DE19630052A1

DE19630052A1 - Digital=analogue converter using sigma-delta method

Info

Publication number: DE19630052A1
Application number: DE1996130052
Authority: DE
Inventors: Soeren Hein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1997-07-10

Abstract

The digital/analogue converter has a sigma-delta modulator (110) followed by a low pass or bandpass filter (120), with a control device (140) setting the modulator or filter in a defined output condition during its operation. Pref. the control device allows the modulator and/or filter to be brought into a defined output condition before the processing of each successive digital signal (D), ensuring the same result for identical input signals.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nach einem Sigma- Delta-Verfahren arbeitenden Digital/Analog-Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d. h. einen nach einem Sigma-Delta-Verfahren arbeitenden Digital/Analog-Wandler mit einem Sigma-Delta-Modulator und einem diesem nachgeschalteten Tiefpaß- oder Bandpaßfilter.The present invention relates to a sigma Delta-working digital / analog converter according to the Preamble of claim 1, d. H. one after one Sigma-delta process using digital / analog converter a sigma-delta modulator and a downstream one Low pass or band pass filter.

Die Analog/Digital (A/D)-Wandlung und die Digital/Analog (D/A)- Wandlung nach dem sogenannten Sigma-Delta-Verfahren sind seit langem bekannt und insbesondere in Bereichen, in denen es gilt, relativ schmalbandige Signale mit hoher Präzision zu konvertieren, weit verbreitet; eines der wohl bekanntesten Einsatzgebiete für Sigma-Delta-Wandler sind die Audio-CD- Player.The analog / digital (A / D) conversion and the digital / analog (D / A) - Conversion according to the so-called sigma-delta process has been in progress since long known and especially in areas where it applies to relatively narrow-band signals with high precision convert, widely used; one of the most famous Areas of application for sigma-delta converters are the audio CD Player.

Bezüglich der Funktion und Wirkungsweise der Sigma-Delta- Wandlung wird auf den Aufsatz "An Overview of Sigma-Delta Converters" von Pervez M. Aziz, Henrik V. Sorensen und Jan van der Spiegel, veröffentlicht in IEEE Signal Processing Magazine, Januar 1996, Seiten 61-84 und die dort genannten weiteren Literaturstellen verwiesen.Regarding the function and mode of operation of the sigma-delta Conversion is based on the essay "An Overview of Sigma-Delta Converters "by Pervez M. Aziz, Henrik V. Sorensen and Jan van der Spiegel, published in IEEE Signal Processing Magazine, January 1996, pages 61-84 and those mentioned there referred to further references.

Der grundsätzliche Aufbau eines nach dem Sigma-Delta-Verfah ren arbeitenden D/A-Wandlers ist in Fig. 2 gezeigt.The basic structure of a D / A converter operating according to the sigma-delta method is shown in FIG. 2.

Durch den gezeigten D/A-Wandler sollen aufeinanderfolgend in Form von Digitalsignalen D eingegebene digitale Abtastwerte bzw. Samples in entsprechende Analogsignale A gewandelt wer den. The D / A converter shown should successively in Form of digital signals D digital samples entered or samples converted into corresponding analog signals A. the.

Der in Fig. 2 gezeigte D/A-Wandler besteht aus einem Sigma- Delta-Modulator 10 und einem Tiefpaßfilter (oder einem Band paßfilter) 20.The D / A converter shown in FIG. 2 consists of a sigma-delta modulator 10 and a low-pass filter (or a band-pass filter) 20 .

Der Sigma-Delta-Modulator 10 empfängt die zu wandelnden Digi talsignale D, unterwirft diese einer noch zu beschreibenden Signalverarbeitung und gibt als Ergebnis Zwischensignale Z aus. Der Tiefpaßfilter 20 empfängt die vom Sigma-Delta-Modu lator 10 erzeugten Zwischensignale Z, führt an diesen eine Tiefpaßfilterung durch und gibt als Ergebnis die den Digital signalen D entsprechenden Analogsignale A aus.The sigma-delta modulator 10 receives the digital signals D to be converted, subjects them to signal processing yet to be described and outputs intermediate signals Z as a result. The low-pass filter 20 receives the intermediate signals Z generated by the sigma-delta modulator 10 , performs a low-pass filtering thereon and outputs the analog signals A corresponding to the digital signals D as a result.

