderstand 70s, einen Verstärker 73a- und einen Rückkopplungswiderstand 78f aufweist. Diese invertierte Spannung wird über einen Widerstand 80 und eine Schalterschaltung 82, die vorzugsweise eine hier nicht gezeigte CIiOS-FET-Schaltung ist, an den Eingang des invertierenden Verstärkers 72 gegeben. Die gleiche Gleichspannung wird über den. Widerstand und einen Schaltermechanismus 86, der vorzugsweise eine hier nicht gezeigte CMOS-FET-Schaltung ist, an den Eingang eines Integrators 88a, 88c gegeben.
130024/0828
Das Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers 88a wird durch eine invertierende Verstärkerschaltung 90s, 90a, 9Of invertiert und dann über einen Widerstand 92 an einen Summierpunkt 94- gegeben.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 72 wird über ein RC-Filter 96, 98 an einen Integrator 99a, 99b, 99c gegeben. Das Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers 99a wird über einen Widerstand 100 an einen Summierpunkt 102 gegeben.
Die Schalterschaltung 76 wird von dem Signal 17 gesteuert. Die Schalterschaltung 82 wird von dem Signal 18 gesteuert. Die Schalterschaltung 86 wird von dem Signal 14 gesteuert.
Die Zextgäbesignale 17 und 18 steuern die Schalterschaltungen 76 und 82, um abwechselnd positive und negative Signale zu bewirken, die von der Bezugsgleichspannung abgeleitet werden, und teilweise invertiert an einen Summierpunkt 104-des invertierenden Verstärkers 72 gegeben werden, um Spannungen abwechselnder Polarität am Ausgang des Verstärkers 72 zu erzeugen. Die Zeitgabe wird so gesteuert, daß die Spannung am Ausgang des Verstärkers 72 eine Spannung von null Volt zum Zeitpunkt des Schaltens der Schalterschaltung 106 (Pig. 3) hat. Die Schalterschaltung 106 ist vorzugsweise eine elektronische Sehaltereinrichtung, wie ein hier nicht gezeigtes CMOS-FET-Chip. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 72 über die Schalterschaltung 106 und den Widerstand 108 an einen Summierpunkt 70s des Integrators 70a, 70b, 70c gegeben wird.
130024/0826
Zur Verwendung "bei dem in Eig. 3 gezeigten Quantisierer müssen die positiven und negativen Stromschleifen der Signalform 19 eine präzise Ladungsmenge haben, und die Ladungsmenge im positiven Impuls muß die gleiche wie die Ladungsmenge in dem negativen Impuls sein.
Damit die Signalform 19 des negativen Schleifenstroms einen präzise bestimmten Ladungsinhalt hat, wird eine präzise Bezugsgleichspannung über den Widerstand 84 an einen Summierpunkt 110 gegeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers 72 wird auch über den Widerstand 112 an den Summierpunkt 110 gegeben. Während der Zeitdauer, während der das Ausgangssignal des Verstärkers 72 positiv ist, ist die Schaltereinrichtung 86 geöffnet. Während der Zeitdauer, während der das Ausgangssignal des Verstärkers 72 negativ ist, wird die Schaltereinrichtung 86 geschlossen, um den Summierpunkt 110 mit dem Eingang des integrierenden Verstärkers 88a zu verbinden. Während der gesamten Zeitdauer, während der die Schaltereinrichtung 86 geschlossen ist, wird die Bezugsgleichspannung an den Integrator gegeben, die in Ifig. 4K bei 20 in gestrichelter Weise, jedoch in der Polarität umgekehrt, dargestellt ist. Der negative Impuls der Signalform 19 ist ebenfalls gezeigt. Jede Differenz im Bereich zwischen dem negativen Impuls der Signalform 19 und dem gezeigten Impuls 20 erzeugt eine Spannung an dem Ausgang des integrierenden Verstärkers 88a, die in ihrer Polarität wiederum durch die Bauelemente 90s, 90a 90f umgekehrt und über den Widerstand 92 abgegeben wird, um den Stromfluß an den Verbindungspunkten 94- und 104 zu modifizieren, wenn die Sehaltereinrichtung 76 geschlossen
130024/0826
30A5018
wird, wodurch der Ladungsinhalt des negativen Impulses von 19 so geregelt wird, daß er genau gleich dem Ladungsinhalt des Impulses 20 ist.
