-
Einrichtung zur Umwandlung von digitalen Signalen in positive und
negative Strom- bzw. Spannungswerte Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Umwandlung von digitalen Signalen in positive und negative Strom- bzw. Spannungswerte
in Uebertragungsanlagen mit Pulscodemodulation.
-
Derartige Einrichtungen sind auch unter der Bezeichnung "Digital-Analog-Wandler"
bekanntgeworden, mit denen in einem ersten Schritt das Codewort interpretiert und
Jedem Bit des Wortes ein Spannungs- oder ein Stromwert zugeordnet wird, und in einem
zweiten Schritt diese zugeordneten Werte summiert und gegebenenfalls in eine Spannung
umgewandelt werden.
-
Die Durchführung des ersten Schrittes benötigt eine Anzahl Spannungs-
bzw. Stromquellen, deren Ausgangswerte in einem bestimmten Verhältnis zueinander
stehen, beispielsweise eine binäre Reihe bilden, sowie Schalter, die durch das Codewort
betätigt, Ausgangswerte auswählen, und für die Durch-
α diese
führung des zweiten Schrittes Ausgangswerte einem Summierer zuleiten, der dieselben
in einen Wert -zusammenfasst und in bekannter Weise einen einzigen Spannungswert
erzeugt.
-
Die Spannungs- bzw. Stromquellen erden häufig mit sogenannten Gewichtssätzen
gebildet. Dies sind Widerstandsnetzwerke, mit denen aus konstanten Spannungen und
konstanten Strömen Teilströme erhalten werden, deren Grössen zueinander, in einem
gegebenen Verhältnis stehen.
-
Im allgemeinen werden Spannungen bzw. Ströme mit nur einer Polarität
angeschaltet und ergeben damit sogenannte unipolare Analogsignale. hus den unpolaren
Analogsignalen werden durch Verstärker, die bei Bedarf die Polarität des Signals
umkehren, bipolare Analogsignale erhalten. Dies ist ein Arbeitsgang, der einen unerwünschten
Aufwand erfordert.
-
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen knalog-Digital-Wandler zu
schaffen, mit dem direkt bipolare Analogsignale erzeugt werden.
-
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Empfang -der Codewörter
ein Schieberegister vorhanden ist und-die-Umwandlung mit einem Widerstandsnetzwerk
erfolgt, das aus hintereinander geschalteten Längswiderständen und zwischen diesen
angeschlossenen Querwiderständen besteht, und bei dem der freie Anschluss jedes
Querwiderstandes über elektronische Schalter mit einer positiven und mit einer negativen
Spannungsquelle sowie mit Masse-verbunden ist, dass ferner Jedem
Speicher
des Schieberegisters einer dieser Querwiderstände zugeordnet ist und dass jeder
der damit gebildeten Gruppe eine Schaltersteuerung zur Betätigung wenigstens eines
Schalters der Gruppe auf Grund des Inhaltes im Schieberegister und der Polaritätsinformation
zugeordnet ist.
-
laL Hand der Zeichnung wird nachfolgend die Erfindung in einem Ausftihrungsbeispiel
näher erläutert.
-
Die Anordnung zur Umwandlung ist ein fünfstelliges Leiternetzwerk
mit den Knotesntellen B1, B2, B3, B4 und B5. Der Ausgang des Leiternotzwerkes ist
über einen mit einem Widerstand RG gegengekoppelten Verstärker W zur Strom-Spannungswandlung
mit einem Ausgang A verbunden.
-
Das Leiternetzwerk ist durch eine Reihe hintereinandergeschalteter
Widerstände R, alle mit dem gleichen Widerstandswert, gebildet. An den Verbindungsstellen,
den Knotenstellen B1 bis B5 des Leiternetzwerkes, sind Querwidestände 2R angeschlos
sen, die ebenfalls unter sich gleiche Widerstandswerte aufweisen. An den Enden des
Leiternetzwerkes sind Ausgleichswiderstunde angeschlossen: am ersten Knotenpunkt
B1 ein isnschlusswiderstand JLR und am letzten Knotenpunkt B5 ein Lastwiderstand
RL, die beide an Massepotential liegen. Die Fusspunkte der Querwiderstände 2R sind
Je auf drei elektronische Schalter S1 bis S15 geführt, Je der erste dieser Dreiergruppen
von Schaltern ist mit einem positiven Pol einer Konstantspannungsquelle, der zweite
mit einem negativen Pol einer Konstantspannungsquelle und der dritte mit Masse verbunden.
Xls elektronische
Schalter sind Feldeffekttransistoren FErvorgesehen.
-
Die Steuerung dieser Schalter erfolgt über eine Schaltersteuerung
nach Massgabe des empfangenen Wortes. Dieselbe besteht für jede Dreiergruppe von
Schaltern aus zwei UND-Toren mit invertiertem Ausgang Um bis U10, denen paarweise
die Information eines Polaritätsbits und die Information aus dem Codewort zugeleitet
ist. Der Ausgang von jedem dieser Tore U1 bis U10 ist auf Je einen ersten und einen
zweiten elektronischen Schalter S1, S2 usw: geführt, während der jeweils dritte
elektronische Schalter S3 jeder Dreiergruppe direkt mit der Information des Codewortes
beaufschlagt wird.
-
Bei Empfang eines Codewortes werden die einzelnen Bits nacheinander
dem Eingang C zugeleitet. Mit Hilfe eines Schiebetaktes am Eingang St wird das Codewort
in das Schieberegister SR eingeschrieben, Mit einem Uobergabetakt UT wird der Ila
des Schieberegisters parallel in einen aus den Speicherzellen SZ1 bis SZ6 gebildeten
Speicher übergeführt. Sm zugang Q dieser Speicherzellen SZ1 bis SZ6 erscheint für
eine logische "1" im Codewort ebenfalls eine logische "1", an der Speicherzelle
SZ6, die die Polaritätsinformation enthält, erscheint zudem an einem Ausgang Q für
eine logische O" im Codewort eine logische liln.
