DE3535021A1

DE3535021A1 - Digital/analog-wandlereinrichtung

Info

Publication number: DE3535021A1
Application number: DE19853535021
Authority: DE
Inventors: Joji Yokohama Kanagawa Nagahira
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1986-04-17
Also published as: GB2166613B; DE3535021C2; GB8524299D0; GB2166613A

Description

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IIEDTKE - DUHLING - IVl NWE-?* VtRUPE. - -_: Vertreter beim EPA

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HeLLMANN - «RAMS — OTRUIF■ "' Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne
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Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

1. Oktober 1985 DE 5200

CANON KABUSHIKI KAISHA
Tokio, Japan

Digital/Analog-Wandlereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wandlereinrichtung zum Umsetzen digitaler Daten in analoge Daten bzw. Werte.

Bisher wurden bei einer Wandlereinrichtung dieser Art zur D/A-Umsetzung die digitalen Daten dadurch in analoge Werte umgesetzt, daß eine wirksame bzw. Einschalt-Impulsbreite im Verhältnis zu einer vorbestimmten Impulsperiode T verändert wurde, nämlich eine Impulsbreitenmodulation vorgenommen wurde.

Wenn gemäß diesem System beispielsweise der analoge Wert für einen Halbwert abgegeben werden soll, werden die Einschaltdauer und die Ausschaltdauer der Impulse einander gleich, so daß sich daher ein Rechtecksignal mit der Frequenz l/T ergibt. Dieses Signal mit der Frequenz l/T ist ein Niederfrequenzsignal, so daß daher zum Unterdrükken der Wechselspannungs- bzw. Welligkeitskomponente die Glättungswirkung eines Filters gesteigert werden muß, was zu dem Nachteil führt, daß die Ansprechgeschwindigkeit

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j herabgesetzt wird. Andererseits ist es zum Steigern der Ansprechgeschwindigkeit erforderlich, die Glättungswirkung des Filters zu verringern, was eine Vergrößerung der WeI-ligkeitskomponente hervorruft.

In Anbetracht der vorstehend angeführten Gesichtspunkte liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Digital/Analog-Wandlereinrichtung zu schaffen, die eine hohe Ansprechgeschwindigkeit hat und bei der die Wellig-_Ω keit herabgesetzt werden kann. Ferner soll mit der Erfindung eine Digital/Analog-Wandlereinrichtung geschaffen werden, bei der die Anzahl von für die Digital/Analog-Umsetzung erforderlichen Bauteilen verringert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-15

spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1, 8, 10, 14 und 16 sind Blockdarstellungen, die jeweils schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wandlereinrichtung zeigen.

Fig. 2, 9 und 11 sind Blockdarstellungen von jeweiligen Steuerschaltungen für die Wandlereinrichtung.

Fig. 3 zeigt ein in einen Mikroprozessor eingegebenes

Taktimpulssignal sowie Kurvenfornen von mit dem Mikroprozessor erzeugten Signalen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein Digitalmustersignal, das durch Zusammensetzen unterschiedlicher Kurvenformen erhalten wird.

Fig. 5 veranschaulicht die Zusammenhänge zwischen dem Zählstand eines Zählers DAC und einem Speicherinhalt Ml.

-6- DE 5200 OJOJU^ I

Fig. 6, 7, 12, 13, 15 und 17 bis 19 sind Ablaufdiagramme für D/A-Umsetzungsprogramme.

c Die Fig. 1 zeigt das Konzept eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wandlereinrichtung. Unter Einsetzen einer Zeit, die einer Taktimpulseingabe aus einem Taktgenerator 2 in einen Digitalrechner 1 entspricht, als kürzeste Grundzeit werden von einer Kurvenform-Erzeugungsvorrichtung bzw. einem Kurvenform-Generator 3 η Kurvenformen mit einem jeweiligen Gewicht bzw. einer jeweiligen Wertigkeit erzeugt, von denen entsprechend Digitaldaten 7 mit η Bits, die mittels einer Schalteingabevorrichtung 4, einer Datenübertragungseinrichtung 6 und dergleichen erhalten

, _ werden, vorbestimmte Kurvenformen mittels eines Kurven-

formwählers 8 ausgewählt und mittels eines Kurvenformmischers 9 zusammengesetzt werden, wobei das auf diese Weise erzielte Digitalmuster in eine Filtereinrichtung bzw. ein Filter 10 eingegeben wird, wodurch ein analoger Wert erzielt wird.

