DE60015958T2 - Digital-analog-wandlerschaltung - Google Patents

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    • H03M3/50Digital/analogue converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
    • H03M3/502Details of the final digital/analogue conversion following the digital delta-sigma modulation

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Digital-Analog-Wandlerschaltung (Digital-Analog-Umwandlungsschaltung), die ein digitales Eingangssignal mit n Bit in ein Signal mit einem thermometrischen Code umwandeln und es in ein analoges Ausgangssignal umwandeln kann. Sie bezieht sich auch auf ein Digital-Analog-Umwandlungsverfahren der oben erwähnten Art und auf einen Digital-Analog-Umwandler mit einem Sigma-Delta-Modulator und einer Digital-Analog-Umwandlungsschaltung der oben erwähnten Art.
  • Bei der Realisierung eines Digital-Analog-Umwandlers (DAC), der mit modularen Elementen, z. B. kapazitiven Elementen verwirklicht ist, gibt es einige Probleme hinsichtlich der technischen Umsetzung der Schaltung, welche die Leistungsfähigkeit, insbesondere was die Linearität betrifft, beschränken. Z. B. beruhen die Umwandler mit kapazitiven Elementen auf der Modularität der Elemente (Kondensatoren) und auf der gegenseitigen Genauigkeit (Anpassung) der Bauteile. Die Genauigkeit, mit der die kapazitiven Elemente verwirklicht werden können, hängt vorwiegend mit den Eigenschaften der Technologie zusammen, weshalb es für gewöhnlich nicht möglich ist, die der Technologie eigene Grenze bei der allgemeinen Leistungsfähigkeit des Umwandlers zu überwinden, wenn der Kondensatorwert des einzelnen Bauteiles festgelegt ist.
  • In dem Fall der Überabtastungs-DAC-Umwandler, d. h. der Frequenzbereich f, in dem das Signal enthalten ist, ist kleiner als die Hälfte der Abtastfrequenz fs/2 um zumindest einen Faktor 2, insbesondere wenn die Überabtastungsbeziehung OSR = (fs/2)/f einige Einheiten überwindet, gibt es einige Techniken zum Verringern der Verfahrenstoleranzauswirkung der Kondensatoren in dem Frequenzintervall f des Signals. Eine Technik ist die, die eine Mischschaltung (Verschlüssler) verwendet, welche diese Aufgabe durch Mischen der Verwendung der kapazitiven Element erfüllt. Insbesondere sieht eine der Mischtechniken vor, daß die Kondensatoren, durch welche die Umwandlung bewirkt wird, in einer periodischen Art und Weise verwendet werden. Mit dieser Technik wird das durch Kondensatortoleranzen eingeführte Rauschen vorwiegend zu hohen Frequenzen verschoben und der Umwandler wird mehr linear. Die beschriebene Mischtechnik bietet bestimmt Vorteile, aber sie weist ein Problem darin auf, daß die Praxis die Verwendung stark beschränkt hat, d. h. das Vorhandensein von Tönen (Linien in dem Umwandlerfehlersprektrum), die sich in einer besonders offensichtlichen Art und Weise bei Vorhandensein eines konstanten oder sehr kleinen Eingangssignals zeigen.
  • In dem US-Patent 5,404,142 ist eine mehrstufige Mischschaltung mit Zellen, die direkt oder entgegengesetzt die Eingänge und die Ausgänge verbinden, beschrieben. Diese Lösung weist nicht das Tonproblem auf, aber sie basiert auf einem sehr komplexen Aufbau, der mit Zunahme der Anzahl an verwendeten Bits wächst, und sie ist aber auf Anwendungen mit einer Anzahl an modularen Elementen beschränkt, die eine Potenz von zwei ist.
  • In dem Artikel von R. Radke, A. Eshraghi und T. Fiez „A Spurious Free Delta Sigama DAC Using Rotated Data Weighted Averaging", Proceedings IEEE 1999 CICC, S. 125–128, wird eine Wechseltechnik der Verwendung der modularen Elemente verwendet, welche die Abfolge zeitweise mittels einer Kurve ändert, die die möglichen Abfolgen darstellt. Sie ist erfolgreich beim Überwinden des Tonproblems, aber die Autoren stellen fest, daß das Anwenden ihrer Lösung auf Umwandler mit mehreren Pegeln eine unvorstellbare Komplexität zur Folge hat. Z. B. gibt es bei acht Pegeln (3 Bit) 5.040 Möglichkeiten.
