DE2842289A1 - Digital-analog-umsetzer - Google Patents

Digital-analog-umsetzer

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DE2842289A1
DE2842289A1 DE19782842289 DE2842289A DE2842289A1 DE 2842289 A1 DE2842289 A1 DE 2842289A1 DE 19782842289 DE19782842289 DE 19782842289 DE 2842289 A DE2842289 A DE 2842289A DE 2842289 A1 DE2842289 A1 DE 2842289A1
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DE19782842289
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Klaus Wintzer
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1066Mechanical or optical alignment

Description

  • Digital-Analog-Umsetzer
  • Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Umsetzer zur Umsetzung von jeweils n+m+1 = 4 + 3 + 1 Bits umfassenden Digital-Signalen in Analog-Signale unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie die aus 2m linearen Abschnitten je Kennlinienhälfte mit jeweils 2n Amplitudenstufen besteht, mit einem gemäß einer linearen Wert stufung spannungswichtenden Widerstandsnetzwerk, dessen sämtliche Querwiderstände und dessen an den beiden Netzwerksenden liegende Ableitwiderstände jeweils ein und denselben Widerstand R besitzen, während alle übrigen Ableitwiderstände den Wert 2R besitzen, und dem bei jedem Verbindungspunkt einer Gruppe von Verbindungspunkten jeweils eines Ableitwiderstandes und wenigstens eines Querwiderstandes selektiv ein Konstantstrom einer mehrerer Konstantstromquellen entsprechend den jeweils durch eine binäre "1" gebildeten n Bits des umzuwandelnden Digitalsignals zuführbar ist, wobei der eine begrenzende Verbindungspunkt einer solchen Gruppe, der dem Netzwerksende, an demdie Analogsignale abnehmbar sind, zugewendet ist, gemäß dem binären Wert der "m" Bits des jeweiligen umzuwandelnden Digitalsignals mehr oder weniger von diesem Netzwerksende beabstandet ist, wobei ferner an wenigstens einem dem anderen begrenzenden Verbidungspunkt der Gruppe zumindest mehrerer Gruppen und zumindest, sofern nicht sämtliche der n+m Bits den Binärwert "O" aufweisen, ein Konstantstrom von einer gesonderten Konstantstromquelle eingespeist wird, und wobei durch die verwendeten Konstantstromquellen Konstantströme beider Polaritäten geliefert werden.
  • Bei einem bekannten Digital-Analog-Umsetzer der angegebenen Art (DE-OS 24 11 561) wird durch die hierbei maßgebliche nichtlineare Knickkennlinie eine logrythmische Kompandierungskennlinie angenähert, die CCITT-Empfehlungen entspricht und dem sogenannten A-Gesetz gehorcht.
  • Neben der dem A-Gesetz gehorchenden logarythmischen Kennlinie wird vom CCITT eine weitere logarythmische Kennlinie empfohlen, die dem sogenannten y-Gesetz gehorcht. Obwohl sich die dem A-Gesetz folgende Kennlinie in schaltungstechnisch besonders günstiger Weise durch eine nichtlineare Knickkennlinie annähern läßt, wird in manchen Ländern der y-Eennlinie der Vorzug gegeben.
  • Es sind daher schon gemäß einer y-Kennlinie arbeitende Digital-Analog-Umsetzer vorgeschlagen worden, die aufgrund ihrer besondercen Konzeption einen nur relativ geringen Mehraufwand gegenüber einem nach dem A-Gesetz arbeitenden Digital-Analog-Umsetzer aufweisen, trotz der weniger gleichmäßigen Systematik des -Gesetzes.
  • Erreicht wird dies u.a. dadurch, daß zur Darstellung der einzelnen Kennlinienabsohnitte Konstantstrome sowohl der einen als auch der anderen Polarität herangezogen werden, wogegen bei dem bekannten, dem A-Gesetz gehorchenden Digital-Analog-Umsetzer zur Darstellung von Kennlinienabschnitten der einen Kennlinienhälfte nur Konstant ströme positiver Polarität und zur Darstellung von Kennlinienabschnitten der anderen Kennlinienhälfte nur Konstant ströme negativer Polarität herangezogen werden.
  • Außer dem erwähnten Widerstandsnetzwerk weisen solche Digital-Analog-Umsetzer Verknüpfungsnetze auf, deren Aufgabe es ist, entsprechend der zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeit und der Bitkombination des umzuwandelnden Digital-Signals an einzelne der Verbindungspunkte von bestimmten Gruppen solcher Verbindungspunkte des Widerstandsnetzwerkes Konstantstromquellen anzulegen.
