DE3586366T2

DE3586366T2 - Verfahren und schaltung zur erzeugung eines zeitvariablen signals.

Info

Publication number: DE3586366T2
Application number: DE8585302484T
Authority: DE
Inventors: Russell Jay Apfel; Arthur Francis Lange; Ayoub Hadi Mishergi
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2005-04-10
Also published as: ATE78647T1; EP0158538A3; EP0158538B1; US4563548A; DE3586366D1; EP0158538A2; JPS60230705A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Signals, das zum Beispiel allgemein in einem Zweiton-Multifrequenz(DTMF)-Telefonwählsystem verwendbar ist, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Annähern von Sinuswellenformen an trapezförmige Wellenformen und einen digitalen Allzweck- Prozessor zur Erzeugung von DTMF-Wählsignalen.
Tastenwahltelefone und andere Tonwahltelefone verwenden Zweiton-Multifrequenz(DTMF)-Wählsignale. Zweiton-Multifrequenz(DTMF)-Wählsignale setzen sich aus zwei simultanen Signalen mit Sinuswellenformen unterschiedlicher Frequenz zusammen. Jede Taste eines Telefontastenfelds ist durch eine Kombination zweier Sinuswellenformen gekennzeichnet. Die Sinuswellenform mit niedrigerer Frequenz eine von vier Reihen auf dem Tastenfeld, und die Sinuswellenform mit höherer Frequenz entspricht einer von drei Spalten auf dem Tastenfeld. Für zukünftige Zwecke ist eine vierte Spalten- Frequenz vorgesehen, so daß insgesamt acht Frequenzen vorgesehen sind. Da alle Frequenzen im hörbaren Bereich liegen, liegen die Sinuswellenformen im hörbaren Bereich und die Sinuswellenformen sind als Töne bekannt. Zusammen bezeichnen zwei Töne eine Taste des Tastenfelds.
DTMF-Tonerzeuger werden in Telefonsystemen zur Erzeugung von DTMF-Wählsignalen verwendet. Ein DTMF-Tonerzeuger ist zum Empfang von Informationen bezüglich des Schließens von Tasten mit dem Tastenfeld gekoppelt und in der Lage, Kombinationen der acht Töne zu erzeugen. Beim Drücken einer Telefontaste werden von dem Tonerzeuger zwei Töne erzeugt, von denen einer der Tastenreihe und der andere der Tastenspalte entspricht.
In der Vergangenheit waren die meisten DTMF-Tonerzeuger analoge Vorrichtungen. In letzter Zeit wurden Digitalschaltungen und Digital/Analogschaltungen als DTMF-Tonerzeuger verwendet. Ein typischer DTMF-Tonerzeuger mit integrierter Digital/Analogschaltung ist das Tonerzeugermodell S25089 von American Microsystems. Die S25089-Schaltung synthetisiert die Wählsignale digital und wandelt sie anschließend in analoge Signale um. Im Betrieb teilt die Schaltung je nach gedrückter Taste ein Hochfrequenz-Taktsignal durch einen programmierbaren Betrag, um Zeitsteuerungssignal an einen Zähler auszugeben. Das Zeitsteuerungssignal hat eine Frequenz, die einer bekannten Vielfachen der Frequenz des zu erzeugenden Tons entspricht. Der Zähler zählt gemäß der Taktung durch das Zeitsteuerungssignal vorwärts und zurück, wobei ein voller Zählzyklus eine Periode des synthetisierten Signals definiert. Der Zähler wählt Abgriffe an einem gewichteten Widerstands-Leiternetzwerk aus, welches das digitale Ausgangssignal des Zählers in ein analoges Spannungssignal umwandelt, welches einer Sinuswellenform angenähert ist. Die S25089-Schaltung hat zwei parallele Tonerzeugungsschaltungen, eine für jeden Ton. Die Signale jeder parallelen Schaltung werden kombiniert und zwischengespeichert, um das DTMF-Wählsignal zu erzeugen.
Ein Hauptnachteil der DTMF-Tonerzeuger, wie des S25089, daß sie zweckbestimmte Schaltungen mit begrenzter Flexibilität sind. Obwohl diese DTMF-Tonerzeuger Wählsignale erzeugen, die Anforderungen der Telefon-Industrie an DTMF-Wählsignale erfüllen, ist dies im Grunde alles, wozu sie in der Lage sind. Ein anderer Nachteil ist, daß sie nicht einfach an die Erzeugung digitaler anstatt analoger Wählsignale umstellbar sind, da sie zur Erzeugung von Signalen mit angenäherter Sinuswellenform von dem gewichteten Widerstands-Leiternetzwerk abhängen.
Digitale Allzweck-Prozessoren sind zur Erzeugung digitaler DTMF-Wählsignale verwendbar. Ein dlgltales DTMF- Signal ist eine zeitlich veränderliche Wiedergabe zweier simultaner Sinuswellenformen. Zur Erzuegung digitaler DTMF-Wählsinale wurden bisher zwei Berechnungsschemata verwendet: Speichertabellensuchen und Maclaurin-Reihenentwicklung.
Beim Speichertabellensuchverfahren zur Erzeugung digitaler DTMF-Wählsignale werden die trigonometrischen Werte einer oder mehrerer Sinuswellenformen in einem Speicher gespeichert. Bei jeder Abfrage wird ein Wert aus der Tabelle entnommen und zur Erzeugung des digitalen Signals skaliert. Ist der verfügbare Speicher groß genug, können vollständige Tabellen für jede der Wählsignalfrequenzen gespeichert werden. Es können auch kleiner Speicher verwendet werden, die jedoch einen höheren Berechnungsaufwand zur Ableitung des Signals erfordern. Ein Hauptnachteil des Speichertabellensuchverfahrens ist, daß ein Speicher von erheblicher Größe sowie eine Berechnungsvorrichtung, zum Beispiel ein programmierbarer Prozessor, der DTMF-Tonerzeugung gewidmet ist. Obwohl sich einige Einsparungen in der Speichergröße erzielen lassen, geschieht dies unter Erhöhung der Gesamtzeit des Prozessors.
Bei dem Maclaurin-Reihenentwicklungsverfahren zur Erzeugung digitaler DTMF-Signale ist eine ausgiebige Verwendung der Rechenleistung eines Prozessors erforderlich. Bei jeder Abfrage wird ein Wert entsprechend der Formel
cos(x) = 1 - x²/2! - x&sup4;/4! - x&sup6;/6! + ...
berechnet. Alternativ kann der Wert aus einer äquivalenten Sinusreihe berechnet werden. Die Zahl der verwendeten Termini hängt von der Zeit und der Rechenleistung, die zur Verfügung stehen, sowie von der erforderlichen Genauigkeit ab. Zwar erfordert dieses Verfahren weniger Speicherkapazität als das Tabellensuchverfahren, belastet jedoch den Prozessor erheblich.
Das französische Patent FR-A-2 237 363 beschreibt einen Sinuswellenerzeuger, der digitale Muster mit alternierender symmetrischer Wellenform synthetisiert.
Ein in IRE Transactions on Electronic Computers, Band EC-5, Nr. 1, März 1956, S. 21-26, New York, USA: J.N. Harris, veröffentlichtes Dokument mit dem Titel: "A programmed variable-rate counter for generating the sine function", beschreibt eine Sinuskurve, der sich eine Anzahl von Geradensegmenten annähert, deren Flanken als ganzzahlige Vielfache eines binären Bruchs gewählt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Erzeugung von Zweiton-Multifrequenzsignalen vorgesehen, wobei die Signale sich zwei zeitlich veränderlichen Signalen mit Sinuswellenform annähern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bilden eines positiven Flankenbereichs einer ersten periodischen trapezförmigen Wellenform, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert schwankt, und wobei die Dauer des positiven Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode der Sinuswellenform ist;