Die in den Sigma-Delta-Wandler eingegebenen Digitalsignale D werden im Sigma-Delta-Modulator 10 in der Weise verarbeitet, daß die jeweils aus b1 Bits bestehenden Digitalsignale D je weils in eine Folge von N, jeweils aus b2 Bits bestehenden Zwischensignalen Z transformiert werden.The digital signals D input into the sigma-delta converter are processed in the sigma-delta modulator 10 in such a way that the digital signals D each consisting of b1 bits are each transformed into a sequence of N intermediate signals Z each consisting of b2 bits .

Die Rate (Anzahl pro Zeiteinheit), mit der die Zwischen signale Z im Sigma-Delta-Modulator 10 erzeugt und aus diesem ausgegeben werden, beträgt das N-fache der Rate r1, mit wel cher die zu wandelnden Digitalsignale D in den Sigma-Delta- Wandler eingegeben werden.The rate (number per unit of time) at which the intermediate signals Z are generated in and output from the sigma-delta modulator 10 is N times the rate r1 at which the digital signals D to be converted into the sigma-delta - Transducers can be entered.

Die Werte für b1, r1, b2 und N sind jeweils ganze Zahlen. Bemerkenswert, aber charakteristisch für die Wandlung nach dem Sigma-Delta-Verfahren ist dabei, daß b2 in der Regel durch eine sehr kleine Zahl (sehr häufig durch "1") und N durch eine möglichst große Zahl repräsentiert werden. Die Werte für b1 und r1 sind individuell verschieden und richten sich nach den jeweils zu erfüllenden Anforderungen; zur Er zielung der sogenannten HiFi-Qualität im digitalen Audio bereich muß b1 etwa 16-18, und r1 etwa 40-50 kHz betra gen.The values for b1, r1, b2 and N are integers. Remarkable but characteristic of the change after the sigma-delta method is that b2 as a rule by a very small number (very often by "1") and N be represented by as large a number as possible. The Values for b1 and r1 are individually different and judge according to the respective requirements to be met; to Er aiming the so-called HiFi quality in digital audio The range must be about 16-18 b1 and r1 about 40-50 kHz gene.

Die Umsetzung der Digitalsignale D in die erkennbar eine er heblich größere Frequenzbandbreite belegenden Zwischensignale Z (durch den Sigma-Delta-Modulator 10) und das anschließende Ausfiltern der nicht interessierenden Frequenzbereiche (durch den Tiefpaßfilter 20) führt zu einer erheblichen Verringerung des unvermeidlichen Quantisierungsrauschens, das als Folge einer nicht genauen Übereinstimmung zwischen einem zu digi talisierenden Analogsignal und dem zugeordneten Digitalsignal bei der A/D-Wandlung auftritt. Bezüglich weiterer Einzel heiten wird auf die o.g. Literaturstelle und die darin ge nannten weiteren Literaturstellen verwiesen.The conversion of the digital signals D into the intermediate signals Z, which he recognizably occupies a considerably larger frequency bandwidth (by the sigma-delta modulator 10 ) and the subsequent filtering out of the frequency ranges of no interest (by the low-pass filter 20 ) leads to a considerable reduction in the inevitable quantization noise, that is occurs as a result of an inaccurate match between an analog signal to be digitized and the associated digital signal in the A / D conversion. With regard to further details, reference is made to the above-mentioned literature reference and the other literature references mentioned therein.

Wenngleich die D/A-Wandlung unter Verwendung eines nach einem Sigma-Delta-Verfahren arbeitenden D/A-Wandlers in der Regel ausgezeichnete Ergebnisse hervorbringt, ist bisweilen zu beobachten, daß für identische Eingangssignale unterschied liche Wandlungsergebnisse erhalten werden.Although D / A conversion using one to one D / A converter working sigma-delta process as a rule producing excellent results is sometimes too observe that differ for identical input signals conversion results can be obtained.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den D/A-Wandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß für identische Eingangssignale stets die selben Wandlungsergebnisse erhalten werden.The present invention is therefore based on the object the D / A converter according to the preamble of claim 1 to develop such that for identical input signals the same change results are always obtained.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchte Merkmal gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 claimed feature.