  • Die GB 2 296 398 offenbart einen Digital-Analog-Umwandler, der eine Mehrzahl an gleichgewichteten Zellen (53) zum Bereitstellen eines analogen Ausgangssignals (35) in Abhängigkeit von dem Wert des digitalen Signal enthält. Eine Schaltanordnung (51) schaltet dynamisch eine Zahl der Mehrzahl von Zellen gemäß einem Abfolgenbildungsschema, welches eine erste Abfolge umfaßt, die derart angeordnet ist, daß jede der Mehrzahl an Zellen (53) gleich oft geschaltet wird, und eine zweite Abfolge umfaßt, die derart angeordnet ist, daß sie eine der Mehrzahl von Zellen (53) als eine Anfangsposition der ersten Abfolge definiert. Auf diese Art und Weise wird die Niederfrequenztonerzeugung innerhalb des analogen Ausgangssignals im wesentlichen unterdrückt.
  • Vorzugsweise ist das Schaltelement ein Decoder mit einer Mehrzahl an Ausgangsleitungen, so daß jede Leitung derart gekoppelt ist, daß sie eine der Mehrzahl an Zellen schaltet. Das Schaltungselement beinhaltet vorzugsweise einen Zufallszahlgenerator, der derart angeordnet ist, daß er eine Zufallszahl bereitstellt, so daß die Anfangsposition der ersten Abfolge bei jedem Auftreten der zweiten Abfolge zufällig definiert wird.
  • Im Hinblick auf den beschriebenen Stand der Technik ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die des Bereitstellens einer Digital-Analog-Umwandlungsschaltung, die ein digitales Eingangssignal mit n Bit in ein Signal mit einem thermometrischen Code umwandeln und es in ein analoges Ausgangssignal umwandeln kann, das ein geringstmögliches Rauschen in dem Signalband aufweist.
  • Eine andere Aufgabe ist die des Verringerns oder sogar des Verhinderns des Vorhandenseins des Tons, der die Linie in dem Ausgangssignalspektrum ist.
  • Eine weitere Aufgabe ist die des Bereitstellens einer Schaltung mit einer verringerten Komplexität, so daß ein bedeutender Einfluß auf die Abmessungen für ihre Verwirklichung vermieden wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Aufgaben durch eine Digital-Analog-Umwandlungsschaltung gemäß Anspruch 1 erreicht, die ein digitales Eingangssignal mit n Bit in ein analoges Ausgangssignal umwandeln kann.
  • Derartige Aufgaben werden außerdem erreicht durch ein Analog-Digital-Umwandlungsverfahren, das ein digitales Ausgangssignal mit Wörtern von n Bit in ein analoges Ausgangssignal nach Anspruch 9 umwandeln kann.
  • Weiter werden sie erreicht durch einen Digital-Analog-Umwandler mit einem Sigma-Delta-Modulator und einer Digital-Analog-Umwandlungsschaltung gemäß Anspruch 1.
