NL8203446A - Analoog-digitaalomzetschakeling. - Google Patents

Description

PHN 10.435 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Analoog-digitaalomzetschakel ing.

De uitvinding heeft betrekking op een analoog-digitaalomzet-schakeling bevattende een analoog-digitaalomzetter met een ingang en een aantal uitgangen, een teller met tellerstanduitgangen en daarmee verbonden uitgangen van de omzetschakeling voor de meest significante bits 5 van een door de omzetschakeling omgezet signaal, een met de tellerstand-uitgangen gekoppelde digitaal-analoogomzetter en een met een ingang van de omzetschakeling en een uitgang van de digitaal-analoogomzetter gekoppelde verschildrenopelschakeling waarvan een uitgang is gekoppeld met de teller voor het daaraan leveren van een drempeloverschrijdings-10 signaal bij een te groot verschil tussen een om te zetten analoog signaal en het uitgangssignaal van de analoog-digitaalomzetter.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 3 516 085 is een analoog-digitaalomzetschakeling van de bovengenoemde soort bekend waarbij de ingang van de analoog-digitaalomzetter het verschil tussen het ingangs-15 signaal van de omzetschakeling en het uitgangssignaal van de digitaal-analoogomzetter krijgt toegevoerd en de uitgang van de verschildrempel-schakeling met een ingang van de teller is verbonden die het op- of aftellen van de teller bepaalt. Door toepassing van deze teller wordt het aantal bits in de uitgangssignaalcombinatie van de omzetschakeling ver-20 groot zonder dat de analoog-digitaalomzetter hoeft te worden uitgebreid.

De uitvinding heeft ten doel een analoog-digitaalomzetschake-ling te verschaffen die bijzonder geschikt is voor de verwerking van videosignalen, met behoud van het voordeel dat de analoog-digitaalomzetter niet behoeft te worden uitgebreid voor het verkrijgen van een 25 groter aantal bits in de uitgangssignaalcombinatie dan de analoog-digitaalomzetter kan leveren.

Een analoog-digitaalomzetschakeling van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding heeft daarom tot kenmerk, dat de ingang van de analoog-digitaalomzetter is verbonden met de ingang van de 30 omzetschakeling en de uitgangen ervan zijn verbonden met tellerstand-ingangen van de teller, terwijl de uitgang van de verschildrempelschake-ling is verbonden met een tellerstandinschrijfingang van de teller en 8203446 I , PHN 10.435 2 een f ij n-analoog-digitaalomzetter is gekoppeld met de ingang van de omzetschakeling en de uitgang van de digitaal-analoogomzetter van welke fijn-analoog-digitaalomzetter uitgangen zijn gekoppeld net verdere ingangen van de digitaal-analoogcmzetter en met uitgangen van de omzet-5 schakeling voor de minst significante bits van het omgezette signaal terwijl een telsignaalingangscombinatie van de teller is gekoppeld met de uitgangscombinatie van een correctieschakeling voor het corrigeren van de tellerstand bij langzame amplitudevariaties van het om te zetten analoge signaal van welke correctieschakeling een ingang is gekoppeld 10 met de uitgang van de digitaal-analoogomzetter en een ingang is gekoppeld met de ingang van de omzetschakeling.

Deze maatregelen volgens de uitvinding maken de cmzetschake-ling bijzonder geschikt voor het verwerken van een videosignaal omdat de teller bij het optreden van sprongen in het videosignaal onmiddellijk 15 de grofbits gaat leveren. De fijnbits zijn dan niet ter beschikking maar dat is niet van belang omdat bij sprongen de nauwkeurigheid van de omzetting minder belangrijk is. Bij kleine signaalamplitude-variaties en na het optreden van een sprong wordt de omzetting nauwkeurig bijgestuurd door de fijn-analoog-digitaalomzetter.

