ITMI20011996A1 - Convertitore analogico digitale ad inseguimento - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
dell’ invenzione industriale avente per titolo:
“Convertitore analogico digitale ad inseguimento.”
La presente invenzione si riferisce ad un convertitore analogico digitale ad inseguimento in particolare del tipo ad ingresso differenziale.
Un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale comprende un amplificatore differenziale a cui sono applicati i terminali di ingresso. L'uscita dell'amplificatore differenziale è posta in ingresso ad un comparatore la cui uscita è applicata all'ingresso di un contatore avanti indietro (o up-down). L'uscita del contatore avanti indietro, che corrisponde all'uscita del convertitore analogico digitale, è applicata all'ingresso di un convertitore digitale analogico. L'uscita del convertitore digitale analogico è connessa all'altro ingresso del comparatore.
Il comparatore confronta il segnale all'uscita dell'amplificatore differenziale con il segnale all'uscita del convertitore digitale analogico, e la sua uscita comanda il contatore avanti indietro. Se ad esempio il valore del segnale all'uscita dell'amplificatore differenziale è maggiore del valore di uscita del convertitore digitale analogico, il contatore continua ad incrementarsi finché il segnale proveniente dal convertitore digitale analogico non supera quello dell'amplificatore differenziale. A questo punto il segnale di uscita del comparatore cambia valore ed il contatore decrementa il suo valore. Di conseguenza, il segnale all'uscita del convertitore digitale analogico ritorna di nuovo più alto del segnale all'uscita dell'amplificatore differenziale, quindi il contatore incrementa il suo valore e continua ad oscillare attorno al suo valore di ingresso fintanto che il segnale di ingresso non varia.
In vista dello stato della tecnica descritto, uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un convertitore analogico digitale ad inseguimento in particolare del tipo ad ingresso differenziale che sia di più semplice realizzazione ed abbia un numero di elementi circuitali ridotti.
In accordo con la presente invenzione, questi ed altri scopi vengono raggiunti mediante un convertitore analogico digitale ad inseguimento, avente un ingresso analogico differenziale includente un primo ingresso analogico ed un secondo ingresso analogico, ed una uscita digitale ad un primo numero di bit comprendente: un contatore avanti indietro avente un ingresso di direzione ed una uscita, ad un secondo numero di bit; un convertitore digitale analogico avente un ingresso dati accoppiato a detta uscita di detto convertitore, un ingresso di riferimento ed una uscita, ad un secondo numero di bit; un primo comparatore avente un ingresso positivo, un ingresso negativo accoppiato a detta uscita di detto convertitore digitale analogico ed una uscita accoppiata a detto ingresso di direzione; caratterizzato dal fatto che a detto ingresso di riferimento è accoppiato detto primo ingresso analogico e a detto ingresso positivo di detto primo comparatore è accoppiato detto secondo ingresso analogico.
Tali scopi vengono inoltre raggiunti mediante un convertitore analogico digitale ad inseguimento, avente un ingresso analogico differenziale includente un primo ingresso analogico ed un secondo ingresso analogico, ed una uscita digitale ad un primo numero di bit comprendente: un contatore avanti indietro avente un ingresso di direzione ed una uscita, ad un secondo numero di bit; un convertitore digitale analogico avente un ingresso dati accoppiato a detta uscita di detto convertitore, un ingresso di riferimento ed una uscita, ad un secondo numero di bit; un primo comparatore avente un ingresso positivo, un ingresso negativo accoppiato a detta uscita di detto convertitore digitale analogico ed una uscita accoppiata a detto ingresso di direzione; caratterizzato dal fatto che detto primo ingresso analogico e detto secondo ingresso analogico sono accoppiati agli ingressi di un secondo comparatore che produce in uscita un segnale corrispondente al segno del segnale di detto ingresso analogico differenziale; detto primo ingresso analogico e detto secondo ingresso analogico sono selettivamente accoppiati a detto ingresso positivo di detto primo comparatore e selettivamente accoppiati al contrario a detto ingresso di riferimento.
Tali scopi vengono ulteriormente raggiunti mediante un metodo per eseguire una conversione analogica digitale di un segnale differenziale mediante un convertitore ad inseguimento comprendente un comparatore accoppiato ad un contatore avanti e indietro ed un convertitore digitale analogico che preleva il segnale di uscita di detto contatore e lo accoppia a un ingresso di detto comparatore caratterizzato dal fatto che la differenza di detto segnale differenziale di ingresso è effettuata dalla combinazione di detto comparatore e di detto convertitore digitale analogico.
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:
la figura 1 rappresenta un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale in accordo all'arte nota;
la figura 2 rappresenta un esempio di realizzazione di un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale;
la figura 3 rappresenta un ulteriore esempio di realizzazione di un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale; la figura 4 rappresenta una variante del convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale di figura 3.
