JPH04505388A - 高直線性を有するｄ／ａ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高直線性を有するＤ／Ａ変換器 本発明は、ディジタル入力量をアナログ出力量に、Ｄ／Ａ変換器により変換する 方法に関する。

１つのＤ／Ａ変換器によって大きな量子化領域をカバーするためには、このＤ／ Ａ変換器のビット数は高（構成されなければならない、この種のＤ／Ａ変換器に 対するコストは非常に高い、従って、コストを節約するためにあまり大きな量子 化領域を処理することのできない変換器を使用することが公知である。この場合 次のようにして大きな領域が得られる。すなわち、Ｄ／Ａ変換器固有の量子化領 域内でＤ／Ａ変換器が出力電圧を細かいステップで出力し、出力側では量子化領 域の端部に達した際、付加的電流源ないし電圧源が接続される。各電流源ないし 電圧源は出力電圧をＤ／Ａ変換器の１ステツプだけ粗く変化させ、変換器は次に 隣接するステップの間再び、アナログ出力量の変化を細かいステップで行うので ある。しかし、変換器の構成素子公差、アナログ出力値を粗く調整するために接 続された付加的電源の構成素子公差並びに熱的ドリフトおよび老化のため、隣接 する領域に対する粗ステップが、Ｄ／Ａ変換器によって量子化領域端部で送出さ れる値に相応することの方が稀である。このような粗ステップにより、上方また は下方の値への不連続的個所が惹起され得る。しかし形成される出力関数は、通 常連続的に経過しなければならない。

例えば自動退局回路において同調電圧をディジタル段で次のように変化すること が公知である。すなわち、全同調電圧領域が粗ステップで変化され、この粗ステ ップ内で同調電圧が微ステップで変化されるようにするのである。微ステップで 走査された粗ステップの終了時に次の粗ステップが投入接続される。この粗ステ ップの開始点は直前に調整された値の上側にあることもある。そのためこの開始 から再び微ステップへ始まる同調電圧値が検出されない、従い公知の回路装置で は次の粗ステップの移行の際、新たに調整される粗ステップの開始が直前に達し た値の常に下側にあるようにする。この手段は同調電圧従い放送局が飛び越され ることを確実に阻止する（ＤＥ３０３７０２１）、Ｌかしこの手段は出力関数に 跳躍の発生することを阻止しない、このことは放送局探索の際には問題とならな い、しかしその他の場合、例えば音声再生装置で音量を調整する際、この種の不 連続性は問題となる。

本発明の課題は、接続可能な付加的電源を備えた、量子化領域の狭いＤ／Ａ変換 器を用いたＤ／Ａ変換方法において、出力関数から不連続個所が消失するように 改善することである。この課題は請求項１に記載された方法により解決される。

以下本発明を図面を用いて説明する。

図１は、従来の技術から公知の回路構成を示し、図２は、図１に所属する曲線経 過を示し、図３は、本発明による回路を示し、 図４と図５は、図３の回路の特性曲線を示し、図６は、本発明の簡単化した回路 図を示し、図７は、図６の説明に用いる線図であり、図８は、本発明の別の実施 例を示し、 図９は、図８の説明に用いる線図である。

図１には図２と関連して従来技術による回路がどのように動作するかが例で示さ れている。制御回路、例えばマイクロプロセッサ１はその出力側りに、ｏｏｏｏ 　。

０００から１１１１１１１１へディジタルステップで増分される２通信号を出力 する。このディジタル信号はＤ／Ａ変換器２へ出力され、微ステップで変化する アナログ出力信号がその出力側ａｌから取り出される。ディジタル値が１１１１ １１１１に達すると、マイクロプロセッサｌは出力りを、形成すべき出力信号を さらに高める際にｏｏｏｏ　ｏｏｏｏに切り換え、付加的に別のＤ／Ａ変換器２ と出力側ａ２を介してｌ粗ステップだけさらに切り換える。この１粗ステツプは Ｄ／Ａ変換器２の量子化領域に相応する。２つの出力側ａ１とａ２は加算段４を 介して出力側Ａに出力される。この出力側Ａからアナログ信号が取り出される。