Fig. 2 ist eine Blockdarstellung, die eine Steuerschaltung für die Steuerung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt. Mit 100 ist ein nachstehend als Mikroprozessor (MPU) benannter Digitalrechner bezeichnet, der ver-25

schiedenerlei Impulskurvenformen gemäß der Darstellung in Fig. 3 abgibt. Der Mikroprozessor 100 enthält hauptsächlich einen bekannten Mikrocomputer, in dem ein Festspeicher (ROM), ein Schreib/Lesespeicher bzw. Arbeitsspeicher (RAM) usw. enthalten sind. Mit 102 ist eine Schaltung bezeichnet, die Taktimpulse gemäß der Darstellung in Fig. 3 erzeugt und das Taktimpulssignal mit der Impulsbreite t/2 an den Mikroprozessor 100 abgibt. Mit 104 ist ein Schalter für die Eingabe von verschiedenerlei Daten bezeichnet, mit 105 ist eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige 35

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von verschiedenerlei Daten bezeichnet, mit 106 ist ein Digitalcomputer zum Herbeiführen von Datenverbindungen mit dem Mikroprozessor 100 und für das Übertragen von Daten für die D/A-Umsetzung zu dem Mikroprozessor lOO bezeichnet und mit 110-1 wie 110-2 sind Filter zum Umsetzen von aus dem Mikroprozessor 100 abgegebenen digitalen Signalen in analoge Daten bzw. Werte bezeichnet. Das Filter 110-1 weist einen Widerstand Rl und einen Kondensator Cl auf, während das Filter 110-2 einen Widerstand R2 und einen Kondensator C2 aufweist.

Es wird nun als Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem Daten mit 4 Bits der D/A-Umsetzung unterzogen werden.

, _ Nach Fig. 3 entspricht eine Kurvenform 1 einem Signal, bei Ib

dem das Verhältnis von hohem Pegel H zu niedrigem Pegel L 1:1 ist und bei dessen Durchleiten über das Filter 110-1 oder 110-2 sich ein Gleichspannungswert 1/2 ergibt. Eine Kurvenform 2 entspricht einem Signal, bei dem das Verhältnis des Pegels H zu dem Pegel L 1:3 ist und bei dessen Durchleiten über das Filter 110-1 oder 110-2 sich ein analoger bzw. Gleichspannungswert 1/4 ergibt. Eine Kurvenform 3 entspricht einem Signal, bei dem das Verhältnis des Pegels H zu dem Pegel L 1:7 ist und bei dessen Durchleiten

über das Filter 110-1 oder 110-2 sich ein analoger Wert 25

1/8 ergibt. Eine Kurvenform 4 entspricht einem Signal, bei dem das Verhältnis des Pegels H zu dem Pegel L 1:15 ist und bei dessen Durchleiten über das Filter 110-1 oder 110-2 ein analoger bzw. Gleichspannungswert 1/16 erzielt wird. Zur D/A-Umsetzung werden diese Signalkurvenformen mit den entsprechenden Bits der digitalen Daten in Übereinstimmung gebracht.

D.h., die Kurvenform 1 wird durch das werthöchste Bit 3 der in einem vorbestimmten Bereich in dem Arbeitsspeicher

-8- DE 5200

, des Mikroprozessors 100 gespeicherten digitalen Daten für die D/A-Umsetzung erzeugt, die Kurvenform 2 wird durch das Bit 2 dieser Daten erzeugt, die Kurvenform 3 wird durch das Bit 1 dieser Daten erzeugt und die Kurvenform 4 wird

,- durch das wertniedrigste Bit 0 dieser Daten erzeugt, wobei die Gleichspannungs- bzw. Analogwerte den jeweiligen Bits entsprechen und zusammengesetzt werden können, um dadurch sechzehn Stufen analoger Werte zu erhalten.

Beispielsweise wird gemäß Fig. 4 (1) für einen digitalen Datenwert 1010 ein digitales Muster erzeugt, bei dem die den Bits 3 und 1 des digitalen Datenwerts entsprechenden Kurvenformen 1 und 3 zusammengesetzt sind, wodurch ein analoger Wert 10/16 erzielt wird.

Ferner wird gemäß Fig. 4 (2) für einen digitalen Datenwert 0110 ein digitales Muster erzeugt, bei dem die den Bits 2 und 1 entsprechenden Kurvenformen 2 und 3 zusammengsetzt sind, wodurch ein analoger Wert 6/16 erzielt wird.

Zur weiteren Beschreibung der D/A-Umsetzung mittels der erfindungsgemäßen Wandlereinrichtung wird nun auf die Ablaufdiagramme in den Fig. 6 und 7 Bezug genommen.

Zuerst werden bei einem Schritt Sl die Daten aus dem 25

Schalter 104 eingegeben und verarbeitet. Ferner werden Anzeigedaten an die Anzeigevorrichtung 105 ausgegeben. Bei einem Schritt S2 wird die Datenverbindung mit dem digitalen Computer 106 herbeigeführt, wobei die Daten für die

D/A-Umsetzung erfaßt und in einen vorbestimmten Bereich 30

des Arbeitsspeichers (RAM) in dem Mikroprozessor 100 eingesetzt werden. Bei einem Schritt S3 werden aus den D/ADaten in dem vorbestimmten Bereich des Arbeitsspeichers Daten erhalten, die an dem Ausgang der D/A-Umsetzvorrich-

tung einzustellen sind. Einzelheiten hiervon werden nach-35

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stehend anhand der Fig. 7 beschrieben.