Bilden eines ersten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem positiven Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Maximalwert ist, und wobei die Dauer des ersten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist;
Bilden eines negativen Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem ersten Konstantwertbereich, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Maximalwert zu einem Minimalwert variiert, und wobei die Dauer des negativen Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode ist; und
Bilden eines zweiten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem negativen Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Minimalwert ist, und wobei die Dauer des zweiten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist.
Es ist ferner eine Digitalschaltung zum Erzeugen eines sich zeitlich verändernden Signals, das einem Signal mit Sinuswellenform angenähert ist, vorgesehen, wobei die Schaltung aufweist:
eine Einrichtung zum Bilden eines positiven Flankenbereichs einer periodischen trapezförmigen Wellenform, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert variiert, und wobei die Dauer des positiven Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode der Sinuswellenform ist;
eine Einrichtung zum Bilden eines ersten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem positiven Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Maximalwert ist, und wobei die Dauer des ersten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist;
eine Einrichtung zum Bilden eines negativen Flankenbereichs der periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem ersten Konstantwertbereich, wobei die Größe des Signals zeitlich von dem Maximalwert zu dem Minimalwert variiert, und wobei die Dauer des negativen Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode ist; und
Bilden eines zweiten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem negativen Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Minimalwert ist, und wobei die Dauer des zweiten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist.
Die bevorzugten Anordnungen weisen zahlreiche Vorteile auf. Ein Hauptvorteil ist, daß Signale mit digital synthetisierten trapezförmigen Wellenformen in nahe Annäherung an Signale mit Sinuswellenform bringbar sind. Ein weiterer Hauptvorteil ist, daß eine Allzweck-Prozessorschaltung vorgesehen ist, die Signale mit trapezförmigen Wellenformen erzeugt, welche an Signale mit Sinuswellenform angenähert sind. Ein weiterer Hauptvorteil ist, daß digitale DTMF-Signale von Allzweckschaltungen, anstatt von zweckgebundenen Schaltungen erzeugt werden. Die Erzeugung digitaler DTMF- Signale erfolgt ohne die Verwendung größerer Speicher und ohne umfangreiche Berechnungen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Figur 1 ist eine graphische Darstellung eines Signals mit Sinuswellenform und eines Signals mit trapezförmiger Wellenform, welch der Sinuswellenform angenähert ist.
Figur 2 ist eine graphische Darstellung eines Verfahrens zur Bildung der trapezförmigen Wellenform von Figur 1.
Figur 3 ist eine graphische Darstellung eines digitalen Verfahrens zur Bildung der trapezförmigen Wellenform von Figur 1.
Figur 4 ist ein Block-Schaltbild eines erfindungsgemäßen Prozessors zur Erzeugung digitalen DTMF-Wählsignalen.
Figur 5 ist ein Ablaufdiagramm der Arbeitsweise des Prozessors von Fig. 4.
Figur 6 ist eine graphische Darstellung eines DTMF- Wählsignals und zweier trapezförmiger Wellenformen, die das DTMF-Wählsignal umfassen.
Figur 7 ist eine graphische Darstellung eines digitalen DTMF-Wählsignal und zweier digital erzeugter trapezförmiger Wellenformen, die das digitale DTMF- Wählsignal umfassen.
Figur 8 ist ein Block-Schaltbild eines Parallel-Prozessors zur Erzeugung digitaler DTMF-Wählsignale.
Figur 9 ist ein Block-Schaltbild einer alternativen Schaltung zur Erzeugung digitaler DTMF-Wählsignale.
Figur 10 ist eine graphische Darstellung der Arbeitsweise der Schaltung von Figur 9 beim Erzeugen digitaler DTMF-Wählsignale.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Annäherung von Sinuswellenformen und trapezförmigen Wellenformen und einen Allzweck-Arithmetikprozessor zum Erzeugen digitaler Zweiton-Multifrequenz (DTMF)-Wählsignale nach dem Verfahren. Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 - 3 das Verfahren zum Annähern von Sinuswellenformen und trapezförmigen Wellenformen beschrieben. Anschließend wird der Allzweck-Arithmetikprozessor anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben. Im Anschluß daran wird die Anwendung des Verfahrens bei der Erzeugung von DTMF-Wählsignalen anhand der Figuren 6 und 7 dargestellt. Unter Bezugnahme auf Figur 8 wird sodann ein Parallel-Prozessor zur Erzeugung von DTMF-Wählsignalen beschrieben. Schließlich werden ein alternatives digitales Verfahren und eine Schaltung zur Erzeugung von DTMF-Wählsignalen anhand der Figuren 9 und 10 beschrieben.
In Figur 1 ist ein Signal mit Sinuswellenform 10 dargestellt. Die Sinuswelle 10 weist eine zeitlich veränderliche Signalstärke auf, die sich sinusförmig zeitlich zwischen Maximal- und Minimalwerten 12 und 14 verändert. Jede vollständige Schwingung der Sinuswelle bildet eine Periode 16. In bezug auf DTMF-Wählsignale gesehen, kann die Sinuswelle 10 ein beliebiger der acht DTMF-Töne sein.
Ein Signal mit einer periodischen trapezförmigen Wellenform 18 kann zur Annäherung an eine Sinuswellenform 10 verwendet werden. Die trapezförmige Wellenform 18 weist einen positiven Flankenbereich 20, der sich von einem Minimalwert 14 bis zu einem Maximalwert 12 hin erstreckt, einen sich anschließenden ersten Konstantwertbereich 22, der dem Maximalwert entspricht, und einen sich daran anschließenden negativen Flankenbereich 24 auf, der sich vom Maximalwert zum Minimalwert hinab erstreckt und dem ein zweiter Konstantwertbereich 26 folgt, der gleich dem Minimalwert ist. Da die trapezförmige Wellenform periodisch ist, folgt dem zweiten Konstantwertbereich 26 ein weiterer positiver Flankenbereich 20, dem wiederum ein erster Konstantwertbereich 22 folgt, etc. Obwohl in Figur 1 der positive Flankenbereich 20 als zwei diskontinuierliche Segmente dargestellt ist, erstreckt er sich kontinuierlich vom Minimum 14 zum Maximum 12. Figur 1 zeigt nur eine der mehreren Perioden der trapezförmigen Wellenform bzw. der Sinuswellenform.
Die periodische trapezförmige Wellenform 18 weist bestimmte Merkmale auf, die sie zu einer guten Annäherung an eine Sinuswelle 10 machen. Ein Merkmal ist, daß die Periode der trapezförmigen Wellenform im wesentlichen gleich der Periode 16 der Sinuswellenform 10 ist. Ein anderes Kennzeichen ist, daß die Minimal- und der Maximalwerte der trapezförmigen Wellenform im wesentlichen gleich den Minimal- und Maximalwerten der Sinuswellenform sind. Ein weiteres Merkmal ist, daß die Größe der Flanken der Flankenbereiche 20 und 24 gleich ist. Ein weiteres Kennzeichen ist, daß die zeitliche Dauer jedes Flankenbereichs 20 und 24 im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode 16 ist, und daß die zeitliche Dauer jedes Konstantwertbereichs 22 und 26 im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode 16 ist.