Demnach ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, durch welche der Sigma-Delta-Modulator und/oder der Tiefpaß- oder Bandpaß filter während deren Betriebes in einen definierten Ausgangs zustand versetzbar sind.Accordingly, a control device is provided through which the sigma-delta modulator and / or the low-pass or band-pass filter during their operation in a defined output state can be moved.

Versetzt man den Sigma-Delta-Modulator jeweils vor dem Beginn der Verarbeitung eines nächsten Digitalsignals und/oder den Tiefpaß- oder Bandpaßfilter jeweils vor dem Beginn der Ver arbeitung der zu einem nächsten Digitalsignal gehörenden Zwischensignale, insbesondere die Ladungen und Werte spei chernden Elemente und Elementabschnitte des Sigma-Delta- Modulators und/oder des Tief- oder Bandpaßfilters in den besagten definierten Ausgangszustand, so finden die jeweils zu verarbeitenden Signale die jeweiligen Signalverarbeitungs einheiten stets in einem identischen Zustand vor. Die Ver arbeitung der jeweiligen Signale durch die jeweiligen Signal verarbeitungseinheiten ist damit völlig unabhängig von dem Zeitpunkt, zu dem die Signale zu verarbeiten sind; eine Ab hängigkeit des Ergebnisses der Signalverarbeitung vom mehr oder weniger lange zuvor verarbeiteten Signalen ist ausge schlossen.Put the sigma-delta modulator before each start the processing of a next digital signal and / or the Low-pass or band-pass filters each before the start of the ver processing of those belonging to a next digital signal Intermediate signals, especially the charges and values elements and element sections of the sigma-delta Modulator and / or the low or bandpass filter in the said defined initial state, so find each signals to be processed the respective signal processing units always in an identical state. The Ver working of the respective signals by the respective signal processing units is therefore completely independent of that Time at which the signals are to be processed; an ab dependence of the result of the signal processing on the more or less long processed signals is out closed.

Durch den erfindungsgemäßen D/A-Wandler können daher für identische Eingangssignale stets die selben Wandlungsergeb nisse erhalten werden.The D / A converter according to the invention can therefore be used for identical input signals always the same conversion result nisse are preserved.

Das regelmäßige Rücksetzen des erfindungsgemäßen D/A-Wandlers wirkt sich nicht nur auf dessen Wandlungsverhalten aus. Es ermöglicht darüber hinaus erstmals die quantitative Spezifi zierung der Abweichungen von der Linearität und von der Mono tonie dessen Wandlungsverhaltens.The regular resetting of the D / A converter according to the invention not only affects its change behavior. It also enables quantitative speci ﬁ cations for the first time decoration of the deviations from the linearity and from the mono tonie of its change behavior.

Derartige Angaben, die zur Beurteilung der Eignung von D/A-Wandlern für bestimmte Zwecke unverzichtbar sind, konnten bislang aufgrund der Zeitabhängigkeit der Wandlungsergebnisse nicht gemacht werden. Das Wandlungsverhalten von Sigma-Delta- D/A-Wandler konnte nur statistisch bzw. durch anhand von Langzeitmessungen ermittelte durchschnittliche Angaben (beispielsweise durch die durchschnittlichen Abweichungen von Digital- und Analogsignalen, durch das mittlere Fehler quadrat, durch den Signal-Rausch-Abstand etc.) beschrieben werden. Dadurch konnte den Wandlern zwar eine im Durchschnitt gute Übereinstimmung zwischen den zu wandelnden Digital signalen und den daraus generierten Analogsignalen beschei nigt werden, doch eigneten sich diese Angaben nicht für die häufig unerläßlichen sogenannten worst-case-Betrachtungen.Such information, which is used to assess the suitability of D / A converters are indispensable for certain purposes so far due to the time dependency of the change results not be made. The conversion behavior of sigma-delta D / A converter could only be statistically or by using Long-term measurements determined average information (for example, by the average deviations from Digital and analog signals, due to the middle error square, by the signal-to-noise ratio etc.) will. This allowed the converters to average one good agreement between the digital to be converted signals and the analog signals generated from them be given, but this information was not suitable for the often essential so-called worst-case considerations.