Bei einem Schritt SlO wird der Inhalt eines in dem Arbeitsspeicher (RAM) gebildeten D/A-Umsetzungs-Zählers DAC aufgestuft. Der Inhalt des Zählers DAC wird in einen Akkumulator ACC eingegeben. Bei einem Schritt SIl wird der binäre Wert "1000" als Wert Ml in einen in dem Arbeitsspeicher gebildeten Speicher Ml eingegeben. Bei einem Schritt S12 wird eine Übertragskennung rückgesetzt und der Inhalt des Akkumulators nach rechts verschoben. Das wertniedrigste Bit des Inhalts des Akkumulators wird zu einem Übertragsbit übertragen. Der Inhalt des Übertragsbit wird in das.werthöchste Bit des Akkumulators eingesetzt.

Bei einem Schritt S13 wird ermittelt, ob die Übertragskennung eingeschaltet ist; falls die Übertragskennung vorliegt, schreitet das' Programm zu einem Schritt S16 weiter. Falls keine Übertragskennung vorliegt, schreitet das Programm zu einem Schritt S14 weiter. Bei dem Schritt S14 wird die Übertragskennung rückgesetzt und der Inhalt des Speichers Ml nach rechts verschoben. Das wertniedrigste Bit des Inhalts des Speichers Ml wird zu dem Übertragsbit übertragen. Der Inhalt des Übertragsbits wird in das werthöchste Bit des Speichers Ml eingesetzt.

Bei einem Schritt S15 wird ermittelt, ob die Übertragskennung eingeschaltet ist; falls ein Übertrag vorhanden ist, schreitet das Programm zu dem Schritt S16 weiter. Falls kein Übertrag vorliegt, kehrt das Programm zu dem Schritt S12 zurück.

Durch die Schritte SlO bis S15 werden aus dem Zähler DAC jeweils die in Fig. 5 gezeigten Werte Ml in dem Speicher Ml erhalten. Die durch das Aufstufen des Zählers DAC hervorgerufene zeitliche Folge der Daten im Speicher Ml

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entspricht den Kurvenformen in Fig. 3.

Als nächstes wird bei dem Schritt S16 der Inhalt eines Ausgaberegisters PlR rückgesetzt, das zum Sicherstellen der an einem Ausgang Pl auszugebenden Daten dient. Bei einem Schritt S17 wird die UND-Verknüpfung zwischen den Daten im Speicher Ml und den D/A-Umsetzungsdaten DADl für die Ausgabe an dem Ausgang Pl gebildet; wenn das Ergebnis "0" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S19 weiter; wenn das Ergebnis nicht "0" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S18 weiter. Bei dem Schritt S18 wird das Ausgaberegister PlR gesetzt. Bei dem Schritt S19 werden die an einem Ausgang P2 auszugebenden Daten sichergestellt. Der Inhalt eines Registers P2R wird rückgesetzt.

Bei einem Schritt S20 wird die UND-Verknüpfung zwischen 15

dem Datenwert in dem Speicher Ml und dem an dem Ausgang P2 abgegebenen D/A-Umsetzungs-Datenwert DAD2 gebildet; falls das Ergebnis "0"ist, ist damit die Umsetzungs-Subroutine beendet, während bei einem von "0" verschiedenen Ergebnis

das Programm zu einem Schritt S21 fortschreitet. Bei dem 20

Schritt S21 wird das Register P2R gesetzt.

Die Schritte S16 bis S21 sind Schritte, bei denen ermittelt wird, ob für die jeweiligen Bits der D/A-Umsetzungsdaten die in Fig. 3 gezeigten Kurvenformen auszugeben 25

sind, und entsprechend dem Ermittlungsergebnis bestimmte dieser Kurvenformen zusammengesetzt werden.

Bei einem Schritt S4 wird ermittelt, ob der aus dem

Taktgenerator 102 in den Mikroprozessor 100 eingegebene 30

externe Taktimpuls den hohen Pegel hat; wenn dann ermittelt wird, daß der externe Taktimpuls den niedrigen Pegel annimmt, schreitet das Programm zu einem Schritt S5 weiter. Dies dient zum Ermitteln der Flanke des externen

Taktsignals und zum Erreichen einer vorbestimmten Impuls-35

-H- de 5200 3bJbUz ι

j breite t, die der Periode des externen Taktsignals entspricht.

Bei dem Schritt S5 wird der Inhalt des Ausgaberegisters PlR an dem Ausgang Pl ausgegeben. Ferner wird der Inhalt des Ausgaberegisters P2R an dem Ausgang P2 ausgegeben. Die Schritte Sl bis S5 werden wiederholt ausgeführt, wobei durch die Erfassung bei dem Schritt S4 die zeitliche Impulsbreite des ausgegebenen Digitalmusters auf die vorbestimmte Zeitdauer bzw. Impulsbreite t gebracht wird.