Um den Ladungsinhalt des positiven Impulses der Signalform 19 genau gleich dem des negativen Impulses zu machen, integriert der Integrator 99a, 99h, 99c das Ausgangssignal des Verstärkers 72. Sollte der Ladungsinhalt eines der positiven oder negativen Impulses sich von dem des jeweils anderen unterscheiden, wird ein Strom von dem Integrator über den Widerstand 100 und vom Verstärker 78a über den Widerstand 80 und die Schalt ere inrichtung 82 an den Summierpunkt 104 gegeben, wodurch die Amplitude eines Impulses modifiziert wird, um seine Ladung gleich der Ladung des Impulses der entgegengesetzten Polarität zu machen.
Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Quantisierer, der den Ausgangsstrom der Signalform 19 als einen quantisierenden Strom benutzt.
Der erfindungsgemäße Quantisierer ist in !"ig. 3 gezeigt. Eine in Pig. 4-L gezeigte Eingangs spannung 21 wird an den Eingang des Intergrators 70a, 70b und 70c gegeben. Das Signal 21 ist als ein konstantes Signal gezeigt, das regelmäßig ist, vorausgesetzt, daß die Abtastrate in Bezug auf die Inderungsrate der Eingangs spannung schnell ist. Die maximal zulässige Geschwindigkeit der Änderung des Eingangssignals tritt nach Maßgabe des Abtasttheorems auf, wenn die Abtastrate doppelt so hoch wie die höchste Frequenz des Eingangssignals ist.
130024/0826
3045019
Das Ausgangssignal des integrierenden Verstärkers 70a wird an zwei invertierende Verstärker 120a, 120s, 12Of und 122a, 122s, 122f gegeben. Eine positive Vorspannungsspannung 23 wird über den Widerstand 124 an den Summierpunkt 126 gegeben, und eine gleiche, jedoch, negative Vorspannungsspannung 24 wird über den Widerstand 128 an den Summierpunkt I30 gegeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers 122a wird in dem invertierenden Verstärker 140 invertiert.
Das Ausgangssignal vom Verstärker 120a wird zusammen mit dem Signal 16 an den Eingang aines UND-Gliedes 142 gegeben, das ein Signal 26 nur dann erzeugt, wenn sowohl das Ausgangssignal des Verstärkers 120a als auch das Signal 16 positiv sind. Ein Ausgangssignal 26 bewirkt die Umschaltung eines Flip-Flops 144 und erzeugt einen Ausgangsimpuls bei der nächsten ansteigenden Flanke des Rücksetztaktimpulses 12. Die Ausgangsimpulse 27 sind positiv und geben an, daß das Eingangssignal positiv ist. Die Ausgangsimpulse 27 werden über ein ODER-Glied 146 zur Steuerung der Schaltereinrichtung 106 abgegeben.
Wenn ein negatives Eingangssignal bei 21 zugeführt wird, wird das Signal bei 22 positiv, und das Ausgangssignal des Verstärkers 122a wird negativ. Das negative Signal wird durch den invertierenden Verstärker 140 invertiert und an ein UND-Glied 148 angegeben. Ein invertierter Wert des Phasensperrsignals 16 wird ebenfalls an das UND-Glied 148 gegeben. Wenn beide Eingangssignale für das UND-Glied 148 positiv sind, wird ein Signal an ein Flip-Flop 150
130024/0826
abgegeben, das bei der ansteigenden Flanke des nächsten Taktimpulses umschaltet. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 150 ist ein positiver Impuls, der als ein Maß der Amplitude des Integrals des negativen Eingangssignals 21 gezählt werden kann. Der Ausgang des Flip-Flops 15O ist mit dem ODER-Glied 14-6 verbunden, um die Schaltereinrichtung 106 immer dann zu schließen, wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 150 auftritt.