Die nunmehr geschaffene Möglichkeit, zuverlässig Angaben über die Linearität und die Monotonie des Wandlungsverhaltens von nach einem Sigma-Delta-Verfahren arbeitenden D/A-Wandlern zu machen, eröffnet diesen eine Vielzahl neuer Einsatzmöglich keiten.The opportunity now created to provide reliable information about the linearity and monotony of the change behavior of to D / A converters working according to a sigma-delta process make it open up a multitude of new uses keiten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained with reference to the drawing. It demonstrate

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-D/A-Wandlers, und Fig. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of the sigma-delta D according to the invention / A converter, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Sigma-Delta- D/A-Wandlers. Fig. 2 is a block diagram of a conventional sigma-delta D / A converter.

Wie der in Fig. 2 gezeigte und eingangs bereits beschriebene herkömmliche Sigma-Delta-D/A-Wandler umfaßt auch der in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Sigma-Delta-D/A-Wandler einen (dort mit dem Bezugszeichen 110 bezeichneten) Sigma-Delta- Modulator und einen (dort mit dem Bezugszeichen 120 bezeich neten) Tiefpaßfilter (oder Bandpaßfilter). Insoweit besteht Übereinstimmung zwischen den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Sigma-Delta-D/A-Wandlern; die zu Fig. 2 gemachten Ausführun gen haben, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges er wähnt wird, in vollem Umfang auch für die Fig. 1 Gültigkeit.Like the conventional sigma-delta D / A converter shown in FIG. 2 and already described at the beginning, the sigma-delta D / A converter according to the invention shown in FIG. 1 also comprises a sigma-delta (designated by reference numeral 110 ). Delta modulator and a low-pass filter (or band-pass filter) (designated there by reference numeral 120 ). In this respect, there is agreement between the sigma-delta D / A converters shown in FIGS. 1 and 2; the versions made to Fig. 2 have, unless expressly stated otherwise, in full also for Fig. 1 validity.

Der erfindungsgemäße D/A-Wandler gemäß Fig. 1 weist zusätz lich eine dem Tiefpaßfilter 120 nachgeschaltete Abtast- und Halteschaltung 130 und eine zur Steuerung des Sigma-Delta- Modulators 110, des Tiefpaßfilters 120 und der Abtast- und Halteschaltung 130 vorgesehene Steuereinrichtung 140 auf.The D / A converter according to the invention shown in FIG. 1 additionally has a sample and hold circuit 130 connected downstream of the low-pass filter 120 and a control device 140 provided for controlling the sigma-delta modulator 110 , the low-pass filter 120 and the sample and hold circuit 130 .

In den D/A-Wandler eingegebene digitale Abtastwerte bzw. Samples, d. h. die zu wandelnden Digitalsignale D werden wie bei dem in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen D/A-Wandler im Sigma-Delta-Modulator einer Umsetzung in Form eines sogenann ten Oversampling unterzogen, wodurch jedes der jeweils aus b1 Bits bestehenden Digitalsignale D in N sequentielle, jeweils aus b2 Bits bestehende Zwischensignale Z transformiert wird.Digital samples or samples input into the D / A converter, ie the digital signals D to be converted are subjected to conversion in the form of a so-called oversampling in the sigma-delta modulator, as in the conventional D / A converter shown in FIG. 2 , whereby each of the digital signals D each consisting of b1 bits is transformed into N sequential intermediate signals Z each consisting of b2 bits.

Im Gegensatz zu dem in der Fig. 2 gezeigten D/A-Wandler er folgt die im Sigma-Delta-Modulator 110 durchgeführte Digital signalverarbeitung hier jedoch teilweise unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 140, welche hierzu mit dem Sigma- Delta-Wandler 110 über eine Steuerleitung C1 verbunden ist.In contrast to the D / A converter shown in FIG. 2, the digital signal processing carried out in the sigma-delta modulator 110 takes place here partly under the control of the control device 140 , which for this purpose is connected to the sigma-delta converter 110 via a Control line C1 is connected.

