DE2324692C2

DE2324692C2 - Digital-Analog-Wandler

Info

Publication number: DE2324692C2
Application number: DE2324692A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. 7141 Möglingen Kiencke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE2324692A1

Description

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 wird eine Taktfrequenz/o einer Addierstufe 12 und einem Summenregister 14 zugeführt. Mit 10 ist sin Duaizahlenreglster am Eingang der Addierstufe 12 gekennzeichnet. Der Ausgang 15 für den Übertrag des Summenregisters 14 führt über die Impulsformerstufe 20 zu einem Tiefpaß 42 mit einem Widerstand 40 und einem Kondensator 41.

Die Impulsfonmerstufe nach Fig. 2 enthält einen NPN-Transistor 21, dessen Basis über einen Inverter 27 den Eingang E der impulsformerstufe 20 bildet und dessen Emitter an einer Minusleitung 25 angeschlossen ist. Ferner ist der Kollektor dieses Transistors 21 sowohl mit der Basis eines 'NPN-T.ansistors 23 als auch mit der Basis eines PNP-Transistors 24 verbunden. Die Emitter der beiden Korn plementäi transistoren 23 und 24 sind miteinander verbunden und bilden den Ausgang A der Impulsiormerstufe, während die beiden Kollektoren zwischen der Plusleitung 25 und der Minusleitung 26 liegen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung einer Impulsformerstufe. Ihr Eingang E ist hier einmal mit der Gate-Elektrode eines an der Plusieitung 25 abgeschlossenen Feldeffekttransistors 30 verbunden und ferner über einen Inverter 31 mit der Gate-Elektrode eines zweiten Feldeffekttransistors 32. Die beiden Feldeffekttransistoren 30 und 32 liegen in Reihe zwischen der Plusleitung 25 und der Minusleitung 26. Von ihrer Verbindungsstelle führt ein Widerstand 33 zum Ausgang A der Impulsformerstufe 20.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 mit der Impulsformerstufe nach F i g. 2 erläutert.

Die zu wandelnde binär-codierte Zahl steht im Dualzahlenregister 10 zur Verfügung. Mit jedem Taktimpuls von fo wird die ursprünglich im Dualzahlenregister stehende Zahl zum Inhalt des Summenregisters 14 addiert. Am Ausgang 15 des Summenregisters 14 ergibt sich damit ein periodisch wiederkehrender Übertrag. In der nachfolgenden Impulsformerstufe 20 bewirkt ein als L-Signal erscheinender Übertrag des Summenregisters 20 eine Sperrung des Transistors 21. Der dadurch verkleinerte Stromfluß durch diesen Transistor 21 zieht einen verringerten Spannungsabfall am Widerstand 22 nach sich, wodurch die Spannung sowohl an der Basis des Transistors 23 als auch an der des Transistors 24 erhöht wird. Der Transistor 23 leitet dadurch, während der Transistor 24 sperrt. Damit entstehe ein positives Ausgangssignal der Impulsformerstufe an der Stelle A. Umgekehrt bewirkt ein 0-Signal am Eingang der Impulsformerstufe 20 einen Abfall der Ausgangsspannung an der Stelle A. Die Impulsformerstufe 20 kann daher eine Amplitudenbegrenzung des Ausgangssignals des Summenregisters 14 bewirken.

Die Impulsformerstufe nach Fig. 3 arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip wie die Impulsformerstufe nach Fig. 2; auch sie besitzt eine amplitudenbegrenzende Wirkung. Ein Spannungsanstieg am Eingang E bewirkt ein Durchschalten des Feldeffekttransistors 30. Zusätzlich verkleinert der inverter 31 die Spannung am Gate des Feldeffekttransistors 32, so daß dieser Feldeffekttransistor sperrt. Der Widerstand 33 liegt damit an der Versorgungsspannung, d. h., bei dieser Anordnung findet sich kein Restspannungsabfali an dem mit der Plusleitung 25 verbundenen Transistor.
Ein Beispiel für die Impulsfolge am Ausgang 15 des Summenregisters 14 ist in der Fig. 4 b dargestellt. Für eine Dudiahl von V₄ des Maximalwertes ergibt sich bei jedem vierten Taktimpuls kein Üb arag des Summenregisters i4, und man erhält eine Ftsciienzüntcrtcüung von 3 : 4 gegenüber der Taktfrequenz/o.

