NL7811730A

NL7811730A - (b+a)-bits-d/a-omzetter met b-bits-hulp-d/a-omzetter.

Info

Publication number: NL7811730A
Application number: NL7811730A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-06-03
Also published as: SE7909790L; IT1127620B; FR2443167A1; AU535977B2; US4306222A; BE880308A; DK503379A; DK158692C; CA1137636A; JPS5575344A; SE437906B; GB2041681B; NL173339C; JPS6016139B2; NL173339B; DK158692B; AU5314879A; GB2041681A; CH652877A5; AT364553B

Description

i t* PHN 9292 N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"(b+a)-bits-D/A~omzetter met b-bits-hulp-D/A~omzetter".

A« Achtergrond van de uitvinding A( Ί )._Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een digitaal 5 analoog omzetter (afgekort D/A-omzetter), voor het omzet ten van een digitaal signaal, bestaande uit een reeks codewoorden die elk een menigvuldigheid aan bits bevatten, in een analoog signaal.

10 Ais). Beschrijving van de stand van de techniek D/A-omzetters worden in onderling zeer verschillende technische gebieden toegepast. In zijn algemeenheid zetten zij een digitaal signaal, dat wordt gevormd door een opeenvolging van codewoorden die elk een bepaald aan-15 tal bits bevatten en die optreden met een bepaalde bemon- sterfrequentie f , om in een tijd continu signaal. Voor s deze omzetting wordt elk codewoord omgezet in een sig- naalmonster waarvan de amplitude evenredig is met genoemd codewoord en constant is gedurende een bemonsterperiode 20 T die gelijk is aan l/f . Op deze wijze wordt een trap- s vormig signaal verkregen dat gebruikelijkerwijze nog wordt toegevoerd aan een laagdoorlaat filter, aan de uitgang waarvan het gewenste analoge signaal optreedt. Uit-voeringsvoorbeelden van D/A-omzetters zijn te vinden in 25 referentie 1. Vele D/A-omzetters zijn opgebouwd uit een aantal weerstanden waardoor nauwkeurig gedefinieerde 781 1 7 3 0 * .2 L , PHN 9-292 . .. . .........

stromen vloeien. Het aantal stromen dat voor het decoderen van een codewoord nodig is, is tenminste gelijk aan het aantal bits waaruit dit codewoord bestaat. Zijn deze codewoorden verkregen door codering van een spraaksignaal, 5 dan bevatten zij doorgaans niet meer dan 12 bits. Zijn zij echter verkregen door codering van een muzieksignaal en wordt na decodering hi-fi kwaliteit geeist, dan bevatten zij bijvoorbeeld 16 bits. Hoe meer bits een codewoord bevat hoe nauwkeuriger de weerstanden en de stromen moe- 10 ten zijn en hoe hoger daardoor ook de complexiteit en de prijs van een dergelijke D/A-omzetter. Deze prijs vormt nu een belemmering voor de toepassing van deze D/A-omzet-ters in bijvoorbeeld audio-apparatuur, zoals magnetofoons, voor de consumentenmarkt.

15 In het hierna volgende zal een codewoord dat uit bijvoorbeeld d bits bestaat worden aangeduid met "d-bits-codewoord". Op overeenkomstige wijze zal een D/A-omzetter die is ingericht voor het decoderen van een d-bits-codewoord worden aangeduid met "d-bits-D/A-omzetter".

20 B. Samenvatting van de uitvinding

De uitvinding beoogt een digitaal-analoog omzetter aan te geven die op economisch verantwoorde wijze te realiseren is.