Die Steuereinrichtung 140 ist unter anderem in der Lage, den Sigma-Delta-Modulator 110 zu bestimmten Zeitpunkten in einen definierten Ausgangszustand versetzen. Genauer gesagt steuert die Steuereinrichtung 140 den Sigma-Delta-Modulator 110 je weils nach Abschluß der Umsetzung eines Digitalsignals D bzw. jeweils vor Beginn der Umsetzung eines nächsten Digital signals D, bei aufeinanderfolgend eingegebenen Digital signalen also jeweils zwischen der Umsetzung zweier auf einanderfolgender Digitalsignale D derart an, daß dieser (der Sigma-Delta-Modulator 110) in einen definierten Ausgangs zustand versetzt wird.The control device 140 is able, among other things, to put the sigma-delta modulator 110 into a defined initial state at certain times. More precisely, the control device 140 controls the sigma-delta modulator 110 each time after the completion of the conversion of a digital signal D or before the start of the conversion of a next digital signal D, in the case of successively inputted digital signals, in each case between the conversion of two successive digital signals D. such that this (the sigma-delta modulator 110 ) is brought into a defined output state.

Hierbei werden diejenigen Elemente des Sigma-Delta-Modulators 110, deren Zustand einen Einfluß auf den Umsetzungsprozeß ha ben kann, in einen definierten Zustand gebracht. Dies be trifft insbesondere, aber selbstverständlich nicht aus schließlich Ladungen und Werte speichernde Elemente und Elementabschnitte, und zwar insbesondere solche, die in Rück kopplungszweigen vorgesehen sind, um der Umsetzung eine Ab hängigkeit von zuvor verarbeiteten Digitalwerten D und/oder von zuvor generierten Zwischensignalen Z zu verleihen.In this case, those elements of the sigma-delta modulator 110 whose state can have an influence on the implementation process are brought into a defined state. This applies in particular, but of course not exclusively, to elements and element sections which store charges and values, in particular those which are provided in feedback branches in order to make the implementation dependent on previously processed digital values D and / or previously generated intermediate signals Z. to lend.

Auf welche Weise und in welchen Zustand im einzelnen die Ele mente oder Elementabschnitte des Sigma-Delta-Modulators ver setzt werden, spielt hierbei eine allenfalls untergeordnete Rolle. So können beispielsweise kapazitive Eigenschaften auf weisende Elemente oder Elementabschnitte grundsätzlich nach Belieben ganz oder teilweise aufgeladen oder entladen werden; Register und dergleichen können grundsätzlich ebenfalls auf beliebige Werte gesetzt werden. Entscheidend ist in erster Linie, daß sich jedes der betroffenen Elemente oder Element abschnitte nach jedem Rücksetzvorgang in dem selben definier ten Ausgangszustand befindet.In what way and in what condition the el elements or element sections of the sigma-delta modulator are set, a subordinate plays at most Role. For example, capacitive properties basically pointing elements or element sections Be fully or partially charged or discharged at will; Basically, registers and the like can also be opened any values can be set. The first is crucial Line that each of the elements or element concerned Define sections after each reset in the same th initial state.

Durch eine derartige, zu festgelegten Zeitpunkten wiederholte Rückversetzung des Sigma-Delta-Modulators 110 in einen defi nierten Ausgangszustand kann erreicht werden, daß zu wan delnde Digitalsignale D unabhängig vom Zeitpunkt ihrer Ein gabe in den Sigma-Delta-Modulator 110 dort stets auf identi sche Verhältnisse treffen, so daß identische Digitalsignale D in identische Zwischensignale Z umgesetzt werden.Through such a repetition of the sigma-delta modulator 110 into a defi ned initial state, which can be repeated at fixed times, it can be achieved that digital signals D to be converted are always there identi independent of the time of their input into the sigma-delta modulator 110 Conditions, so that identical digital signals D are converted into identical intermediate signals Z.