Zum Vergleich ist in Fig. 4a eine Impulsfolge über 2 Perioden des im Stand der Technik angedeuteten Oigital-Analoi>Wandlers angegeben. Auch hier findet sich ein Impulsverhältnis von 3 :4, doch bei einer wesentlich ungünstigeren Gleichverteilung. Der Tiefpaß 40 im Anschluß an die Impulsformerstufe 20 benötigt daher für die Impulsfolge nach der Fi g. 4 a eine wesentlich größere Zeitkonstante. Das Ergebnis der Digital-Analog-Wandlung steht daher auch nicht so schnell über dem Kondensator 41 zur Verfügung.

Es sei hier noch erwähnt, daß sowohl das Summenregister vier-Bit-welse unter der Bezeichnung SN 49802N ais auch die Addlersiüfc mit der Bezeichnung SN 7483 im Handel erhältlich sind und daher auf ihre Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann (in C-MOS CD 4042 und CD 4008).

Die zu wandelnde Zahl kann außer im Dual-Code ebenso im BCD-Code oder einem anderen der üblichen Rechencodes angeboten werden. Im Falle des BCD-Codes würde im vorstehenden Beispiel statt des Dual-Zahlenaddierers ein BCD-Addlerer eingesetzt, bei dem eine spezielle Berechnung des Übertrags stattfindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Pseudo-Rauschgenerator erzeugt dabei eine stochastische Patentansprüche: Impulsfolge, bei der mit der gleichen Wahrscheinlichkeit die einzelnen Werte auftreten. Je nachdem die zu wan-

1. DigitaJ-Analog-Wandler zur Umsetzung einer delnde Digitalzahl größer oder kleiner als die augenblickbinär-codierten Zahl, vorzugsweise einer Dualzahl 5 Hch im Pseudo-Rauschgenerator erzeugte Zahl ist, liefert oder einem, BCD-Code, mit einer Irnpulsformerstufe, die Vergleichsstufe ein Ausgangssignal mit den Werten dadurch gekennzeichnet, daß die binär-codierte O oder L. Entsprechend der Größe der zu wandelnden Zahl und eine Taktfrequenz einem Parallel-Multfpii- Digitaizahl im Vergleich zum Mittelwertsigna] des zierer in Inkrementrechentechnik zuführbar ist, der Pseudo-Rauschgenerators ergibt sich demnach ein Aus-Parallel-Multiplizierer aus einer Addierstufe (12) und 10 gangssignal der Vergleichsstufe. Dieses Vergleici^stufeneinem Surnrraenregister (14) besteht und zwischen signal besitzt jedoch naturgemäß nur eine kleine Gleichdem Ausgang (15) des Summenregisters (14) und verteilung, und zur Bestimmung seiner Ausgangsfreeinem Tiefpaß (42) aus einem Widerstand (40) und quenz ist ein großes Zeitintervall abzuwarten, das sich einem Kondensator (41) die amplitudenbegrenzende nach der Stellenzahl des Pseudo-Rauschgenerators rich-Impulsformerstufe (20) angeordnet ist. 15 tet. Für viele Anwendungen ist diese notwendige Zeit

2. DigitaJ-Analog-Wandler nach Anspruch 1, zur Frequenzbestimmung jedoch zu groß,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt Vorteile der Erfindune
der Emitter einer Reihenschaltung aus zwei komplementären Transistoren (23 und 24) parallel zur Versor- Der erfindungsgemäße Digital-Analog-War.dler mit gungsspannurig den Ausgang A der Impulsformeistufe 20 den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in (20) bildet und jede Basis der beiden Komplementär- Verbindung mit denen des Oberbegriffs hat demgegentransistoren Cl'3 und 24) am Kollektor eines in Emit- über den Vorteil eines stark vereinfachten Aufbaus und terschaltung arbeitenden Transistors (21) angeschlos- einer wesentlich günstigeren Gleichverteilung der PuIssen ist und dßssen Basis über einen Inverter (27) den folge mit den damit verknüpften kürzeren Wandelzeiten. Eingang der Impulsformerstufe (20) bildet. 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

3. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, daß einem Tiefpaß ein Parallel-Multlplizierer in Inkredadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt mentrechentechnik vorgeschaltet ist und dem Paralleleiner Reihenschaltung von zwei Feldeffekttransistoren Multiplizierer eine hrnär-codierte Zahl und eine Taktfre-(30 und 32) den Ausgang A der Impulsformerstufe quenz zuführbar ist.