  • Dank der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schaltung zu verwirklichen, deren Komplexität nicht mit Zunehmen der Umwandlerpegelanzahl wächst, und daher ist sie auch bei einem DAC mit erhöhter Anzahl an Bit verwendbar.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
  • Von den Figuren zeigen:
  • 1 einen Digital-Analog-Umwandler mit einem Sigma-Delta-Modulator;
  • 2 einen als Beispiel dienenden Schaltplan eines D/A-Umwandlers mit kapazitiven Elementen;
  • 3 einen als Beispiel dienenden Schaltplan eines D/A-Umwandlers mit Widerstandselementen;
  • 4 einen als Beispiel dienenden Schaltplan der Verwendung von Kondensatoren eines D/A-Umwandlers aus 2;
  • 5 eine graphische Darstellung des Fehlers des Umwandlers aus 2 gegen die Frequenz bei Vorhandensein des Signals;
  • 6 einen Blockschaltplan einer Schaltung, die ein digitales Eingangssignal in ein Signal mit einem thermometrischen Code gemäß dem bekannten Stand der Technik umwandelt;
  • 7 einen als Beispiel dienenden Schaltplan der Verwendung von Kondensatoren eines D/A-Umwandlers aus 2 mit der Steuerschaltung aus 6;
  • 8 eine graphische Darstellung des Fehlers des Umwandlers aus 6 gegen die Frequenz bei Vorhandensein des Signals;
  • 9 eine Fehler-Frequenz-Kurve des Umwandlers aus 6 bei Abwesenheit des Signals;
  • 10 einen Blockschaltplan einer Schaltung, die ein digitales Eingangssignal in ein Signal mit einem thermometrischen Code umwandeln kann, gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11 einen als Beispiel dienenden Schaltplan der Verwendung von Kondensatoren eines D/A-Umwandlers aus 2 mit der Steuerschaltung aus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Kurve des Fehlers des Umwandlers aus 10 gegen die Frequenz bei Vorhandensein des Signals;
  • 13 eine Kurve des Fehlers des Umwandlers aus 10 gegen die Frequenz bei Abwesenheit des Signals;
  • 1 zeigt einen allgemeinen Blockschaltplan eines Digital-Analog-Umwandlers mit einem Sigma-Delta-Modulator 1, der ein digitales Signal 4 an dem Eingang empfängt, wobei das von dem Sigma-Delta-Modulator 1 kommende Signal 5 an einen Digital-Analog-Umwandler 2 angelegt ist. Das von dem Digital-Analog-Umwandler 2 kommende analoge Signal 6 wird an einen anpassenden Tiefpaßfilter 3 angelegt, der ein Ausgangssignal 7 erzeugt.
  • Der Digital-Analog-Umwandler 2 gemäß dem bekannten Stand der Technik umfasst einen D/A-Umwandler mit kapazitiven Elementen und einer Schaltung, die ein digitales Eingangssignals in ein Signal mit einem thermometrischen Code umwandeln kann.
  • In 2 ist ein als Beispiel dienender Schaltplan eines D/A-Umwandlers mit kapazitiven Elementen 21 dargestellt. Er umfaßt, wenn z. B. ein Umwandler mit einem thermometrischen Code mit acht Pegeln betrachtet wird, sieben Kondensatoren C1–C7, die jeweils einen Anschluß davon miteinander verbunden und an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 20 angelegt haben. Der nicht invertierende Eingang ist mit Masse verbunden und zwischen dem Ausgang (an dem das analoge Signal 6 anliegt) und dem invertierenden Eingang ist ein Kondensator C0 geschaltet. die Kondensatoren C1–C7 sind in Serie mit sieben Schaltern I1–I7 verbunden, die durch Signale SW1–SW7 gesteuert sind, die von einer Schaltung kommen, die ein digitales Eingangssignal in ein Signal mit einem anschließend beschriebenen thermometrischen Code umwandeln kann. Die Schalter I1–I7 verbinden selektiv nach Steuerung der Signale SW1–SW7 die Kondensatoren C1–C7 miteinander oder mit einer ersten vorbestimmten Vorspannung Vp1 oder mit einer zweiten vorbestimmten Vorspannung Vp2, die in dem Beispiel aus 2 der Masse entspricht.
  • 3 zeigt einen als Beispiel dienenden Schaltplan eines D/A-Umwandlers mit Widerstandselementen 31, der alternativ zu der Schaltung aus 2 verwendet werden kann. Er entspricht der Schaltung 21 aus 2 mit der Ausnahme, daß die Kondensatoren C0–C7 durch Widerstände R0–R7 ersetzt worden sind, wobei die anderen entsprechenden Elemente die gleichen Bezugszeichen haben.