Ｄ／Ａ変換器３は４ビツト変換器として示されている。従い、この変換器はその 出力側ａ２に１６粗ステツプを形成することができる。

Ｄ／Ａ変換器３は相応のディジタル接続可能電流源または電圧源により置換する こともできる。この装置によりｎステップで検出される領域は式ｎ（２−８−１ ）により定められる。

図２に示されているように、粗いステップから次の粗いステップへの移行個所に は不連続性が生じる。というのは、粗いステップがＤ／Ａ変換器の量子化領域に 正確には相応しないからである。これは例えば構成素子公差または他の影響によ る。このような不連続性は、ＸＩからＸＩ’　に示したような下方への信号変化 またはＸ２からＸ２’　に示したような上方への信号変化を生じる。しかしこの ような信号経過は上に述べた理由から不所望のものである。

この不都合な状態を取り除くため、図３の回路が作製された。この回路の作用を 図４に関連して説明する。

ここでは３つの閾値８１〜Ｓ３が形成される。公知の回路に対し付加的に３つの 比較器に１、Ｎ２、Ｎ３が出力側Ａに接続される。これらの比較器は形成された 出力電圧を種々異なる基準電圧と比較する。この種々異なる基準電圧は例えば固 定の基準電圧Ｕに接続された分圧器により形成することができる０分圧器は抵抗 Ｗｌ、Ｗ２、Ｎ３からなる。しかし抵抗は別のＤ／Ａ変換器を介して構成するこ ともできる。その際それぞれの閾値は、Ｄ／Ａ変換器２の入力値１１１１１１１ １がｎ特表千４−５０５３８８　（３） 番目の粗ステップで達することとなる値よりも下側にあり、かつＤ／Ａ変換器２ の入力値ｏｏｏｏ　ｏｏｏｏが（ｎ＋１）番目の粗ステップで調整される値より も上側にある値でなければならない、このようにして幅Ｂのオーバラップ領域が 発生する。ａカミ圧がこの閾値の１つを上回ると直ちに、相応の比較器Ｋｌ、に ２ないしに３がマイクロプロセッサｌに信号を送出する。マイクロプロセッサは これに基づき次の粗ステップを開始し、同時にＤ／Ａ変換器２にオフセットを印 加する。

図４の回路の機能を説明する際、マイクロプロセッサ１の出力りは値ｏｏｏｏ　 ｏｏｏｏから始まりディジタルで公知のように増分計数されることを前提とする 。第１の粗ステップ内でその最終値１１１１１１１１に達する前に、出力側Ａの 信号は閾値Ｓｌに達する。この閾値Ｓｌは例えば値１１１１１０１１に相応する ことができる。この値または最終値に達するまでに生じる差分値はマイクロプロ セッサ１のメモリにファイルされている。同時に出力側りはｏｏｏｏ　ｏｏｏｏ にセットされ、次の粗ステップが開始される。この粗ステップは閾値Ｓ１の下側 になければならない、そのところからＤ／Ａ変換器２は新たに、閾値Ｓ１に再び 達するまで増分計数する。このディジタル値、例えば００００００１１もファイ ルされている０曲線経過のこの個所を明確にするため、図４のａに拡大して示し である。さらに増分計数すると、第１の粗ステップ内で閾値Ｓ２に達する。この 閾値Ｓ２はディジタル入力信号１１１１１１０１に相応することができ、やはリ ファイルされている。ここでも最終値までの差分をファイルしておくことができ る。ディジタル入力信号をゼロセットすることによりＮ２の粗ステップが開始さ れ、Ｄ／Ａ変換器２は再び閾＠Ｓ２に達するまで増分計数する。この閾値Ｓ２で は入力値は０００００１１０であり、これもファイルされている。この瞬間は図 ４のｂに拡大して示されている。

