DE2743474C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Wandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Analog-Digital-Umsetzer werden auf verschiedenen Anwendungsgebieten weitgehend verwendet, um die Genauigkeit und Geschwindigkeit bei Digitalverarbeitungsweisen nach einer Information, welche in Form von Analogsignalen herkunftsmäßig bestehen kann, auszunutzen. Als ein Beispiel dafür können Videosignale oder Fernsehsignalgemische, wie z. B. Farbfernsehsignale, welche als Analogsignale ursprünglich gebildet sind, zum Zwecke der Ausnutzung gewisser vorteilhafter Verarbeitungs- oder Aufbereitungsarbeitsweisen digitalisiert werden. Ein derartiges Verarbeitungsverfahren wird zur Korrektur von Zeitbasisfehlern verwendet, welche in dem Videosignal vorhanden sein können. Derartige Zeitbasisfehler können entstehen, wenn ein Videosignal zunächst aufgezeichnet und nachfolgend wiedergegeben wird, und zwar infolge geringer Änderungen oder Schwankungen beim Wiedergabegerät in bezug auf das Aufzeichnungsgerät. Falls somit Vidosignale aufgezeichnet und dann durch einen Videorecorder (Videobandrecorder) wiedergegeben werden, können daraus Zeitbasisfehler resultieren, falls die Geschwindigkeit, mit welcher das Magnetband während eines Wiedergabevorganges transportiert wird, sich von jener während eines Aufzeichnungsvorganges unterscheidet, oder falls die Drehgeschwindigkeit der Wandler während eine Wiedergabevorganges von der Drehgeschwindigkeit derselben während eines Aufzeichnungsvorganges unterschiedlich ist oder ferner falls das Band einer Schrumpfung, Streckung und dgl. unterworfen sind, nachdem die Videosignale zwar aufgezeichnet worden sind, jedoch vor der Wiedergabe dieser Videosignale.

Ein Beispiel für ein Zeitbasisfehlerkorrekturgerät, welches zur Korrektur der obenerwähnten Zeitbasisfehler Verwendung finden kann, ist in der US-PS 38 60 952 beschrieben. Bei diesem Gerät wird das Analog-Videosignal nach seiner Wiedergabe von einem Viedorecorder in ein Digitalsignal umgesetzt und dann in eine Speichervorrichtung mit einer Geschwindigkeit eingeschrieben, welche mit der Zeitbasisfehlergeschwindigkeit synchronisiert ist, wobei dann diese gespeicherten Digital-Videosignale von der Speichervorrichtung mit einer gleichmäßigen Gleichlaufgeschwindigkeit oder einer gleichmäßigen Taktgeschwindigkeit ausgelesen werden. Dies führt zur Herabsetzung von Zeitbasisfehlern in dem Digital-Videosignal auf ein Minimum, welches aus der Speichervorrichtung gegebenenfalls ausgelesen wird; und das berichtigte oder korrigierte Videosignal kann dann zu seiner Analogform wieder umgesetzt werden, und zwar zur Übertragung auf ein Videosignalempfangs- und -wiedergabegerät. Der in der obenerwähnten Patentschrift beschriebene Analog- Digital-Umsetzer ist ein sogenannter Parallel-Serien-Umsetzer, bei welchem das ankommende Analogsignal abgetastet oder abgefragt wird und dann jeder abgetasteter Teil in einen Digitalträger in zwei gesonderten Parallel-Bit-Umsetzungen, welche serienmäßig auftreten, umgesetzt wird. Bei der ersten Umsetzung wird das Analogsignal einem ersten Satz von Grobvergleichern zugeführt, worin der abgetastete oder abgefragte Pegel mit vorbestimmten Spannungspegeln verglichen wird, wobei die Grobvergleicher somit eine erste Grobumsetzung des Teilbildes oder Abfragwertes ergeben. Diese Grobumsetzung wird zu einem Grobdigitalsignal codiert, wobei die komplementären Ausgangswerte der Vergleicher in ein umgekehrtes Grobanalogsignal wieder umgesetzt werden, das mit dem ursprünglichen Abtastwert summiert wird. Der summierte Ausganswert, welcher zur Differenz zwischen dem ursprünglichen Analog-Abtastwert und dem Grob-Analog-Abtastwert proportional ist, wird einem Satz von Feinvergleichern zugeführt, wobei ein Fein-Digitalsignal erzeugt wird. Die Kombination der Grob- und Fein-Digitalsignale ist eine Digitaldarstellung der ursprünglichen Analog-Abtastwerte.

Eine verbesserte Version eines derartigen Parallel- Serien-Analog-Digital-Umsetzers ist in der DE 26 19 314 A1 angegeben. Bei dem verbesserten Parallel-Serien-Analog-Digital-Umsetzer haben die Bezugsspannungen, welche an den Satz der Feinvergleicher angelegt sind, einen Bereich, welcher größer als die Bezugsspannungsschritte und in bezug auf diese Schritte versetzt ist, welche an den Grobvergleicher angelegt wurden. Auch das niedrigstwertige Bild des Grob-Analog-Digital-Umsetzers wird dem Ausgangswert des Fein-Analog-Digital-Umsetzers zugegeben bzw. mit diesem addiert. Infolgedessen werden bei dieser verbesserten Ausführungsform Ungenauigkeiten bei dem Digitalsignal, welche infolge von ungleichmäßigen Bezugsspannungen und/oder Arbeitsweisen der Vergleicher entstehen können, auf ein Minimum herabgesetzt.

Ein Problem der Parallel-Serien-Analog-Digital- Umsetzer der obengenannten Art besteht darin, daß die Gleichstromdrift bei bestimmten Schaltungskomponenten zu bedeutsamen Fehlern in dem resultierenden Digitalsignal führen können. So kann z. B. dann, wenn der Digital-Analog- Umsetzer und/oder die Subtraktionsschaltung (oder Rückwärts- Summierschaltung) einer Gleichstromdrift unterworfen ist, das Signal, welches dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer zugeführt ist, mehr (oder weniger) als der tatsächliche Unterschied zwischen dem ursprünglichen Analogsignal und dem Grob-Analogsignal sein. Falls eine Anzahl von Grobumsetzerstufen und Feinumsetzerstufen vorliegt, so ist die Wirkung dieser Gleichstromdrift kumulativ und führt zu wesentlichen Fehlern in dem digitalisierten Analogsignal. Falls das Analogsignal ein Videosignal ist, wie oben angenommen wurde, so wird das endgültige Videobild, das aus diesem Videosignal wiedergegeben worden ist, und zwar nach seiner Digitalisierung und daraufhin erfolgender Analogwiederumsetzung, wesentlich in der Güte herabgesetzt. Demgemäß besteht Bedarf danach, um die Gleichstromdrift in den Schaltungskomponenten detektormäßig zu erfassen und diese Gleichstromdrift zu korrigieren oder auszugleichen.