20 De uitvinding zal nu aan de hand van de tekening worden toe gelicht.

In de tekening illustreert:

Figuur 1 met een blokschema een mogelijke uitvoering van een analoog-digitaalomzetschakeling volgens de uitvinding en 25 Figuur 2 eveneens met een blokschema een andere mogelijke uit voering van een analoog-digitaalomzetschakeling volgens de uitvinding.

In figuur 1 wordt aan een ingang 1 van de omzetschakeling een om te zetten analoog videosignaal toegevoerd. De ingang 1 is tevens de ingang van een analoog-digitaalomzetter 3 waarvan een uitgangscombinatie 30 5, 7, 9, 11, 13 aan een combinatie van tellerstandingangen 15, 17, 19, 21, 23 van een teller 25 ligt.

De teller 25 heeft een combinatie van tellerstanduitgangen 27, 29, 31, 33, 35 die tevens uitgangen van de omzetschakeling zijn voor de meest significante bits MSB van een omgezet signaal en die 35 verder zijn verbonden met een aantal ingangen 37, 39, 41, 43, 45 van een digitaal-analoogomzetter 47.

Een uitgang van de digitaal-analoogomzetter 47 ligt aan een 8203446

' I

PHN 10.435 3 ingang 51 van een meerfimctieschakeling 53 waarvan een verdere ingang 55 aan de ingang 1 van de omzetschakeling ligt, een uitgang 57 aan een tellerstandinschrijfingang 59 van de teller 25 en een tweetal uitgangen 61, 63 aan een telsignaalingangscombinatie 65, 67 van de teller 25. De 5 ingang 65 hiervan is een telsignaalingang en de ingang 67 een ingang voor een signaal dat het op- en aftellen van de teller 25 bepaalt.

De meerfunctieschakeling 53 heeft verder een tweetal uitgangen 69, 71, die tevens LSB-uitgangen van de omzetschakeling zijn voor de minst significante bits van het omgezette signaal en die verder aan 10 een tweetal ingangen 73, 75 van de digitaal-analoogomzetter 47 liggen.

De digitaal-analoogomzetter 47 zet alle bits van een uitgangs-signaalcombinatie van een omgezet signaal om in een aan de uitgang 49 ter beschikking komend analoog signaal.

De omzetschakeling bevat verdere een kloksignaalgenerator 15 77 met een uitgang 79 die een kloksignaal levert aan een ingang 81 van de analoog-digitaalomzetter 3, een uitgang 82 die aan een ingang 83 van de meerfunctieschakeling 53 een in dit geval tegelijk met het kloksignaal aan de uitgang 79 van de kloksignaalgenerator 77 optredend klok-ν' een λ signaal levert en een uitgang 84 die/in dit geval ten opzichte van de 20 signalen aan de uitgang 79 en 82 in fase verschoven kloksignaal levert aan een ingang 85 van de digitaal-analoogomzetter 47. De faze van de kloksignalen zal in het algemeen moeten worden aangepast aan de gebruikte componenten.

De ingang 51 respektievelijk 53 van de meerfunctieschakeling 25 53 is verbonden met een ingang 87 respektievelijk 89 van een verschil- drempelschakeling 91 waarvan een uitgang 93 aan de uitgang 57 van de meerfunctieschakeling 53 ligt. De verschildrempelschakeling 91 levert een drempeloverschrijdingssignaal als de abolute waarde van het verschil aan zijn ingangen 87, 89 bijvoorbeeld groter is dan overeenkomend 30 met de maximum waarde van de bits die door de uitgangen 69 en 71 van de meerfunctieschakeling 53 worden geleverd of desgewenst met een iets hogere waarde bij het optreden van ruisproblemen. Dit is het geval bij amplitudesprongen van het ingangenssignaal die groter zijn dan overeenkomend met de maximum waarde van die bits of de genoemde iets hogere 35 waarde.

In dat geval neemt de teller 25 een stand aan die bepaald wordt door de uitgangssignaalcombinatie van de analoog-digitaalomzetter 3.