Ferner wird durch das Verarbeiten in den Schritten Sl bis S5 der Zählwert des Zählers DAC jeweils um den Zählwert "1" aufgestuft, so daß die Ausgangskurvenform des D/AUmsetzers zeitlich seriell als zusammengesetzte Kurvenform 15

abgegeben werden kann. Die auf diese Weise erzeugte zusammengesetzte Kurvenform wird in die Filter 110-1 und 110-2 eingegeben und gemäß der vorangehenden Beschreibung in einen analogen Wert umgewandelt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die kürzeste Grundzeit bzw. Zeiteinheit die den aus dem Taktgenerator in den Digitalrechner bzw. Mikroprozessor eingegebenen Taktimpulsen entsprechenden Zeit; alternativ kann jedoch als kürzeste Zeiteinheit eine Zeitspanne gewählt werden, die durch das Abfragen der Zeitgabe eines internen Zeitgebers des Digitalrechners erreicht wird.

Die Fig. 8 zeigt schematisch ein derartiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wandlereinrichtung. Unter Einsetzen einer vorbestimmten Zeitdauer, die durch das Abfragen der Zeitvorgabe eines internen Zeitgebers 12 eines Digitalrechners 1 erhalten wird, als kürzeste Grundzeit bzw. Zeiteinheit werden mittels eines Kurvenform-Generators 3 η Kurvenformen mit jeweiligem Gewicht 35

-12- DE 5200

! bzw. jeweiliger Wertigkeit erzeugt, von denen entsprechend digitalen Daten 7 mit η Bits, die mittels einer Schaltereingabeeinrichtung 4, einer Datenübertragungseinrichtung 6 usw. erhalten werden, bestimmte Kurvenformen mittels eines

c Kurvenform-Wählers 8 gewählt und mittels eines Kurvenform-Mischers 9 zusammengesetzt werden, wobei das auf diese Weise erhaltene digitale Muster in ein Filter 10 eingegeben wird, wodurch ein analoger Wert erzielt wird. In der Fig. 8 sind die mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehenen Elemente gleichartige Elemente.

Die Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung für die Steuerung der Wandlereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8. In der Fig. 9 sind die mit den

gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichneten Elemente 15

gleichartige Elemente, die nicht beschrieben werden müssen. Die Steuerungsablaufdiagramme für dieses Ausführungsbeispiel sind den in den Fig. 6 und 7 gezeigten gleichartig.

Ferner können Taktimpulse in einen Unterbrechungseingang des Digitalrechners eingegeben werden und die D/AUmsetzung kann derart bewerkstelligt werden, daß als kürzeste Grundzeit bzw. Zeiteinheit eine Zeitdauer eingesetzt

wird, die durch ein Unterbrechungsprogramm bei einer sol-25

chen Unterbrechung erhalten wird.

Die Fig. 10 zeigt schematisch ein solches Ausführungsbeispiel der Wandlereinrichtung. Aus einem Taktgenerator 2 werden Taktimpulse an einen Unterbrechungseingang INT eines Digitalrechners 1 angelegt; unter Einsetzen einer durch diese Unterbrechungsverarbeitung erhaltenen vorbestimmten Zeitdauer als kürzeste Zeiteinheit werden von einem Kurvenform-Generator 3 η Kurvenformen mit jeweiligem Gewicht bzw. jeweiliger Wertigkeit erzeugt, aus denen

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entsprechend digitalen Daten 7 mit η Bits, die mittels einer Schaltereingabeeinrichtung 4, einer Datenübertragungseinrichtung 6 usw. erhalten werden, vorbestimmte Kurvenformen mittels eines Kurvenform-Wählers 8 gewählt und mittels eines Kurvenform-Mischers 9 zusammengesetzt werden, wobei das auf diese Weise erhaltene digitale Muster in ein Filter 10 eingegeben wird, wodurch ein analoger Wert erzielt wird.

Die Fig. 11 ist eine Blockdarstellung einer Steuerschaltung zur Steuerung der Wandlereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10, während die Fig. 12 und 13 Ablaufdiagramme sind, die den Steuerungsablauf veranschaulichen. Die D/A-Umsetzung bei diesem Ausführungsbeispiel wird nun anhand dieser Ablaufdiagramme beschrieben.

Zuerst werden bei einem Schritt S31 die Daten aus dem Schalter 104 eingegeben und verarbeitet. Ferner werden Anzeigedaten an die Anzeigevorrichtung 105 ausgegeben. Bei

einem Schritt S32 wird eine Datenverbindung mit dem digi-20

talen Computer bzw. Digitalrechner 106 herbeigeführt, wobei Daten für die D/A-Umsetzung erhalten und in einen vorbestimmten Bereich des Arbeitsspeichers (RAM) in dem Mikroprozessor 100 eingesetzt werden.

Danach werden diese Schritte S31 und S32 wiederholt ausgeführt. Wenn währenddessen aus den·. Taktgenerator 102 in den Unterbrechungseingang INT des Mikroprozessors 100 ein Taktimpuls eingegeben wird, führt daraufhin der Mikroprozessor 100 das in Fig. 13 gezeigte D/A-Umsetzungsprogramm

aus. Bei diesem Ausführungsbeispxel wird das Unterbrechungsprogramm dadurch ausgeführt, daß das Abfallen des Taktimpulses erfaßt wird.