25 De digitaal-analoog omzetter voor het omzetten van een digitaal signaal, dat wordt gevormd door een reeks codewoorden die elk b+a bits bevatten, in een analoog signaal, is overeenkomstig de uitvinding voorzien van: a. een omzetter-ingang voor het ontvangen van het digita- 30 le signaal en van een omzetter-uitgang; b. integratie- en amplitude-begrenzende middelen voor het opwekken van een digitaal hulpsignaal dat een in amplitude begrensde versie is van het geïntegreerde en aan deze middelen toegevoerde digitale signaal; 35 c. eerste koppelmiddelen voor het koppelen van de ingang van de integratie- en amplitude-begrenzende middelen 781 1 730 - 3 - t _-JEHN._9.292-_________________________________________________________________________--, met de omzetter- ingang; d. kwantiseermiddelen die zijn aangesloten op genoemde integratie- en amplitude-begrenzende-middelen voor het beperken van de woordlengte van de codewoorden van het 5 digitale hulpsignaal ter opwekking van een kwantiseer- middelenuitgangssignaal dat wordt gevormd door een reeks codewoorden die elk b bits bevatten; e. differentie- en amplitude-herstellende-middelen; f. tweede koppelmiddelen voor het koppelen van de ingang 10 van de differentie- en amplitude-herstellende-middelen met de uitgang van de kwantiseermiddelen; g. derde koppelmiddelen voor het koppelen van de uitgang van de differentie- en amplitude-herstellende-middelen met de omzetter-uitgang; 15 h. een b-bits-hulp-digitaal-analoog-omzetter die is opge nomen in het circuit dat gevormd wordt door de tweede koppelmiddelen, de differentie- en amplitude-herstelleii-de-middelen en de derde koppelmiddelen.

Met de digitaal-analoog omzetter volgens de 20 uitvinding wordt een (b+a)-bits-D/A-omzetting gerealiseerd, terwijl daartoe gebruik wordt gemaakt van een in het algemeen goedkopere en eenvoudiger b-bits-hulp-D/A-omzetter.

Om toch een signaal-kwantiseringsruis-verhouding te verkrijgen behorende bij een (b+a)-bits-D/A-omzetter, wordt ’ 25 een voorbewerking uitgevoerd op het digitale ingangssig naal alvorens dit signaal aan de kwantiseermiddelen toe te voeren. Op het uitgangssignaal van de kwantiseermiddelen wordt vervolgens nog een nabewerking uitgevoerd. Door de nabewerking wordt het kwantiseringsruissignaal dat door 30 de kwantiseermiddelen wordt geïntroduceerd verplaatst naar een zodanige frequentieband dat zij door een filter-circuit kan worden onderdrukt. De voorbewerking dient er voor om genoemde onderdrukking van het ruissignaal te realiseren zonder beïnvloeding van het gewenste signaal.

C._Korte beschrijving van de Figuren 35 781 1 7 3 0 Γ· 4 ΡΗΝ 9292

Figuur 1 toont schematisch het vermogensspek-trum van een analoog signaal;

Figuur 2 toont eveneens schematisch één periode van het vermogensspektrum van een digitaal signaal, waar-5 mede als bemonsterfrequentie de Nyquist frequentie is ge associeerd.

Figuur 3 toont één periode van het vermogens-spektrum van een digitaal signaal en het door amplitude-kwantisering geïntroduceerde ruissignaalvermogensspektrum; 10 Figuur 4 toont het symbool voor een interpola tor;

Figuur 5 toont schematisch één periode van het vermogensspektrum van het uitgangssignaal van de interpolator van Figuur 4 indien daaraan een signaal wordt toege-15 voerd dat het in Figuur 2 weergegeven vermogensspektrum bezit;

Figuur 6 toont één periode van het vermogensspektrum van een digitaal signaal waarmede een bemonsterfrequentie is geassocieerd, die N=2 maal hoger is dan de 20 Nyquist frequentie, alsmede het door amplitude-kwantise ring geïntroduceerde ruissignaalvermogensspektrum;

Figuur 7 toont schematisch de algemene opbouw van de digitaal—analoog omzetter volgens de uitvinding;

Figuur 8 toont het verloop van de in uitdruk- p 25 king (21) voorkomende funktie sin (27TfT/2)

Figuur 9 toont een variant van de in Figuur 7 weergegeven digitaal-analoog omzetter;

Figuur 10. toont grafisch het verloop van een periodieke amplitude-begrenzings-funktie die in elke pe-30 riode niet-lineair is;

Figuur 11 toont grafisch het verloop van een periodieke amplitude-begrenzings-funktie die in elke periode lineair is;

Figuur 12 toont een vereenvoudiging van de in 35 Figuur 9. weergegeven digitaal-analoog omzetter;