  • 4 zeigt einen als Beispiel dienenden Schaltplan der Kondensatorverwendung des D/A-Umwandlers 21 aus 2 gemäß dem bekannten Stand der Technik. In 4 sind zehn Spalten 4150 aus sieben Elementen dargestellt, die zehn Beispiele von digitalen Werten mit acht Pegeln mit thermometrischem Code wiedergeben, in unserem Beispiel den Signalen SW1–SW7 der Steuerschalter I1–I7 entsprechen, und sie geben daher die Kondensatoren C1–C7 wieder, die für die Umwandlung verwendet werden. Insbesondere entsprechen die unter den Spalten 41 bis 50 dargestellten Zahlen den umzuwandelnden digitalen Werten und die Elemente in dunkler Farbe geben die Kondensatoren wieder, welche für die Umwandlung verwendet werden. Wenn daher n der umzuwandelnde Wert ist, werden die ersten n Kondensatoren verwendet.
  • In 5 kann das Ergebnis einer Simulation eines D/A-Umwandlers 21 mit kapazitiven Elementen mit einer vorbestimmten Verfahrenstoleranz gesehen werden, die z. B. eine Verteilung mit einem σ von 1% aufweist. Auf der Abszisse ist die Frequenz f dargestellt und auf der Ordinate ist die Amplitude A des Spektrums dargestellt, und das angelegte Signal ist eine 20 Hz-Sinuskurve mit einer Amplitude von gleich –10 dB. Insbesondere ist das Spektrum der Differenz zwischen der wirklichen analogen Spannung (die durch Elemente mit einer vorbestimmten Verfahrenstoleranz erzeugt wird) und der idealen (die durch Elemente erzeugt wird, die keine Toleranz zeigen) gezeigt, d. h. es entspricht dem Rauschen aufgrund der Toleranzen der werte des einzelnen Kondensators. Die Linien oder Töne, die in der Kurve gesehen werden können, sind eine Wirkung der Nichtlinearität.
  • Wir beziehen uns nun auf 6, die einen Blockschaltplan einer Schaltung zeigt, die ein digitales Eingangssignal 5 in ein Signal mit einem thermometrischen Code gemäß dem bekannten Stand der Technik umwandeln kann. Das von dem Sigma-Delta-Modulator 1 kommende Signal 5, das z. B. 3 Bit hat, wird vorzugsweise in einer parallelen weise auf drei getrennten Leitungen an einen thermometrischen Decoder 60 angelegt, der am Ausgang auf sieben Leitungen die Signale T1–T7 erzeugt, die einen thermometrischen Code (8 Pegel) haben, der dem am Eingang vorhandenen Wort (mit 3 Bit) entspricht. Der thermometrische Decoder 60 wird nicht weiter beschrieben, da er dem Techniker auf dem Gebiet gut bekannt ist. Die Signale T1–T7 werden an den Eingang eines Schieberegisters 61 angelegt, welches die Ausgangssignale SW1–SW7 erzeugt, die wie Steuerungen der Schalter des D/A-Umwandlers 21 mit kapazitiven Elementen aus 2 verwendet werden. Das Signal 5 wird auch an einen Addiererknoten 63 angelegt, wobei der Ausgang des Addiererknotens 63 mit einer Verzögerungsschaltung 62 verbunden ist. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 62 ist an einen Schiebeeingang 64 des Schieberegisters 61 und an einen weiteren Eingang des Addiererknotens 63 angelegt.
  • Die Schaltung aus 6 verwendet die Mischtechnik, die vorsieht, die Kondensatoren, durch welche die Umwandlung bewirkt wird, in einer periodischen Art und Weise zu verwenden.
  • Mit 7 sind analog zu 4 die Kondensatoren des D/A-Umwandlers 21 aus 2 mit der Steuerschaltung aus 6 zu sehen. Tatsächlich ist es möglich, zu sehen, daß wenn n der umzuwandelnde Wert ist, die ersten n Kondensatoren nicht verwendet werden, sondern periodisch verschoben werden. Es ist zu beginnen mit der Verwendung des Kondensators, der dem zuvor verwendeten folgt, und beim Füllen des Schieberegisters 61 ist mit dem Beginnen von demselben fortzufahren.
  • Die Verzögerungsschaltung 62 und der Addiererknoten 63 arbeiten derart, daß die Werte des in dem Schieberegister 61 vorhandenen Wortes um einen Wert verschoben werden, der gleich dem Wert des vorhergehenden Wortes ist. Mit dieser Technik wird das Rauschen, das durch die Kondensatorverfahrenstoleranzen erzeugt wird, zu hohen Frequenzen verschoben, die außerhalb des Signalbands vorherrschen, und der D/A-Umwandler 21 wird mehr linear. Diese Technik zeigt bestimmte Vorteile, aber sie hat ein die Verwendung in der Praxis stark beschränkendes Problem, welches das Vorhandensein von Tönen (Linien in dem Spektrum) ist, die sich in einer besonders offensichtlichen Art und Weise bei Vorhandensein eines konstanten oder sehr schmalen Eingangssignals zeigen. Tatsächlich kann das Ergebnis einer Simulation analog zu der in 5 gezeigten (20 Hz-Sinuskurve und Amplitude von –10 dB) in 8 gesehen werden, aber mit einer Steuerschaltung wie der aus 6, und in 9 kann eine andere Simulation gesehen werden wieder mit einer Steuerschaltung wie der aus 6, aber mit einem angelegten 20 Hz-Sinuskurvensignal und einer Amplitude, die gleich –90 dB ist. Es ist in der Tat insbesondere bei kleinen Eingangssignalen ein merkbares Vorhandensein von Tönen zu bemerken.
  • In 10 ist nun ein Blockschaltplan einer Schaltung angegeben, die ein digitales Eingangssignal in ein Signal mit einem thermometrischen Code gemäß der vorliegenden Erfindung umwandeln kann.
  • Sie unterscheidet sich von der in 6 dargestellten durch das Hinzufügen eines Addiererknotens 90 und eines Zufallszahlgenerators 91. Insbesondere ist der Ausgang der Schiebeschaltung 62 nicht direkt an den Schiebeeingang des Schieberegisters 61 sondern an einen Addiererknoten 90 angelegt, dessen Ausgang mit dem Schiebeeingang 64 verbunden ist. Der Ausgang des Zufallszahlgenerators 91 wird in einen weiteren Addiererknoten 90 eingespeist.
  • Mit 11 ist es analog zu den 4 und 7 möglich zu sehen, wie die Kondensatoren des D/A-Umwandlers 21 aus 2 mit der Steuerschaltung aus 10 verwendet werden. Es ist zu bemerken, daß die Kondensatoren periodisch verschoben werden wie in dem Fall aus 7, aber der Generator 91 erzeugt den Wert 1, der zu dem aus der Verzögerungsschaltung 62 gehenden Wert addiert wird, mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit, und er bewirkt daher, daß die periodische Verschiebung, welche durch die Verzögerungsschaltung 62 gegeben ist, springt. Das Ergebnis ist ein Spektrum, das im wesentlichen flach ist mit der Abwesenheit von Tönen auch bei kleinen Eingangssignalen wie in 12 und 13 gesehen werden kann.
  • Tatsächlich kann in 12 das Ergebnis einer Simulation gesehen werden, die analog zu der in 8 gezeigten (Sinuskurve mit 20 Hz und Amplitude von –10 dB) ist, aber mit einer Steuerschaltung wie der aus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, und in 13 kann eine andere Simulation gesehen werden, die analog zu der in 9 gezeigten (Sinuskurve mit 20 Hz und einer Amplitude von –90 dB) ist, immer mit einer Steuerschaltung wie der aus 10.
  • Der Zufallszahlgenerator 91 erzeugt vorzugsweise zwei Werte 0 und 1, aber auch andere Werte können erzeugt werden. In dem hier beschriebenen Beispiel ist die Wahrscheinlichkeit, daß der Wert 1 erzeugt wird, vorbestimmt. Ausgehend von den Kondensatortoleranzen, die von einem bestimmten Herstellungsverfahren der integrierten Schaltung erwartet werden können, und von dem Ausführen von Simulationen des D/A-Umwandlers 21, wird die Auftrittswahrscheinlichkeit des Werts 1 festgelegt, mit der ein in einem vorbestimmten Band gewünschtes und vorzugsweise flaches Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann. Die Auftrittswahrscheinlichkeit des Wertes 1 ist normalerweise kleiner als 1/10 und ist vorzugsweise geringer als 1/100.