  • Normalweise weichen diese Verknüpfungsnetzwerke so weit voneinander ab, daß zum Zwecke ihrer Realisierung in Großintegrationstechnik gesonderte Bausteine entwickelt werden müssen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesbezüglich Entwicklungskosten einzusparen und außerdem einen Digital-Analog-Umsetzer zur Verfügung zu stellen, der sowohl nach dem A-Gesetz als auch nach dem y-Gesetz zu arbeiten vermag.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Digital-Analog-Umsetzer der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß er von einer den A-Gesetz gehorchenden Arbeitsweise auf eine dem -Gesetz gehorchende Arbeigsweise umschaltbar ist, wozu im Falle der Arbeitsweise nach dem p-Gesetz sämtliche Bits im umzuwandelnden Digital-Signal invertiert werden, ferner aus den die vom Symmetriezentrum aus betrachtet zweiten bis fünften Kennlinienabschnitte jeweils einer Kennlinienhälfte bezeichnenden m-Bits im betreffenden Digital-Signal jeweils das entsprechend dem 1L1-Gesetz die erste Amplitudenstufe bezeichnende m+1 Bits umfassende Codewort gebildet wird, ferner dieses Codewort mit Hilfe eines Volladdierers zu den n Bits des umzuwandelnden Digitalsignals addiert wird, ferner das jeweils aus den m Bits und dem durch die Addition entstandenen, einschließlich eines bertragungsbits n+1 BitsMmSassende Codewort bestehende modifizierte Digitalsignal einer Decodierverknüpfungsschaltung zugeführt wird, deren Ausgangssignale das erwähnte selektive Anlegen von Konstantstrom an Verbindungspunkte des Widerstandsnetzwerkes bewirken und die so geartet ist, daß, sofern nicht sämtliche der n+m Bits den Binärwert "0" aufweisen, dem auf der Seite des erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunktes liegenden, das Netzwerksende bildenden Verbindungspunkt durch eine weitere gesonderte Konstant stromquelle ein Konstantstrom mit der Polarität der innerhalb einer Gruppe von Verbindungspunkten zugeführten Konstantströme entgegengesetzter Polarität zugeführt wird, daß ferner, wenn die dem zweiten bis fünften Kennlinienabschnitt entsprechende Gruppe maßgeblich ist, außer am Netzwerksende an dem dem erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunkt direkt benachbarten Verbindungspunkt von einer gesonderten Konstantstromquelle Konstantstrom zugeführt wird, wenn die dem sechsten Kennlinienabschnitt entsprechende Gruppe maßgeblich ist, nur am Netzwerksende in der erwähnten Weise KOnstantstrom zugeführt wird, wenn die dem 7. und 8. Kennlinienabschnitt */im pi-Betrieb entsprechende Gruppe maßgeblich ist, außer am Netzwerksende an einem bzw. im Falle des 8.Kennlinienabschnitts, an zwei Verbindungspunkten, die von dem erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunkt um einen bzw. zwei Verbindungspunkte beabstandet sind, Konstantstrom jeweils einer gesonderten Konstantstromquelle zugeführt wid, und wozu im Falle der Arbeitsweise nach dem A-Gesetz die Invertierung der Bits der umzuwandelnden Digitalsignale aufgehoben, das erwähnte zu addierende Codewort zu Null gemacht und dem Übertragsbit dauernd der Binärwert "1" gegeben wird, die zur Beaufschlagung des Verbindungspunktes am Netzwerksende vorgesehene Stromquelle unwirksam geschaltet wird, sowie in der Dekodierverknüpfungsschaltung entsprechend der hierdurch nicht berücksichtigten Anschalteunterschiede Umschaltungen vorgenommen werden.
  • Der erfindungsgemäße Digital-Analog-Umsetzer macht von dem vorerwähnten vorgeschlagenen Konzept Gebrauch, das es ermöglicht, eine dem/u-Gesetz entsprechende Codewandlung mit einem gegenüber dem A-Gesetz entsprechenden Codewandlung nur geringen Mehraufwand durchzuführen. Hierbei werden die Übereinstimmungen der beiden Gesetzmäßigkeiten dazu-ausgenutzt, ein für beide Betriebsweisen ausgenutzes Decodiernetzwerk vorzusehen, das, um den Abweichungen gerecht zu werden, durch bestimmte Schaltmaßnahmen ergänzt ist, die im Falle der Umschaltung unwirksam gemacht werden.
  • Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird angegeben, wie der erfindungsgemäße Analog-Umsetzer ausgestaltet ist, wenn er als Bestandteil eines nach dem Iterativprinzip arbeitenden Analog-Digital-Umsetzers eingesetzt ist.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen: Figur 1 in Tabellenform den Zusammenhang zwischen der Art der Anschaltung von Konstantstromquellen an das Widerstandsnetzwerk und den zu realisierenden Kennlinienwerten einer dem A-Gesetz gehorchenden Kennlinie.
  • Figur 2 die Systematik eines Decodiernetzwerkes, das die Anschaltung der Stromquellen entsprechend Figur 1 bewirkt.