Figuur 13 toont een uitvoeringsvoorbeeld van de 78 1 1 7 3 0 *

Claims

1. Digitaal-analoog omzetter voor het omzetten van een digitaal signaal, dat wordt gevormd door een reeks 10 codewoorden die elk b+a bits bevatten, in een analoog signaal, met het kenmerk, dat deze digitaal-analoog omzetter is voorzien van: a. een omzetteringang voor het ontvangen van het digitale signaal en van een omzetteruitgang; 15 b. integratie- en amplitude-begrenzende-middelen voor het opwekken van een digitaal hulpsignaal dat een in amplitude begrensde versie is van het geïntegreerde en aan deze middelen toegevoerde digitale signaal; c. eerste koppelmiddelen voor het koppelen van de ingang 20 van de integratie- en amplitude-begrenzende-middelen met de omzetteringang; d. kwantiseermiddelen die zijn aangesloten op genoemde integratie- en amplitude-begrenzende-middelen voor het beperken van de woordlengte van de codewoorden van het 25 digitale hulpsignaal ter opwekking van een kwantiseer- middelenuitgangssignaal dat wordt gevormd door een reeks codewoorden die elk b bits bevatten; e. differentie- en amplitude-herstellende-middelen; f. tweede koppelmiddelen voor het koppelen van de ingang 30 van de differentie- en amplitude-herstellende-middelen met de uitgang van de kwantiseermiddelen; g. derde koppelmiddelen voor het koppelen van de uitgang van de differentie- en amplitude-herstellende-middelen met de omzetteruitgang; 35 h. een b-bits-hulp-digitaal-analoog-omzetter die is opge nomen in het circuit dat gevormd wordt door de tweede 781 1 7 30 25 - PHN 9292 ________________________________ _________________________________ ______________ koppelmiddelen, de differentie- en amplitude-herstellende-middelen en de derde koppelmiddelen.

2. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de funktie die het verband beschrijft 5 tussen het hulpsignaal dat door de integratie- en ampli- tude-begrenzende-middelen wordt geleverd en de geïntegreerde waarde van het aan deze middelen toegevoerde signaal een periodieke funktie is.

3· Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat het verband tussen het digitale hulpsignaal |y(n)J dat door de integratie- en amplitude-begrenzende-middelen wordt geleverd en het digitale ingangssignaal ^x'(n)J van deze middelen wordt gegeven door de betrekking y(n) =/?|5 ac'UJ-tjR] i=-cO waarin: en R elk een willekeurig reëel en positief getal, n en i elk een geheel getal voorstellen met -00 < n < CO en -oO < i < OO 20 kn een geheel en positief getal voorstelt en zodanige waarde heeft dat -A<y(n)< A met A een geschikt gekozen positief getal.

4. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de integratie- en amplitude-begrenzende- 25 middelen zijn voorzien van middelen voor het opwekken van een digitaal getal dat representatief is voor het verschil k -k . n n-1

5. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde amplitude-herstellende-midde- 30 len worden gevormd door een optelinrichting waarvan een eerste ingang is aangesloten op de uitgang van de diffe-rentiemiddelen en waarvan de uitgang is verbonden met genoemde derde koppelmiddelen.

5· Elk van de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden is voorzien van een uitgangsfilter 6. In veel toepassingen 5 zal echter van een dergelijk filter kunnen worden afge zien. E(7). CONCLUSIES;

6. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusies 4 781 1 7 3 0 PHN 9292 en 5 j “iet het kenmerk, dat zij verder is voorzien van middelen voor het opwekken van een signaal dat representatief is voor het produkt (k -k i)RV waarbij RV een constant referentiesignaal voorstelt, welke middelen 5 zijn gekoppeld met genoemde integratie- en amplitude- begrenzende-middelen en met een tweede ingang van genoemde optelmiddelen.

7. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 5> met het kenmerk, dat de uitgang van de differentiemiddelen 10 tevens is aangesloten op een polariteitsdetectorschakeling die een schakelinrichting bestuurt via dewelke een eerste dan wel een tweede referentiesignaal van constante grootte aan een tweede ingang van de optelinrichting wordt toegevoerd in afhankelijkheid van de polariteit van het uit-15 gangssignaal van de differentiemiddelen.

8. Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde eerste koppelmiddelen zijn voorzien van een optelinrichting waaraan een referentie-codewoord wordt toegevoerd. 20

9· Digitaal-analoog omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde eerste koppelmiddelen zijn voorzien van een interpolerend digitaal filter. 78 1 1 7 30