In figura 1 è riportato un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10, in accordo all'arte nota, che comprende un amplificatore differenziale 11 a cui sono applicati i terminali di ingresso 12 e 13, rispettivamente ingresso positivo 12 e ingresso negativo 13. L'uscita dell'amplificatore differenziale 11 è applicato all'ingresso positivo 33 di un comparatore 14 la cui uscita 24 è applicata all'ingresso di direzione di un contatore avanti indietro (o up-down) 15. L'uscita 16 del contatore avanti indietro 15, che corrisponde anche all'uscita del convertitore analogico digitale 10, è applicata all'ingresso di un convertitore digitale analogico 17. L'uscita 23 del convertitore digitale analogico 17 è connessa all'ingresso negativo del comparatore 14. Il convertitore digitale analogico 17 dispone anche di un terminale 18 a cui è applicata una tensione di riferimento esterna fissa. Il convertitore analogico digitale 15 dispone anche di due altri ingressi uno di azzeramento 19 ed uno di clock 20.
Il convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10 rappresentato in figura 1 ha ima risoluzione, in bit, pari al numero di bit del contatore 15 e del convertitore digitale analogico 17.
La figura 2 rappresenta un esempio di realizzazione di un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale. In questo caso oltre agli elementi già descritti in figura 1, che riportano gli stessi riferimenti numerici, è presente un comparatore di segno 21 che produce alla sua uscita 22 il segno del segnale presente ai terminali di ingresso 12 e 13. Con il circuito rappresentato in figura 2 se il convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10 ha una risoluzione di N bit, si utilizzano il contatore 15 e il convertitore digitale analogico 17 con una risoluzione di N - 1 bit. Infatti all'uscita 16 ci sarà il valore digitale a N - 1 bit e all'uscita 22 vi sarà l'ulteriore bit indicante il segno del segnale presente ai terminali di ingresso 12 e 13.
Utihzzando il contatore 15 e il convertitore digitale analogico 17 con una risoluzione di N - 1 bit, si ottiene un convertitore analogico digitale 10 più semplice e che occupa una area (su un wafer) di dimensioni inferiori, praticamente dimezzata, rispetto a quella occupata da un convertitore analogico digitale 10 come quello di figura 1. Il tempo di conversione viene ridotto (perché si utihzza un convertitore digitale analogico 17 a N - 1 bit) e si ha anche una dinamica del convertitore digitale analogico 17 dimezzata.
La figura 3 rappresenta un ulteriore esempio di realizzazione di un convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10.
In questo caso rispetto agli elementi già descritti in figura 2, che riportano gli stessi riferimenti numerici, manca l'amplificatore differenziale 11.
I terminali di ingresso 12 e 13 sono selettivamente accoppiati all'ingresso positivo 33 del comparatore 14, tramite un deviatore 31 comandato dal segno del segnale presente ai terminali di ingresso 12 e 13 e presente all'uscita 22 del comparatore di segno 21. Nel caso in cui l'uscita 22 è pari a 0 il terminale 12 è connesso all'ingresso 33, nel caso in cui l'uscita 22 è pari a 1 il terminale 13 è connesso all'ingresso 33.
Al terminale 18 del convertitore digitale analogico 17, in questo caso non è applicata una tensione di riferimento esterna fissa, ma sono selettivamente accoppiati i terminali di ingresso 12 e 13 tramite un deviatore 32, comandato dal segno del segnale presente ai terminali di ingresso 12 e 13 e presente all'uscita 22 del comparatore di segno 21. Nel caso in l'uscita 22 è pari a 0 il terminale 13 è connesso al terminale 18, nel caso in l'uscita 22 è pari a 1 il terminale 12 è connesso al terminale 18.
Anche in questo caso se il convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10 ha una risoluzione di N bit, si utilizzano il contatore 15 e il convertitore digitale analogico 17 con una risoluzione di N - 1 bit. Inoltre, si semplifica ulteriormente il circuito in quanto non è più presente l'amplificatore differenziale 11 ; con l'aggiunta di solo due deviatori comandati.
La figura 4 rappresenta una variante del convertitore analogico digitale ad inseguimento 10 ad ingresso differenziale di figura 3. In questo caso l'ingresso 13 è applicato direttamente all'ingresso positivo 33 del comparatore 14, e l'ingresso 12 è applicato direttamente al terminale 18 del convertitore digitale analogico 17. In questo circuito non è presente il comparatore di segno 21, ma il convertitore analogico digitale ad inseguimento ad ingresso differenziale 10 ha una risoluzione, in bit, pari al numero di bit del contatore 15 e del convertitore digitale analogico 17. Per evitare che convertitore 10 abbia malfunzionamenti il segnale al terminale di ingresso 12 (positivo) deve essere maggiore del segnale al terminale di ingresso 13 (negativo).
Nei circuiti di figura 3 e 4 la realizzazione della differenza dei segnali di ingresso è effettuata senza dover ricorrere ad un amplificatore differenziale 11.