Die Einzelheiten hiervon werden nun anhand der Fig. 13 35

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beschrieben. Bei einem Schritt S33 wird der Inhalt des in dem Arbeitsspeicher gebildeten Ausgaberegisters PlR an dem Ausgang Pl eingestellt und der Inhalt des Ausgaberegisters P2R an dem Ausgang P2 eingestellt. Danach werden Schritte S34 bis S45 ausgeführt. Diese Schritte S34 bis S45 sind die gleichen wie die Schritte SlO bis S21 nach Fig. 7, so daß sie daher nicht beschrieben werden müssen.

Die vorstehend erläuterte D/A-Umsetzung kann auch mittels eines Unterbrechungsprogramms vorgenommen werden, das durch einen internen Zeitgeber des Digitalrechners eingeleitet wird.

Die Fig. 14 zeigt die grundlegende Gestaltung eines sol-

._ chen Ausführungsbeispiels. Eine Unterbrechung wird durch Ib

den internen Zeitgeber des Digitalrechners 1 eingeleitet, wonach eine Unterbrechungsroutine ausgeführt wird, um dadurch die D/A-Umsetzung vorzunehmen und eine vorbestimmte Zeiteinheit zu erhalten; unter Einsetzen dieser vorbestimmten Zeiteinheit als kürzeste Grundzeit werden von dem Kurvenform-Generator 3 η Kurvenformen mit jeweiliger Wertigkeit erzeugt, aus denen entsprechend digitalen Daten 7 mit η Bits, die mittels der Schaltereingabeeinrichtung 4, der Datenübertragungseinrichtung 6 usw. erhalten werden,

bestimmte Kurvenformen mittels des Kurvenform-Wählers 8 25

gewählt und mittels des Kurvenform-Mischers 9 zusammengesetzt werden, wobei das auf diese Weise erhaltene digitale Muster in das Filter 10 eingegeben wird, wodurch ein analoger Wert gewonnen wird.

Die Steuerschaltung für das Ausführen der D/A-Umsetzung gemäß Fig. 14 ist der Steuerschaltung nach Fig. 9 gleichartig.

Während des wiederholten Ausführens der in Fig. 12 gezeig-35

-15- DE 5200

ten Schritte werden unter durch den internen Zeitgeber vorbestimmten Zeitintervallen Unterbrechungen herbeigeführt, wobei jeweils das in Fig. 15 gezeigte D/A-Umsetzungsprogramm ausgeführt wird.

Bei einem Schritt S53 wird der interne Zeitgeber auf eine vorbestimmte Zeit eingestellt und gestartet. Bei einem Schritt S54 wird der Inhalt des in dem Arbeitsspeicher gebildeten Ausgaberegisters PlR an dem Ausgang Pl einge- - _n stellt und der Inhalt des Ausgaberegisters P2R an dem Ausgang P2 eingestellt. Danach werden Schritte S55 bis S66 ausgeführt. Diese Schritte sind den Schritten SlO bis S21 nach Fig. 7 gleichartig, so daß sie nicht beschrieben werden müssen.

Ferner kann die vorstehend erläuterte D/A-Umsetzung auch auf die Weise bewerkstelligt werden, daß als kürzeste Einheitszeit eine Zeit festgelegt wird, die durch ein Zeitgeberprogramm des Digitalrechners erhalten wird.

Die Fig. 16 veranschaulicht das Konzept bei diesem Ausgangsbeispiel. Unter Einsetzen einer vorbestimmten Zeit, die durch ein Zeitgeberprogramm des Digitalrechners 1 festgelegt wird, als minimale bzw. kürzeste Grundzeit oder Zeiteinheit werden mittels des Kurvenform-Generators 3 η Kurvenformen mit jeweiliger Wertigkeit erzeugt, aus denen entsprechend den digitalen Daten 7 mit η Bits, die mittels der Schaltereingabeeinrichtung 4, der Datenübertragungseinrichtung 6 usw. erhalten werden, bestimmte Kurvenformen

von dem Kurvenform-Wähler 8 gewählt und von dem Kurven-30

form-Mischer 9 zusammengesetzt werden, wobei das auf diese Weise erhaltene digitale Muster in das Filter 10 eingegeben wird, wodurch ein entsprechender analoger Wert erhalten wird.

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Die Steuerschaltung für das Ausführen der in Fig. 16 dargestellten D/A-Umsetzung ist der Steuerschaltung nach Fig. 9 gleichartig.

Der Steuerungsablauf bzw. das Zeitgeberprogramm werden nun anhand der Ablaufdiagramme in den Fig. 17 bis 19 beschrieben. Zuerst werden bei einem Schritt SlOl die Daten aus dem Schalter 104 eingegeben und verarbeitet. Bei einem Schritt S102 wird in den Akkumulator die Restzeit bis zum ^q Erreichen einer vorbestimmten Zeit eingesetzt, wonach bei einem Schritt S103 das Programm zu der in Fig. 19 ausführlich dargestellten Zeitgeberprogramm-Subroutine fortschreitet und die Restzeit gezählt wird. Bei einem Schritt S104 wird das in Fig. 18 ausführlich dargestellte D/A-Umsetzungsprogramm ausgeführt. Bei einem Schritt S105 werden die Anzeigedaten an die Anzeigevorrichtung 105 ausgegeben. Bei einem Schritt S106 wird in den Akkumulator die Restzeit bis zum Erreichen der vorbestimmten Zeit eingesetzt, wonach bei einem Schritt S107 das Programm zu der Zeitgeberprogramm-Subroutine fortschreitet und die Restzeit gezählt wird. Bei einem Schritt S108 wird das D/A-Umsetzungsprogramm ausgeführt. Bei einem Schritt S109 wird die Datenverbindung nit dem Rechner bzw. Computer 106 herbeigeführt, um Daten für die D/A-Umsetzung zu erhalten,

wobei die erhaltenen Daten in einen vorbestimmten Bereich 25

des Arbeitsspeichers (RAM) eingesetzt werden. Bei einem Schritt SIlO wird in den Akkumulator die Restzeit bis zum Erreichen der vorbestimmten Zeit eingesetzt, wonach bei einem Schritt Sill das Programm zu der Zeitgeberprogramm-Subroutine fortschreitet und die Restzeit gezählt wird. 30

Bei einem Schritt S112 erfolgt die D/A-Umsetzung zur Verarbeitung für die Ausgabe des Gleichspannungs- bzw. Analogwerts, wonach dann das Programm zu dem Schritt SlOl zurückkehrt.

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! Als nächstes wird anhand der Fig. 18 ausführlich das D/A-Umsetzungsprogramm erläutert. Zuerst wird bei einem Schritt S120 der Inhalt des Ausgaberegisters PlR, das in einem vorbestimmten Bereich des Arbeitsspeichers gebildet

g wurde, an dem Ausgang Pl ausgegeben und der Inhalt des Ausgaberegisters P2R an dem Ausgang P2 ausgegeben. Bei einem Schritt S121 wird der Inhalt des in dem Arbeitsspeicher gebildeten D/A-Umsetzungszählers DAC aufgestuft und in den Akkumulator eingegeben. Bei einem Schritt S122 wird in den in dem Arbeitsspeicher gebildeten Speicher Ml der Binärwert "1000" eingesetzt. Bei einem Schritt S123 wird eine Übertragskennung rückgesetzt und der Inhalt des Zählers DAC bzw. des Akkumulators nach rechts verschoben. Das wertniedrigste Bit des Akkumulatorinhalts wird zu dem

. Übertragsbit übertragen. Der Inhalt des Übertragsbits wird 15

in das werthöchste Bit des Akkumulators eingesetzt. Bei einem Schritt S124 wird ermittelt, ob die Übertragskennung gesetzt ist; falls die Übertragskennung vorliegt, schreitet das Programm zu einem Schritt S127 weiter. Falls keine Übertragskennung vorliegt, schreitet das Programm zu einem Schritt S125 weiter. Bei dem Schritt S125 wird die Übertragskennung rückgesetzt und der Inhalt des Speichers Ml nach rechts verschoben. Das wertniedrigste Bit des Inhalts des Speichers Ml wird zu dem Übertragsbit übertragen. Der Inhalt des Übertragsbits wird in das werthöchste Bit des

Speichers Ml eingesetzt. Bei einem Schritt S126 wird ermittelt, ob die Übertragskennung gesetzt ist; falls ein Übertrag vorliegt, schreitet das Programm zu einem Schritt S130 weiter; falls kein Übertrag vorliegt, kehrt das Programm zu dem Schritt S123 zurück. Bei dem Schritt S127

wird die Übertragskennung rückgesetzt und der Inhalt des Speichers Ml nach rechts verschoben. Das wertniedrigste Bit des Inhalts des Speichers Ml wird zu dem Übertragsbit übertragen. Der Inhalt des Übertragsbits wird in das werthöchste Bit des Speichers Ml eingesetzt. Bei einem Schritt 35

-18- DE 5200

S128 wird ermittelt, ob die Übertragskennung gesetzt ist; falls ein Übertrag vorliegt, schreitet das Programm zu dem Schritt S130 weiter.Falls kein Übertrag vorliegt, schreitet das Programm zu einem Schritt S129 weiter. Bei dem

ι- Schritt S129 wird ohne irgendeine Verarbeitung eine Verzögerung um eine Zeitdauer herbeigeführt, die gleich der Zeitdauer für die Verarbeitung in den Schritten S123 und 124 ist.

Der Ablauf von dem Schritt S121 bis zu dem Schritt 129 ist derart programmiert, daß die Verarbeitungszeit bis zu dem Schritt S130 unabhängig von dem jeweils durchlaufenen Programmweg konstant ist. Ferner entsprechen die Zeitfolgen, in denen die in Fig. 5 gezeigten Werte im Speicher Ml

. _ aus den Werten des Zählers DAC erhalten werden und durch 15

das Aufstufen des Wählers DAC die Daten im Speicher Ml erzeugt werden, den in Fig. 3 gezeigten verschiedenen Kurvenformen.