Die vom Sigma-Delta-Modulator 110 generierten Zwischensignale Z werden wie auch bei dem in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen D/A-Wandler durch den Tiefpaßfilter 120 einer Tiefpaßfilte rung unterzogen, wodurch sie zu den Digitalsignalen D ent sprechenden Analogsignalen A verarbeitet werden. Insoweit bestehen zwischen dem Tiefpaßfilter 20 gemäß Fig. 2 und dem Tiefpaßfilter 120 gemäß Fig. 1 keine Unterschiede.The intermediate signals Z generated by the sigma-delta modulator 110 , as in the conventional D / A converter shown in FIG. 2, are subjected to a low-pass filter 120 by the low-pass filter 120, as a result of which they are processed into analog signals A corresponding to the digital signals D. In this respect, there are no differences between the low-pass filter 20 according to FIG. 2 and the low-pass filter 120 according to FIG. 1.

Im Gegensatz zu dem in der Fig. 2 gezeigten D/A-Wandler er folgt die im Tiefpaßfilter 120 durchgeführte Signalverarbei tung hier jedoch teilweise unter Steuerung durch die Steuer einrichtung 140, welche hierzu mit dem Tiefpaßfilter 120 über eine Steuerleitung C2 verbunden ist.In contrast to the D / A converter shown in FIG. 2, it follows the signal processing carried out in the low-pass filter 120 here, however, partly under the control of the control device 140 , which is connected to the low-pass filter 120 via a control line C2.

Die Steuereinrichtung 140 ist unter anderem in der Lage, den Tiefpaßfilter 120 zu bestimmten Zeitpunkten in einen defi nierten Ausgangszustand versetzen. Genauer gesagt steuert die Steuereinrichtung 140 den Tiefpaßfilter 120 jeweils nach Ab schluß der Filterung der zu einem Digitalsignal D gehörenden Zwischensignale Z bzw. jeweils vor Beginn der Filterung der zu einem nächsten Digitalsignal D gehörenden Zwischensignale Z, bei aufeinanderfolgend eingegebenen Digitalsignalen also jeweils zwischen der Filterung von zu zwei aufeinanderfolgen den Digitalsignalen D gehörenden Zwischensignalen Z derart an, daß dieser (der Tiefpaßfilter 120) in einen definierten Ausgangszustand versetzt wird.The control device 140 is able, among other things, to put the low-pass filter 120 into a defined initial state at certain times. More specifically, the control device 140 controls the low-pass filter 120 after the end of the filtering of the intermediate signals Z belonging to a digital signal D or before the beginning of the filtering of the intermediate signals Z belonging to a next digital signal D, in the case of successively inputted digital signals between the filtering of to two consecutive intermediate signals Z belonging to the digital signals D in such a way that this (the low-pass filter 120 ) is brought into a defined initial state.

Hierbei werden diejenigen Elemente des Tiefpaßfilters 120, deren Zustand einen Einfluß auf den Filterungsprozeß haben kann, in einen definierten Zustand gebracht. Dies betrifft insbesondere, aber selbstverständlich nicht ausschließlich Ladungen und Werte speichernde Elemente und Element abschnitte, und zwar insbesondere solche, die in Rück kopplungszweigen vorgesehen sind, um der Filterung eine Abhängigkeit von zuvor verarbeiteten Zwischensignalen Z und/oder von zuvor generierten Analogsignalen A zu verleihen.In this case, those elements of the low-pass filter 120 whose state can have an influence on the filtering process are brought into a defined state. This applies in particular, but of course not exclusively, to elements and element sections which store charges and values, in particular those which are provided in feedback branches in order to give the filtering a dependence on previously processed intermediate signals Z and / or on previously generated analog signals A.