  • Figur 3 das Verknüpfungsschema des Decodiernetzwerkes gemäß Figur 2.
  • Figur 4 in Tabellenform den Zusammenhang zwischen Stromquellenanschaltungen und Kennlinienabschnit ten einer dem r-Gesetz gehorchenden Kennlinie gemäß der Betriebsweise des eingangs erwähnten, vorgeschlagenen Digital-Analog-Umsetzers.
  • Figur 5 die wesentlichen Bestandteile eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Digital-Analog-Umsetzers.
  • Figur 6 das Verknüpfungsschema des Decodiernetzwerkes der Anordnung gemäß Bild 5.
  • In Figur 1 ist durch entsprechende Einträge von 0 und 1 gezeigt, wie einzelne Gruppen von Einspeisungspunkten eines oben erwähnten R-2R-Widerstandsnetzwerkes, das hier 12 solcher Einspeisungspunkte aufweisen soll, mit Strom beaufschlagt sind bzw. stromfreijbleiben und dementsprechende Spannungsgewichte eingeschaltet sind.
  • Aus der Figur ergibt sich auch, daß ab dem 2.Kennlinienabschnitt durch Einschaltung des jeweils nächst höheren Spannungsgewichtes der Eckwert für einen Kennlinienabschnitt eingeschaltet ist und daß die entsprechende Kombination von Einschaltung bzw. Nichteinschaltung der Jeweils gleichen Anzahl nächst niedriger Spannungsgewichte der Darstellung der Stufen innerhalb der Segmente dient.
  • In Figur 2 ist das Schema eines Decodiernetzwerkes dargestellt, das dazu dient, entsprechend den Binärwerten im umzuwandelnden Digital-Signal die Stromquellen gruppenweise an das Widerstandsnetzwerk anzulegen. Unter der Voraussetzung von Digitalsignalen, die aus 8 Bits bestehen, umfassen solche Gruppen, wie auch Figur 1 zeigt, 5 Stromquellen zur Darstellung des ersten Kennlinienabschnitts bzw. 6 Stromquellen zur Darstellung der übrigen Kennlinienabschnitte. Die ebenfalls aus Figur 1 ersichtliche Lage dieser Gruppen ist von der Binärwertkombination der ihrer Wertigkeit entsprechend 2. bis 5.Bits (m = 3) abhängig. Die niedrigstwertigen 4 Bits (n = 4) a bis d bestimmen dann die Kombinationen von mit Strom beaufschlagten und stromfrei bleibenden Verbindungspunkten innerhalb solcher Gruppen. Das höchstwertige Bit VZ bestimmt die Polarität der anzulegenden Ströme.
  • Die Schaltung gemäß Fig.2 weist Verknüpfungseinheiten VE1 bis VE12 auf. Diese bestehen aus einem UND-Glied im Falle des Verknüpfungsgliedes VE1 bzw. aus mehreren UND-Gliedern mit zum Teil negierenden Eingängen, deren Ausgangssignale einer ODER-Verknüpfung unterworfen sind, im Falle der übrigen Verknüpfungseinheiten. Diese Ausgangssignale werden zur Anschaltung von Stromquellen ausgenutzt.
  • Die Figur 3 zeigt die von diesen Verknüpfungseinheiten durchzuführenden Verknüpfungen in Gesamtheit.
  • In Figur 4 ist der Zusammenhang von Gruppen von Konstantstromquellen, die an ein R-2R-Widerstandsnetzwerk anzuschließen sind, mit den Stufen einer dem u-Gesetz folgenden Knickkennlinie dargestellt, wie er bei dem oben erwähnten vorgeschlagenen Digital-Analog-Umsetzer gegeben ist. Wie man sieht, ist hier in erster Abweichung zu den Verhältnissen gemäß Figur 1 eine 13te Stromquelle bzw. ein unter Verbindungspunkt des Widerstandsnetzwerkes vorgesehen. Diesem Verbindungspunkt, der das niedrigstwertige Spannungsgewicht liefert, wird zur Darstellung der Kennlinienabschnitte 2 bis 8 ein Konstantstrom zugeführt, dessen Polarität derjenigen der Ströme, die innerhalb der Gruppen dem Widerstandsnetzwerk zugeführt werden, entgegengesetzt ist. Aus diesem Grund ist in der Spal e 13 für die Kennlinienabschnitte 2 bis 8 - 1 eingetragen. (Es gilt tinksschraffur). Die Polarität der Ströme innerhalb der Gruppen ist von dem erwähnten Vorzeichenbit VZ abhängig, also davon, ob die im 1. oder die im 3.Quadranten liegende Kennlinienhälfte realisiert werden soll.