Ein Videosignal oder Fernsehsignalgemisch weist periodische Horizontalaustastlücken oder Horizontalaustastintervalle auf, während welcher ein Horizontalsynchronimpuls übertragen und ein Farbsynchronsignal (das Chrominanzhilfsträgerbezugssignal) ebenso übertragen wird. Entsprechend verschiedenen Normen, welche angenommen worden sind, wie z. B. das NTSC-Format (das Format nach dem US-amerikanischen nationalen Fernsehausschuß) werden dem Minimalpegel des Synchronimpulses, der als der Synchronspitzenpegel bekannt ist, und dem Ruhepegel der Horizontalaustastlücke, der als Austastpegel oder Schwarzwertabhebungspegel bekannt ist, gewisse vorbestimmte Bezugspegel zugeschrieben. Dann kann das Videoinformationssignal signal in bezug auf die Synchronspitzenpegel oder Schwarzwertabhebungspegel gebracht werden, wobei diese Pegel dann detektormäßig erfaßt und verwendet werden können, um den Verstärkungsfaktor oder Verstärkungswert von Videoverstärkern sowie von anderen Videoaufbereitungsschaltungen oder Videoverarbeitungsschaltungen zu steuern oder zu regeln. Es wurde angenommen, daß die Synchronspitzenpegel und/oder Schwarzwertabhebungspegel auch zur Steuerung oder zum Ausgleich der Gleichstromdrift in den Analog- Digital-Umsetzerkomponenten verwendet werden könnten. Der Gleichstrompegel des Videosignals einschließlich der Synchronspitzenpegel und Schwarzwertabhebungspegel können sich jedoch von ihren gewünschten, vorbestimmten Pegeln unterscheiden, wenn beispielsweise das Videosignal aus einem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger wiedergegeben wird. Obwohl Gleichstrom-Schwarzwerthaltungs- oder Rück- bzw. Wiederherstellschaltungen allgemein bekannt und gang und gäbe sind, um den Gleichstrompegel des wiedergegebenen Videosignals wieder herzustellen, können sich die Synchronspitzenpegel und/ oder Schwarzwerthaltungspegel des wiederhergestellten Videosignals immer noch von ihren gewünschten Pegeln infolge von Geräusch, von Gleichstromdrift oder anderen Faktoren unterscheiden. Es wird somit angenommen, daß der Synchronspitzenpegel oder der Schwarzwerthaltungspegel eines Videosignals nicht als Bezugswert verwendet werden kann, gegen welchen die Gleichstromdrift detektormäßig erfaßt worden ist.

Es ist auch schon ein Analog-Digital-Wandler bekannt (Zeitschrift "Electronics" 49 (1976), Nr. 18, Seiten 89 bis 93), der mit einem zyklischen Approximationsverfahren arbeitet, gemäß dem aufeinanderfolgende Wiederholungen des Umsetzzyklus erfolgen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß in dem Digital-Analog-Wandler Nichtlinearitäten vorhanden sind. Die Kapazität von den Komponenten her und die dem System eigene Kapazität bringen nämlich eine Einschränkung hinsichtlich der Einstellzeit mit sich und damit hinsichtlich der Betriebszyklusdauer des Analog- Digital-Umsetzprozesses. Überdies ist das bekannte System störempfindlich; Störungen können nämlich ebenfalls den Umsetzprozeß verlängern.

Es ist ferner ein Analog-Digital-Wandler bekannt (Zeitschrift "Internationale Elektronische Rundschau" 21 (1967), Nr. 9, Seiten 233, 234), wie er in einem digitalen Voltmeter verwendet wird, bei dem die in Verbindung mit einem verbesserten analogen Verstärker vorhandene Drift während der Meßpause ermittelt und dann zur Kompensation während der eigentlichen Messung herangezogen wird. Um die Größe der betreffenden Drift in dem analogen Verstärker zu ermitteln, ist es erforderlich, den Eingang des betreffenden Verstärkers kurzuschließen und sodann eine Verbindung mit dessen Ausgang herzustellen, so daß das an diesem Ausgang auftreffende, für die Drift kennzeichnende Signal einem Differenzverstärker zugeführt werden kann. Diese Lösung erfordert jedoch die Verwendung von Schaltungselementen mit relativ enger Toleranz, um die geforderte Genauigkeit zu erzielen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Analog-Digital-Wandler, von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, so weiterzubilden, daß mit insgesamt relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand eine störungsfreie Umsetzung eines Analogsignals in ein entsprechendes Digitalsignal ermöglicht ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie mit besonders geringem schaltungstechnischen Aufwand eine störungsfreie Umsetzung eines Analogsignals in ein Digitalsignal ermöglicht.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines grundlegenden Analog- Digital-Wandlers unter Verwendung der Gleichstromstabilisierungsarbeitsweise nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A-2D Impuls- bzw. Signalverläufe, welche nützlich sind, um die Arbeitsweise des Gerätes zu verstehen, das in Fig. 1 dargestellt ist; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines in der Praxis arbeitenden Analog-Digital-Wandlers und der Anwendung der Erfindung.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 derselben ist ein Blockschaltbild eines vereinfachten Analog-Digital-Umsetzers bzw. -wandlers ersichtlich, in welchem eine Gleich­ stromstabilisierung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist.

Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung sei angenommen, daß das Analogsignal, welches durch das dargestellte Gerät umgesetzt wird, ein Videosignal oder ein Signalgemisch ist. Dies ist insbesondere für Digitalzeitbasisfehlerkorrekturmethoden oder -arbeitsweisen geeignet. Die vorliegene Erfindung ist jedoch, wie klar ersichtlich sein dürfte, auf Analog-Digital-Umsetzer bzw. -Wandler anwendbar, welche bei einem Analogsignal jeder Art anwendbar sind, so daß die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf Analog-Videosignale begrenzt werden muß. Wie dargestellt, weist das Gerät eine Eingangsklemme 1 auf, welche das Analogsignal empfangen kann, sowie einen Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3, einen Digital-Analog- Umsetzer 6, eine Subtraktionsschaltung 5 und einen Fein- Analog-Digital-Umsetzer 7. Eine Gleichstromstabilisierungsschaltungsanordnung besteht aus einem Zeitsteuerimpulsgeber 8, einer Abtast- und Halteschaltung 9, 11 und einem Vergleicher 10. Die Eingangsklemme 1 ist durch einen Schaltkreis 2 mit einem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 verbunden. Der Grob- Umsetzer kann das Analogsignal, welches ihm zugeführt ist, in eine Grob-Digitaldarstellung umsetzen, welche beispielsweise aus m-Bits gebildet ist: m-Ausgangsklemmen 14 sind mit dem Grob-Analog-Digital-Wandler 3 gekoppelt.