Immer, wenn ein Ausgangsimpuls entweder von dem Flip-Flop 14A oder dem Flip-Flop I50 erzeugt wird, wird die Schalterschaltung 106 geschlossen, und die zeitliche Steuerung der beschriebenen Schaltung ist derart, daß das V-no-Signal 19 zu dem Zeitpunkt gleich ITuIl ist, bei dem die Schaltereinrichtung 106 schließt. Das heißt, das Schließen der Sehaltereinrichtung 106 tritt etwa einen Taktimpuls vor einem positiven oder negativen Impuls der Signalform 19 auf. Der Impuls 19 wird dann in dem integrierenden Verstärker 70a integriert und er hat eine Polarität, um eine präzise bestimmte Ladungsmenge von dem Signal 22 zu subtrahieren. Fig. 4L zeigt eine konstante Eingangsspannung 21. Die Eingangsspannung ändert sich, verglichen mit der Abtastrate langsam, wodurch eine konstante Eingangsspannung für die hier angegebenen Erläuterungen angenommen werden kann. Das Integral der Eingangsspannung 21 erzeugt eine Rampenspannung 22 am Ausgang des integrierenden Verstärkers 70a. Die Spannung 22 erzeugt einen Ausgangsspannungsimpuls 27 oder einen Impuls an dem Ausgang des Flip-Flops 150 in Abhängigkeit von der Polarität der Spannung 22. Das Vorliegen einer der Ausgangsspannung 27 oder einer Spannung am Flip-Flop 150 bewirkt einen Steuer-
130024/0826
impuls über das ODER-Glied 146 zum Schließen der Schaltereinrichtung 106 unmittelbar, "bevor ein Impuls der Spannung in der Signalform 19 auftritt, wodurch, keine sich von der Steuerspannung unterscheidende weitere Spannung an der Schaltereinrichtung 106 zum Zeitpunkt ihres Umschaltens anliegt. Die Zeitgabe der Ausgangsimpulse ist derart, daß nur der Impuls der Spannung 19, der eine geeignete Polarität zum Subtrahieren von der Spannung 22 hat, an den Eingang des integrierenden Verstärkers 70a gegeben wird. Wie in den Fig. 4J, 4K, 4L, 4M, 4M und 4P dargestellt ist, erzeugt die positive Spannung 21 eine ins negative gehende Rampenspannung 22, die solange ansteigt, bis ein negativer Impuls der Spannung 19 während eines Ausgangsimpulses 27 auftritt. Der negative Impuls 19, der an den integrierenden Verstärker 70a gegeben wird, vermindert die Amplitude der Spannung 22 und kann tatsächlich die Polarität der Spannung 22 umkehren. Er beseitigt eine bestimmte Ladungsmenge von dem Integrationskondensator 70c. Der invertierende Verstärker 120a invertiert die Signalform 22 und versetzt diese um die Größe der Vorspannungsspannung 23. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 120a positiv wird, wird auch die Spannung 26 für die Dauer des Phasensperrimpulses 16 positiv. Eine positive Spannung 26 ermöglicht es dem Flip-Flop, bei der nächsten ansteigenden Flanke des Rücksetztaktsignals 12 umzuschalten. Das Flip-Flop wird dann bei der nächsten ansteigenden Flanke des Rücksetztaktimpulses 12 zurückgesetzt, wodurch der Ausgangsimpuls 27 erzeugt wird. Die Anzahl der Impulse 27j vermindert um die Anzahl der Impulse am Ausgang des Flip-Flops 150, ist proportional dem und ein Maß für das
130024/0826
Integral der Eingangsspannung 21. Die Impulsrate ist proportional der Amplitude der Spannung 21.
Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in erster Linie ein Quantisierer, der analoge Spannungen in digitale Spannungen umformt, wobei ein solcher Quantisierer das einheitliche Merkmal hat, daß keine Spannung über den Schalterkontakten der Schaltereinrichtung 106 zu dem Zeitpunkt auftritt, wenn die Schaltereinrichtung schließt oder öffnet.
Außerdem benutzt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen einheitlichen Impulsgenerator, bei dem die positiven und negativen Impulse eine präzise Größe des Ladungsinhaltes haben, und der Ladungsinhalt zwischen den Impulsen ausgeglichen wird. Dieses wird durch die Servoschleife mit dem Integrator 88a, 88c, 84-, 112 und durch die Servoschleife mit dem Integrator 99a, 99b, 99c bewirkt.
Selbstverständlich kann, obwohl der Ladongsinhalt des negativen Impulses der Spannung 19 von der Amplitude der Bezugsspannung abhängt, der Ladungsinhalt durch Änderung der relativen Werte der Widerstände 84-, 112 und der Kapazität des Kondensators 88c geeicht werden.
Außerdem können gemäß der üblichen Arbeitsweise von Integratoren die Zeitkonstanten der Integratoren durch Änderung der Bauelementwerte geändert werden.