  • Wie ein Vergleich der Piguren 1 und 4 zeigt, stimmen, abgesehen von der erwähnten zusätzlich zu den Gruppen von Stromquellen angeschalteten gesonderten Stromquelle am Verbindungspunkt 13 und weiteren außerhalb der Gruppen gesondert angeschalteten Stromquellen, auf die noch eingegangen wird, bei der Realisierung der Eennlinienabschnitte 1 und 6 bis 8 die Kombination von mit Strom beaufschlagten und stromfrei bleibenden Verbindungspunkten überein. Bezüglich der gesonderten Stromquellen bestehen im Zusammenhang mit der Realisierung der Kennlinienabsohnitte 6 bis 8 bei dem die -Kennlinie benutzenden vorgeschlagenen Digital-Analog-Wandler gegenüber der Realisierung der A-Kennlinie, abgesehen von der erwähnten Anschaltung einer gesonderten Stromquelle am Netzwerksende folgende Unterschiede: Bei der dem 6.Kennlinienabschnitt entsprechenden Gruppe von Verbindungspunkten fehlt die Anschaltung einer gesonderten Stromquelle in Nachbarschaft des einen begrenzenden Verbindungspunktes (der in Figur 2 in der dem 8.Verbindungspunkt entsprechenden Feld unter Rechtsschraffur befindliche Eintrag von -1 betrifft den noch zu besprechenden Fall der Analog-Digital-Umsetzung. Bei der dem 7.Kennlinienabschnitt entsprechenden Gruppe von Verbindungspunkten wird die gesonderte Stromquelle nicht an einem Verbindungspunkt angeschaltet, der dem einen begrenzenden Verbindungspunkt der Gruppe direkt benachbart ist, wie dies bei den den Kennlinienabschnitten 2 bis 5 entsprechenden Gruppen der Fall ist, sondern um einen Verbindungspunkt beabstandet, hier also ebenfalls an den Verbindungspunkt 8.
  • Bei der dem 8.Kennlinienabschnitt entsprechenden Gruppe erfolgt die Anschaltung zweier gesonderter Stromquellen außer der am Netzwerks ende erfolgenden Anschaltung, wobei ebenfalls vom rechten begrenzenden Verbindungspunkt ein Abstand von einem Verbindungspunkt eingehalten ist, also 7. und 8. Verbindungspunkt des iderstandsnetzwerkes.
  • Wie ein Vergleich der Figuren 1 und 4 zeigt, beginnen bei der Realisierung der Kennlinienabschnitte 2 bis 5 gemäß der -Kennlinie die Anschaltekombinationen innerhalb der Gruppen von Verbindungspunkten, die die Stufung der Kennlinienabschnitte charakterisieren, nicht wie im Falle der Realisierung gemäß der A-Eennlinie jeweils mit den Werten 0000, sondern bei jedem Kennlinienabschnitt mit einer anderen Kombination, nämlich beim Kennlinienabschnitt 2 mit der Kombination 1000, beim Kennlinienabschnitt 3 mit der Kombination 1100, beim Kennlinienabschnitt 4 mit der Kombination 1110 und beim Kennlinienabschnitt 5 mit der Kombination 1111.
  • Es zeigt sich, daß dann, wenn zu der Kombination 0000 der 4 niedrigerwertigen Verbindungspunkte innerhalb der Gruppen von Verbindungspunkten, die den Eennlinienabschnitten 2 bis 5 entsprechen, die erwähnten 4 Verbindungspunkte erfassenden Anfangskombinationen hinzuaddiert werden, sich gerade diejenigen 5 Verbindungspunkte umfassenden Verbindungspunktkombinationen ergeben, die entsprechend dem erwähnten vorgeschlagenen Digital-Analog-Umsetzer im Zusammenhang mit einer Umsetzung nach der y-Kennlinie benötigt werden.
  • Anhand der Figur 5. wird nun erläutert, wie aufgrund der obenstehend beschriebenen Sachverhalte ein Digital-Analog-Umsetzer konzipiert ist, der von einer Betriebsweise gemäß der A-Eennlinie auf eine Betriebsweise gemäß der ti-Kennlinie umgeschaltet werden kann.
  • Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 5 weist ein Empfangsschieberegister ESCH auf, das der Aufnahme der umzuwandelnden Digitalsignale dient, die auf einer Leitung PCM angeliefert werden. Die Stufe VZ dieses Schieberegisters dient hierbei der Aufnahme des vorerwähnten Vorzeichenbits, die Stufen A, B und C der Aufnahme der m = 3 höherwertigen Bits, durch deren Kombination angegeben wird, welcher Eennlinienabschnitt in Frage kommt, und die Stufen a bis d dienen der Aufnahme der vier niedrigerwertigen Bits, durch deren Kombinationen die in Frage kommende Stufen innerhalb des betreffenden Kennlinienabschnittes angegeben werden.
  • Die von den nicht negierenden Ausgängen Q und den negierenden Ausgängen Q der Stufen dieses Schieberegisters abgegebenen Ausgangssignale werden mit Hilfe von stufenindividuellen Verknüpfungsgliedern VGA bis VGd zusammen mit einem Umschaltesignal /A, das für den Fall einer Arbeitsweise nach dem y-Gesetz den Binarwert 1t und für den Fall der Arbeitsweise nach dem A-Gesetz den Binärwert 'Z0" aufweist, in der Weise verknüpft, daß im Falle des A-Betriebs die Ausgangssignale der Ausgänge Q und im Falle des jIiBetriebs die Ausgangssignale der Ausgänge Q abgegeben werden können. Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 5 weist außerdem eine Verknüpfungsschaltung S2 auf,deren Aufgabe es ist, aus Bitkombinationen der in den Schieberegisterstufen A, B und C gespeicherten Bits des umzuwandelnden Digitalsignals, die den Eennlinienabschnitten 2 bis 5 entsprechen, die erwähnten für diese Kennlinienabschnitte maßgeblichen Anfangsbitkombinationen gemäß Figur 4 zu erzeugen. Dementsprechend sind die drei Eingänge dieser Verknüpfungsschaltung an die Ausgänge jeweils eines anderen der Verknüpfungsglieder VGA bis VGC angeschlossen. Im Prinzip ist diese Verknüpfungsschaltung wie das Verknüpfungsnetzwerk gemäß Figur 2 aufgebaut, wobei es 4 Verknüpfungseinheiten aufweist, die jeweils eines der 4 Bits a', b', c', d' des Ausgangssignalwortes liefern und die aus UND-Gliedern mit teilweise negierendem Eingang bestehen, deren Ausgangs signale einer ODER-Verknüpfung unterworfen sind.
  • Das erwähnte die Bits a' bis d' umfassende Ausgangssignalwort der Verknüpfungsschaltung S2 wird einem Volladdierer VA zugeführt, der als zweite Eingangsgröße das aus den Ausgangssignalen der Verknüpfungsglieder VGa bis VGd gebildete Codewort erhält.
  • Das Übertragsbit Ü sowie die Ausgangssignale a" bis d " des Volladdierers bilden dann die in Figur 4 dargestellten Anschaltekombinationen. Zusammen mit den Ausgangssignalen der Verknüpfungsglieder VGA bis VGO werden diese Signale dem anschließenden Decodiernetzwerk DA zugeführt.
  • Dieses Decodiernetzwerk DN ist im Prinzip wieder wie das Decodiernetzwerk gemäß Figur 2 aufgebaut, weist also eine Reihe von Verknüpfungseinheiten auf, von denen hier 13 vorhanden sind, die ihrerseits abgesehen von der ersten Verknüpfungseinheit, die ein reines Koinzidenzglied ist, aus mehreren Koinzidenzgliedern mit teilweise negierenden Eingängen bestehen, deren Ausgangssignale einer ODER-Verknüpfung unterworfen sind.
  • In der Figur 6 sind die Verknüpfungsbedingungen dieser Verknüpfungseinheiten ins Einzelne gehend dargestellt.
  • So zeigt z.B. die dortige Spalte 4, daß die Verknüpfungseinheit, die der Anschaltung einer Stromquelle an den 4.Verbindungspunkt des Widerstandsnetzwerkes dient, 4 UND-Glieder enthält, von denen das erste die Größen ABC, also die Ausgangs signale der Verknüpfungsglieder VGA bis VGC und das Ausgangssignal C", also das am 7.Eingang des Volladdierers VA abgegebene Bit verknüpft usw. usw.
  • und das 4.die Ausgangsgröße A in Originalform, die Ausgangsgrößen B und C in negierter Porm und das Übertragsbit Ü miteinander verknüpft.
  • Sofern bei einer dieser Verknüpfungsbedingungen M angegeben ist, bedeutet dies, daß die Verknüpfungsbedingung nur für den A-Betrieb gilt, auf den noch eingegangen wird. D" bzw. "Dn bedeutet, daß die betreffende Verknüpfungsbedingung entweder nur für den Decodierbetrieb oder für den Codierbetrieb gilt.
  • Die Figur 6 zeigt außerdem,daß für die Ansteuerung des 8. und des 13.Verbindungspunktes des Widerstandsnetzwerkes eine gesonderte Vorzeichenbeeinflussung erforderlich ist, so muß nämlich gewährleistet sein, daß an den Verbindungspunkt 13 im Decodierbetrieb, sofern nicht der erste Kennlinienabschnitt betroffen ist, immer eine Stromquelle mit derjenigen Polarität angeschaltet sein muß, die der Polarität der Ströme, die innerhalb der betreffenden Gruppe von Anschaltepunkten angelegt werden, entgegengesetzt ist. Dies ist mit der Bezeichnung VZ in der entsprechenden Zusatzspalte in Figur 6 zum Ausdruck gebracht. Bei dem 8.Verbindungspunkt ist eine solche Ansteuerung mit einem Strom entgegengesetzter Polarität lediglich im Codierbetrieb erforderlich (D).
  • Der untere Teil der Figur 5 zeigt, wie diese Vorzeichensteuerung realisiert werden kann. Es sind dort 26 Stromquellen in Form von Paaren Q11, Q12 bis Q131, Q12 dargestellt, von denen jeweils die eine einen Strom positiver Polarität und die andere einen Strom negativer Polarität abzugeben vermag. Die Entscheidung darüber, welche der beiden Stromquellen der Paare von Stromquellen jeweils wirksam geschaltet wird, hängt von der Polarität des Vorzeichenbits VZ ab, das, wie erläutert, außer den erwähnten n+m Bits Bestandteil des umzuwandelnden Digitalsignals ist.
  • Dieses Vorzeichenbit wird in Originalform den ersten Eingängen der Koinzidenzglieder K11 bis K121 zugeführt, wobei das Koinzidenzglied K81 ausgenommen ist.
  • Diese Koinzidenzglieder liefern Ansteuersignale für die Ströme positiver Polarität erzeugenden Stromquellen Q11 bis Q121. Perner wird dasVorzeichenbit in Originalform auch dem ersten Eingang des Koinzidenzgliedes K132 zugeführt, das ein Ansteuersignal für die einen Strom negativer Polarität erzeugende Stromquelle Q132 liefert. Nach Invertierung durch den Inverter 11 wird das Vorzeichenbit den ersten Eingängen weiterer Koinzidenzglieder K12 bis K122 zugeführt, wobei das Koinzidenzglied S82 ebenfalls ausgenommen ist. Diese Koinzidenzglieder dienen der Ansteuerung der Stromquellen Q12 bis Q122, die Ströme negativer Polarität erzeugen. Das erwähnte invertierte Vorzeichenbit wird außerdem dem ersten Eingang des Koinzidenzgliedes K131 zugeführt, das ein Ansteuersignal für die einen Strom positiver Polarität erzeugende Stromquelle Q131 liefert.
  • Für die Stromquellen Q81 bis Q82 ist eine gesonderte Vorzeichensteuerleitung StVZ vorgesehen, über die ohne direkten Zusammenhang mit dem Vorzeichenbit im umzuwandelnden Digitalsignal alternativ Eingangssignale an die ersten Eingänge der beiden Koinzidenzglieder K81 und K82 gelegt werden, und zwar derart, daß im Falle des Codierbetriebs und bei Realisierung des 6.Kennlinienabschnittes auch an den Verbindungspunkt 8 Strom mit einer Polarität angelegt wird, die derjenigen der an die übrigen Verbindungspunkte angelegten Ströme entgegengesetzt ist, in allen übrigen Fällen des Codier-und des Decodierbetriebes jedoch Strom mit derselben Polarität angelegt wird. Die Figur 5 zeigt außerdem noch das mehrfach erwähnte R-2R-Netzwerk, an dessen Verbindungspunkten aus Querwiderständen und Längswiderständen die erwähnten Stromquellen anschaltbar sind, und das an seinem Ausgang AA die aufgrund des Wandlungsvorgan es entstehenden Analogwerte abgibt.
  • Bei einer Umschaltung auf dem A-Gesetz folgende Betriebsweise wird, wie erwähnt, bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 5 an den Steuereingang ju/A der Verknüpfungsglieder VGA bis VGd der Binärwert O" angelegt. Das hat einerseits zur Folge, daß nunmehr die an den Ausgängen Q der Stufen des Empfangsschieberegisters ESCH abgegebenen Signale weitergegeben werden, und daß durch die Verknüpfungsschaltung S2 für die Realisierung sämtlicher Kennlinienabschnitte die Bitkombination 0000 abgegeben wird. Der Volladdierer VA liefert dann nicht mehr die Bitkombinationen, die entsprechend Figur 4 bei der Realisierung der Kennlinienabschnitte 2 bis 5 die Stufen innerhalb dieser Abschnitte charakterisieren, sondern die unveränderten Bitkombinationen, die bei Zugrundelegung der A-Kennlinie die Stufen der Kennlinienabschnitte charakterisieren, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Ferner ist dafür Sorge getragen, daß das Übertragsbit immer den Binärwert "1" hat.
  • Bei den in Fig.6 dargestellten Verknüpfungsbedingungen des Verknüpfungsnetzwerkes DN, das in erster Linie im Hinblick auf dieyh-Eennlinie konzipiert ist, sind also die dort eingetragenen Eingangsgrößen a" bis dt' durch die Eingangsgrößen a bis d ersetzt zu denken, die mit den n Bits im jeweils umzuwandelnden Digital-Signal übereinstimmen. Ferner ist mit der Umschaltung bewirkt, daß die den 13.erbindungspunkt des Widerstandsnetzwerkes beaufschlagende Stromquelle überhaupt nicht zur Wirkung kommt. Außerdem sind nun statt der mit u gekennzeichneten Verknüpfungungen die mit jn gekennzeichneten maßgeblich.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es also möglich, für beide Betriebsarten dasselbe Decodiernetzwerk einzusetzen und eine Umschaltung von der Betriebsart auf die andere durch relativ einfache Schaltmaßnahmen zu bewirken.
  • Wenn der erfindungsgemäße Digital-Analog-Umsetzer als Bestandteil eines nach dem Iterativprinzip arbeitenden Analog-Digital-Wandlers eingesetzt wird, dann wird am Eingang D g des Decodiernetzwerkes DN ein Signal mit dem Binärwert "0" angelegt, wie die Figur 6 zeigt, was zur Folge hat, daß bei der Realisierung einzelner Kennlinienabschnitte die Anschaltung einer weiteren gesonderten Stromquelle in der Nachbarschaft der begrenzenden Verbindungspunkte wegfällt. Nur die in Fig.4 durch beidseitige oder durch Rechtsschraffur gekennzeichneten Verbindungspunkte bleiben auch im Codierbetrieb von gesonderten Stromquellen beaufschlagt, wobei im Falle der Kennlinienabsohnitte 7 und 8 der Verbindungspunkt 8 nunmehr mit Konstantstrom jeweils entgegengesetzter Polarität beliefert wird.
  • Die in diesem Falle am Analogsignalausgang AA des Widerstandsnetzwerkes abgegebenen Analogsignale werden nunmehr dem einen Eingang eines nicht dargestellten Komparators zugeführt, an dessen anderen Eingang die umsuwandelnden Analogsignale gelangen. Das von diesem Komparator gelieferte Vergleichsergebnis entscheidet darüber, ob ein in einem Zwischenregister eingestelltes Digitalsignal, das zur Abgabe des in den Vergleich einbezogenen Analogsignals am Analogsignalausgang AA geführt hat, auf den nächstAnöheren Wert verändert wird oder nicht, woraufhin der beschriebene Vergleich gegebenenfalls wiederholt wird, so daß die am Widerstandsnetzwerk abgegebene Analogsignalamplitude allmählich an die Amplitude des umzusetzenden Analogsignals angeglichen wird. Ein solches Umsetzverfahren ist grundsätzlich bekannt (siehe z1B. DE-OS 2 315 986, Fig.1; US-PS 3 234 544) und braucht daher hier nicht näher erläutert zlv-werden.
  • 2 Patentansprüche

Claims (2)

  1. Patentansprüche :1J1 Digital-Analog-Umsetzer zur Umsetzung von jeweils n+m+1 = 4+3+1 Bits umfassenden Digital-Signalen in Analog-Signale unter Berücksichtigung einer nicht linearen Knickkennlinie, die aus 2 linearen Abschnitten je Kennlinienhälfte mit jeweils 2n Amplitudenstufen besteht, mit einem gemäß einer linearen Wertstufung spannungswichtenden Widerstandsnetzwerk, dessen sämtliche Querwiderstände und dessen an den beiden Netzwerksenden liegende Ableitwiderstände jeweils ein und denselben Widerstand R besitzen, während alle übrigen Ableitwiderstände den Wert 2R besitzen, und dem bei jedem Verbindungspunkt einer Gruppe von Verbindungspunkten jeweils eines Ableitwiderstandes und wenigstens eines Querwiderstandes selektiv ein Konstantstrom einer mehrerer Konstantstromquellen entsprechend den jeweils durch eine binäre "1" gebildeten n Bits des umzuwandelnden Digital-Signals zuführbar ist, wobei der eine begrenzende Verbindungspunkt einer solchen Gruppe, der dem Netzwerksende, an dem die Analogsignale abnehmbar sind, zugewendet ist, gemäß dem binären Wert der m Bits des jeweiligen umzuwandelnden Digital-Signals mehr oder weniger von diesem Netzwerks ende beabstandet ist, wobei ferner an wenigstens einem dem anderen begrenzenden Verbindungspunkt der Gruppe zumindest mehrerer Gruppen und zumindest sofern nicht sämtliche der n+m Bits den Binärwert "O" aufweisen, ein Konstantstrom von einer gesonderten Konstantstromquelle eingespeist wird und wobei durch die verwendeten Eonstantstromquellen Konstantetröme beider Polaritäten geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, daß er von einer dem A-Gesetz gehorchenden Arbeitsweise auf eine dem u-Gesetz gehorchende Arbeitsweise umschaltbar ist, wozu im Falle der Arbeitsweise