Der Digital-Analog-Wandler 6 weist m-Eingänge auf, welche mit den m-Ausgangsklemmen 14 gekoppelt sind, wobei er eine Grob-Analog-Version des angelegten Grob-Digitalsignals erzeugen kann. Der Digital-Analog-Wandler kann demgemäß irgendein typischer Digital-Analog-Umsetzer sein, wie z. B. ein Widerstandskettenleiternetzwerk oder dgl. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 6 wird mit einem Eingangswert der Subtraktionsschaltung 5 gekoppelt, damit es von dem ursprünglich zugeführten Analogsignal subtrahiert wird. Demgemäß enthält die Subtraktionsschaltung 5 ein weiteres Eingangssignal, das mit der Eingangsklemme 1 gegebenenfalls über einen Verstärker 4 gekoppelt ist. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 5, welches dem Unterschied zwischen dem Analogsignal, welches dem Grob-Analog-Umsetzer 3 zugeführt ist, und dem Grob-Analogsignal, das durch den Digital- Analog-Umsetzer 6 erzeugt ist, proportional ist, wird dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 zugeführt. Die Grob- und Fein- Analog-Digital-Umsetzer können der Bauart angehören, welche in der obenerwähnten DE-A1-Schrift beschrieben sind, wobei sie auch andere herkömmliche Analog- Digital-Umsetzer sein können. Der Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 kann ein Fein-n-Bit-Digitalsignal erzeugen, welches dem Analogsignal entspricht, das durch die Subtraktionsschaltung 5 angelegt wird. Dieses Fein-n-Bit-Digitalsignal wird den n-Ausgangsklemmen 15 zugeführt. Es ist zu berücksichtigen, daß die (m + n)-Bits, die an den Ausgangsklemmen 14 und 15 auftreten das k-Bit-Digitalsignal ist, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist. Zum Zwecke der Vereinfachung der vorliegenden Erörterung sei angenommen, daß m = n = 4 ist. Von dem 8-Bit-Digitalsignal, das an den Ausgangsklemmen 14 und 15 erzeugt ist, werde somit die vier höchstwertigen Bits durch den Grob Analog-Digital- Umsetzer 3 erzeugt, während die vier niedrigstwertigen Bits durch den Fein-Analog-Umsetzer 7 erzeugt werden.

Falls der Gleichstrompegel, mit welchem der Digital- Analog-Umsetzer 6 oder die Subtraktionsschaltung 5 oder der Verstärker 4 arbeitet, von dem vorbestimmten Arbeitspegel driftmäßig abweicht, so ist ersichtlich, daß das Grob-Analogsignal, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 erzeugt ist, oder das Differenzsignal, das durch die Subtraktionsschaltung 5 erzeugt ist, oder das verstärkte Analogsignal, das durch den Verstärker 4 erzeugt wird, eine fehlerhafte Komponente enthalten können. Infolgedessen enthält das Analogsignal, das dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 zugeführt ist, diese Fehlerkomponente, so daß es nicht eine getreue Darstellung der Differenz zwischen dem tatsächlichen Analogsignal, das an dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 angelegt ist, und dem tatsächlichen Grob-Analogsignal, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 rückumgesetzt ist, ist. Infolgedessen können die niedrigstwertigen Bits, die an den Ausgangsklemmen 15 auftreten, fehlerhaft sein.

Das Obige wird durch die periodische Zuführung eines Bezugspegels V _A zu dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 und durch die detektormäßige Erfassung der Gleichstromdrift eines der Vorrichtungen Verstärker 4, Subtraktionsschaltung 5 und Digital-Analog-Umsetzer 6 realativ zu diesem periodisch zugeführten Bezugspegel ausgeglichen werden. Die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift wird dann verwendet, um ein Ausgleichsgleichstromsignal zu erzeugen, das wiederum dem Verstärker 4, der Subtraktionsschaltung 5 bzw. dem Digital-Analog-Umsetzer 6 oder einer dieser Stufen zugeführt wird, zum Zwecke der Wiederherstellung des Gleichstrompegels desselben auf seinem vorbestimmten Arbeitspegel. Zu diesem Zwecke enthält der Schaltkreis 2 einen weiteren Eingang 12, welchem der Bezugspegel V _A zugeführt wird, wobei dieser Schaltkreis auch einen Zeitsteuereingang enthält, der mit dem Zeitsteuerimpulsgeber gekoppelt und auf periodische Zeitsteuerimpulse anspricht, welche durch den Zeitsteuerimpulsgeber erzeugt werden, um den Ausgang desselben von der Eingangsklemme 1 zur Eingangsklemme 2 für die Dauer jedes Zeitsteuerimpulses umzuschalten. Auch der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 ist zusätzlich mit der Abtast- und Halteschaltung gekoppelt, welche aus der Abtastschaltung 9, die einen Schaltkreis enthalten kann, und einem Haltekondensator 11 gebildet ist. Wie gezeigt, enthält der Schaltkreis 9 einen Abtastimpulseingang, der mit dem Zeitsteuerimpulsgeber 8 gekoppelt ist und auf die periodisch erzeugten Zeitsteuerimpulse anspricht, um das Signal, das durch die Subtraktionsschaltung 5 erzeugt ist, abzutasten oder abzufragen. Jeder Abtastwert, welcher durch diese Abtastschaltung 9 erzeugt ist, wird auf dem Kondensator 11 gespeichert, bis der nächste Abfragewert oder der nächste Abtastwert erhalten wird.

Der Vergleicher 10, der einen Differenzvergleicher bilden kann, enthält einen Bezugseingang 13, der einen vorbestimmten Bezugspegel V _B empfangen kann, sowie einen weiteren Eingang, der mit dem Kondensator 11 gekoppelt ist. Der Bezugspegel V _B kann gegebenenfalls dem Bezugspegel V _A gleich sein, wobei diese Bezugspegel entweder durch gesonderte Bezugspegelquellen, durch Spannungsteilernetzwerte oder durch andere geeignete Einrichtungen erzeugt werden können. Wie ersichtlich, ist der Vergleicher 10 wirksam, um das abgetastete Signal, das auf dem Kondensator 11 gespeichert ist, von dem Bezugspegel V _B zu subtrahieren, wobei die Differenz zwischen den Signalen einem Verstärker 4, der Subtraktionsschaltung 5 und dem Digital-Umsetzer 6 einzeln oder gemeinsam zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10, das als Gleichstromausgleichssignal dient, wird vorzugsweise einem Digital-Analog-Umsetzer 6 zugeführt, um somit dessen Gleichstromarbeitspegel dementsprechend einzustellen. Die gestrichelten Linien in Fig. 1 zeigen, daß dieses Gleichstromausgleichssignal alternativ entweder an den Verstärker 4 oder an die Subtraktionsschaltung 5 oder an beide angelegt werden kann, um somit die Gleichstromarbeitspegel dieser Schaltungen entsprechend einzustellen.

Der Zeitsteuerimpulsgeber 8 kann periodische Zeitsteuerimpulse einer vorbestimmten Dauer zur Anlegung an die Schaltkreise 2 und 9 erzeugen. Falls das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist, ein Videosignal ist, so kann der Zeitsteuerimpulsgeber 8 eine herkömmliche Horizontalsynchrontrennschaltung zum Abtrennen der periodischen Horizontalsynchronsignale von dem Videosignal sowie einen Impulsgeber, wie z. B. einen monostabilen Multivibrator, enthalten, welcher auf die abgetrennten Horizontalsynchronsignale zur Erzeugung der periodischen Zeitsteuerimpulse anspricht.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Gerätes wird nun unter Bezugnahme auf die in den Fig. 2A-2D dargestellten Impuls- bzw. Signalverläufe beschrieben. Es sei angenommen, daß das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist, ein Farbfernsehsignalgemisch ist, das aus periodischen Horizontalaustastlücken mit einem Schwarzwertabhebungspegel, einem Synchronspitzenpegel und einer vorbestimmten Anzahl von Perioden des Farbsynchronsignals, wie in Fig. 2A gezeigt, gebildet ist. Der Zeitsteuerimpulsgeber 8 spricht auf die Horizontalsynchronsignale an, um periodische Zeisteuerimpulse t (Fig. 2B) zu erzeugen, welche derart zeitgesteuert sind, daß sie während der Horizontalaustastlücke und mit einer vorbestimmten Zeit Δ t auftreten, und zwar auf den Beginn des Synchronimpulses hin. Die Zeitsteuerimpulse t werden an den Schaltkreis 2 angelegt, um dessen Ausgang von der Eingangsklemme 1 zur Eingangsklemme 12 umzuschalten. Während der Dauer des Zeitsteuerimpulses t wird somit die Horizontalaustastlücke durch den Bezugsspannungspegel V _A, wie in Fig. 2C gezeigt, ersetzt. Wie ebenso in Fig. 20 dargestellt, unterscheidet sich der Bezugspegel V _A, der dem vorbestimmten Austastpegel oder Schwarzwertabhebungspegel gleich sein kann, von dem tatsächlichen Schwarzwertabhebungspegel durch einen Betrag Δ V, falls die Synchronspitzenpegel und die Schwarzwertabhebungspegel von ihren entsprechenden vorbestimmten Pegeln infolge von Geräusch oder anderen Faktoren abweichen.

Der Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 setzt den Bezugspegel V _A in eine Grob-Digitaldarstellung um, während der Digital-Analog-Umsetzer 6 dieses Grob-Digitalsignal in ein entsprechendes Grob-Analogsignal mit einem Pegel V₁ rückumsetzt oder wiederumsetzt. Dieses Grob- Analog-Bezugssignal wird von dem verstärkten Bezugspegel AV _A durch die Subtraktionsschaltung 5 subtrahiert, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das AV _A - V₁ gleich ist. Der Zeitsteuerimpuls t, welcher den Schaltkreis 2 betätigt hat, um von der Eingangsklemme 1 zur Eingangsklemme 12 umzuschalten, betätigt auch den Schaltkreis 9, um dieses Differenzsignal AV _A - V₁ abzutasten. Dieses abgetastete Differenzsignal wird von dem Bezugspegel V _B subtrahiert, wobei das resultierende Ausgangssignal des Vergleichers 10 eine Größe hat, welche zur V _B - (AV _A - V₁) proportional ist. Dieses Ausgangssignal des Vergleichers 10 wird als Gleichstromausgleichsignal dem Digital-Analog-Umsetzer 6 zugeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann dieses Gleichstromausgleichssignal entwender an den Verstärker 4 oder an die Subtraktionsschaltung 5 oder an beide angelegt werden. Wird nun angenommen, daß der Bezugspegel V _B gleich dem Bezugspegel V _A ist, so ist das durch den Vergleicher 10 erzeugte Gleichstromausgleichssignal zu V _A(1 - A) + V₁ proportional. Es ist ersichtlich, daß dieses Gleichstromausgleichsignal auch die Gleichstromdrift in dem Digital-Analog-Umsetzer 6, der Subtraktionsschaltung 5 und dem Verstärker 4 einzeln oder gemeinsam anzeigt. Bei einer Ausführungsform, falls keine Gleichstromdrift detektormäßig erfaßt wird, d. h., wenn der Verstärker, die Subtraktionsschaltung und/oder der Digital- Analog-Umsetzer an ihren gewünschten Arbeitspunkten arbeiten, ist das durch den Vergleicher 10 erzeugte Gleichstromausgleichsignal gleich Null. In diesem Falle kann der Verstärkungsfaktor oder Verstärkungswert des Verstärkers 4 als zwei gewählt werden, wobei das Ausgangssignal des Digital- Analog-Umsetzers 6 in Abhängigkeit von der Grob-Digitaldarstellung des Bezugswertes V _A gleich V _A ist. Wie ersichtlich, kann jedoch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 und die Grob-Digitaldarstellung des Bezugspegels V _A einen beliebigen Wert innerhalb der obenerwähnten Beziehung haben. Jedenfalls wird jede Gleichspannungs- bzw. Gleichstromdrift in den Analog- Digital-Umsetzungskomponenten detektormäßig durch den Vergleicher 10 erfaßt, wobei diese erfaßte Gleichstromdrift dem Analog-Digital-Umsetzungskomponenten zurückgeführt wird, um somit die Gleichstromarbeitspegel gewisser Komponenten einzustellen, wodurch die erfaßte Gleichstromdrift ausgeglichen wird.

Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 5 ist in Fig. 2D dargestellt. Am Beginn der Horizontalaustastlücke unterscheidet sich der verstärkte Abtastpegel oder Schwarzwertabhebungspegel, der durch den Verstärker 4 der Subtraktionsschaltung 5 zugeführt wird, von dem Grob-Analog-Schwarzwertabhebungspegel derart, daß die Subtraktionsschaltung 5 den dargestellten Ausgangspegel erzeugt. Auf ähnliche Weise unterscheidet sich die verstärkte Synchronspitze von der Grob-Analogspitze derart, daß die Subtraktionsschaltung 5 einen Synchronspitzenpegel erzeugt, der sich von Null unterscheidet. Wenn jener Teil der Horizontalaustastlücke durch den Bezugspegel V _A ersetzt wird, unterscheidet sich der Grob-Analogbezugspegel von dem verstärkten Bezugspegel durch einen Betrag, so daß die Subtraktionsschaltung 5 einen Ausgangspegel V _B erzeugt. Bei einer Ausführungsform wurde oben angenommen, daß der Bezugspegel V _B dem Bezugspegel V _A gleich ist. Daher ist das Ausgangssignal V _B der Subtraktionsschaltung 5 (Fig. 2D) dem Bezugspegel V _A gleich.

In dem Informationsteil des Videosignals erreicht das an die Eingangsklemme 1 angelegte Analogsignal eine Größe mit einer entsprechenden Fein-Digitaldarstellung, welche gleich 0000 ist. Dies heißt, daß die Digitaldarstellung dieses Pegels durch die höchstwertigen Bits vollständig dargestellt wird, die durch den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 erzeugt sind. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Wiederumsetzung dieser höchstwertigen Bits durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 ein Grob- Analogsignal, welches dem verstärkten Analogsignal gleich ist, das durch den Verstärker 4 der Subtraktionsschaltung 5 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung zu diesem Zeitpunkt wird daher im wesentlichen gleich Null sein, wie in Fig. 2D gezeigt. Für das angenommene Beispiel, bei welchem die höchstwertigen Bits durch m = 4 gebildet sind, bestehen vierzehn verschiedene Pegel, bei welchen das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist, nur durch die höchstwertigen Bits vollständig dargestellt ist. Das heißt, es gibt vierzehn unterschiedliche Analogsignalpegel, bei welchen sämtliche niedrigstwertigen Bits gleich Null sind.

Obwohl Fig. 2D zeigt, daß das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 5 auf einen Nullpegel reduziert wird, wenn das Analogeingangssignal einen Pegel erreicht, der durch die höchstwertigen Bits dargestellt ist, ist ersichtlich, daß das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung auf einen Pegel fallen kann, der durch den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 bestimmt ist. Falls dieser Verstärkungsfaktor oder Verstärkungswert eine Einheit (bzw. eins) ist, so fällt das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung auf den Nullpegel ab.

Da das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 5 durch den Schaltkreis 9 abgetastet und durch den Kondensator 11 während der Zeit eingespeichert wird, in welcher der Bezugspegel V _A in das Analogsignal eingesetzt wird, ist ersichtlich, daß das Gleichstromausgleichsignal, das durch den Vergleicher 10 erzeugt ist, für das Intervall oder für die Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Abfragewerten oder Abtastwerten im wesentlichen gleichmäßig ist. Die Gleichmäßigkeit dieses Gleichstromausgleichsignals wird durch die Abfallzeitkonstante des Kondensators 11 bestimmt. Wenn sogar der Schaltkreis 9 ausgeschaltet ist und wenn das Analogsignal, das der Eingangsklemme 1 zugeführt ist, durch den Schaltkreis mit der Analog- Digital-Umsetzungsvorrichtung gekoppelt ist, so wird somit das Gleichstromausgleichsignal, das durch den Vergleicher 10 erzeugt ist, im wesentlichen aufrechterhalten und an den Digital-Analog-Umsetzer 6 bzw. die Subtraktionsschaltung 5 bzw. den Verstärker 4 oder an alle diese Stufen angelegt werden. Der Gleichstromarbeitspegel dieser entsprechenden Schaltungen wird somit auf dem gewünschten Pegel während der ganzen aufeinanderfolgenden Lücken, die aufeinanderfolgende Abtastungen trennen, aufrechterhalten werden, d. h., während des ganzen Videoinformationsintervalls.

Infolge der Änderung Δ V in dem Schwarzwertabhebungspegel des Eingangsvideosignals, wie in Fig. 2C gezeigt, auf Grund von Geräusch oder anderen Faktoren, wird bevorzugt, sich nicht auf diesen Schwarzwertabhebungspegel als den periodisch zugeführten Bezugspegel zum Zwecke der detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift zu verlassen. Infolge dieses Schwarzwertabhebungspegelfehlers Δ V ergibt der Einsatz des Bezugspegels V _A in einer Horizontalaustastlücke einen genauen, absoluten Bezugspegel, gegen welchen die Gleichstromdrift gemessen werden kann.

Während oben angenommen wurde, daß der Bezugspegel V _A in das Videosignal in jeder Horizontalaustastlücke eingesetzt wurde, so kann dieser Einsatz in jeder zweiten, dritten oder b-Lücke durchgeführt werden, worin b gleich 1, 2, 3 usw. ist.

Eine praktische Ausführungsform eines gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Umsetzers bzw. -Wandlers ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Vergleich dieser Zeichnungsfigur mit der oben beschriebenen Fig. 1 zeigt die Verwendung vieler Einrichtungen, die in beiden Zeichnungsfiguren gleich sind. Gemäß Fig. 3 ist somit eine Eingangsklemme 21 vorgesehen, um das Analogsignal zu empfangen, welches digitalisiert werden soll, wie z. B. ein Videosignal, wobei diese Eingangsklemme mit einem Schaltkreis 35 gekoppelt ist, welcher dem Schaltkreis 2 ähnlich ist. Der Ausgang des Schaltkreises 35 ist mit dem Grob-Analog-Digital- Umsetzer 43 gekoppelt, welcher dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 ähnlich ist, sowie über den Verstärker 44 mit einer Subtraktionsschaltung 45. Der Verstärker 44 und die Subtraktionsschaltung 45 sind dem Verstärker 4 bzw. der Subtraktionsschaltung 5 ähnlich. Die Ausgänge des Analog-Digital-Umsetzers 43 sind mit einem Digital-Analog-Umsetzer 46 gekoppelt, welcher wiederum mit einem anderen Eingang der Subtraktionsschaltung 45 gekoppelt ist. Der Digital-Analog-Umsetzer 46 ist dem zuvor beschriebenen Digital-Analog-Umsetzer 6 ähnlich. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 ist mit dem Fein-Analog-Digital- Umsetzer 47 gekoppelt, welcher dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 ähnlich ist, wobei die Ausgänge des Grob-Analog- Digital-Umsetzers 43 und des Fein-Analog-Digital-Umsetzers 47 mit den Ausgängen 54 bzw. 55 gekoppelt sind.

Zu der detektormäßigen Erfassung der Gleichstrompegeldrift und zur Anlegung eines Gleichstromausgleichsignals an das Digital-Analog-Umsetzungsgerät ist eine Abtast- und Halteschaltung, welche aus dem Schaltkreis 49 und dem Schaltkondensator 51 gebildet ist, mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 gekoppelt, welche dem Schaltkreis 9 bzw. dem Schaltkondensator 11 ähnlich sind. Ein Vergleicher 50 ist angeschlossen, um einen Bezugspegel V _B zu empfangen, der an die Eingangsklemme 53 angelegt ist, und um von diesem Bezugspegel den Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 zu subtrahieren, welche durch den Schaltkreis 49 abgetastet und auf dem Kondensator 51 gespeichert ist. Der Vergleicher ist dem oben beschriebenen Vergleicher 10 ähnlich und liefert ein Gleichstromausgleichsignal beispielsweise dem Digital-Analog-Umsetzer 46. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform zeigt, daß die Horizontal­ synchronabtrennschaltung 27 und der Zeitsteuerimpulsgeber 28 als gesonderte Schaltungen vorgesehen sein können. Es wird wiederum auf die Tatsache hingewiesen, daß bei der Beschreibung des Gerätes gemäß Fig. 1 angenommen wurde, daß der Zeitimpulsgeber 8 eine Horizontalsynchronabtrennschaltung aufweist.

Eine Klemmschaltung 26 koppelt die Eingangsklemme 21 mit dem Schaltkreis 35 und ist durch das Ausgangssignal der Horizontal­ synchronabtrennstufe 27 gesteuert. Insbesondere kann die Horizontalsynchronabtrennstufe einen Schwarzwertabhebungspegel liefern, der von der Horizontalaustastlücke des Videosignals abgeleitet ist, die an die Eingangsklemme 21 angelegt ist, und zwar der Klemmschaltung 26, um somit das Videosignal auf dem abgeleiteten Schwarzwertabhebungspegel festzuklemmen. Dennoch ist ersichtlich, daß der abgeleitete Schwarz­ wertabhebungspegel sich von dem getreuen bzw. tatsächlichen Schwarzabhebungspegel um einen Betrag Δ V unterscheiden kann, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 2C beschrieben. Ein Taktimpulsgeber 31 ist mit der Klemmschaltung 26 gekoppelt und kann Taktimpulssignale mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz erzeugen. Als Beispiel kann der Taktimpulsgeber Taktimpulssignale mit einer Frequenz gleich 10,7 MHz erzeugen, wobei diese Taktimpulssignale mit dem Horizontalsynchronsignal des Videosignals synchronisiert sind, das an die Eingangsklemme 21 über die Horizontalsynchronstufe und die Klemmschaltung angelegt ist. Als Beispiel kann der Taktimpulsgeber 31 mit den abgetrennten Horizontalsynchronimpulsen gespeist werden, wobei er einen Frequenzvervielfacher aufweisen kann, um die Frequenz der Horizontalsynchronimpulse mit einem Faktor zu multiplizieren und somit Taktimpulse mit 10,7 MHz zu erzeugen; alternativ dazu kann der Taktimpulsgeber 31 einen steuerbaren Oszillator aufweisen, um 10,7-MHz-Taktimpulse zu erzeugen, wobei dieser Oszillator mit den getrennten Horizontalsynchronimpulsen synchronisiert ist.

Der Schaltkreis 35 ist mit dem Grob-Analog-Digital- Umsetzer 43 über einen Verstärker 37, eine Abtastschaltung 32 und den Verstärker 38 gekoppelt. Entweder einer oder beide der Verstärker 37 bzw. 38 kann/können als Pufferverstärker fungieren, wobei die Abtastschaltung 32 das Analogsignal mit der 10,7- MHz-Taktimpulsgeschwindigkeit abtasten kann, welche durch den Taktimpulsgeber 31 bestimmt ist. Falls somit ein Videosignal an die Eingangsklemme 21 angelegt ist, tastet die Abtastschaltung 32 das Videosignal mit einer Geschwindigkeit ab, welche annähernd dem Dreifachen der Farbhilfsträgerfrequenz gleich ist. Jedem Abtastwert, der durch die Abtastschaltung 32 erzeugt und durch den Verstärker 38 verstärkt ist, wird in eine Grob-Digitaldarstellung durch den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 45 umgesetzt.

Das Analogsignal und insbesondere das abgetastete Analogsignal, welches an den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 43 angelegt ist, wird auch der Subtraktionsschaltung 45 über eine weitere Abtastschaltung 33 und einen Verstärker 44, wie gezeigt, geleistet. Die Subtraktionsschaltung 45 kann somit ein Differenzsignal erzeugen, welches der Differenz zwischen dem abgetasteten Analogsignal und dem Grob-Analogsignal proportional ist, ähnlich der Arbeitsweise der Subtraktionsschaltung 5, die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde. Die Abtastimpulse, die an die Abtastschaltung 33 von dem Taktimpulsgeber 31 angelegt sind, werden um einen vorbestimmten Betrag in der Verzögerungsschaltung 34 verzögert, wobei diese Verzögerung dazu dient, die Zeitverzögerungen des Grob-Analog-Digital-Umsetzers 43 und des Digital-Analog-Umsetzers 46 zu ermöglichen. Somit empfängt die Subtraktionsschaltung 45 den Abtastwert des Analogsignals, das an den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 43 zum Zeitpunkt angelegt worden ist, zu welchem der Digital- Analog-Umsetzer 46 das Grob-Analogsignal entsprechend diesem Abtastwert erzeugt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 enthält auch eine Schaltungsanordnung zur detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift in dem Verstärker 37, dem Verstärker 38 oder der Abtastschaltung 32. Ein zusätzlicher Vergleicher 36, welcher den Vergleichern 10 bzw. 50 ähnlich ist, erhält ein Eingangssignal das mit der Klemme 24 gekoppelt ist, an welche ein Bezugspegel V _C angelegt ist, und zwar zusammen mit einem weiteren Eingangssignal, das über eine Abtast- und Halteschaltung, die aus dem Schaltkreis 22 und dem Schalterkondensator 23 gebildet ist, an den Ausgang des Verstärkers 38 angelegt ist. Der Schaltkreis 22 wird mit Abtastimpulsen von dem Zeitsteuer­ impulsgeber 28 gespeist und somit synchron mit den Schaltkreisen 35 und 49 betätigt bzw. gesteuert.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist jener der oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen im wesentlichen ähnlich. Die Gleichstromdrift in dem Digital-Analog-Umsetzer 46 wird somit durch den Vergleich des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung 45 mit dem Bezugspegel V _B während der Zeit detektormäßig erfaßt, in welcher der Bezugspegel V _A an Stelle eines Teiles der Horizontalaustastlücke eingesetzt wird, die in dem Videosignal enthalten ist, das an die Eingangsklemme 21 angelegt wird. Die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift führt zu einem Gleichstromausgleichsignal, welches an den Digital- Analog-Umsetzer 46 durch den Vergleicher 50 zum Zwecke der Herabsetzung dieser Gleichstromdrift auf ein Minimum angelegt ist.

Zum gleichen Zeitpunkt, zu welchem der Schaltkreis 49 betätigt wird, um die Gleichstromdrift des Digital- Analog-Umsetzers 46 detektormäßig zu erfassen, wird der Schaltkreis 22 betätigt, um die Gleichstromdrift in den Verstärkern 37 und 38 oder in der Abtastschaltung 32 detektormäßig zu erfassen. Das heißt, der verstärkte und abgetastete Bezugspegel V _A , welcher von der Klemme 42 über den betätigten Schaltkreis 35, den Verstärker 37, die Abtastschaltung 32 und den Verstärker 38 zugeführt wird, wird durch den Schaltkreis 22 abgetastet und im bzw. auf dem Kondensator 23 gespeichert. Dieser verstärkte Bezugspegel V _A wird durch den Vergleicher 36 mit dem Bezugspegel V _C verglichen. Falls angenommen wird, daß der verstärkte Bezugspegel V _A sich von dem Bezugspegel V _C um einen vorbestimmten Betrag in dem Falle unterscheidet, in welchem eine Gleichstromdrift in den Verstärkern 37 oder 38 oder in der Abtastschaltung 32 vorliegt, wird jede Änderung von diesem vorbestimmten Betrag durch den Vergleicher 36 detektormäßig erfaßt und beispielsweise dem Verstärker 37 als Gleichstromaus­ gleichssignal dafür zugeführt. Das heißt, falls eine Gleichstromdrift in einem der Verstärker 37 oder 38 oder in der Abtastschaltung 32 bzw. in sämtlichen diesen Einrichtungen vorhanden ist, so unterscheidet sich der dem Vergleicher 36 zugeführte verstärkte Bezugspegel V _A von dem Bezugspegel V _C durch mehr (oder weniger) als dem obenerwähnten, vorbestimmten Betrag. Durch diese Differenz wird das Gleichstrom­ ausgleichssignal eingestellt, um den Gleichstromarbeitspegel des Verstärkers 37 bzw. des Verstärkers 38 oder der Abtastschaltung 32 entsprechend zu ändern.

Fig. 3 zeigt, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 38, d. h. dessen Ausgang, durch die Abtastschaltung 33 abgetastet und weiterhin durch den Verstärker 44 verstärkt und der Subtraktionsschaltung 45 zugeführt wird. Falls somit eine Gleichstromdrift in den Verstärkern 37 oder 38 oder in der Abtastschaltung 32 vorhanden ist, wird diese Gleichstromdrift das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 45 beeinträchtigen bzw. beeinflussen, wodurch eine fehlerhafte Digitaldarstellung desselben durch den Fein-Analog-Digital-Umsetzer 47 erzeugt wird. Da der Vergleicher 50 diese Gleichstromdrift nicht ausgleichen kann, ist ersichtlich, daß die Weglassung des Vergleichers 36 zu einer fehlerhaften Arbeitsweise der Subtraktionsschaltung 45 und des Fein-Analog-Digital-Umsetzers 47 führen würde. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise der Vergleicher 36 verwendet.

Indem somit Gleichstromausgleichssignale in der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Art und Weise vorgesehen werden, wird die Arbeitsweise der Parallel-Serien-Analog- Digital-Umsetzungsvorrichtung ausgeglichen. Das heißt, die Gleichstromdrift wird keine Fehler in die Feindigitalisierung des Analogsignals induzieren. Durch das periodische Einsetzen eines Bezugspegels V _A in das Analogsignal werden auch etwaige Gleichstromfehler in Bezugsteilen des ursprünglichen Analogsignals, wie z. B. die Synchronspitzenpegel oder Schwarzwertabhebungspegel bzw. Abtastpegel eines Videosignals, die detektormäßige Erfassung und den Ausgleich der Gleichstromdrift nicht beeinflussen bzw. beeinträchtigen. Durch den periodischen Einsatz des Bezugspegels V _A in das Analogsignal wird auch kein Gleichstromfehler infolge von Drift, Geräusch bzw. Störung oder anderen Faktoren zwischen diesen eingesetzten Bezugspegeln und den Bezugspegeln V _B und V _C vorliegen. Infolgedessen wird die Arbeitsweise der Vergleicher 10 (Fig. 1) und 36 und 50 (Fig. 3) nicht durch Gleichstromfehler beeinträchtigt. Denn der Gleichstrompegel jedes in sich geschlossenen Bezugspotentials, wie z. B. der Gleichstrompegel des Synchronspitzenpegels oder des Schwarzwertabhebungspegels eines Videosignals oder Fernsehsignalgemisches, kann relativ zu den Bezugspegeln V _B und V _C variieren, wobei jedoch der eingesetzte Bezugs­ pegel V _A relativ zu den Bezugspegeln V _B und V _C nicht variiert.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß die vorliegende Erfindung ein Gerät zur detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift in einem Analog-Digital-Umsetzer und zum Ausgleich dieser Gleichstromdrift betrifft. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei dem sogenannten Parallel-Serien-Umsetzer anwendbar, bei welchem ein zugeführtes Analogsignal durch einen Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 bzw. 43 in ein Grob-Digitalsignal umgesetzt wird, wobei dieses Grob-Digitalsignal durch einen Digital-Analog-Umsetzer 6 bzw. 46 rückumgesetzt wird, und zwar in ein Grob- Analogsignal. Dieses Grob-Analogsignal wird in einer Subtraktionsstufe 5 bzw. 45 von dem ursprünglich zugeführten Analogsignal subtrahiert, worauf das Ausgangssignal oder der Ausgangswert der Subtraktionseinrichtung durch einen Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 bzw. 47 in ein Fein-Digitalsignal umgesetzt wird. Sämtliche Bits, die durch den Grob- bzw. Fein-Analog-Digital-Umsetzer erzeugt wurden, werden kombiniert, um ein Mehr-Bit-Digitalwort zu erzeugen, welches das zugeführte Analogsignal darstellt.

Falls der Digital-Analog-Umsetzer und/oder die Subtraktionsstufe einer Gleichstromdrift unterworfen sind, wird das dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7 bzw. 47 zugeführte Signal keine getreue Darstellung des Unterschiedes zwischen dem zugeführten Analog-Signal und dem Grob-Analogsignal sein. Daher kann der Fein-Analog-Digital-Umsetzer das Ausgangssignal der Subtraktionseinrichtung fehlerhaft korrigieren, wodurch sich eine unausgeglichene oder unrichtige Digitalisierung des Analogsignals ergibt.

Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Bezugspegel V _A periodisch in einen Teil des Analogsignals eingesetzt, welches umgesetzt werden soll. Falls dieses Analogsignal ein Videosignal ist, wird der Bezugspegel V _A in einen Teil der Horizontalaustastlücke eingesetzt, um somit nicht nutzbare oder nützliche Videoinformation zu beeinträchtigen. Die verschiedenen Analog-Digital-Umsetzer bzw. -Wandler, Digital-Analog- Umsetzer bzw. -Wandler und Subtraktionsschaltungen arbeiten nach dem Einsatz des Bezugspegels V _A in derselben Art und Weise, in welcher sie auf das ursprüngliche Analogsignal arbeiten würden. Das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe wird durch eine Abtast- und Halteschaltung 9, 11; 49, 51 abgetastet, wobei dieses abgetastete Signal mit einem Bezugspegel V _B durch einen Vergleicher 10; 50 verglichen wird. In einem idealen Zustand, falls keine Gleichstromdrift vorliegt, ist das abgetastete Ausgangssignal der Subtraktionsstufe dem Bezugspegel V _B gleich. In Abwesenheit einer Gleichstromdrift ist somit das Ausgangssignal des Vergleichers im wesentlichen gleich Null. Falls jedoch eine gewisse Gleichstromdrift vorhanden ist, so unterscheidet sich das Ausgangssignal des Vergleichers von Null und wird als Gleichstromausgleichssignal verwendet. Dieses Gleichstromausgleichssignal wird entweder dem Digital-Analog-Umsetzer oder der Subtraktionsschaltung (oder einem der Verstärker, die dabei Verwendung finden können) zum Zwecke der Veränderung des Gleichstromarbeitspegels in einer Richtung zugeführt, wodurch die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift beseitigt wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform wird das Analogsignal (und der periodisch eingesetzte Bezugspegel V _A ) dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer über die Verstärker 37, 38 und einer Abtast-Halteschaltung 32 zugeführt, welche auch einer Gleichstromdrift ausgesetzt sein kann. Ein zusätzlicher Vergleicher 36 ist demgemäß vorgesehen, um das verstärkte Analogsignal, das dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer zugeführt ist, mit einem Bezugspegel V _C zu vergleichen, wobei ein etwaiger Unterschied dazwischen als ein Gleichstromausgleichssignal verwendet wird, um die Gleichstromarbeitspegel der Verstärker 37, 38 und/oder der Abtast- und Halteschaltung 32 einzustellen.

Die Vergleicher 10, 50, 36 arbeiten in Verbindung mit Abtastschaltungen, um somit ihre entsprechenden Vergleichsvorgänge nur während jener Lücken oder Intervalle durchzuführen, in welchen der Bezugspegel V _A in das Eingangs­ analogsignal (beispielsweise das Videosignal) eingesetzt wird.