130024/0826
Selbstverständlich, können die verschiedenen Schaltereinrichtungen, obwohl sie vorzugsweise CMOS-FET's sind, durch irgendeinen anderen elektrischen oder mechanischen Schaltmechanismus realisiert sein, der schnell genug für die besondere Geschwindigkeit der zugeführten Spannungsänderungen arbeitet. Das Abtasttheorem erfordert, daß die Abtastrate mindestens zweimal so groß wie die Frequenz der höchsten Frequenzkomponente ist, die bei der zugeführten Spannung berücksichtigt werden soll.
Obwohl die Erfindung vorstehend im einzelnen erläutert wurde, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen des durch die Patentansprüche umrissenen allgemeinen Erfindungsgedankens in beliebiger Weise abgeändert werden.
130024/0826

Claims (9)

  1. LITTON SYSTEMS, INC.,
    360 North. Crescent Drive,
    Beverly Hills, California 91324, U.S.A.
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses
    Patent ansprü cn e
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses mit einem bestimmten Ladungsinhalt, gekennzeich-net durch:
    einen ersten Summierverstärker (72, 72f, 74, 80, 92) mit mehreren Eingangsanschlüssen (74t, 80t, 92t) zum Aufnehmen von algebraisch zu summierenden Signalen,
    eine Einrichtung (76, 82) zum Zuführen von Signalen von den Eingangsanschlüssen, um einen Ausgangsimpuls zu erzeugen,
    130024/0826
    eine erste Stromintegrationseinrichtung (88a, 88c, 84, 112) mit ersten und zweiten Eingangsanschlüssen (84t, 112t) und einem Summierpunkt (110), wobei der erste Eingangsanschluß (112t) den Ausgangsimpuls von dem Summierverstärker erhält,
    eine mit dem zweiten Eingangsanschluß (84t) der Integrationseinrichtung verbundene Quelle einer Präzisionsspannung (+DCEEB1),
    wobei der Ausgang der Integrationseinrichtung über einen Polaritätsinverter mit dem einen Eingangsanschluß (92t) des Summierverstärkers verbunden ist, um die Amplitude der algebraischen Summe der Ladung bei positiven und negativen Impulsen des Ausgangssignals von dem Verstärker so zu steuern, daß sie gleich dem Zeitintegral der Präzisionsspannung ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Präzisionsspannung eine periodische Recktecksignalform hat.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die von dem ersten Summierverstärker (72, 72f, 74, 80, 92) gebildeten und von der Integrationseinrichtung (88a, 88c, 84, 112) integrierten Impulse entgegengesetzte Polarität zu der Präzisionsspannung haben.
    130024/0826
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Summierverstärker (72, 72f, 74, 80, 92) einen Summierpunkt (104) und einen Operationsverstärker (72) hat und eine bestimmte periodische Folge von positiven und negativen Impulsen erzeugt und daß eine erste Zerhackereinrichtung (86) zum Zerhacken des dem Operationsverstärker (88a) der Stromintegrationseinrichtung (88a, 88c, 84, 112) zugeführten Stromes vorgesehen-ist, um nur dann zu integrieren, wenn die Ausgangsimpulse des Summierverstärkers und der Präzisionsspannung zueinander entgegengesetzte Polarität haben,
    wodurch nur der Ausgangsimpuls, der eine der Polarität der Präzisionsspannung entgegengesetzte Polarität hat, in seinem Ladungsinhalt gesteuert wird.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangsanschlüsse (74-t, 80t) des ersten Summierverstärkers (72, 72f, 74-, 80, 92) zwei Anschlüsse sind, von denen der eine Anschluß (7^"t) mit der Quelle der Präzisionsspannung (+DGEEF) verbunden ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5> gekennzeichnet durch eine zweite Zerhacker einrichtung (76) zum Zerhacken des dem Summierpunkt (104) für den Eingang des Operationsverstärkers (72) des ersten Summierverstärkers (72, 72f, 74, 80, 92) zugeführten Stroms.