nach dem u-Gesetz sämtliche Bits im umzuwandelnden Digital-Signal invertiert werden, ferner aus den die vom Symmetrie zentrum aus betrachtet 2. bis 5.Kennlinienabschnitte (2 bis 5) jeweils einer Kennlinienhälfte bezeichnenden m Bits (A, B, C) im betreffenden Digital-Signal jeweils das entsprechend dem u-Gesetz die erste Amplitudenstufe bezeichnende m+1 Bits umfassende Codewort (a', b', c', d') gebildet wird, ferner dieses Codewort mit Hilfe eines Volladdierers (VA) zu den n Bits (a, b, c, d) des umzuwandelnden Digital-Signals addiert wird, wozu ferner das jeweils aus den m Bits (A, 3, C) und dem durch die Addition entstandenen, einschließlich eines Übertragsbits (Ü) n+1 Bits umfassenden Codewort (Ü, a", b", c", d?) bestehende modifizierte Digitalsignal einer Decodierverknüpfungsschaltung (DN) zugeführt wird, deren Ausgangssignale das erwähnte selektive Anlegen von Konstantstrom an Verbindungspunkte des Widerstandsnetzwerkes (R-2R) bewirken und die so geartet ist, daß, im u-Betrieb sofern nicht sämtliche der m Bits den Binärwert "O" aufweisen, dembuf der Seite des erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunktes liegenden, das Netzwerks ende bildenden Verbindungspunkt durch eine weitere gesonderte Konstantstromquelle (13) ein Eonstantstrom mit der Polarität der innerhalb der Gruppe von Verbindungspunkten zugeführten Konstant ströme entgegengesetzter Polarität zugeführt wird, daß ferner, wenn die dem zweiten bis fünften Kennlinienabschnitt (2 bis 5) entsprechende Gruppe maßgeblich ist, außer am Netzwerksende (13) an dem dem erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunkt direkt benachbarten Verbindungspunkt von einer gesonderten Konstantstromquelle Konstantstrom zugeführt wird, wenn die dem 6.Kennlinienabschnitt (6) entsprechende Gruppe maßgeblich ist, nur am Netzwerksende (13) in der erwähnten Weise Konstantstrom zugeführt wird, wenn die dem 7. und 8. Kennlinienabschnitt (7 und 8) entsprechende Gruppe maßgeblich ist, außer am Netzwerksende an einem bzw. im Falle des 8.Kennlinienabschnittes an zwei Verbindungspunkten die von dem erwähnten anderen begrenzenden Verbindungspunkt um einen bzw. zwei Verbindungspunkte beabstandet sind, Konstantstrom jeweils einer gesonderten Konstantstromquelle zueführt wird, und wozu im Falle der Arbeitsweise nach dem A-Gesetz die Invertierung der Bits der umzuwandelnden Digitalsignale aufgehoben, das erwähnte zu addierende Codewort zu 0 gemacht und den Ubertragsbit (Ü) dauernd der Binärwert "1" gegeben wird, die zur Beaufschlagung des Verbindungspunktes am Netzwerks ende (t3) vorgesehene Stromquelle unwirksam geschaltet wird sowie in der Dekodierverknüpfungsschaltung (DN) entsprechend der hierdurch nicht berücksichtigten Anschalteunterschiede Umschaltungen vorgenommen werden.
  2. 2. Digital-Analog-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Verwendung für einen nach dem Iterativprinzip arbeitenden Codierer der am Netzwerksende liegende Verbindungspunkt (13) dann nicht mit Konstantstrom von einer gesonderten Eonstantstromquelle beaufschlagt ist, wenn sämtliche der n+m Bits den Binärwert "O" aufweisen, daß dann, wenn die den Kennlinienabschnitten 2 bis 5 und 8 entsprechenden Gruppen von Verbindungspunkten maßgeblich sind, die Lieferung von Konstantstrom durch eine weitere gesonderte Konstantstromquelle bzw. im Falle der den Kennlinienabschnitt 8 entsprechenden Gruppe bei dem einen Verbindungspunkt unterbunden ist, und daß dann, wenn die dem Kennlinienabschnitt 6 entsprechende Gruppe maßgeblich ist, durch die weitere gesonderte Konstantstromquelle (6) Konstantstrom einer Polarität geliefert wird, die derjenigen der innerhalb der Gruppe gelieferten Ströme entgegengesetzt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137080A1 (de) * 1981-09-17 1983-03-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schaltungsanordnung zum uebertragen von digitalen signalen von bzw. zu teilnehmerstellen, insbesondere fernsprechteilnehmerstellen, eines digitalen fernmeldenetzes

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DE3137080A1 (de) * 1981-09-17 1983-03-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schaltungsanordnung zum uebertragen von digitalen signalen von bzw. zu teilnehmerstellen, insbesondere fernsprechteilnehmerstellen, eines digitalen fernmeldenetzes

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