Der Grund, warum eine trapezförmige Wellenform 18 eine solch nahe Annäherung an eine Sinuswellenform 10 ist, läßt sich aufzeigen, indem die trapezförmige Wellenform als Fourier-Reihe ausgedrückt wird. Allgemein ausgedrückt kann eine Fourier-Reihe eine begrenzte periodische Funktion durch eine Reihensummierung von Cosinus- und Sinustermini wiedergeben. Da eine trapezförmige Wellenform 18 eine begrenzte periodische Funktion ist, läßt sich eine Wiedergabe durch eine Fourier-Reihe erstellen:
F(t) = (4*A*B) / (pi²*R) * [sin (pi*R/B) * sin (pi*t/B) + (1/3²) * sin (3*pi*R/B) * sin (3*pi*t/B) + (1/5²) * sin (5*pi*R/B) * sin (5*pi*t/B) + (1/7²) * sin (7*pi*R/B) * sin (7*pi*t/B) + (1/9²) * sin (9*pi*R/B) * sin (9*pi*t/B) + (1/11²) * sin (11*pi*R/B) * sin (11*pi*t/B) + ...]
wobei F(t) die Fourier-Reihendarstellung der trapezförmigen Wellenform 18 ist, A die Amplitude ist und einer Hälfte des Bereichs vom Maximum 12 zum Minimum 14 ist, B gleich einer Hälfte einer Periode 16 ist, R gleich einer Hälfte der zeitlichen Dauer eines Flankenbereichs 20 oder 24 ist, t die Variable Zeit angibt und pi = 3,14159 ist.
Die Fourier-Reihendarstellung einer trapezförmigen Wellenform 18 enthält einen fundamentalen Sinusterm sin (pi*t/B) mit einer Periode von 2B, welche der Sinuswellenform 10 entspricht. Die Fourier-Reihe weist ebenfalls Sinustermini der Perioden 2B/3, 2B/5, 2B/7, 2B/9, 2B/11 ... auf, die Harmonischen der Sinuswelle 10 mit höheren Frequenzen entsprechen. Wären alle Termini von F(t) für die Harmonischen höherer Frequenzen null, so wäre die trapezförmige Wellenform 18 eine exakte Wiedergabe der Sinuswelle 10. In der Praxis wird die beste Wiedergabe erzielt, wenn die Termini der Harmonischen höherer Frequenzen minimiert werden. Da die Koeffizienten der Termini der Harmonischen mit der Zunahme ihrer Frequenzen abnehmen, ist der Beitrag der Termini der Harmonischen höherer Frequenzen geringer als der Beitrag der Termini der Harmonischen niedrigerer Frequenzen. Den größten Beitrag leistet der Terminus sin(3*pi*t/B), der eine Periode von 2B/3 und eine Frequenz hat, die dem Dreifachen der Sinuswelle 10 entspricht. Der Koeffizient dieses Terminus ist (1/3²) * sin(3*pi*R/B). Indem R gleich einem Drittel von B gewählt ist, ist der Koeffizient des Terminus sin(3*pi*t/B) gleich null. Somit verringert sich die Fourier-Reihendarstellung auf:
F(x)= [1,05296 * sin(x) + 0,00000 * sin (3x) - 0.04212* sin(5x) * 0,02148 * sin(7x) + 0.00000 * sin(9x) - 0,00871 * sin(11x) + ...]
wobei x = pi*t/B ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Termini 3x und 9x ausfallen und die Termini 5x, 7x und 11x in Vergleich zum Grundterminus klein sind.
Somit repräsentiert die trapezförmige Wellenform 18 die Sinuswellenform am besten, indem R gleich einem Drittel von B gewählt ist. Dies entspricht dem zuvor genannten Merkmal, daß die Dauer jedes Flankenbereichs gleich einem Drittel der Periode 16 ist und die Dauer jedes Konstantwertbereichs gleich einem Sechstel der Periode 16 ist.
Figur 2 ist eine graphische Darstellung eines Verfahrens zur Bildung eines Signals mit trapezförmiger Wellenform. Zuerst wird ein Signal mit einer zeitlich veränderlichen trapezförmigen Wellenform 30 gebildet. Die trapezförmige Wellenform hat eine Periode, die gleich der Periode 16 ist sowie einen Wert, der linear zwischen einem Maximalwert 12 und einem Minimalwert 14 schwankt. Sie weist einen positiven Flankenbereich 32 und einen negativen Flankenbereich 34 auf, deren jeweilige Dauer einer Hälfte der Periode 16 entspricht. Anschließend wird die trapezförmige Wellenform 30 durch einen Multiplikator zur Wellenform 36 erweitert. Die Bereiche der Wellenform 36, welche den Maximalwert übersteigen, werden am Maximalwert abgeflacht und diejenigen Bereiche der Wellenform, welche geringer sind als der Minimalwert, werden am Minimalwert abgeflacht, wodurch eine trapezförmige Wellenform gebildet wird. Bei einem Multiplikator von eineinhalb entspricht die resultierende Wellenform der trapezförmigen Wellenform 18 mit Flankenbereichen, deren Dauer jeweils gleich einem Drittel der Periode ist, und mit Konstantwertbereichen, deren Dauer einem Sechstel der Periode entspricht.
Figur 3 ist eine graphische Darstellung eines digitalen Verfahrens zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform. Ein Akkumulatorregister hält die Werte der dreieckförmigen Wellenform und der trapezförmigen Wellenform 44 und 46 zu jedem Zeitpunkt. Der Bereich des Akkumulators, der gleich seinem Maximalwert minus seinem minimalwert ist, ist in Inkrementalwerte 40 von ungefähr gleicher Größe unterteilt. Die Periode der Wellenform ist in Zeitintervalle 42 von gleicher Dauer unterteilt.
Es besteht eine gewisse Beziehung zwischen der Größe der Inkrementwerte 42 und der Größe der Zeitintervalle 42. Es sei angenommen, daß der Inkrementwert 40 gleich einem ersten Bruchteil des Akkumulatorbereichs ist, und daß der Zeitintervall 42 einem zweiten Bruchteil der Periode entspricht. Die Beziehung besteht darin, daß der erste Bruchteil dem Doppelten des zweiten Bruchteils entspricht. Ist zum Beispiel das Zeitintervall gleich einem Sechzigstel einer Periode, so ist der Inkrementwert gleich einem Dreißigstel des Akkumulatorbereichs. Die Beziehung erklärt sich aus der Tatsache, daß die dreieckförmige Wellenform den Akkumulatorbereich innerhalb einer Periode zweimal durchmißt.
Zur Bildung der dreieckförmigen Wellenform 44 wird der Inkrementwert 40 bei jedem Zeitintervall 42 entweder addiert oder subtrahiert. Zur Bildung eines positiven Flankenbereichs 48 der dreieckförmigen Wellenform, wird der Inkrementwert wiederholt zum Wert der dreieckförmigen Wellenform addiert, und zwar einmal pro aufeinanderfolgendem Zeitintervall. nachdem der Wert der dreieckförmigen Wellenform 44 seinen Maximalwert erreicht hat, wird der Inkrementwert wiederholt vom Wert der dreieckförmigen Wellenform subtrahiert, und zwar einmal pro aufeinanderfolgendem Zeitintervall, um einen negativen Flankenbereich 50 zu bilden. Nachdem der Wert der dreieckförmigen Wellenform seinen Minimalwert erreicht hat, wird der Inkrementwert erneut wiederholt zum Wert der dreieckförmigen Wellenform addiert, um den nächsten positiven Flankenbereich zu bilden.
Zur Bildung der trapezförmigen Wellenform 46 wird die dreieckförmige Wellenform expandiert und abgeflacht. Jeder Wert der dreieckförmigen Wellenform 44 wird mit einem Multiplikator von eineinhalb multipliziert. Der sich ergebende Wert wird derart abgeflacht, daß er weder den Maximal-, noch den Minimalwert des Akkumulators übersteigt.
Ein alternatives Verfahren zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform bildet die trapezförmige Wellenform direkt. Ein anderer Inkrementwert 51 wird als Eineinhalbfaches des Inkrementwerts 40 definiert. Wenn der Inkrementwert 40 einem Dreißigstel des Akkumulatorbereichs entspricht, so würde der Inkrementwert 51 einem Zwanzigstel des Akkumulatorbereichs entsprechen. Somit entspricht der mit dem Inkrementwert 51 verbundene Bruchteil (zum Beispiel ein Zwanzigstel) dem Dreifachen des mit dem Zeitintervall 42 verbundenen Bruchteils (zum Beispiel ein Sechzigstel).
Zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform nach dieser alternativen Technik muß zusätzlich zu den Einrichtungen zum Addieren und Subtrahieren eine Einrichtung zum Definieren der Konstantwertbereiche vorgesehen sein. Die positiven Flankenbereiche der trapezförmigen Wellenform 46 werden durch wiederholtes Addieren des Inkrementwerts 51, und zwar einmal pro Zeitintervall, gebildet. Entsprechend werden die negativen Flankenbereiche durch wiederholtes Subtrahieren des Inkrementwerts 51, und zwar einmal pro Zeitintervall, gebildet. Die Konstantwertbereiche können gebildet werden, indem der Wellenformwert für eine Periodenanzahl gleich einem Sechstel einer Periode gehalten wird. Enthält eine Periode zum Beispiel sechzig Zeitintervalle, kann der Konstantwertbereich gebildet werden, indem der Wellenformwert über zehn Zeitintervalle konstant gehalten wird.
Diese alternative Technik ist aufgrund der Komplikation des Bildens der Konstantwertbereiche der trapezförmigen Wellenform weniger vorteilhaft. Obwohl sie komplexer ist, schafft diese Technik eine Annäherung an ein Signal mit Sinuswellenform, indem sie gemäß dem vorliegenden Verfahren ein Signal mit trapezförmige Wellenform erzeugt.
Der in Figur 4 dargestellte Allzweck-Arithmetikprozessor 52 ist zur Erzeugung zeitlich veränderlicher Signale, wie zum Beispiel der trapezförmigen Wellenform 46 ausgebildet. Der Prozessor 52 weist auf: eine Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) und Akkumulator 54, eine Verschiebeeinrichtung 56, eine Steuerung 58 und mehrere Register 60, 62, 64 und 66. Die ALU ist in der Lage zu addieren und zu Subtrahieren, und mit angebrachter Verschiebeinrichtung 56 ist sie ebenfalls in der Lage zu multiplizieren und zu dividieren. Der Akkumulator ist ein Speicherregister, das die Ergebnisse der letzten arithmetischen Operation der ALU hält, und kann ebenfalls als Eingangsregister zur ALU dienen. Die Steuerung 58 überwacht ALU und Akkumulator, um Sättigung festzustellen, und steuert allgemein den Betrieb des Prozessors. Das Inkrementregister 60 hält den Inkrementwert, der zur Bildung der dreieckförmigen Wellenform verwendet wird. Das Speicherregister 62 hält den letzten berechneten Wert der dreieckförmigen Wellenform. Das Multiplikatorregister 64 hält einen Multiplikatorwert, der zum Expandieren der dreieckförmigen Wellenform zur Bildung der trapezförmigen Wellenform verwendet wird. Das Divisorregister 66 hält einen Divisorwert, der zur Dämpfung der trapezförmigen Wellenform verwendet wird. Der Wert des Multiplikators ist normalerweise gleich eineinhalb, während der Wert des Divisors entsprechend der gewünschten Signalstärke des Ausgangssignals verschieden sein kann. Das Register 60 ist mit einem Eingangsanschluß des ALU gekoppelt, während die Register 62, 64 und 66 über die Verschiebeeinrichtung 56 mit dem anderen Eingangsanschluß der ALU verbunden sind. Ein Ausgangsanschluß der ALU gibt das Ausgangssignal aus und ist ebenfalls mit einem Eingangsanschluß des Speicherregisters 62 verbunden.
Zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform, die einer Sinuswellenform angenähert ist, geht der Prozessor gemäß dem Flußdiagramm von Figur 5 vor. Zunächst wird der Akkumulator gelöscht. Sodann wird der Inkrementwert zu dem Akkumulatorwert addiert und das Ergebnis in dem Akkumulator gespeichert. Dieses Ergebnis ist der gegenwärtige Wert der dreieckförmigen Wellenform. Daraufhin wird die ALU auf Sättigung getestet. Eine positive Sättigung tritt auf, wenn das Ergebnis einer arithmetischen Operation gleich dem Maximalwert der ALU ist oder diesen übersteigt, während negative Sättigung auftritt, wenn das Ergebnis dem Minimalwert der ALU gleich oder geringer ist als dieser. Tritt eine Sättigung auf, wird der Akkumulator entweder auf den Maximal- oder den Minimalwert gesetzt, je nachdem, ob eine positive oder eine negative Sättigung gegeben ist. Davon ausgehend, daß der Inkrementwert geringer als die Hälfte des Bereichs der ALU ist, tritt keine Sättigung der ALU während des ersten Zeitintervalls ein. Anschließend wird der Inhalt des Akkumulators in das Speicherregister kopiert, um den Wert der dreieckförmigen Wellenform zu speichern.
Der Wert der trapezförmigen Wellenform wird als nächstes berechnet. Der Inhalt des Akkumulators, der dem gegenwärtigen Wert der dreieckförmigen Wellenform entspricht, wird mit dem im Register 64 gespeicherten Multiplikator multipliziert, um den Wert der trapezförmigen Wellenform zu berechnen. Bewirkt die Multiplikation eine Sättigung der ALU, ist das Resultat bei positiver Sättigung gleich dem Maximum oder bei negativer Sättigung gleich dem Minimum. Wird eine Dämpfung der Amplitude der trapezförmigen Wellenform gewünscht, wird der Akkumulatorinhalt als nächstes durch den im Register 66 gespeicherten Divisor geteilt. Nunmehr ist der Inhalt des Akkumulators gleich einem Wert einer gedämpften trapezförmigen Wellenform zu einem Zeitpunkt. Die Steuerung 58 gibt nun ein Freigabesignal aus, das bedeutet, daß der Inhalt des Akkumulators nunmehr von einer Ausgabeschaltung gelesen werden kann. Die (nicht dargestellte) Ausgabeschaltung liest sodann den Inhalt des Akkumulators und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal.
Alle der zuvor beschriebenen Schritt erfolgen innerhalb eines Zeitintervalls und erzeugen lediglich einen Punkt der trapezförmigen Wellenform. Sind zusätzliche Punkte der trapezförmigen Wellenform nicht erforderlich, so endet der Prozeß hier. Sind zusätzliche Punkte erforderlich, wird der Wert der trapezförmigen Wellenform für das nächste Zeitintervall berechnet. Zu diesem Zweck wird der im Speicherregister gespeicherte Wert der dreieckförmigen Wellenform in den Akkumulator kopiert. Sodann wird zur Berechnung des nächsten Punkts der dreieckförmigen Wellenform der Inkrementwert addiert und die ALU auf Sättigung untersucht. Tritt eine Sättigung auf, so wird das Vorzeichen des Inkrements geändert, so daß nachfolgende Additionen des Inkrements eigentlich Subtraktionen sind. Sodann wird, wie zuvor beschrieben, der Inhalt des Akkumulators mit dem Multiplikator multipliziert und durch den Divisor dividiert. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Steuerung die Anweisung erhält aufzuhören.
Ein Beispiel sei zur besseren Erklärung der Funktionsweise der Schaltung gegeben. Es sei angenommen, daß in einer Periode sechzig Zeitintervalle enthalten sind, und daß der Akkumulator in einem Bereich von 300 zwischen einem Minimalwert von -150 und einem Maximalwert von +150 schwingt. Der Inkrementwert ist gleich einem Dreißigstel von 300, also gleich 10. Eine andere Art, den Inkrementwert zu bestimmen, ist den Bereich mit 2 zu multiplizieren und durch die Zahl der Zeitintervalle einer Periode zu dividieren. Es sei ebenfalls angenommen, daß der Akkumulatorwert zu Beginn null ist.
Vor dem ersten Zeitintervall ist der Wert der dreieckförmigen Wellenform gleich null. Beim ersten Zeitintervall wird der Inkrementalwert zum Akkumulator addiert, so daß der Wert auf 10 steigt. Die ALU wird auf Sättigung getestet, der Test ist jedoch negativ. Der Wert 10 wird sodann in das Speicherregister gespeichert. Sodann wird der Wert 10 mit 1,5 multipliziert, was einen Wert von 15 in dem Akkumulator ergibt. Angenommen, es ist keine Dämpfung gewünscht, so ist der Wert der trapezförmigen Wellenform beim ersten Zeitintervall gleich 15.
Beim zweiten Zeitintervall wird der Wert des Speicherregisters in den Akkumulator kopiert und erneut um 10 inkrementiert, so daß sich 20 ergibt. Die ALU wird erneut auf Sättigung getestet, die jedoch noch nicht eingetreten ist. Der Wert 20 wird in das Speicherregister gespeichert und sodann mit 1,5 multipliziert, um 30 als Wert der trapezförmigen Wellenform beim zweiten Zeitintervall zu erhalten.
Nach den neunten Zeitintervall ist der in dem Speicherregister gespeicherte Wert gleich 90 und der Wert der trapezförmigen Wellenform ist 135. beim zehnten Zeitintervall wird 10 zu 90 addiert, so daß sich 100 ergibt. Der Wert 100 wird in das Speicherregister gespeichert und mit 1,5 multipliziert. Dies sättigt die ALU bei ihrem Maximalwert von 150. Beim elften Zeitintervall wird 10 zu 100 addiert, so daß sich 110 als der Wert der dreieckförmigen Wellenform ergibt. Der Wert 110 wird in das Speicherregister gespeichert und mit 1,5 multipliziert. Dies sättigt die ALU erneut bei ihrem Maximalwert. Somit ist der Wert der trapezförmigen Wellenform gleich 150 solange der Wert der dreieckförmigen Wellenform gleich 100 oder größer ist.
Beim fünfzehnten Zeitintervall wird 10 zu 140 addiert, so daß sich 150 ergibt. Die sättigt die ALU und führt zu einer Änderung des Vorzeichens des Inkrementwerts. Der Wert der trapezförmigen Wellenform ist immer noch gleich 150. Beim sechzehnten Zeitintervall wird aus dem Speicherregister 150 in den Akkumulator kopiert. Der Inkrementwert wird addiert, jedoch bewirkt dies eine Subtraktion von 10 von 150, da das Vorzeichen des Inkrementwerts während des fünfzehnten Zeitintervalls verändert wurde. Als Ergebnis beträgt der Wert der dreieckförmigen Wellenform 140. Der Wert der trapezförmigen Wellenform bleibt 150.
Beim einundzwanzigsten Zeitintervall wird -10 zu 100 addiert, so daß sich der Wert 90 für die dreieckförmige Wellenform ergibt. Der Wert der dreieckförmigen Wellenform ist 1,5 mal 90 oder 135. Somit beginnt der negative Flankenbereich der trapezförmigen Wellenform. Der negative Flankenbereich setzt sich bis zum vierzigsten Zeitintervall fort, bei dem die trapezförmige Wellenform ihren Minimalwert von -150 erreicht. Das Vorzeichen des Inkrementwerts wird beim fünfundvierzigsten Zeitintervall erneut geändert. Der Wert der trapezförmigen Wellenform verbleibt bei -150 bis zum einundfünfzigsten Zeitintervall, bei dem der positive Flankenbereich beginnt. Es sei darauf hingewiesen, daß jeder Konstantwertbereich der trapezförmigen Wellenform zehn Zeitintervalle andauert und daß jeder Flankenbereich zwanzig Zeitintervalle andauert.
Nach dieser Beschreibung eines Verfahrens zur Erzeugung einer zeitlich veränderlichen trapezförmigen Wellenform, die einer Sinuswellenform angenähert ist, und eines Allzweck-Prozessors zur Anwendung des Verfahrens, folgt nunmehr die Beschreibung der Arbeitsweise des Prozessors zur Erzeugung von Zweiton-Multifrequenz- (DTMF)-Wählsignalen. Es sei daran erinnert, daß ein DTMF-Wählsignal aus zwei Signalen mit Sinuswellenform besteht, die jeweils eine Reihe oder eine Spalte eines Telefontastenfelds bezeichnen. In Figur 6 repräsentieren die trapezförmigen Wellenformen 70 und 72 zwei Sinuswellenformen, die ein DTMF-Wählsignal bilden. Jede trapezförmige Wellenform ist gemäß den Merkmalen der zuvor beschriebenen trapezförmigen Wellenform 18 geformt. Das DTMF-Wählsignal selbst ist die Summe der Wellenformen 70 und 72 und ist in Figur 6 als Wellenform 74 dargestellt.
Eine digitale Technik zur Erzeugung digitaler DTMF- Wählsignale ist graphisch in Figur 7 dargestellt. Die Wellenformen 76, 78 und 80 entsprechen jeweils den Wellenformen 70, 72 und 74 der Figur 6. Die trapezförmigen Wellenformen 76 und 78 sind gemäß dem zuvor im Zusammenhang mit dem Prozessor 52 beschriebenen Verfahren erzeugt. Die Wellenform 80 ist die digitale Summe der Wellenformen 76 und 78 und ist ein digitales DTMF-Wählsignal, das den von den Wellenformen 76 und 78 wiedergegebenen Tönen entspricht.
DTMF-Wählsignale müssen bestimmte durch die Telefonschaltnetzwerke vorgegebene Anforderungen erfüllen. Frequenzen müssen innerhalb von 1,5% der Nominal-Tonfrequenzen liegen. Die folgende Tabelle gibt die Nominal-Tonfrequenzen für DTMF-Töne sowie Informationen über die Anwendung der erfindungsgemäßen DTMF-Wählsignalerzeugung an. Wird zum Beispiel zur Begrenzung der Zeitintervalle ein 128KHz-Taktsignal verwendet (so daß jedes Zeitintervall ein Dauer van 7,8125 Mikrosekunden hat), und weist die ALU einen Bereich von 8192 Einheiten (eine 13-Bit-Anordnung, wobei 8192 = 2¹³ ist) auf, so ergeben sich die gewünschten Wellenformfrequenzen aus den folgenden Inkrementwerten: Nominal-Tonfrequenz Anzahl der Zeitintervalle @ 128 KHz Tatsächliche Frequenz Frequenzabweichung Inkrementwert @ ALU Kapazität = 8129
Es sei darauf hingewiesen, daß die tatsächlichen Frequenzen der sich ergebenden Wellenformen innerhalb eines Prozents der Nominal-Tonfrequenzen liegen. Wenn das Zeitintervall festgelegt und der ALU-Bereich bestimmt ist, ist jede der acht trapezförmigen Wellenformen durch ihren Inkrementwert bestimmt. Die Periode jedes Signals erstreckt sich über eine gleichmäßige Zahl von Zeitintervallen, so daß der positive Flankenbereich des Signals gleich dem negativen Bereich ist. Der Inkrementwert für jedes Signal wird berechnet, indem das Doppelte der ALU-Kapazität durch das entsprechende Zeitintervall geteilt und das Ergebnis auf die nächste ganze Zahl aufgerundet wird.
Die beiden trapezförmigen Wellenformen, die ein digitales DTMF-Wählsignal bilden, können entweder seriell oder parallel erzeugt werden. Der Prozessor 52 kann zur seriellen Erzeugung zweier trapezförmiger Wellenformen verwendet werden. Zu diesem Zweck müssen die Register 60, 62, 64 und 66 in der Lage sein, jeweils für beide trapezförmigen Wellenformen Inkrementwerte, Werte der dreieckförmigen Wellenform, Multiplikatoren und Divisoren zu speichern. Bei einer solchen Operation berechne der Prozessor 52 zunächst den Wert einer trapezförmigen Wellenform und anschließend den Wert der anderen trapezförmigen Wellenform, sämtlich innerhalb eines Zeitintervalls. Darüber hinaus könnte die ALU zum Addieren der beiden trapezförmigen Wellenformen zur Bildung der Wellenform 80 verwendet werden.
Figur 8 zeigt einen Parallel-Prozessor 82, der einen Reihenprozessor 84 und einen Spaltenprozessor 86 aufweist. Die Prozessoren 84 und 86 sind jeweils im wesentlichen gleich dem zuvor beschriebenen Prozessor 52. Der Reihenprozessor 84 weist eine ALU und einen Akkumulator 88, eine Verschiebeeinrichtung 90, eine Steuerung 92 und Register 94, 96, 98 und 100 auf, die wie im Prozessor 52 betriebsmäßig miteinander verbunden sind. Der Spaltenprozessor 86 weist eine ALU und einen Akkumulator 102, eine Verschiebeeinrichtung 104, eine Steuerung 106 und Register 108, 110, 112 und 114 auf, die wie im Prozessor 52 betriebsmäßig miteinander verbunden sind. Die Ausgangsanschlüsse der ALUs 88 und 102 sind an den Eingangsanschlüssen eines Addierers 116 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluß des Addierers 116 kann mit einem Digital/Analogwandler (DAC) 118 gekoppelt sein, falls analoge, nicht digitale, DTMF- Wählsignale gewünscht sind.
Die Prozessoren 84 und 86 arbeiten jeweils unabhängig zur Erzeugung einer trapezförmigen Wellenform. Jede Wellenform ist durch die in den Inkrementregistern 94 und 108 gespeicherten Inkrementwerte spezifiziert. Der Addierer 116 summiert die von jedem Prozessor erzeugten Wellenformen, um die digitalen DTMF-Wählsignale zu erzeugen. Ein solcher Parallel-Prozessor ist vorteilhaft, wenn die Berechnungsgeschwindigkeit eines Prozessors eine serielle Verwendung ungünstig beschränkt.
Eine alternative digitale Technik zur Erzeugung digitaler DTMF-Wählsignale ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. Diese Technik verwendet das gleich zuvor beschrieben Verfahren zur Annäherung von Sinuswellenformen und trapezförmigen Wellenformen mit Flankenbereichen, die jeweils einem Drittel einer Periode entsprechen, und flachen Bereichen, die jeweils einem Sechstel einer Periode entsprechen. Der Unterschied zwischen dieser Technik und der vorhergehenden Technik ist, daß die Wellenformfrequenz durch ein einstellbares Zeitintervall, statt durch einen einstellbaren Inkrementwert bestimmt wird. Der Wert der trapezförmigen Wellenform ist in einem Vorwärts/Rückwärts-Zähler enthalten, welcher die Dauer der Flankenbereiche und der flachen Bereiche der Wellenform begrenzt.
In Figur 9 ist ein Block-Schaltbild der Zählerschaltung 150 dargestellt. Die Zählerschaltung weist eine Reihenzählerschaltung 152, eine Spaltenzählerschaltung 154, ein Tastenfeld 156 und einen Oszillator 158 auf. Die Reihenzählerschaltung 152 weist einen programmierbaren Teller 160, einen Vorwärts/Rückwärts-Zähler 162 und eine Verzögerungslogik 164 auf. Eingangsanschlüsse des programmierbaren Teilers 160 sind zum Empfang eines Reihensignals vom Tastenfeld 156 und eines Master- Taktsignals vom Oszillator 158 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluß des programmierbaren Teilers 160 ist mit einem Takteingangsanschluß des Zählers 162 und einem Eingangsanschluß der Verzögerungslogik 164 verbunden, die ihrerseits einen mit einem Freigabe-Eingangsanschluß des Zählers 162 verbundenen Ausgangsanschluß aufweist. Die Spaltenzählerschaltung 154 weist einen programmierbaren Teiler 166, einen Vorwärts/Rückwärts- Zähler 168 und eine Verzögerungslogik 170 auf. Eingangsanschlüsse des programmierbaren Teilers 166 sind zum Empfang des Reihensignals vom Tastenfeld 156 und des Master-Taktsignals vom Oszillator 158 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluß des programmierbaren Teilers 166 ist mit einem Takteingangsanschluß des Zählers 168 und einem Eingangsanschluß der Verzögerungslogik 170 verbunden, die ihrerseits einen mit einem Freigabe-Eingangsanschluß des Zählers 168 verbundenen Ausgangsanschluß aufweist.
Die Form der trapezförmigen Wellenform ist durch den Betrieb der Zähler in Verbindung mit den Verzögerungslogikschaltungen bestimmt. Der Zähler jeder Zählerschaltung wird durch ein Signal des jeweiligen programmierbaren Teilers getaktet. Bei Werten zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert zählen die Zähler je nach Taktsignal um eins vor oder zurück. Erreicht ein Zähler seinen Maximal- oder Minimalwert, sperrt die Verzögerungslogik den Zähler für ein Sechstel der Periode. Nach Ablauf eines Sechstels einer Periode wird der Zähler freigegeben und er fährt mit der Zählung fort. Somit beinhaltet der Zählvorgang des Zählers das Vorwärtszählen vom Minimalwert zum Maximalwert, das Verzögern um ein Sechstel einer Periode beim Maximalwert, das anschließende Rückwärtszählen zum Minimalwert, das Verzögern um ein Sechstel der Periode am Minimalwert, das anschließende erneute Vorwärtszählen, etc.
Die Periode und die entsprechender Frequenz jeder Wellenform wird von den programmierbaren Teilern bestimmt. Jede Wellenform weist ein ihr zugeordnetes Zeitintervall auf, das der durch das Dreifache des Zählerbereichs geteilten Wellenformperiode entspricht. Da die jeweiligen Perioden der Wellenformen verschieden sind, ist das Zeitintervall jeder Wellenform verschieden. Kürzere Zeitintervalle ergeben kürzere Wellenformen und höhere Frequenzen. Die Bestimmung der Zeitintervalle erfolgt durch die programmierbaren Teller 160 und 166. In Reaktion auf einen Tastenschluß teilt jeder programmierbare Teiler das Hochfrequenz- Master-Taktsignal in ein niederfrequentes Zeitgebungs- Intervallsignal mit einer Periode, die gleich dem Zeitintervall derjenigen trapezförmigen Wellenform ist, welche dem Tastenschluß entspricht. Dieses Zeitgebungs-Intervallsignal taktet den entsprechenden Vorwärts/Rückwärts-Zähler derart, daß eine trapezförmige Wellenform mit der korrekten Frequenz erzeugt wird.
Figur 10 ist eine graphische Darstellung des Betriebs der Zählerschaltung 150. Zwei trapezförmige Wellenformen 172 und 174 werden durch die Zählerschaltung 150 erzeugt, eine von der Reihenzählerschaltung und die andere von der Spaltenzählerschaltung. Das Zeitgebungs-Intervall 176 der Wellenform 172 ist kleiner als das Zeitgebungsintervall 178 der Wellenform 174. Demzufolge hat die Wellenform 172 die höhere Frequenz.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Zweiton-Multifrequenzsignalen, wobei die Signale sich zwei zeitlich veränderlichen Signalen mit Sinuswellenform annähern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bilden eines positiven Flankenbereichs einer ersten periodischen trapezförmigen Wellenform, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert schwankt, und wobei die Dauer des positiven Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode der Sinuswellenform ist;