Bei dem Schritt S130 wird die UND-Verknüpfung zwischen den 20

Daten in dem Speicher Ml und den an dem Ausgang Pl ausgegebenen D/A-Umsetzungsdaten DADl gebildet; falls der Wert des Ergebnisses hiervon "0" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S132 weiter; falls der Ergebniswert nicht

"0" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S131 25

weiter. Bei dem Schritt S131 wird der Inhalt des Ausgabespeichers PlR für das Sicherstellen der an dem Ausgang Pl auszugebenden Daten eingestellt. Bei dem Schritt S132 wird der Inhalt des Ausgaberegisters PlR rückgesetzt.

Bei einem Schritt S133 wird die UND-Verknüpfung zwischen den Daten im Speicher Ml und den an dem Ausgang P2 auszugebenden D/A-Umsetzungsdaten DAD2 gebildet; falls der Ergebniswert hiervon "0" ist, schreitet das Programm zu

einem Schritt S135 weiter; falls der Ergebniswert nicht 35

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j "O" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S134 weiter. Bei dem Schritt S134 wird der Inhalt des Ausgaberegisters P2R für das Sicherstellen der an dem Ausgang P2 auszugebenden Daten eingestellt. Bei dem Schritt S135 wird der Inhalt des Ausgaberegisters P2R rückgesetzt.

Bei dem Programmablauf von dem Schritt S130 bis zu dem Schritt S135 wird ermittelt, ob an den jeweiligen Bits der D/A-Umsetzungsdaten die in Fig. 3 gezeigten Kurvenformen ausgegeben werden, wobei in Übereinstimmung mit dem Ermittlungsergebnis vorbestimmte Kurvenformen dieser Kurvenformen zusammengesetzt werden.

Ferner ist die Subroutine für die D/A-Umsetzung derart

,_ programmiert, daß die Verarbeitungszeit unabhängig von dem Ib

durchlaufenen Verarbeitungsweg konstant ist.

Die Zeitgeberprogramm-Verarbeitung wird nun ausführlich anhand der Fig. 19 erläutert. Bei einem Schritt S141 wird

ein Abstufen des Werts im Akkumulator ausgeführt; falls 20

bei einem Schritt S142 der Wert im Akkumulator nicht "0" ist, kehrt das Programm zu dem Schritt S141 zurück; falls der Wert in dem Akkumulator "0" ist, wird die Verarbeitung bzw. Subroutine beendet.

Durch das vorstehend beschriebene Programm wird die D/A-Umsetzungs-Subroutine für einen jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkt abgerufen und die Zeitdauer t der Impulsbreite konstant gemacht.

Bei jedem Abrufen der D/A-Umsetzungs-Subroutine in diesem Programm wird der Wert des Zählers DAC um jeweils einen Zählwert abgezählt, wobei die durch die D/A-Umsetzung abgegebene Kurvenform zeitlich seriell als zusammengesetzte Kurvenform ausgegeben werden kann.
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-- -20-"" DE 5200 Ov

Die auf diese Weise erzeugte zusammengesetzte Kurvenform wird in die Filter 110-1 und 110-2 eingegeben und gemäß der vorangehenden Beschreibung in einen jeweiligen analogen Wert umgesetzt.
5

Dieser analoge Wert kann zum Einstellen einer Prozeßgröße wie beispielsweise einer Ladungsmenge oder einer Belichtungsmenge in einem Bilderzeugungsgerät wie einem Kopiergerät herangezogen werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Daten für die D/A-Umsetzung durch die Datenverbindung mit einem Digitalrechner bzw. digitalen Computer erhalten;

hierauf besteht jedoch keine Einschränkung; vielmehr kann 15

die Gestaltung derart getroffen werden, daß diese Daten beispielsweise durch- Tasteneingabe oder dergleichen erhalten werden.

Weiterhin können natürlich die von dem Mikroprozessor

(MPU) erzeugten verschiedenartigen Impulskurvenformen invertiert werden. Ferner kann der Zustand für Ml = 0000 der Zustand hohen Pegels H oder niedrigen Pegels L sein. Weiterhin kann die Anzahl der Bits der Daten für die D/AUmsetzung beliebig gewählt werden.

Auf diese Weise ergibt die erfindungsgemäße Wandlereinrichtung einen Aufbau, bei dem entsprechend den eingegebenen digitalen Daten ein vorbestimmtes Impulssignal aus einer Vielzahl von Impulssignalen zusammengesetzt wird,

die eine vorbestimmte Impulsbreite haben und die jeweils voneinander hinsichtlich der Periode verschieden sind, und bei dem aus diesem zusammengesetzten Signal ein analoger Wert gewonnen wird; daher ist bei der erfindungsgemäßen

Wandlereinrichtung im Vergleich zu dem Impulsbreitenmodu-35

-21- DE 5200

lationssystem nach dem Stand der Technik das Impulssignal ein Hochfrequenzsignal, so daß die Ansprechgeschwindigkeit hoch ist und auch die Welligkeit herabgesetzt bzw. unterdrückt werden kann.