Il segnale in ingresso al comparatore 14 per realizzare la conversione desiderata deve essere:
INP - IΝΜ - VDAC = INP - (VDAC INM) per INP - IΝΜ > 0 (bit di segno a 0);
INM - INP - VDAC = INM - (VDAC INP) per INP - INM < 0 (bit di segno a 1);
dove
INM rappresenta il segnale al terminale 12;
INP rappresenta il segnale al terminale 13;
VDAC rappresenta il segnale all'uscita del convertitore digitale analogico 17.
Affinché si verifichi la situazione descritta sopra, nel circuito di figura 3 si è utilizzato il bit di segno (uscita 22) per commutare tra INP (segno = 0) e INM (segno = 1) l'ingresso del comparatore e commutando tra INM (segno = 0) e INP (segno = 1) il terminale 18 del convertitore digitale analogico 17.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10), avente un ingresso analogico differenziale (12, 13) includente un primo ingresso analogico (12) ed un secondo ingresso analogico (13), ed una uscita digitale (16) ad un primo numero di bit comprendente: un contatore avanti indietro (15) avente un ingresso di direzione ed una uscita (16), ad un secondo numero di bit; un convertitore digitale analogico (17) avente un ingresso dati (16) accoppiato a detta uscita (16) di detto convertitore (15), un ingresso di riferimento (18) ed una uscita (23), ad un secondo numero di bit; un primo comparatore (14) avente un ingresso positivo (33), un ingresso negativo accoppiato a detta uscita di detto convertitore digitale analogico (17) ed una uscita (24) accoppiata a detto ingresso di direzione; caratterizzato dal fatto che a detto ingresso di riferimento (18) è accoppiato detto primo ingresso analogico (12) e a detto ingresso positivo (33) di detto primo comparatore (14) è accoppiato detto secondo ingresso analogico (13).
- 2. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10) in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto primo numero di bit corrisponde a detto secondo numero di bit.
- 3. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10) in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto primo ingresso analogico (12) e detto secondo ingresso analogico (13) sono accoppiati agli ingressi di un secondo comparatore (21) che produce in uscita un segnale corrispondente al segno del segnale di detto ingresso analogico differenziale (12, 13); detto primo ingresso analogico (12) e detto secondo ingresso analogico (13) sono selettivamente accoppiati a detto ingresso positivo (33) di detto primo comparatore (14) e selettivamente inversamente accoppiati a detto ingresso di riferimento (18).
- 4. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10) in accordo alla rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detto primo ingresso analogico (12) e detto secondo ingresso analogico (13) sono selettivamente accoppiati a detto ingresso positivo (33) tramite un primo deviatore (31) comandato da detto segno del segnale di detto ingresso analogico differenziale (12, 13) e sono selettivamente inversamente accoppiati a detto ingresso di riferimento (18) tramite un secondò deviatore (32) comandato da detto segno del segnale di detto ingresso analogico differenziale (12, 13) invertito.
- 5. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10) in accordo alla rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detto primo numero di bit corrisponde a detto secondo numero di bit più 1.
- 6. Convertitore analogico digitale ad inseguimento (10), avente un ingresso analogico differenziale (12, 13) includente un primo ingresso analogico (12) ed un secondo ingresso analogico (13), ed una uscita digitale (16) ad un primo numero di bit comprendente: un contatore avanti indietro (15) avente un ingresso di direzione ed una uscita (16), ad un secondo numero di bit; un convertitore digitale analogico (17) avente un ingresso dati (16) accoppiato a detta uscita (16) di detto convertitore (15), un ingresso di riferimento (18) ed una uscita (23), ad un secondo numero di bit; un primo comparatore (14) avente un ingresso positivo (33), un ingresso negativo accoppiato a detta uscita di detto convertitore digitale analogico (17) ed una uscita (24) accoppiata a detto ingresso di direzione; caratterizzato dal fatto che detto primo ingresso analogico (12) e detto secondo ingresso analogico (13) sono accoppiati agli ingressi di un secondo comparatore (21) che produce in uscita un segnale corrispondente al segno del segnale di detto ingresso analogico differenziale (12, 13); detto primo ingresso analogico (12) e detto secondo ingresso analogico (13) sono selettivamente accoppiati a detto ingresso positivo (33) di detto primo comparatore (14) e selettivamente accoppiati al contrario a detto ingresso di riferimento (18).
- 7. Metodo per eseguire una conversione analogica digitale di un segnale differenziale mediante un convertitore ad inseguimento (10) comprendente un comparatore (14) accoppiato ad un contatore avanti e indietro (15) ed un convertitore digitale analogico (17) che preleva il segnale di uscita di detto contatore ( 15) e lo accoppia a un ingresso di detto comparatore (14) caratterizzato dal fatto che la differenza di detto segnale differenziale di ingresso (12, 13) è effettuata dalla combinazione di detto comparatore (14) e di detto convertitore digitale analogico (17).
- 8. Metodo in accordo alla rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detto segnale differenziale (12, 13) comprende un primo segnale analogico (12) ed un secondo segnale analogico (13); detto primo segnale analogico (12) è accoppiato a detto comparatore (14) e detto secondo segnale analogico (13) è accoppiato ad un ingresso di riferimento di tensione (18) di detto convertitore digitale analogico (17).
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