Bilden eines ersten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem positiven Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Maximalwert ist, und wobei die Dauer des ersten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist;

Bilden eines negativen Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem ersten Konstantwertbereich, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Maximalwert zu einem Minimalwert variiert, und wobei die Dauer des negativen Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode ist; und

Bilden eines zweiten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem negativen Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Minimalwert ist, und wobei die Dauer des zweiten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Maximal- und der Minimalwert der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform im wesentlichen gleich dem Maximal- beziehungsweise dem Minimalwert der Sinuswellenform sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bildens eines positiven Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen eines Inkrementwerts, der gleich einem ersten Teil der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert ist;

Vorsehen eines Zeitintervalls, das gleich einem zweiten Teil der Periode ist, wobei der zweite Teil im wesentlichen gleich einem Drittel des ersten Teils ist; und

Bilden des Signals durch wiederholtes Addieren des Inkrementwerts zu jedem Zeitintervall, bis der Maximalwert erreicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt des Bildens des negativen Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform das wiederholte Subtrahieren des Inkrementwerts bei jedem Zeitintervall umfaßt, bis der Minimalwert erreicht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Bilden eines positiven Flankenbereichs einer zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform, wobei die Dauer des positiven Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode einer zweiten Sinuswellenform ist, und wobei die Größe des Signals zeitlich von einem zweiten Minimalwert zu einem zweiten Maximalwert variiert;

Bilden eines ersten Konstantwertbereichs der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem positiven Flankenbereich, wobei die Dauer des ersten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode der zweiten Sinuswellenform ist, und wobei die Größe des zweiten Signals gleich dem zweiten Maximalwert ist;

Bilden eines negativen Flankenbereichs der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem ersten Konstantwertbereich, wobei die Dauer im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode der zweiten Sinuswellenform ist, und wobei die Größe des zweiten Signals zeitlich von dem zweiten Maximalwert zu dem zweiten Minimalwert variiert;

Bilden eines zweiten Konstantwertbereichs der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem negativen Flankenbereich, wobei die Dauer im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode der zweiten Sinuswellenform ist, und wobei die Größe des zweiten Signals gleich dem zweiten Minimalwert ist; und

Kombinieren der ersten und der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform zum Erzeugen eines Zweiton- Multifrequenz-Telefonwählsignals.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erste Maximal- und Minimalwert der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform im wesentlichen gleich dem Maximal- beziehungsweise dem Minimalwert der ersten Sinuswellenform sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der zweite Maximal- und Minimalwert der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform im wesentlichen gleich dem Maximal- beziehungsweise dem Minimalwert der zweiten Sinuswellenform sind.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erste Maximalwert im wesentlichen gleich dem zweiten Maximalwert ist, und bei dem der erste Minimalwert im wesentlichen gleich dem zweiten Minimalwert ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt des Bildens eines positiven Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform, die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen eines ersten Inkrementwerts, der gleich einem ersten Teil der Differenz zwischen dem ersten Maximal- und dem ersten Minimalwert ist;

Vorsehen eines ersten Zeitintervalls, das gleich einem zweiten Teil der Periode der ersten Sinuswellenform ist, wobei der zweite Teil im wesentlichen gleich einem Drittel des ersten Teils ist; und

Bilden des ersten Signals durch wiederholtes Addieren des ersten Inkrementwerts zu jedem ersten Zeitintervall, bis der erste Maximalwert erreicht ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Bildens des negativen Flankenbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform das wiederholte Subtrahieren des ersten Inkrementwerts bei jedem ersten Zeitintervall umfaßt, bis der erste Minimalwert erreicht ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Bildens eines positiven Flankenbereichs der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform, die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen eines zweiten Inkrementwerts, der gleich einem dritten Teil der Differenz zwischen dem zweiten Maximal- und Minimalwert ist;

Vorsehen eines zweiten Zeitintervalls, das gleich einem vierten Teil der Periode der zweiten Sinuswellenform ist, wobei der vierte Teil im wesentlichen gleich einem Drittel des dritten Teils ist; und

Bilden des zweiten Signals durch wiederholtes Addieren des zweiten Inkrementwerts bei jedem zweiten Zeitintervall, bis der zweite Maximalwert erreicht ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Bildens des negativen Flankenbereichs der zweiten periodischen trapezförmigen Wellenform das wiederholte Subtrahieren des zweiten Inkrementwerts bei jedem zweiten Zeitintervall umfaßt, bis der zweite Minimalwert erreicht ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das erste und das zweite Zeitintervall im wesentlichen von gleicher Dauer sind.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte des Bildens von positiven und negativen Flankenbereichen das Bilden einer periodischen Dreieckswellenform umfassen, die eine Periode aufweist, die im wesentlichen gleich derjenigen der Sinuswellenform ist, wobei die periodische Dreieckswellenform einen positiven Flankenbereich, der sich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert erstreckt, und einen negativen Flankenbereich aufweist, der sich von dem Maximalwert zu dem Minimalwert erstreckt, wobei die positiven und negativen Flankenbereiche Steigungen gleicher Größe haben; und wobei die Schritte des Bildens des ersten und des zweiten Konstantwertbereichs das Abflachen der Dreieckswellenform zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform umfaßt, wobei die trapezförmige Wellenform einen oberen Konstantwertbereich, dessen Wert gleich einem oberen Extremwert ist und der sich über einen Zeitraum erstreckt, der im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist, und ebenfalls einen unteren Konstantwertbereich aufweist, dessen Wert gleich einem unteren Extremwert ist und der sich über einen Zeitraum erstreckt, der im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Bildens einer periodischen Dreieckswellenform, die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen eines Dreieck-Inkrementwerts, der gleich einem ersten Teil der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert ist;

Vorsehen eines Zeitintervalls, das gleich einem zweiten Teil der Periode ist, wobei der zweite Teil im wesentlichen gleich der Hälfte des ersten Teils ist; und

Bilden der periodischen Dreieckswellenform zunächst durch wiederholtes Addieren des Dreieck-Inkrementwerts bei jedem Zeitintervall, bis der Maximalwert erreicht ist, und durch anschließendes Subtrahieren des Dreieck-Inkrementwerts bei jedem Zeitintervall, bis der Minimalwert erreicht ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Bildens des Signals durch Abflachen der Dreieckswellenform, die folgenden Schritte umfaßt:

Erweitern der Dreieckswellenform zur Bildung einer erweiterten Wellenform; und

Abflachen der erweiterten Wellenform bei Werten, die größer sind als der obere Extremwert und bei Werten, die kleiner sind als der untere Extremwert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der obere Extremwert gleich dem Maximalwert und der untere Extremwert gleich dem Minimalwert ist, und bei dem der Schritt des Erweiterns der Dreieckswellenform durchgeführt wird, indem der Wert der Dreieckswellenform um einen Faktor erweitert wird, der im wesentlichen gleich eineinhalb ist.

18. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Maximal- und der Minimalwert im wesentlichen gleich dem Maximal- beziehungsweise dem Minimalwert der Sinuswellenform sind.

19. Digitalschaltung zum Erzeugen eines sich zeitlich verändernden Signals, das einem Signal mit Sinuswellenform angenähert ist, wobei die Schaltung aufweist:

eine Einrichtung zum Bilden eines positiven Flankenbereichs einer periodischen trapezförmigen Wellenform, wobei die Größe des Signals zeitlich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert variiert, und wobei die Dauer des positiven Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode der Sinuswellenform ist;

eine Einrichtung zum Bilden eines ersten Konstantwertbereichs der ersten periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem positiven Flankenbereich, wobei die Größe des Signals gleich dem Maximalwert ist, und wobei die Dauer des ersten Konstantwertbereichs im wesentlichen gleich einem Sechstel der Periode ist;

eine Einrichtung zum Bilden eines negativen Flankenbereichs der periodischen trapezförmigen Wellenform nach dem ersten Konstantwertbereich, wobei die Größe des Signals zeitlich von dem Maximalwert zu dem Minimalwert variiert, und wobei die Dauer des negativen Flankenbereichs im wesentlichen gleich einem Drittel der Periode ist; und

20. Schaltung nach Anspruch 19, bei der die Einrichtung zum Bilden eines positiven Flankenbereichs der periodischen trapezförmigen Wellenform eine Einrichtung aufweist, die wiederholt einen Inkrementwert in einer Abfolge von Zeitintervallen addiert, bis der Maximalwert erreicht ist, wobei der Inkrementwert gleich einem ersten Teil der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert ist, wobei das Zeitintervall gleich einem zweiten Teil der Periode ist, und wobei der zweite Teil im wesentlichen gleich einem Drittel des ersten Teils ist.

21. Schaltung nach Anspruch 20, bei der die Einrichtung zum Bilden eines negativen Flankenbereichs der periodischen trapezförmigen Wellenform eine Einrichtung aufweist, die wiederholt den Inkrementwert bei jedem aufeinanderfolgenden Zeitintervall subtrahiert, bis der Minimalwert erreicht ist.

22. Digitalschaltung nach Anspruch 19, bei der die Einrichtung zum Bilden des positiven und des negativen Flankenbereichs der trapezförmigen Wellenform eine Einrichtung zum periodischen Addieren und Subtrahieren eines Inkrementwerts in einer Abfolge von Zeitintervallen aufweist, um eine periodische Dreieckswellenform zu bilden, wobei die Dreieckswellenform zeitlich zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert variiert und eine Periode aufweist, die gleich der Periode der Sinuswellenform ist; und wobei die Einrichtung zum Bilden des ersten und des zweiten Konstantwertbereichs der trapezförmigen Wellenform eine Einrichtung zum Abflachen der Dreieckswellenform zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform aufweist, wobei das sich zeitlich verändernde Signal gleich dem sich zeitlich verändernden Wert der trapezförmigen Wellenform ist.

23. Schaltung nach Anspruch 22, bei der der Inkrementwert gleich einem ersten Teil der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert ist, wobei jedes der Zeitintervalle gleich einem zweiten Teil der Periode ist und wobei der zweite Teil im wesentlichen gleich der Hälfte des ersten Teils ist.

24. Schaltung nach Anspruch 22, bei der die Einrichtung zum periodischen Addieren und Subtrahieren eines Inkrementwerts in einer Abfolge von Zeitintervallen zur Erzeugung einer periodischen Dreieckswellenform aufweist:

eine Arithmetikeinrichtung (54, 56) zum Ausführen arithmetischer Operationen, wobei die Arithmetikeinrichtung in der Lage ist, Ausgangssignale mit Werten zu erzeugen, die nicht geringer als ein Minimalwert und nicht größer als ein Maximalwert sind;

ein mit der Arithmetikeinrichtung verbundenes Speicherregister (62) zum zeitweiligen Speichern des Werts der Dreieckswellenform;

eine mit der Arithmetikeinrichtung verbundene Sättigungserkennungseinrichtung zum Anzeigen der Sättigung, wenn die Arithmetikeinrichtung entweder den Maximal- oder den Minimalwert erreicht hat; und

eine Steuereinrichtung (58) zum periodischen Steuern der Arithmetikeinrichtung derart, daß diese den Wert der Dreieckswellenform um einen Inkrementwert erhöht, und zum Verändern des Vorzeichens des Inkrementwerts, wenn eine Sättigung des Akkumulators festgestellt wird, wobei die Größe des Inkrementwertes derart gewählt ist, daß die Periode des Signals gleich der Periode der Sinuswellenform ist.

25. Schaltung nach Anspruch 24, bei der die Einrichtung zum Erzeugen des Signals durch Abflachen der Dreieckswellenform zur Bildung einer trapezförmigen Wellenform durch die Arithmetik- und die Steuereinrichtung gebildet ist, wobei die Arithmetikeinrichtung den Wert der Dreieckswellenform zur Bildung des Signals mit einem Multiplikator multipliziert und das Signal bei dem Minimal- und dem Maximalwert zur Bildung der trapezförmigen Wellenform abschneidet.

26. Schaltung nach Anspruch 25, bei der der Multiplikator im wesentlichen gleich eineinhalb ist.

27. Digitalschaltung nach Anspruch 19, bei der die Einrichtung zum Bilden von positiven und negativen Flankenbereichen der trapezförmigen Wellenform aufweist:

eine Arithmetikeinrichtung (54, 56) zum Ausführen arithmetischer Operationen, wobei die Arithmetikeinrichtung in der Lage ist, Digitalwerte zu erzeugen, die nicht geringer als ein Minimalwert und nicht größer als ein Maximalwert sind;

eine mit der Arithmetikeinrichtung verbundene Sättigungserkennungseinrichtung zum Anzeigen der Sättigung, wenn die Arithmetikeinrichtung entweder den Maximal- oder den Minimalwert erreicht hat;

eine Steuereinrichtung (58) zum periodischen Steuern der Arithmetikeinrichtung derart, daß diese den Wert der Dreieckswellenform um einen Inkrementwert erhöht, und zum Verändern des Vorzeichens des Inkrementwerts, wenn eine Sättigung des Akkumulators während des Inkrementierens auftritt, wobei die Größe des Inkrementwertes derart gewählt ist, daß die Periode des Signals gleich der Periode der Sinuswellenform ist; und

wobei die Einrichtungen zum Bilden des ersten und des zweiten Konstantwertbereichs der trapezförmigen Wellenform Steuereinrichtungen aufweisen, die den Wert der Dreieckswellenform mit einem Multiplikator multiplizieren, um das Signal zu erzeugen.

28. Schaltung nach Anspruch 27, bei der der Inkrementwert im wesentlichen gleich dem Doppelten der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert geteilt durch eine Anzahl der Zeitintervalle innerhalb der Periode ist.

29. Schaltung nach Anspruch 27, bei der die Arithmetikeinrichtung eine Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) (54), einen Akkumulator (54) und eine Verschiebeeinrichtung (56) aufweist.

30. Schaltung nach Anspruch 27, ferner mit einer Einrichtung (66) zum Dämpfen des Signals durch Teilen durch einen Teiler.