図５にはＤ／Ａ変換器２の出力関数が示されている。

この関数は最初の較正とファイルに従い生じる０次の粗ステップへ切曽わる個所 に不連続性がもはや存在していないことが明瞭に示されている。

図６には４つだけの粗ステップに対する簡単な例が示されている。ここでは粗い Ｄ／Ａ変換器３に対して２ビツトが必要である。（２−ｎ−１）＝３の比較器が 必要となる図３の実施例とは異なり、比較器の数は２に減少し、図３ではｎｗ４ であれば１５個の比較器が必要であるが、ｎｗ４の場合４に減少している。第１ の（２°０）番目のステップは零から閾値Ｓ１に達する。第２の（２°１）番目 のステップは閾値Ｓｌから閾値Ｓ２に達する。第３の（２°０＋２”ｌ）番目の ステップは閾値Ｓ２から閾値Ｓ３に達する。第４の（２°２）番目のステップは 閾値Ｓ３から開始する。

Ｄ／Ａ変換器２に対して次の粗ステップへ移行するのためにオフセット値を形成 することは、ここではこれをＤ／Ａ変換器３の重み付は制御に相応してオフセッ ト値を記憶することにより行われる。それにより、粗ステップの開始時に相応の オフセット値が調整される。

この実施例を図７を用いて明確にする。第１の（２’Ｏ）番目の粗ステップＳＴ Ｉでは、Ｄ／Ａ変換器２にオフセット値０が印加される。第２の（２°ｌ）番目 の粗ステップＳＴ２に切り換えるため第１の閾値Ｓ１に達した際、求められたオ フセット値０３１は＋４であるとする。第３の粗ステップＳＴ３において第２の 閾値Ｓ２に達した際、求められたオフセット値は＋２とする。第４の粗ステップ ＳＴ４に切り換えるため第３の閾値Ｓ３に達した際、第３の粗ステップのオフセ ット値Ｏ３３（＋２）に、第２の粗ステップＳＴ２の記憶されているオフセット 値Ｏ３２（＋４）が加算される。すなわち、＋６の新しいオフセット値が生じる 。

図８にはさらに別の実施例が示されている。この実施例では、隣接する粗ステッ プへの切換および開始を唯１つの比較器Ｋにより処理することができる。そのた め、この比較器のＮ１入力端にはＡに形成されたアナログ出力電圧が印加される 。第２の入力側はオフセット電圧を受け取る。このオフセット電圧はａ２にてＤ ／Ａ変換器３から取り出される。このオフセット電圧に固定のオフセット電圧Ｕ Ｏが重畳される。

図９にはこのことが詳細に示されている。ここにはアナログ出力量への経過がデ ィジタル入力値りに依存して示されている。ここでも、粗ステップＡＯ，ＡＩ。

Ａ２．Ａ３はＤ／Ａ変換器３により形成され、粗ステップ内の微ステップはＤ／ Ａ変換器２により形成される。第１の粗ステップは値ＡＯで開始し、第２の粗ス テップは値Ａ１で開始する、等々、粗ステップのステップ幅はＧであるとする。

Ｄ／Ａ変換器３により形成される粗ステップの開始時に、Ｄ／Ａ変換器２はその 最小値、例えば零を送出する。閾値Ｕｒｅｆｌ−Ｕｒｅｆ３は、Ｄ／Ａ変換器２ による最大可能なアナログ値（この値は粗ステップｎ内にある）と、Ｄ／Ａ変換 器２が零にセットされた後であって、隣接する粗ステップ（ｎ＋１）の開始に相 応する値との間にそれぞれある。閾値Ｕｒｅｆはオフセット電圧ＵＯを粗ステッ プｎの値に重畳することにより形成される。ここでＵＯの大きさは、ステップ幅 Ｇに、上に定義したオーバラップ領域Ｂを式ＵＯ−Ｇ＋ｂに従い加算することで 得られる。有利には、ｂに０．５Ｂを選択する。このようにすると、ステップｎ に対して基準電圧Ｕｒｅｆが一般式から得られる。

Ｕ　ｒ　ｅ　ｆｎｘＡｎ−１＋Ｇ＋ｂ 上の説明は出力量Ａの増分計数に関連する。出力量Ａを減算計数する場合は、基 準電圧Ｕｒｅｆを切り換えなければならない、これは図８に、所定量Ｇの電源を 橋絡することにより象徴的に示されている。橋絡は特表平４−５０５３８８　（ ４） マイクロプロセッサｌにより線路Ｉ／Ｄを介して制御される。減算計数の場合の 基準電圧はステップｎに対して式、 Ｕ　ｒ　ｅ　ｆｎ＝Ａｎ−１＋ｂ に従い定められる。すなわち、これは増分計数の場合の先行するステップ（ｎ− １）の基準電圧と同じ大きさである。

