DE2614751B2 - Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines digitalen Signals in ein stochastisches Signal - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines digitalen Signals in ein stochastisches Signal

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines digitalen Signals in ein stochastisches Signal am Ausgang einer Vergleichsschaltung, in der das dem Wert einer umzuwandelnden digitalen Zahl (A = An-) ... Ag) entsprechende digitale Siena! mit einem von einem Generator zu liefernden, einer periodisch auftretenden Reihe von Vergleichszahlen (C= Cn-\ ...Co) entsprechenden digitalen Vergleichssignal verglichen wird, wobei eine zusammenhängende Gruppe von Ziffern der Vergleichszahl mit an sich nicht korrespondierenden Ziffern der umzuwandelnden Zahl verglichen wird.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt aus der DE-OS 23 17 851, insbesondere Fig.3. Dabei werden die signifikantesten Ziffern der umzuwandelnden Zahl verglichen mit einer Reihenfolgeinversion der signifikantesten Ziffern der Vergleichszahl, und die weniger signifikanten Ziffern der umzuwandelnden Zahl werden mit korrespondierenden Ziffern der Vergleichszahl verglichen. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Frequenzanstieg der von der Vergleichsschaltung erzeugten Impulsfolge in den Endbereichen der umzuwandelnden Zahlen geringer ist als im Fall einer völlig spiegelbildlich auftretenden Folge von Vergleichszahlen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die in einem möglichst großen Bereich der umzuwandelnden Zahlen eine genauere Umwandlung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Generator ein Signal entsprechend einer Reihe digitaler Vergleichszahlen erzeugt, von denen in jeder folgenden Vergleichszahl (C= Cn-1... Ci) die signifikantesten ersten m Ziffern (Cn-I... Cn-m) eine jeweils monoton um einen Schritt entsprechend eins im Wert zu- oder abnehmende Reihen von Zahlen (D= D„~)... Do) durchlaufen, während die am wenigsten signifikanten letzten (n—m) Ziffern eine digitale Zahl (E= En-) ...E0) bilden, deren Ziffern eine Reihenfolgeinversion der Ziffern einer Zahl (Bn-)... Bn,) aus (n—m) Ziffern bilden, welche Zahl jeweils um einen Wert eines zu- bzw. abnimmt, wenn die Zahlenreihe (Cn-)... Cn-m) der ersten m Ziffern, gerechnet in der Reihenfolge abnehmender Signifikanz, der Vergleichszahl fQ durchlaufen ist, wobei n>3, /n# 1 und /η # η sein muß.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die Anzahl der Impulse pro Periode am Ausgang der Vergleichsschaltung zunächst schnell bis 2n-m zunimmt, so daß im Anfangsbereich der umzuwandelnden Zahlen ein schneller Frequenzanstieg stattfindet, und daß diese Zahl sich dann bei größerwerdenden umzuwandelnden Zahlen nicht mehr ändert, wodurch die Anzahl der fehlerverursachenden Impulsflanken beschränkt bleibt.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere zum Gebrauch in einer Abstimmschaltung eines Empfängers, wie beispielsweise eines Fernsehempfängers. In einer derartigen Abstimmschaltung werden meistens die analogen Signalwerte entsprechend einer digitalen Zahl kleiner als 2n-m, die
r>5 nach wie vor den größten relativen Fehler aufweisen, nicht verwendet, so daß die Zu- oder Abnahme der Anzahl Impulsflanken im Ausgangssignal der Vergleichsschaltung für diese Signalwerte nicht von Bedeutung ist, während für die wichtigen Signalwerte
bo eine hohe Impulsfrequenz erhalten wird, wodurch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung leicht integrierbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
hr> beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Wandlerschaltung,
F i s. 2 eine graphische Darstellung über die Art und
Weise, wie die digitale Vergleichszahl C als Funktion der Zählerstellung B verläuft, und
Fig.3 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
In Fig. 1 wird einer Vergleichsschaltung 1 eine Signalkombination zugeführt, die einer umzuwandelnden digitalen Zahl A=A„_j ...Ao entspricht, und zwar einem Eingang Aq ein Signal entsprechend der am wenigsten Signifikaten Ziffer von A, einem Eingang Αχ ein Signa1 entsprechend der in Signifikanz nächsten Ziffer Ai usw.