    130024/0826
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Summierverstärker (72, 72f, 74·, 80, 92) erste und zweite Eingangssummierpunkte (94-, 94-a) und einen Operationsverstärker (72) sowie einen Rückkopplungswiderstand (72f) aufweist, wobei die Eingangsanschlüsse (74-t, 92t) des Summierverstärkers erste und zweite Anschlüsse sind, die über Teilerwiderstände (74-? 92) mit dem ersten Eingangssummierpunkt verbunden sind, der erste Anschluß (92t) über einen Polaritätsinverter (9Oa) mit dem Ausgangsanschluß der ersten Integrationseinrichtung (88a, 88c, 84-, 112) verbunden ist, der zweite Anschluß (74-t) mit der Quelle der Präzisionsspannung verbunden ist, und die dritten und vierten Anschlüsse (78t, 100t) über einen Polaritätsinverter (78a, 78f, 100) und Teilerwiderstände (80) mit dem zweiten Eingangssummierpunkt (94·) verbunden sind, und daß eine zweite Zerhackereinrichtung (76) zum Zerhacken des dem ersten Eingangssummierpunkt für den Eingang des Operationsverstärkers (72) zugeführten Stroms vorgesehen ist,
    die Quelle der Präzisionsspannung mit dem dritten Eingangsanschluß (78t) verbunden ist,
    eine zweite Integrationseinrichtung (99a, 99b, 99c) mit ihrem Eingangsanschluß (99t) mit dem Aus gangs ans chluß (19) des ersten Summierverstärkers (72, 72f, 74-, 80, 92) verbunden ist, um ein Signal zu erzeugen, das ein Maß für die Differenz zwischen dem Ladungsinhalt der positiven und negativen Impulse in dem Ausgangssignal ist,
    130024/0826
    wobei das Ausgangssignal der zweiten Integrationseinrichtung an den vierten Eingangsanschluß (10Ot) gegegeben ist, und
    daß eine dritte Zerhackereinrichtung (82) zum Zerhacken des dem zweiten Eingangssummierpunkt (94-a) für den Eingang des Operationsverstärkers (72) zugeführten Stroms vorgesehen ist, wobei die zweiten und dritten Zerhackereinrichtungen derart zeitlich gesteuert sind, daß jederzeit nur eine der zweiten und dritten Zerhackerein.-richtungen geschlossen ist,
    wodurch der Ladungsinhalt der positiven und negativen Ausgangsimpulse so gesteuert ist, daß sie im Ladungsinhalt einander gleich sind.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Schließen der zweiten und dritten Zerhackereinrichtungen (76, 82) zeitlich so gesteuert ist, daß die Dauer der Ausgangsimpulse im wesentlichen identisch ist, sie sich in ihrer Polarität abwechseln, und zwischen Impulsen abwechselnder Polarität im wesentlichen gleich lange Impulspausen mit einem Pegel von Null vorgesehen sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeich-. net durch einen Analog-Impulsraten-Umformer, der eine dritte Integrationseinrichtung (70a, 70b, 7Oc) mit ersten und zweiten Eingangsanschlüssen (19? 21) hat, die mit einem Summierpunkt (70s) eines Operationsverstärkers (70a) über Widerstände (70b, 108) und eine Schaltereinrichtung (106)
    130024/0826
    verbunden sind, die ein analoges Eingangssignal an dem ersten Eingangsanschluß und das Ausgangssignal von dem ersten Summierverstärker an dem zweiten Eingangsanschluß erhalten, der Ausgang der dritten Integrationseinrichtung parallel mit zwei Ausgangskanälen (120s, 122s) verbunden ist, die als positive und negative Ausgangsimpulskanäle jeweils bezeichnet und derart aufgebaut sind, daß sie die positiven und negativen Amplituden des Ausgangssignals der dritten Integrationseinrichtung erfassen, um zwei Folgen von Impulsen in Abhängigkeit von der Polarität und Amplitude des Eingangssignals zu erzeugen, wobei die Ausgangsimpulse mit den Impulsen des Ausgangssignals des ersten Summierverstärkers synchronisiert sind, jedoch während der Zeitdauern eines Pegels von Hull von dem ersten Summierverstärker ansteigen und abfallen, und die Impulse der Ausgangskanäle einander entgegengesetzte Phasenlage haben, und
    daß die Ausgangsimpulse der zwei Ausgangskanäle zum Schließen der Schaltereinrichtung (106), immer wenn ein Ausgangsimpuls an einem der Ausgangskänäle erscheint, zugeführt sind, wobei das zeitliche Auftreten der Ausgangsimpulse derart ist, daß immer wenn ein Ausgangsimpuls an dem positiven Ausgangskanal (27) erscheint, ein präzis geladener negativer Impuls nach einer Zeitverzögerung an dem Ausgang des ersten Summierverstärkers auftritt, und, immer wenn ein Impuls an dem negativen Ausgangskanal (27A) erscheint, ein präzis geladener positiver Impuls nach einer Zeitverzögerung an dem Ausgang des ersten Summierverstärkers erscheint, wodurch
    präzis geladene Impulse von dem Ausgang (19) d.es ersten Summierverstärkers von dem Effektivwert der Signale an dem Eingangsanschluß (21) subtrahiert werden.