Weiterhin können die Teile für die D/A-Umsetzung jeweils einem analogen Datenwert je Kanal entsprechen, so daß daher die Anzahl der für die D/A-Umsetzung erforderlichen Teile verringert werden kann.

Ferner kann bei der D/A-Umsetzung die Periodendauer dadurch verringert werden, daß nur die werthöchsten Bits herangezogen werden, wodurch daher die Ansprechgeschwindigkeit gesteigert und die Welligkeit verringert werden

._ kann.
Ib

Eine Digital/Analog-Wandlereinrichtung hat eine Eingabeeinrichtung für die Eingabe digitaler Daten, einen Umsetzer für die Ausgabe eines den aus der Eingabeeinrichtung eingegebenen digitalen Daten entsprechenden Mustersignals,

wobei der Umsetzer entsprechend den eingegebenen digitalen Daten aus einer Vielzahl von Impulssignalen mit einer vorbestimmten Impulsbreite und mit jeweils voneinander verschiedener Periodendauer ein vorbestimmtes Impulssignal

wählt und zusammensetzt, um dadurch das Mustersignal zu 25

bilden, und eine Ausgabeeinrichtung für die Ausgabe eines analogen Signals entsprechend dem von dem Umsetzer abgegebenen Mustersignal.

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Claims

TD.. IX /"* Patentanwälte und EDTKE - DUHUNG - 1\\ WNE. f V3J3UP-E .-.:— Vertreter beim EPA O ^ * O * - - - · - - Dipl.-Ing KTiedtke M PeLLMANN - V3RAMS "-OT-RUIF--"-- "-*-- Dipl.-Che^. G. Buhl.ng Dipl.-Ing. R. Kinne .^ Dipl.-Ing R Grupe - ' · ' DipL-Ing. B Pellmann ο r ο r η ο -i Dipl.-Ing. K. Grams O D O ü U Z I Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Bavariaring 4, Postfach 2024 8000 München 2 Tel.: 0 89 - 53 96 53 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: O 89 - 537377 cable: Germaniapatent München

1. Oktober 1985 DE 5200

Patentansprüche

Digital/Analog-Wandlereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung (4, 6, 7; 104, 106) für die Eingabe digitaler Daten, eine Umsetzeinrichtung (1, 2; 100, 102) zur Abgabe eine's Mustersignals entsprechend den aus der Eingabeeinrichtung eingegebenen digitalen Daten, wobei die Umsetzeinrichtung ein vorbestimmtes Impulssignal aus einer Vielzahl von Impulssignalen mit einer vorbestimmten Impulsbreite und mit voneinander verschiedenen Perioden entsprechend den eingegebenen digitalen Daten wählt und zusammensetzt, um dadurch das Mustersignal zu bilden, und eine Ausgabeeinrichtung (10; 110-1, 110-2) für die Ausgabe eines dem von der Umsetzeinrichtung abgegebenen Mustersignal entsprechendem analogen Signals.

2. Wandlerexnrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (1, 2; 100, 102) einen Digitalrechner (1; 100) aufweist, der das vorbestimmte Impulssignal wählt und zusammensetzt.

3. Wandlerexnrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (1, 2; 100, 102) eine Signalgeneratoreinrichtung (2; 102) zum Erzeugen eines

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vorbestimmten Taktsignal s aufweist und die Impulsbreite entsprechend dem aus der Signalgeneratoreinrichtung in den Digitalrechner (1; 100) eingegebenen Taktsignal festlegt (Fig. 1, Fig. 2).

4. Wandlereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (1, 2; 100, 102) eine Unterbrechungssignal-Gebereinrichtung (2; 102) zur Abgabe eines Signals zum Herbeiführen eines Unterbrechungsprogramms während der Ausführung einer vorbestimmten Verarbeitung durch den Digitalrechner (1; 100) aufweist und die vorbestimmte Impulsbreite mittels des Unterbrechungsprogramms festlegt (Fig. 10, Fig. 11).

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5. Wandlereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennb

zeichnet, daß die vorbestimmte Impulsbreite durch das Abfragen der Zeitgabe eines internen Zeitgebers (12) des Digitalrechners (1; 100) festgelegt ist (Fig. 8, Fig. 9).

6. Wandlereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Λ U

zeichnet, daß die vorbestimmte Impulsbreite durch das Herbeiführen einer Unterbrechung unter vorbestimmten Zeitintervallen durch einen internen Zeitgeber des Digitalrechners (1; 100) und das Ausführen eines Unterbrechungsprogramms festgelegt ist (Fig. 14).
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7. Wandlereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Impulsdauer durch ein Zeitgeberprogramm festgelegt ist (Fig. 16).

8. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner (1; 100) mehrere Ausgänge (Pl, P2) für die Ausgabe der Mustersignale aufweist.

BAD ORIGINAL

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9. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten durch Datenübertragung mit dem Digitalrechner (1; 100) erfaßbar sind.