8203446 PHN 10.435 4

Omdat het dreirpeloverschrijdingssignaal aan de uitgang 93 van de verschildrenpelschakeling 91 verder wordt toegevoerd aan een teller-standinschrijfingang 95 van een tweede teller 97 waarvan een tweetal tellerstandingangen 99, 101 in dit geval beide een nul, maar desgewenst 5 een andere combinatie krijgen toegevoerd, neemt deze tweede teller 97 dan de nulstand aan die dan ook aan een tweetal met de uitgangen 71, 69 van de meerfunctieschakeling 53 verbonden tellerstanduitgangen 103, 105 optreedt.

Van de tweede teller 97 ligt een telsignaalingang 107 aan de 10 kloksignaalingang 83 van de meerfunctieschakeling 53, een telrichting-ingang 109 aan een uitgang 111 van een vergelijkingsschakeling 113 waaraan ook de uitgang 63 van de meerfunctieschakeling 53 ligt. De vergelijkingsschakeling 113 heeft een tweetal ingangen 115, 117, die aan de ingangen 51 en 55 van de meerfunctieschakeling 53 liggen. De uitgang 15 61 van de meerfunctieschakeling 53 ligt aan een overloopsignaaluitgang 119 van de tweede teller 97.

De vergelijkingsschakeling 113 geeft aan zijn uitgang 111 een logisch nul- of éénsignaal af afhankelijk van het feit of het verschil tussen de signalen aan zijn ingangen 115 en 117 negatief of positief 20 is. Onder invloed hiervan corrigeren de tellers 97 en 25 dan stap voor stap onder invloed van het kloksignaal aan de ingang 107^uitgangssignaal-combinatie van de omzetschakeling en daarmee het uitgangssignaal van de digitaal-analoogomzetter 47 totdat het verschil aan de ingangen 51 en 55 van de meerfunctieschakeling 53 minimaal is. Langzame signaalarapli-25 tudevariaties aan de ingang 1 worden hierdoor nauwkeurig gevolgd in de uitgangssignaalcombinatie.

De tweede teller 97 vormt in dit geval net zijn uitgangen 103 en 105 en de vergelijkingsschakeling 113 een fijn-analoogdigitaal-omzetter, terwijl de tweede teller 97 met zijn uitgang 119 en de ver-30 gelijkingsschakeling 113 in dit geval een correctieschakeling vormt.

In figuur 2 zijn voor overeenkomstige delen dezelfde verwij-zingscijfers gebruikt als in figuur 1.

De schakeling van figuur 2 verschilt met die van figuur 1 alleen in de uitvoering van de meerfunctieschakeling 53. Deze zal hier dan 35 ook alleen worden besproken.

De kloksignaalgenerator 77 heeft een tweetal verdere uitgangen 121 en 123 die aan een tweetal ingangen 125 en 127 van de meerfunctie- 8203446 * » PHN 10.435 5 schakeling 53 kloksignalen levert. De ingang 127 van de meerfunctiescha-keling 53 is doorverbonden met de uitgang 61 ervan. Het kloksignaal aan de uitgang 123 is in dit geval in tegenfaze met de kloksignalen aan de andere uitgangen van de kloksignaalgenerator. De faze van de kloksig-5 nalen zal in het algemeen aangepast moeten worden aan de gebruikte componenten.

De ingangen 51 en 55 van de meerfunctieschakeling 53 vormen de ingangen van een verschilversterker 129 met een versterkingsfaktor 3.

2 waarin a het aantal bits is dat de analoog-digitaalomzetter 3 levert 10 en in dit geval dus vijf is. Een tweetal uitgangen van deze verschil -versterker 129 liggen aan een tweetal ingangen 131, 133 van een tweede analoog-digitaalomzetter 135 die zowel signalen van een negatieve als van een positieve polariteit kan verwerken en afhankelijk van die polariteit aan een uitgang 137 een tekensignaal afgeeft aan een optel- en af-15 trekschakeling 139.