    130024/0826
DE19803045018 1979-12-06 1980-11-28 Vorrichtung zum erzeugen eines impulses Granted DE3045018A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/101,043 US4303985A (en) 1979-12-06 1979-12-06 Analog voltage to pulse rate or analog to frequency converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3045018A1 true DE3045018A1 (de) 1981-06-11
DE3045018C2 DE3045018C2 (de) 1989-09-21

Family

ID=22282820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803045018 Granted DE3045018A1 (de) 1979-12-06 1980-11-28 Vorrichtung zum erzeugen eines impulses

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4303985A (de)
JP (1) JPS56146325A (de)
CA (1) CA1167969A (de)
DE (1) DE3045018A1 (de)
FR (1) FR2471701A1 (de)
GB (1) GB2066606B (de)
IL (1) IL61554A (de)
IT (1) IT1127932B (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450532A (en) * 1982-04-19 1984-05-22 General Electric Company Voltage to frequency converter

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3022469A (en) * 1960-01-04 1962-02-20 George S Bahrs Voltage to frequency converter
US3376431A (en) * 1965-07-02 1968-04-02 Robertshaw Controls Co Continuous acting current integrator having selective zero base and providing variable repetition rate output pulses of predetermined width and amplitude
US3594649A (en) * 1969-02-14 1971-07-20 Minnesota Mining & Mfg Voltage-controlled oscillator
US3643113A (en) * 1969-03-07 1972-02-15 Hersey Sparling Meter Co Voltage-to-analog pulse rate converter
US3660782A (en) * 1970-08-24 1972-05-02 Computervision Corp Signal level-to-pulse rate converter
US3742389A (en) * 1971-06-23 1973-06-26 Vidar Corp Voltage to frequency converter having dual standard charge dispensers
US3778794A (en) * 1972-09-18 1973-12-11 Westinghouse Electric Corp Analog to pulse rate converter
US3902139A (en) * 1974-01-14 1975-08-26 Mobil Oil Corp Temperature compensated pulse generator
US3921012A (en) * 1974-11-11 1975-11-18 Mdh Ind Inc Wide-range current-to-frequency converter
US3942110A (en) * 1974-05-08 1976-03-02 General Electric Company Analog to pulse rate converter
US4016552A (en) * 1975-09-12 1977-04-05 Hewlett-Packard Company Dual polarity pulse detection circuit with variable voltage threshold
US4109168A (en) * 1977-01-19 1978-08-22 Analog Technology Corporation Current-to-frequency converter
US4114149A (en) * 1976-07-19 1978-09-12 Fairchild Camera And Instrument Corporation Current comparator for an improved analog-to-digital converter method and apparatus
US4124821A (en) * 1976-08-25 1978-11-07 Lgz Landis & Gyr Zug Ag Analog to frequency convertor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995178A (en) * 1971-09-27 1976-11-30 Motor Finance Corporation Pulse-width and frequency modulator circuit
DE2212792B2 (de) * 1972-03-16 1975-02-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Spannungs-Frequenzwandler
US3749942A (en) * 1972-03-27 1973-07-31 Lear Siegler Inc Voltage to frequency converter for long term digital integration
JPS5941201B2 (ja) * 1975-03-19 1984-10-05 日本電気株式会社 基準電圧補償回路
US3970943A (en) * 1975-03-27 1976-07-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Analog-to-pulse integrating converter

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3022469A (en) * 1960-01-04 1962-02-20 George S Bahrs Voltage to frequency converter
US3376431A (en) * 1965-07-02 1968-04-02 Robertshaw Controls Co Continuous acting current integrator having selective zero base and providing variable repetition rate output pulses of predetermined width and amplitude