Auf welche Weise und in welchen Zustand im einzelnen die Ele mente oder Elementabschnitte des Tiefpaßfilters in den besag ten Ausgangszustand versetzt werden, spielt hierbei eine allenfalls untergeordnete Rolle. So können beispielsweise kapazitive Eigenschaften aufweisende Elemente oder Element abschnitte grundsätzlich nach Belieben ganz oder teilweise aufgeladen oder entladen werden; Register und dergleichen können grundsätzlich ebenfalls auf beliebige Werte gesetzt werden. Entscheidend ist in erster Linie, daß sich jedes der betroffenen Elemente oder Elementabschnitte nach jedem Rück setzvorgang in dem selben definierten Ausgangszustand befin det.In what way and in what condition the el elements or element sections of the low-pass filter in the said the initial state is played here at most subordinate role. For example elements or element having capacitive properties sections in whole or in part as you wish being charged or discharged; Registers and the like can basically also be set to any values will. It is crucial that each of the affected elements or element sections after each return setting process in the same defined initial state det.

Durch eine derartige, zu festgelegten Zeitpunkten wiederholte Rückversetzung des Tiefpaßfilters 120 in einen definierten Ausgangszustand kann erreicht werden, daß zu filternde Zwischensignale Z unabhängig vom Zeitpunkt ihrer Eingabe in den Tiefpaßfilter 120 dort stets auf identische Verhältnisse treffen, so daß identische Zwischensignale Z zu identischen Analogsignalen A verarbeitet werden. Such a repetition of the low-pass filter 120 to a defined initial state at predetermined points in time can ensure that intermediate signals Z to be filtered always meet identical conditions there, regardless of the time of their input into the low-pass filter 120 , so that identical intermediate signals Z form identical analog signals A are processed.

Identische Digitalsignale D werden also unabhängig vom Zeit punkt der Wandlung stets in identische Analogsignale A gewan delt.Identical digital signals D are therefore independent of time point of conversion always won in identical analog signals A. delt.

Die durch den Tiefpaßfilter 120 erzeugten Analogsignale A werden in die Abtast- und Halteschaltung 130 übernommen, dort bei Bedarf zwischengespeichert und schließlich (abgesehen von einer zeitlichen Verschiebung) unverändert als Analogsignale A′ ausgegeben.The analog signals A generated by the low-pass filter 120 are transferred to the sample and hold circuit 130 , temporarily stored there if necessary, and finally (apart from a time shift) output unchanged as analog signals A '.

Die Steuerung der Abtast- und Halteschaltung 130 erfolgt durch die Steuereinrichtung 140. Die Abtast- und Halteschal tung 130 und die Steuereinrichtung 140 sind zu diesem Zweck über eine Steuerleitung C3 miteinander verbunden.The control and sampling circuit 130 is controlled by the control device 140 . For this purpose, the sample and hold circuit 130 and the control device 140 are connected to one another via a control line C3.

Über diese Steuerleitung C3 wird die Abtast- und Halteschal tung 130 von der Steuereinrichtung 140 zur Übernahme von Ana logsignalen A und der (in der Regel späteren) Ausgabe dieser Signale als Analogsignale A′ veranlaßt.Via this control line C3, the sample and hold circuit 130 is caused by the control device 140 to take over analog signals A and (usually later) output of these signals as analog signals A '.

Die Abtast- und Halteschaltung 130 hat die Funktion, die un ter Umständen paketweise, d. h. aufgrund der zwischenzeitli chen Rücksetzungen des Sigma-Delta-Modulators 110 und des Tiefpaßfilters 120 mit Unterbrechungen generierten und ausge gebenen Analogsignale A in kontinuierlich (unterbrechungsfrei) aufeinanderfolgende Analogsignale A′ um zusetzen. Sie ermöglicht es ferner, das aus einem zu wandeln den Digitalsignal D erzeugte Analogsignal A′ zu einem defi nierten Zeitpunkt aus zugeben und erleichtert dadurch die für Funktions- und Qualitätsprüfungen des D/A-Wandlers erforder liche Zuordnung zwischen den zu wandelnden Digitalsignalen und den daraus erzeugten Analogsignalen.The sample-and-hold circuit 130 has the function that, under certain circumstances, in packets, ie, due to the interim resets of the sigma-delta modulator 110 and the low-pass filter 120 , intermittently generated and output analog signals A in continuously (uninterrupted) successive analog signals A ' to put on. It also makes it possible to output the analog signal A 'generated from a digital signal D to be converted at a defined point in time, thereby facilitating the assignment between the digital signals to be converted and the results thereof for functional and quality tests of the D / A converter generated analog signals.