Claims (15)

1. Gleichstromstabilisierter Analog-Digital-Wandler für die Umsetzung eines zugeführten Analogsignals in ein entsprechendes Digitalsignal,
mit zumindest einem Grob-Wandler, der das betreffende Analogsignal in ein diesem entsprechendes Grob-Digitalsignal umsetzt,
mit zumindest einem Digital-Analog-Wandler, der das Grob-Digitalsignal in ein diesem entsprechendes Grob-Analogsignal umsetzt, mit zumindest einer Subtraktionsstufe, die die Differenz zwischen dem betreffenden Grob-Analogsignal und dem zugeführten Analogsignal bestimmt,
und mit zumindest einem Fein-Wandler, der auf die betreffende bestimmte Differenz hin diese in ein für das zugeführte Analogsignal kennzeichnendes Fein-Digitalsignal umsetzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schaltung (2, 8; 28, 35) vorgesehen ist, welche dem Grob-Wandler (3; 32, 37, 38, 43) periodisch ein Bezugssignal zuführt, welches in ein für ihn kennzeichnendes Grob-Digitalsignal umgesetzt wird,
daß der Digital-Analog-Wandler (5, 6; 45, 46) das für das Bezugssignal kennzeichnende Grob-Digitalsignal in ein Grob-Analogbezugssignal umsetzt, daß die Subtraktionsstufe, die Differenz zwischen diesem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal, bestimmt,
und daß ein Detektor (9, 10, 11; 22, 23, 36; 49, 50, 51) vorgesehen ist, der während der Zeitspanne, während der das Bezugssignal dem Grob-Wandler (3; 32, 37, 38, 43) zugeführt ist, derart betrieben ist, daß eine im Betrieb des Digital-Analog-Wandlers (5, 6; 45, 46) auftretende Gleichstromdrift ermittelt und in Abhängigkeit davon ein gleichmäßiges Gleichstrom-Kompensationssignal an den Digital-Analog-Wandler (5, 6; 45, 46) abgegeben wird.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor durch einen Komparator (10; 50) gebildet ist, dem ein Bezugspegel (13; 53) zugeführt wird und der die Differenz zwischen dem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal bei angelegtem Bezugspegel vergleicht und der entsprechend diesem Vergleich das Gleichstrom-Kompensationssignal erzeugt.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (4; 37, 38, 44) vorgesehen ist, der das zugeführte Analogsignal verstärkt und das verstärkte Signal an die Subtraktionsstufe (5; 45) abgibt.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichstrom- Kompensationssignal dem Digital-Analog-Wandler (4; 46) derart zugeführt ist, daß der Gleichstrompegel des Grob-Analogsignals entsprechend geändert wird.

5. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichstrom- Kompensationssignal der Subtraktionsstufe (5; 45) derart zugeführt ist, daß der Gleichstrompegel des Ausgangssignals der Subtraktionsstufe entsprechend geändert wird.

6. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichstrom- Kompensationssignal dem Verstärker (4; 37, 38, 44) derart zugeführt ist, daß der Gleichstrompegel des verstärkten Analogsignals entsprechend geändert wird.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal und der genannte Bezugspegel gleiche Gleichspannungspegel aufweisen.

8. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator einen Differenzverstärker (10; 50) aufweist, der an einem Eingang den Bezugspegel (13, 53) aufnimmt und der an einem weiteren Eingang die Differenz zwischen dem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal aufnimmt, und daß eine Abtast- und -Halteschaltung (9, 11; 49, 51) vorgesehen ist, welche die genannte Differenz periodisch abtastet und die jeweils abgetasteten Werte an den genannten weiteren Eingang des Differenzverstärkers solange abgibt, bis die nächste Abtastprobe erhalten ist.

9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur periodischen Abgabe eines Bezugssignals an den Grob- Wandler einen zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Schalter (2; 35) umfaßt,
daß der eine Eingang des betreffenden Schalters (2; 35) das zugeführte Analogsignal aufnimmt,
daß der andere Eingang des betreffenden Schalters (2; 35) das Bezugssignal (V _A ) aufnimmt,
daß der Ausgang des betreffenden Schalters (2; 35) mit dem Grob-Wandler (3; 32, 37, 38, 43) verbunden ist,
und daß mit dem genannten Schalter (2; 35) eine periodische Schaltsignale abgebende Signalquelle (8; 27, 28) derart verbunden ist, daß der Ausgang des betreffenden Schalters (2; 35) selektiv zwischen seinen Eingängen geschaltet wird, wobei die Schaltsignale ferner der Abtast- und Halteschaltung (9, 11; 49, 51) als periodische Abtastimpulse zugeführt sind.

10. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Verstärker (37, 38) vorgesehen ist, der das zugeführte Analogsignal und das periodisch zugeführte Bezugssignal verstärkt und der die so verstärkten Signale an den Grob-Wandler (43) abgibt, und daß ein zusätzlicher Komparator (22, 23, 36) vorgesehen ist, dem ein zusätzlicher Bezugspegel (V _B ) zugeführt wird und der das verstärkte periodische Bezugssignal mit dem zusätzlichen Bezugspegel vergleicht und ein weiteres Gleichstrom-Kompensationssignal entsprechend dem jeweils durchgeführten Vergleich erzeugt und an den genannten Verstärker (37) zur Einstellung des Gleichstrompegels dieses Verstärkers (37) abgibt.

11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ferner eine erste Abtastschaltung (49, 51) aufweist, welche die Differenz zwischen dem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal mit derselben Rate abtastet, mit der das Bezugssignal zugeführt wird,
daß der zusätzliche Komparator eine zweite Abtastschaltung (22, 23) aufweist, die in Synchronismus mit der ersten Abtastschaltung (49, 51) derart betrieben ist, daß das verstärkte periodische Bezugssignal abgetastet wird,
und daß eine Zeitsteuerschaltung (27, 28) vorgesehen ist, welche periodische Abtastimpulse an die ersten und zweiten Abtastschaltungen abgibt.

12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur periodischen Abgabe eines Bezugssignals an den Grob-Wandler einen zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Schaltkreis (35) umfaßt,
daß der eine Eingang des Schaltkreises (35) das Analogsignal aufnimmt,
daß der andere Eingang des Schaltkreises (35) das Bezugssignal (V _A ) aufnimmt,
daß der Ausgang des Schaltkreises (35) mit dem Verstärker (37, 38) verbunden ist
und daß der Schaltkreis (35) auf die periodischen Abtastimpulse hin seinen Ausgang von seinem einen Eingang zu seinem anderen Eingang umschaltet.

13. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Analogsignal ein periodisches Synchronisiersignale enthaltendes Videosignal ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator (31) vorgesehen ist, der auf das Videosignal hin Taktimpulse erzeugt,
und daß eine Videosignal-Abtastschaltung (32) vorgesehen ist, welche das verstärkte Videosignal abtastet und die jeweils gewonnenen Abtastproben des Videosignals an den Grob-Wandler (3; 43) abgibt.

14. Wandler nach Anspruch 13 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerschaltung (27, 28) auf die periodischen Synchronisiersignale derart anspricht, daß die Abtastimpulse mit den periodischen Synchronisiersignalen koinzidieren, und daß die Schaltung zur periodischen Abgabe eines Bezugssignals auf die Abtastimpulse hin derart anspricht, daß ein Teil des Videosignals durch das Bezugssignal periodisch ersetzt wird.

15. Wandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Synchronisiersignale durch Horizontal-Synchronisiersignale gebildet sind und daß der genannte Teil des Videosignals, der durch das Bezugssignal ersetzt wird, aus zumindest einem Teil des Horizontal-Austastintervalls des Videosignals besteht.