US3594649A (en) * 1969-02-14 1971-07-20 Minnesota Mining & Mfg Voltage-controlled oscillator
US3643113A (en) * 1969-03-07 1972-02-15 Hersey Sparling Meter Co Voltage-to-analog pulse rate converter
US3660782A (en) * 1970-08-24 1972-05-02 Computervision Corp Signal level-to-pulse rate converter
US3742389A (en) * 1971-06-23 1973-06-26 Vidar Corp Voltage to frequency converter having dual standard charge dispensers
US3778794A (en) * 1972-09-18 1973-12-11 Westinghouse Electric Corp Analog to pulse rate converter
US3902139A (en) * 1974-01-14 1975-08-26 Mobil Oil Corp Temperature compensated pulse generator
US3942110A (en) * 1974-05-08 1976-03-02 General Electric Company Analog to pulse rate converter
US3921012A (en) * 1974-11-11 1975-11-18 Mdh Ind Inc Wide-range current-to-frequency converter
US4016552A (en) * 1975-09-12 1977-04-05 Hewlett-Packard Company Dual polarity pulse detection circuit with variable voltage threshold
US4114149A (en) * 1976-07-19 1978-09-12 Fairchild Camera And Instrument Corporation Current comparator for an improved analog-to-digital converter method and apparatus
US4124821A (en) * 1976-08-25 1978-11-07 Lgz Landis & Gyr Zug Ag Analog to frequency convertor
US4109168A (en) * 1977-01-19 1978-08-22 Analog Technology Corporation Current-to-frequency converter

Also Published As

Publication number Publication date
IT1127932B (it) 1986-05-28
FR2471701A1 (fr) 1981-06-19
JPH0368569B2 (de) 1991-10-29
CA1167969A (en) 1984-05-22
GB2066606A (en) 1981-07-08
DE3045018C2 (de) 1989-09-21
GB2066606B (en) 1983-12-07
FR2471701B1 (de) 1984-08-31
JPS56146325A (en) 1981-11-13
US4303985A (en) 1981-12-01
IT8050308A0 (it) 1980-12-04
IL61554A (en) 1984-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3715237C2 (de)
DE2021943B2 (de) Elektrisches bauelement
DE2548746A1 (de) Analog/digital-umsetzer
DE2430652B2 (de) Analog-Digital-Wandler
DE69128509T2 (de) Zeitgeber
DE3711978C2 (de) Elektrizitätszähler
DE69531752T2 (de) Spannungs-Frequenzwandler
DE3877008T2 (de) Geraet zur sukzessiven umwandlung von zeitperioden in spannung.
EP0541878B1 (de) Delta-Sigma-Analog/Digital-Wandler
DE2953968C2 (de) Integrierende Analog-/Digital-Wandlerschaltung
DE2201939B2 (de) A-Codierer mit automatischem Ladungsabgleich
DE68913967T2 (de) Sigma-Delta-Konverter mit einer Dämpfungsfunktion sowie einer Übertragungsfunktion, die unempfindlich gegenüber Fehlanpassungen der Anstiegs- und Abfallzeiten der Schaltelemente ist.
DE1952235C2 (de) Frequenzmesser zur Messung der Differenz zweier unbekannter Eingangsfrequenzen
DE3045018A1 (de) Vorrichtung zum erzeugen eines impulses
CH626719A5 (de)
DE1229141B (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung zweier um 90íÒ phasenverschobener dreieckfoermiger Impulsfolgen
DE2613930A1 (de) Digitaler phasenregelkreis
DE1194899B (de) Anordnung zur digitalen Erzeugung von periodischen Wellenzuegen beliebiger, vorgegebener Wellenform
DE69120783T2 (de) Elektronischer Analog-Digitalwandler
DE2520931C2 (de) Abtast-Halteschaltungsanordnung
DE3612686A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur messung von zeitintervallen
DE2004739C (de) Elektronischer Frequenzteiler zur Erzeugung sagezahnahnhcher Schwingun gen
DE68909609T2 (de) Zufuhrkreis für referenzspannung.
DE2254759A1 (de) Einrichtung zur automatischen zeitmasstabbestimmung in einer zeitintervallmesseinrichtung
DE1815752A1 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung niederfrequenter Abbildungen von zu untersuchenden Hochfrequenz-Signalen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee