-
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