  • Z. B. ist für einen D/A-Umwandler 21 mit drei Bit und d. h. acht Pegeln (sieben Kondensatoren) mit einem Audiosignal des Bands B = 20 kHz, einer Abtastfrequenz von zumindest fcm = 44 kHz, einer Überabtastung von 128 und einer Kondensatortoleranz mit einer Wahrscheinlichkeit mit einem σ = 1%, um ein Signal-Rausch-Verhältnis von 90 dB zu bekommen, die Auftrittswahrscheinlichkeit des wertes 1 gleich 1/4096.

Claims (10)

  1. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung, die ein digitales Eingangssignal (5) mit n Bit in ein analoges Ausgangssignal (6) umwandeln kann, mit: einem thermometrischen Decoder (60), der am Eingang das digitale Eingangssignal (5) hat und fähig ist, ein digitales Signal (T1–T7) mit einem thermometrischen Code mit 2n–1 Bit am Ausgang zu erzeugen; einem Schieberegister (61), das fähig ist, das digitale Signal (T1–T7) mit einem thermometrischen Code mit 2n–1 Bit zu empfangen, und fähig ist, 2n–1 Steuersignale (SW1–SW7) zu erzeugen; einen Digital-Analog-Umwandler (21, 31) mit modularen Elementen (C1–C7, R1–R7) mit 2n–1 gesteuerten Schaltern (I1–I7), die von den 2n–1 Steuersignalen (SW1–SW7) gesteuert werden, wobei er das analoge Ausgangssignal (6) bereitstellt; einer Verzögerungsschaltung (62) des digitalen Eingangssignals (5), wobei der Ausgang mit einem Verschiebeeingang (64) des Schieberegisters (61) verbunden ist, und wobei die Verzögerungsschaltung (62) fähig ist, am Ausgang ein verzögertes digitales Signal zu erzeugen, so daß das digitale Signal (T1–T7) mit einem thermometrischen Code mit 2n–1 Bit um eine Anzahl von Bits verschoben wird, die gleich dem Wert des verzögerten digitalen Signals ist; dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter enthält: einen Erzeuger (91) einer digitalen Zufallszahl, die aus einer Auswahl von vorbestimmten werten ausgewählt wird und eine vorbestimmte Auftrittswahrscheinlichkeit besitzt; einen Addierknoten (90), der die digitale Zufallszahl und das verzögerte digitale Signal am Eingang empfangen kann, wo bei dessen Ausgang mit dem Verschiebeeingang (64) des Schieberegisters (61) verbunden ist.
  2. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der digitalen Zufallszahl die Werte 0 und 1 umfaßt.
  3. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrittswahrscheinlichkeit des Wertes 1 geringer als 1/10 ist, und daß sie vorzugsweise geringer als 1/100 ist.
  4. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modularen Elemente Kondensatoren (C1–C7) umfassen.
  5. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modularen Elemente Widerstände (R1–R7) umfassen.
  6. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß jedes der modularen Elemente (C1–C7, R1–R7) in Serie mit den gesteuerten Schaltern verbunden ist, die selektiv die modularen Elemente (Cl–C7, R1–R7) mit einer ersten vorbestimmten Vorspannung (Vp1) oder mit einer zweiten vorbestimmten Vorspannung (Vp2) verbinden können, daß der andere Anschluß jedes der modularen Elemente (C1–C7, R1–R7) mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (20) verbunden ist, daß ein nicht-invertierender Eingang des Operationsverstärkers (20) mit Masse verbunden ist, und daß zwischen den Ausgang und den nicht-invertierenden Eingang ein modulares Element (CO) geschaltet ist.
  7. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (62) das digitale Eingangssignal (5) von n Bit verzögert.
  8. Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Eingangssignal (5) mit n Bit aus einem Parallelsignal mit einem Bit auf n Leitungen besteht.