Een kloksignaalingang 141 van de tweede analoog-digitaalcm-zetter 135 ligt aan de kloksignaalingang 83 van de meerfunctieschakeling 53.

De tweede analoog-digitaalomzetter 135 geeft aan een met 20 de uitgang 57 van de meerfunctieschakeling 53 verbonden uitgang 143 een als dretrpeloverschrijdingssignaal dienend overbelastingssignaal af als het verschil in amplitude tussen de signalen aan zijn ingangen 131 en 133 bijvoorbeeld groter is dan overeenkomend met de maximale waarde van de bits in de uitgangssignaalconbinatie van de omzetschake-25 ling afkomstig van de uitgangen 69 en 71 van de meerfunctieschakeling 53 of iets hogere waarde bij het optreden van ruisproblemen. Evenals in de schakeling van figuur 1 neemt de teller 25 dan een stand aan bepaald door de uitgangscombinatie van de analoog-digitaalomzetter 3.

De tweede analoog-digitaalomzetter 135 geeft aan een twee-30 tal uitgangen 145, 147 een door deze tweede omzetter omgezette digitaal signaalcombinatie af die aan de optel- en aftrekschakeling 139 wordt toegevoerd.

Van de optel- en aftrekschakeling 139 ligt een tweetal uitgangen 149, 151 aan de uitgangen 69, 71 van de meerfunctieschakeling 35 53 en aim een tweetal ingangen 153, 155 van een geheugenschakeling 157 waarvan een kloksignaalingang 159 aan de kloksignaalingang 125 van de meerfunctieschakeling 53 ligt en een tweetal uitgangen 161, 163 aan ingangen van de optel- en aftrekschakeling 139.

8203446 • k PHN 10.435 6

De optel- en aftrekschakeling 139 heeft verder een onthouden leen- (carry- en borrow-) uitgang 165 die verbonden is met de uitgang 63 van de meerfunctieschakeling 53 en die een signaal afgeeft bij een son van een optelling die groter is dan overeenkomend net de grootste 5 waarde van het aantal bits van de digitale signaalcaribinatie aan de uitgangen 149 en 151 of een negatief verschil van een aftrekking dat dan dus kleiner is dan overeenkomend met de kleinste waarde van het aantal bits van die digitale signaalccmbinatie.

De optel- en aftrekschakeling 139 telt de digitale signaal- 10 combinatie aan de uitgangen 145, 147 van de tweede analoog-digitaalom- zetter 135 op bij de digitale signaalcombinatie aan de uitgangen 161, 163 van de geheugenschakeling 157 als het tekensignaal aan de uitgang 137 van de analooq-digitaalomzetter 135 overeenkomt met een positieve van elkaar waarde en trekt/ze af als dat tekensignaal overeenkomt met een negatieve 15 waarde.

De tweede analoog-digitaalcmzetter 135 met zijn uitgangen 145, 147, 137, de optel- en aftrekschakeling 139 met zijn uitgangen 149,..151 en de geheugenschakeling 157 vormen in dit geval de fijn-analoog-digitaal-omzetter.

20 De fijn-analoog-digitaalomzetter 135, 139, 157 met de uitgang 165 van de optel- en aftrekschakeling 139 vormen in dit geval de cor-rectieschakel ing.

De werking van de schakeling is als volgt.

Uitgegaan wordt van de toestand dat de digitale uitgangscom-25 binatie van de schakeling een waarde heeft overeenkomend met de waarde van de analoge ingangsspanning. De verschilversterker 129 geeft dan geen spanning af.