Weiter wird der Vergleichsschaltung eine Signalkombination entsprechend einer digitalen Vergleichszahl C=Cn-X... Co zugeführt, die von einem Zähler 3 geliefert wird, dessen Stellung S=ß„_i...ßo eine Signalkombination liefert, deren Signale den Ziffern Sb, B\ usw. entsprechen. Einem Eingang 5 des Zählers 3 werden ständig Impulse von einem Generator 7 zugeführt Jeder Impuls läßt die Zählersüllung jeweils um eins zunehmen.
Untenstehend werden zur Vermeidung verwickelter Formulierungen die Bezeichnungen für Ziffern und Zahlen mit den entsprechenden Signalen und Signalkombinationen gleichgesetzt
Die Vergleichsschaltung 1 hat einen Ausgang 9, an dem ein stochastisches Signal erscheint, das mittels eines Tiefpaßfilters in ein analoges Signal ents prechend der Signalkombination An-χ... Ao umgewandelt werden kann.
Der Ausgang 9 kann beispielsweise hoch werden, J1J wenn C< A, und niedrig bleiben, wenn C> A ist.
In der Vergleichsschaltung 1 wird Co mit A0, Q mit Ai verglichen usw. Die Ziffern der Vergleichszahl C werden auf untenstehende Weise aus den Ziffern der Zählerstellung θ abgeleitet:
Die erste am wenigsten signifikante Ziffer B0 von Bist die in Reihenfolge zunehmender Signifikanz (n— m+ l)te Ziffer von Cn -m von C; die zweite Ziffer B\ von B, gerechnet in Reihenfolge zunehmender Signifikanz, ist die (n-m+2)te Ziffer Cn-m+\ von C, und die 4n m-te Ziffer Bm-x von B ist die n-te Ziffer Cn-1 von Q. Dabei ist η die Anzahl Ziffern der Zahlen A, B und C, und m hat einen den Gebrauchszwecken der Schaltungsanordnung anzupassenden Wert. Die dann folgenden Ziffern von B, das sind die (m+ l)te Ziffern Bn,, die f/n+2)te Ziffer ßm+i bis zur letzten signifikantesten n-ten Ziffer Bn-1, bilden in der Reihenfolge gespiegelt die ersten (n— m) Ziffern Co, C\...Cn-m-\ von C So wird C3= B„-u C\ = Bn-i, ... Cn-m_2=ßm+iundCn_m_.
I = Am.
Die m signifikantesten Ziffern von C, die die am wenigsten signifikanten Ziffern von B sind, bilden eine Zahl D=Dm-X, Om-2,.-.Qo, die monotor. im Wert zunimmt (oder abnimmt, wenn der Zähler 3 rückwärts zählt), wenn der Zähler 3 seine Stellungen durchläuft, wobei Sprünge auftreten bei den Übergängen 11 ... 1 nach 00...0. Die (n—m) am wenigsten, signifikanten Ziffern von C bilden eine Zahl E=E„-m-\, En-m-2,... Eo, deren Wert sich auf eine willkürlichere Weise ändert, weil es eine Reihenfolgespiegelung einer <>o Zahl Bn-x,... Bn, ist, die jeweils um eins zunimmt, wenn die Zahlenreihe Bm-x B0= Bo= Dm-\,... Do durchlaufen ist.
In der folgenden Tafel ist für /7 = 5 und m = 3 ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen den jeweiligen b5 Ziffern und Zahlen und in F i g. 2 zwischen den Werten der Zählerstellung B und denen der Vergleichszahl C angegeben.