  9. Digital-Analog-Umwandlungsverfahren, das ein digitales Eingangssignal (5) mit Wörtern von n Bit in ein analoges Ausgangssignal (6) umwandeln kann und die folgenden Phasen umfaßt: – Umwandeln des digitalen Eingangssignals mit Wörtern in Wörter mit einem thermometrischen Code; – Anlegen der Wörter mit einem thermometrischen Code an ein Schieberegister (61); – Bereitstellen der von dem Schieberegister (61) kommenden Wörter an einem Digital-Analog-Umwandler (21, 31) mit modularen Elementen; – Bewirken, daß die in dem Schieberegister (61) enthaltenen Wörter um einen dem vorhergehenden Wort gleichen Wert verschoben werden; dadurch gekennzeichnet, daß es die Phase des Bewirkens, daß die in dem Schieberegister (61) enthaltenen Wörter um eine weitere digitale Zufallszahl verschoben werden, die in einer Auswahl von vorbestimmten Werten ausgewählt wird und eine vorbestimmte Auftrittswahrscheinlichkeit besitzt, umfasst.
  10. Digital-Analog-Umwandler mit einem Sigma-Delta-Modulator (1) und einer Digital-Analog-Umwandlungsschaltung (2) nach Anspruch 1.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775339B1 (en) 1999-08-27 2004-08-10 Silicon Graphics, Inc. Circuit design for high-speed digital communication
US6417713B1 (en) * 1999-12-30 2002-07-09 Silicon Graphics, Inc. Programmable differential delay circuit with fine delay adjustment
US7031420B1 (en) * 1999-12-30 2006-04-18 Silicon Graphics, Inc. System and method for adaptively deskewing parallel data signals relative to a clock
US7068788B2 (en) * 2001-01-04 2006-06-27 Maxim Integrated Products, Inc. Data encryption for suppression of data-related in-band harmonics in digital to analog converters
US20070126616A1 (en) * 2005-12-07 2007-06-07 Min Hyung Cho Dynamically linearized digital-to-analog converter
US8094052B2 (en) 2007-05-03 2012-01-10 Qualcomm, Incorporated Circuit and method for dynamically selecting circuit elements
US7868806B2 (en) 2008-03-07 2011-01-11 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for dynamic circuit element selection in an digital-to-analog converter
US8643525B1 (en) 2013-01-03 2014-02-04 Avnera Corporation Multiple output dynamic element matching algorithm with mismatch noise shaping for digital to analog converters
KR101922108B1 (ko) * 2013-04-22 2018-11-26 삼성전자주식회사 병렬 구조의 디지털 무선 송신기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템
US10763890B2 (en) * 2017-11-10 2020-09-01 Regents Of University Of Minnesota Computational devices using thermometer coding and scaling networks on unary encoded data

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721975A (en) * 1971-10-07 1973-03-20 Singer Co High speed analog-to-digital converter
NL8003948A (nl) * 1980-07-09 1982-02-01 Philips Nv Digitaal-analoog omzetter.
EP0253950B1 (de) * 1986-07-21 1991-07-17 Deutsche ITT Industries GmbH Monolithisch integrierter Digital/Analog-Wandler
DE3709207A1 (de) 1987-02-28 1988-09-08 Standard Elektrik Lorenz Ag Schaltungsanordnung zum umwandeln von digitalen tonsignalwerten in ein analoges tonsignal
GB8803627D0 (en) * 1988-02-17 1988-03-16 Data Conversion Systems Ltd Digital to analogue converter
US5221926A (en) * 1992-07-01 1993-06-22 Motorola, Inc. Circuit and method for cancelling nonlinearity error associated with component value mismatches in a data converter
US5305004A (en) * 1992-09-29 1994-04-19 Texas Instruments Incorporated Digital to analog converter for sigma delta modulator
US5404142A (en) * 1993-08-05 1995-04-04 Analog Devices, Incorporated Data-directed scrambler for multi-bit noise shaping D/A converters
GB2296398B (en) * 1994-12-22 1998-03-25 Motorola Inc Noise cancellation circuit and method
US6124813A (en) * 1997-06-06 2000-09-26 Analog Devices, Inc. Self-linearizing multi-bit DACs
US6204788B1 (en) * 1998-08-25 2001-03-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Digital/analog conversion apparatus

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