-
Jedem der vorgenannten Tore U1 bis U10 der Schaltersteuerung wird
die Information aus einer Speicherzelle SZ1 bis SZ5 für die Massgabe des Amplitudenwertes
und die Information aus der Speicherzelle S26 für die Polarität zugeführt, und zwar
derart, dass jede der erstgenannten Speicherzellen SZ1 bis-SZ5
je
zwei Tore steuern, von denen je eines mit dem Ausgang Q und eines mit dem Ausgang
Q der Speicherzelle SZ6 in Verbindung steht.
-
Die Schaltersteuerung und die elektronischen Schalter arbeiten in
der Weise, dass bei einer logischen 1 die elektronischen Schalter die angelegte
Spannung vom Fusspunkt fernhalten, also offen sind, und nur bei einer logischen
"0" die angelegte Spannung an den Fusspunkt leiten, also geschlossen sind. Die Schaltersteuerung
schliesst bei dieser Bedingung immer-nur einen elektronischen Schalter einer Dreiergruppe.
-
Ist beispielsweise der Zustand des in der Speicherzelle SZ1 gespeicherten
Bits eine logische "0", so erhält der elektronische Schalter S3 diese direkt zugeleitet.
An den Ausgängen der Tore Ul und U2, infolge der Inversion, erscheint je eine logische
"1", und zwar unabhängig von der Polaritätsinformation. Der Fusspunkt des Leiternetzwerkes
wird mit dem elektronischen Schalter Sd mit Masse verbunden. Im Gegensatz dazu,
wenn die Speicherzelle SZ1 eine logische 1 gespeichert hat, so erhält der elektronische
Schalter S3 diese direkt angelegt.
-
Am Ausgang des Tores U1 erscheint infolge der Inversion bei positiver
Polarität, also bei logischer 1 am Ausgang Q und bei logischer "0" am Ausgang Q
der Speicherzelle SZ6, eine logische "0". Dagegen weist der Ausgang des Tores U2
eine logische 1 auf. Dies bewirkt, dass nur der elektronische Schalter S1 schliesst
und die beiden übrigen elektronischen Schalter S2 und S3 geöffnet bleiben. Der entsprechende
Fusspunkt des Leiternetzwerkes erhält damit positive Spannung.
-
Mit einer gespeicherten logischen "1" in der Speicherzelle SZ1 und
mit negativer Polarität, also mit logischer "O" am Ausgang Q und mit logischer "1"
am Ausgang Q,weist der Ausgang des Tores U1 durch die Inversion eine logische "1"
und der Ausgang des Tores U2, ebenfalls durch die Inversion, eine logische "O" auf.
Dadurch wird mit dem elektronischen Schalter S2 die negative Spannung an den Fusspunkt
gelegt. An jedem Fusspunkt des Leiternetzwerkes ist entsprechend dem Codewort Masse
oder positive bzw. negative Spannung angelegt. Jeder Fusspunkt der mit positiver
bzw. negativer Spannung beaufschlagt ist, liefert einen Strom an den Ausgangsknoten
B5 des Leiternetzwerkes, der ein gewichtetes'verhältnis zum entsprechenden.
-
Fusspunkt hat. Infolge der Widerstandskette, gebildet durch die Reihenwiderstände
R in Verbindung mit den Querwiderständen 2R, liefert der Fusspunkt für den Knotenpunkt
B1 den geringsten Teilstrom an den Ausgangsknotenpunkt B5. Die Spannung an jedem
weiteren Fusspunkt liefert jeweils einen um den Faktor 2 gegenüber dem vorangehenden
Fusspunkt höheren Teilstrom an den Ausgangsknotenpunkt 135.
-
An diesem Ausgangsknotenpunkt B5 erscheint somit ein Summenstrom,
der dem empfangenen Codewort entspricht. Die Polarität dieses Summenstroms wird
dabei direkt durch die Steuerung mit der Polaritätsinformation- aus der entsprechenden
positiven oder negativen Spannung erzeugt. Im gegengekoppelten Verstärker OA wird
anschliessend der Summenstrom in eine Spannung umgewandelt, die am Ausgang A abgenommen
werden kann. Als posi-.
-
tive und negative Spannungen, die über die Schalter S1 bis S15 an
das Leiternetzwerk angeschaltet werden, sind geregelte
Spannungen
vorgesehen, wobei der positive Spannungswert und der negative Spannungswert symmetrisch
zu Massepotential liegen.
-
Im obigen Ausführungsbeispiel wurde ein Wandler für ein Codewort mit
fünf Bits beschrieben. Für eine Pulscodeanlage, bei der das eingegebene Signal komprimiert
übertragen und an der Empfangsstelle wieder expandiert wird, müsse zwischen dem
Schieberegister SR und dem Speicher SZ1 bis SZ6 eine Kompanderlogik eingeschaltet
werden. Selbstverständlich muss das Leiternetzwerk in Jedem Falle so viele Knoten
aufweisen wie digitale Stellen für die Darstellung des Amplitudenwertes vor der
Kompression notwendig sind.
-
Mit dem dargestellten Leiternetzwerk.wird eine binäre Reihe gebildet,
und es ist somit für einen Binärcode gedacht. Für beispielsweise einen Ternärcode
müsse entsprechend eine ternäre Reihe gebildet werden.