Zählerstand
B Bn S3 B2 B]
Vergleichszahl
Q Cj Ci C\ C0 D2DxD0ExE0
4 5 6 7 8 9 10 Ii 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 0 11 0 10 0 0 10 1 0 110 Olli 10 0 0 10 0 1 0 1 0
0 1 i
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 0 11 0 10 0 0 10 1 0 110 Olli 10 0 0 10 0 1 10 10 10 11 110 0 110 1 1110 1111
00000 00100 01000 01100 10000 10100 11000 11100
0 0 0 10
0 0 11
0 1 0
0 1 1
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
00001 00101 01001 01101
10 0 0 1
10101
110 0 1 1110 1 0 0 0 1 0 0 11 0 10 1 Olli 10 0 1 10 11 110 1 1111
0 4 8
12
16
20
24
28
10
14
18
22
26
30
13
17
21
25
29
11
15
19
23
27
31
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3
Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß für A = O ein hoher Wert des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung auftreten wird, wenn die Zählerstellung S=O ist, für A = I, wenn die Zählerstellung B=O und S= 16 ist, für A = 2, wenn die Zählerstellung S=O, S= 8 und B= 16 ist, für A = 3, wenn die Zählerstellung B=I, S=8, S= 16 und B= 24 ist. Bei noch höheren Werten von A nimmt die Anzahl Impulse pro Zählerdurchgang am Ausgang 9 der Vergleichsschaltung nicht mehr zu, sondern die Breite der Impulse wird größer, so daß die Anzahl Impulsflanken nicht mehr zunimmt Diese Impulsflanken sind die Ursache von Fehlern in der Umwandlung, die außerdem temperaturabhängig ist Diese Fehler werden nun gering gehalten, weil die Anzahl Impulse pro Zählerdurchgang auf 2"-m beschränkt bleibt Die Zunahme der Frequenz des Ausgangssignals bei von 0 zunehmendem Wert von A ist für die Wahl der Werte der Bauelemente des genannten Tiefpaßfilters hinter der Vergleichsschaltung günstig.
In Fig.3 sind für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in F i g. 1.
Die Vergleichsschaltung 1 ist aus drei integrierten 4-bit-Größenvergleichsschaltungen vom Typ SN 7485 aufgebaut, und der Zähler 3 besteht aus drei integrierten 4-bit-Zählerschaltungen SN 7493.
Die umzuwandelnde digitale Zahl A wird von einem Vorwärts-Rückwärtszähler 11 geliefert, der aus drei integrierten 4-bit-Zählschaltungen SN 84193 zusam-
mengesetzt ist. Dieser Zähler 11 hat einen Vorwärtszähleingang 13 und einen Rückwärtszähleingang 15, die mit einem Schalter 17 verbunden sind, der andererseits an einem Ausgang eines Impulsgenerators 19 liegt. Durch Betätigung des Schalters 17 kann die Stellung des Zählers 11 erhöht bzw. erniedrigt werden, wodurch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 1 ein dieser Stellung entsprechendes Impulsmuster liefert, das von einem Tiefpaßfilter 21 in eine Gleichspannung umgewandelt wird, die einem Abstimmsignaleingang 23 eines ι ο Abstimmteils 25 zugeführt wird.
Der Abstimmteil 25 hat einen Eingang 27, dem ein empfangenes Signal zugeführt wird. Einem ZF-Verstärker 29 wird dann ein ZF-Signal geliefert, das durch die Abstimmung des Abstimmteils 25 bestimmt wird. Der ZF-Verstärker 29 liefert dann einer Trennschaltung 31, die einem Wiedergabeteil 33 Ton-, Bild- und Synchronsignale liefert, ein Signal.
Für die Zähler 3 und 11 und die Vergleichsschaltung 1 ist m=9 und n=ll gewählt worden. Die maximal auftretende Anzahl Impulse am Ausgang 9 der Vergleichsschaltung 1 pro Durchgang des Zählers 3 ist dann2"-m=22=4.
Die Ausgangsspannung des Filters 21 kann 2" = 2' ' = 2048 Schritte aufweisen.
Von der Vergleichsschaltung ist G mit Bw vom Zähler 3, C2 mit fib, C3 mit B\, Q mit B2, Q mit B3, Q, mit ß4, C1 mit Bs, Cs mit ßfe, Cg mit Bj und Ck mit Bs verbunden.
Es dürfte einleuchten, daß die Vergleichsschaltung 1 auch als Halbaddierer ausgebildet sein kann, wie dies in derGB-PS 13 14 449 beschrieben wurde.
Weiter ist es selbstverständlich möglich, statt eines auf eine spezielle Art verbundenen üblichen Zählers 3 zum Liefern der Vergleichszahlen C einen Zähler zu wählen, der das gewünschte Signal C an seinem Ausgang abliefert, wobei dann spezielle Torschaltungen für die Zählerglieder erforderlich sind. Auch kann ein auf eine spezielle Art und Weise rückgekoppeltes Schieberegister verwendet werden.
Auf eine Art und Weise, die einer in der genannten britischen Patentschrift 13 14 449 beschriebenen Art und Weise entspricht, kann gewünschtenfalls ein Signal entsprechend einer Zahl im Binär-Dezimalkode in ein analoges Signal umgewandelt werden.
In einem Extremfall, wo η—m= 1 gewählt wird, hat die genannte Reihenfolgespiegelung keine praktische Bedeutung. Es dürfte einleuchten, daß mφ π und m>\ gewählt werden muß und n>3.
Für n—m~\ liefert die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 maximal zwei Ausgangsimpulse pro Zählerdurchgang.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;
1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines digitalen Signals in ein stochastisches Signal am Ausgang einer Vergleichsschaltung, in der das dem Wert einer umzuwandelnden digitalen Zahl (A = A„-\ ...Aa) entsprechende digitale Signal mit einem von einem Generator zu liefernden, einer periodisch auftretenden Reihe von Vergleichszahlen (C=Cn-i...Cb) entsprechenden digitalen Vergleichssignal verglichen wird, wobei eine zusammenhängende Gruppe von Ziffern der Vergleichszahl mit an sich nicht korrespondierenden Ziffern der umzuwandelnden Zahl verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein Signal estsprechend einer Reihe digitaler Vergieichszahlen erzeugt, von denen in jeder folgenden Vergleichszahl (C = C„-\... C0)die signifikantesten ersten m Ziffern (C„-\...C„-m) eine jeweils monoton um einen Schritt entsprechend eins im Wert zu- oder abnehmende Reihen von Zahlen (D = Dn-1... Db) durchlaufen, während die am wenigsten signifikanten letzten (n—m) Ziffern eine digitale Zahl (E = En-)... E0) bilden, deren Ziffern eine Reihenfolgeinversion der Ziffern einer Zahl (Bn-)... Bn,)aus (n-m)Ziffern bilden, welche Zahl jeweils um einen Wert eins zu- bzw. abnimmt, wenn die Zahlenreihe (Cn-\... C„-m)der ersten m Ziffern, gerechnet in der Reihenfolge abnehmender Signifikanz, der Vergleichszahl (C) durchlaufen ist, wobei /j>3,/77#1 und mansein muß.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein Zähler ist, dessen erste Ziffer (Bo), gerechnet in Reihenfolge zunehmender Signifikanz der vom Zähler eingenommenen Stellung, in der Vergleichsschaltung mit der (7n+1)ten Ziffer (An-m), gerechnet in der Richtung zunehmender Signifikanz der umzuwandelnden digitalen Zahl (A), verglichen wird, die zweite Ziffer (Bx) der Zählerstellung (B) mit der (m+2)ten Ziffer (A„-m+\) der umzuwandelnden digitalen Zahl (A) usw., die m. Ziffer (Bn,-)) der Zählerstellung (B)mit der n. Ziffer (An- \) der umzuwandelnden digitalen Zahl (A), die (m+ l)te Ziffer (ßmjder Zählerstellung (B) mit der (n-m)len Ziffer (An-m-)) der digitalen Zahl (A)1, die (n-m+ l)te Ziffer (Bm+i) der Zählerstellung (B) mit der (n -/n - 2)ten Ziffer (An-m) der digitalen Zahl (A) usw., so daß die n. Ziffer (Bn-)) der Zählerstellung mit der ersten Ziffer (Ao) der umzuwandelnden digitalen Zahl verglichen wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung mit dem Abstimmeingang eines Funkempfängers verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der Funkempfänger ein Fernsehempfänger ist, dadurch gekennzeichnet, daß n— m=2 ist.
DE2614751A 1975-04-08 1976-04-06 Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines digitalen Signals in ein stochastisches Signal Expired DE2614751C3 (de)

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