Die Tatsachen, daß einerseits aus identischen Digitalsignalen D unabhängig von der Zeit (unabhängig von den zuvor gewandel ten Digitalsignalen) stets identische Analogsignale A bzw. A′ erhalten werden, und daß andererseits ein Analogsignal und das Digitalsignal, aus welchem es generiert wurde, einander auf besonders einfache Weise eindeutig und fehlerfrei zu ordenbar sind, lassen sich in zweifacher Hinsicht vorteilhaft nutzen.The facts that on the one hand consist of identical digital signals D regardless of the time (regardless of the previous change th digital signals) always identical analog signals A or A ′ are obtained, and that on the other hand an analog signal and the digital signal from which it was generated clear and error-free in a particularly simple manner can be classified, can be advantageous in two ways use.

Zum einen wird (durch die Elimination der Zeitabhängigkeit) die Funktion des D/A-Wandlers stabilisiert.On the one hand (by eliminating the time dependency) the function of the D / A converter is stabilized.

Zum anderen werden dadurch erstmals zuverlässige Angaben über die Abweichung von der Monotonie und von der Linearität im Wandlungsverhalten von Sigma-Delta-D/A-Wandlern, ja sogar deren quantitative Spezifizierung ermöglicht.On the other hand, this provides reliable information about the deviation from the monotony and from the linearity in the Conversion behavior of sigma-delta D / A converters, even enables their quantitative specification.

Der erfindungsgemäße bzw. der erfindungsgemäß betriebene Sigma-Delta-D/A-Wandler läßt sich aus den genannten Gründen nunmehr auch in Anwendungsgebieten einsetzen, welche herkömm lichen Sigma-Delta-D/A-Wandlern mangels zuverlässiger Vorher sagbarkeit des Wandlungsverhaltens und/oder mangels zuver lässiger Überprüfbarkeit deren Eignung für den jeweiligen Zweck verschlossen waren.The one operated according to the invention or the one operated according to the invention Sigma-Delta D / A converter can be used for the reasons mentioned now also used in application areas which are conventional sigma-delta D / A converters due to a lack of reliable before predictability of change behavior and / or lack of confidence casual verifiability of their suitability for the respective Purpose were locked.

Claims

1. Digital / analog converter operating according to a sigma-delta method with a sigma-delta modulator ( 110 ) and a low-pass or band-pass filter ( 120 ) connected downstream thereof, characterized by a control device ( 140 ) through which the sigma -Delta modulator ( 110 ) and / or the low-pass or band-pass filter ( 120 ) can be set to a defined output state during their operation.

2. Digital / analog converter according to claim 1, characterized in that the control device ( 140 ) is designed such that it sets the sigma-delta modulator ( 110 ) in each case in the defined th output state before this with the on each next digital signal (D) related processing begins.

3. Digital / analog converter according to claim 1 or 2, characterized in that the control device ( 140 ) is designed such that it sets the low-pass or band-pass filter ( 120 ) in each case in the defined initial state before this with the on the next digital signal (D) processing begins.

4. Digital / analog converter according to one of the preceding claims, characterized in that the resetting of the sigma-delta modulator ( 110 ) and / or the low or bandpass filter ( 120 ) in the defined starting state is accomplished in that those Elements or element sections, the state of which can have an influence on the respective signal processing independent of the signal pending for processing, are put into a defined initial state.

5. Digital / analog converter according to claim 4, characterized, that those to be put into a defined initial state Elements or element sections store charges and / or values are securing elements or element sections.

6. digital / analog converter according to claim 5, characterized, that those to be put into a defined initial state Elements or element sections such elements or element are sections whose loads and / or values from previously ver depend on the signals being worked.

7. Digital / analog converter according to one of the preceding claims, characterized in that the low-pass or band-pass filter ( 120 ) is followed by a sample and hold circuit ( 130 ) controlled by the control device ( 140 ).