Ｄ＝７７７７１り１１　Ｄ；ｅ（７１１１１１１１７Ｄ＝７７７７７１りＩ　Ｄ ＝ｅｌ（１（１１７７１０＝　ＩＩＩ（ｉｌｌ　ＩＩＨＩ Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、５ ノ　３　Δ 国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９０００７５０ Ｓ＾　３６６３０

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｄ／Ａ変換器と、アナログ出力量を粗いディジタルステップに変換する装置 とを用いて、ディジタル入力量をアナログ出力量に変換する方法であって、前記 Ｄ／Ａ変換器はアナログ出力量を微ステップで増分計数し、さらに前記装置はＤ ／Ａ変換器の量子化領域に達する前にオーバラップ領域の形成の下で接続される 、変換方法において、 閾値（Ｓ）をオーバラップ領域（Ｂ）内に設定し、出力量が当該閾値（Ｓ）に達 した際、当該出力量に相応ずる第１の入力値を記憶し、同時にＤ／Ａ変換器（２ ）の入力を零にセットし、閾値（Ｓ）の下側にある粗ステップを開始し、その後 閾値（Ｓ）に新たに達するまでＤ／Ａ変換器を増分計数し、得られた第２のディ ジタル入力値を同様に記憶し、Ｄ／Ａ変換器（２）が増分計数するときであって 、アナログ出力量が形成される場合、記憶した第１のディジタル値に達する度毎 に、粗ステップを開始し、Ｄ／Ａ変換器に、記憶した第２のディジタル値よリ１ 微ディジタルステップだけ高めたディジタル値をオフセットとして印加し、 Ｄ／Ａ変換器（２）が減算計数するときであって、記憶した第２のディジタル値 に達する際、粗ステップを取りやめ、 Ｄ／Ａ変換器（２）に、この記憶した第２のディジタル値から１微ステップだけ 減算した値をオフセットとして印加する、ことを特徴とずる変換方法。
2. ２．複数の閾値（Ｓ１、Ｓ２、・・・・・・Ｓｎ）をＤ／Ａ変換器（２）の量子 化領域の間隔で設け、当該閾値を特徴付けるディジタル値を記憶する請求項１記 載の方法。
3. ３．記憶すべき第１および第２の値に対して、Ｄ／Ａ変換器（２）の量子化領域 の上側ないし下側に対する差分を用いる請求項１または２記載の方法。
4. ４．比較器（Ｋ）を設け、該比較器は閾値（Ｓ）に達した際、ディジタル値の記 憶に対する信号を出力する請求項１から３までのいずれか１記載の方法。
5. ５．粗ステップをディジタルで接続可能な電流源を用いて形成する請求項１から ４までのいずれか１記載の方法。
6. ６．粗ステップを別のＤ／Ａ変換器（３）を用いて形成する請求項１から４まで のいずれか１記載の方法。
7. ７．切換に対するオフセットとしてＤ／Ａ変換器（２）に用いる値を、Ｄ／Ａ交 換器（３）の重み付け制御に依存して記憶する請求項３記載の方法。
8. ８．次の粗ステップへ切り換えるために唯１つの比較器（Ｋ）を用い、該比較器 の第１の入力側には形成されたアナログ出力量が印加され、その第２の入力側に はオフセット電圧（Ｕｒｅｆ）が印加され、該オフセット電圧はＤ／Ａ変換器（ ３）の粗ステップ（ｎ＊Ｇ）の値に相応し、該値に電圧（ＵＯ）が重畳され、該 電圧（ＵＯ）は出力信号の変化の方向に依存して切換可能であり、該変化は出力 信号の増分計数の際には値Ｇ＋ｂに相応し、出力信号の減算計数の際には値ｂに 相応する請求項１から３および６のいずれか１記載の方法。