(20) darstellt und das Gate des an der Plusleitung (25) 30 Schaltungen in Inkrementrechentechnik sind in der liegenden Feldeffekttransistors (30) direkt und das des englisch-sprachigen Literatur unter dem Begriff »Digital anderen Feldef^rekttranslstors (32) über einen Inverter Differential Analyser« (DDA) bekannt.
(31) am Eingang E der Impulsformerstufe (20) ange- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung

schlossen ist. bilden ein Binärzahlen-Addierer zusammen mit einem

35 Summenregister den Parallel-Multlplizierer, und zwi-

sehen dem Übertragausgang des Summenregisters und

dem Tiefpaß ist eine Impulsformerstufe mit amplltudenbegrenzender Wirkung vorgesehen.

Stand ^{aer lectlnlK} Bei dieser Schaltungsanordnung wird die binär-codlerte

Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Wandler 40 Zahl jeweils zum Inhalt des S-immenreglsters im mit einer Impulsformerstufe, der zur Umsetzung einer Rhythmus der Taktfrequenz hinzuaddiert. Der Übertrag binär-codierteri Zahl, vorzugsweise einer Dualzahl oder des Summenregisters steht dann nach der Impulsformereinem BCD-Code bzw. einer Frequenz, in einen analogen stufe über einem Kondensator des Tiefpasses als Analog-Ausgangswert dient. Signal zur Verfügung.

Aus der allgemein beschreibenden Literatur bezüglich 45 Die fortlaufende Addition der zu wandelnden Dualzahl Digital-Analog-Wandler mit einer Impulsformerstufe zum Summenregister bedeutet eine Mittelwertbildung, sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Beispiels- Dadurch besitzt die Folge der Registerüberläufe eine weise wird zur Wandlung einer binär-codierten Zahl In optimale Gleichverteilung. Zur Frequenzbestimmung einen analogen Ausgangswert ein, einen steuerbaren Fre- sind damit wesentlich weniger Impulse notwendig. Der quenzteller mit fester Hilfsfrequenz umfassenden Digital- M nachfolgende Tiefpaß kann daher für eine kleinere Zeit-Frequenz-Wandler mit einer nachgeschalteten Frequenz- konstante ausgelegt werden.
Analog-Wandlungsstufe vorgeschlagen. Die bei diesem Zeichnung

Verfahren bevorzugt verwendeten Teller (Rate-Multi-

pller) erlauben es, auch eine Teilung durch nicht ganz- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist In der

zahlige Faktoren durchzuführen. 55 Zeichnung dargestellt und wird Im folgenden beschrie-

Aus der DE-OS 20 53 041 Ist ein Informationswandler ben und näher erläutert. Es zeigt

bekannt, bei dem bei einer konstanten Impulsfolgefre- Fig. 1 einen Digital-Analog-Wandler mit Inkrement-

quenz das Tastverhältnis der einzelnen Impulse über rechenschaltungen,

einen Digitalwert gesteuert werden kann. Diese kon- Fig. 2 eine Impulsformerstufe mit komplementären

stante Impulsfolgefrequenz mit variablem Tastverhältnis 60 Transistoren,

wird Über eine Impulsformerstufe einem Glättungsglled Fig. 3 eine Impulsformerstufe mit zwei Feldeffekt-

zugeführt. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine transistoren,

Digital-Tastverhältnls-Analog-Wandlung. Fig. 4 a eine Impulsfolge eines im Stand der Technik

Darüber hinaus Ist In der speziellen Literatur über erwähnten Digital-Analog-Wandlers (6 Bit, 2 Perioden), Digital-Analog-Wandler eine Schaltungsanordnung 65 und

bekannt, bei der sowohl das Ausgangssignal eines Flg. 4 b eine Impulsfolge als Ergebnis des erflndungs-

Pseudo-Rauschgenerators als auch eine zu wandelnde gemäßen Digital-Analog-Wandlers mit Inkrementre-Dlgltalzahl einer Verglelcherstufe zugeführt wird. Der chenschaltungen.