Zakt nu de spanning aan de ingang 1 iets dan zal de verschilversterker 129 een spanning afgeven evenredig met het verschil tussen 30 de uitgangswaarde en de ingangswaarde van de cmzetschakeling. Dit verschil wordt door de tweede analoog-digitaalcmzetter 135 omgezet in een tekensignaal aan zijn uitgang 137 dat aangeeft dat de uitgangswaarde van de cmzetschakeling verlaagd moet worden en een digitale waarde aan zijn uitgangen 145, 147 die het bedrag leveren waarmee de Uitgangswaarde 35 verlaagd moet worden en dat in dit geval dus door de optel- en aftrekschakeling 139 moet worden afgetrokken van de waarde aan de uitgangen 161, 163 van de geheugenschakeling 137. Levert deze aftrekking eventueel 8203446 PHN 10.435 7 • k een bedrag kleiner dan nul op dan geeft bovendien de uitgang 165 van de optel- en aftrekschakeling 139 een signaal aan de ingang 67 van de teller 25 waardoor deze een stap omlaag gaat. De uitgangswaarde van de omzetschakeling wordt zo weer gelijk gemaakt aan zijn ingangswaarde.

5 Stijgt nu de spanning aan de ingang 1 weer iets dan wordt het verschil tussen de uitgangswaarde en. de ingangswaarde door de ver-schilversterker 129 en de tweede analoog-digitaalomzetter 135 omgezet in een digitale waarde aan de uitgangen 145, 147 en een tekensignaal aan de uitgang 137 dat aangeeft dat de optel- en aftrekschakeling 139 deze 10 digitale waarde moet optellen bij die aan de uitgangen 161, 163 van de geheugenschakeling 157. Levert deze optelling eventueel een bedrag groter dan drie op dan geeft bovendien de uitgang 165 van de optel- en aftrekschakeling 139 een signaal aan de ingang 67 van de teller 25 waardoor deze een stap omhoog doet. De uitgangswaarde van de omzetschakeling 15 wordt zo weer gelijk gemaakt aan de ingangswaarde.

Als de spanning aan de ingang 1 een grote sprong vertoont, dan geeft, zoals in het bovenstaande werd aangegeven, de uitgang 143 van de tweede analoog-digitaalomzetter 135 aan de ingang 59 van de teller 25 een signaal af waardoor deze de uitgangswaarde van de analoogs 20 digitaalomzetter 3 aanneemt. De meest significante bits van de uitgangswaarde worden hierdoor onmiddellijk juist en de minst significante worden vervolgens op de boven aangegeven manier bijgeregeld.

Het zal duidelijk zijn dat desgewenst de verhouding tussen het aantal door de teller 25 en het aantal door de meerfunctieschakeling 25 53 geleverde bits anders kan worden gekozen dan in de gegeven uitvoer ings voorbeelden evenals het totale aantal bits in de uitgangssig-naalcambinatie.

De tweede teller 97 van het eerste uitvoeringsvoorbeeld kan vanzelfsprekend desgewenst met de teller 25 zijn gecombineerd tot één 30 teller.

8203446 35

Claims (5)

1. Analoog-digitaalomzetschakeling bevattende een analoog-digitaal- omzetter met een ingang en een aantal uitgangen, een teller met teller-standuitgangen en daarmee verbonden uitgangen van de omzetschakeling voor de meest significante bits van een door de anzetschakeling omgezet sig-5 naai, een met de tellérstanduitgangen gekoppelde digitaal-analoogcmzet-ter en een met een ingang van de omzetschakeling en een uitgang van de digitaal-analoogomzetter gekoppelde verschildrempelschakeling waarvan een uitgang is gekoppeld met de teller voor het daaraan leveren van een drenpeloverschrijdingssignaal bij een te groot verschil tassen een om te 10 zetten analoog signaal en het uitgangssignaal van de analoog-digitaal-omzetter, met het kenmerk, dat de ingang van de analoog-digitaalcmzet-ter (3) is verbonden met de ingang (1) van de omzetschakeling en de uitgangen (5, 7, 9, 11, 13) ervan zijn verbonden met tellerstandingangen (15, 17., 19, 21, 23) van de teller (25) terwijl de uitgang (93, 57) van 15 de verschildrempelschakeling (91) .is verbonden met een tellerstandin-schrijfingang (59) van de teller (25) en een fijn-analoog-digitaalomzet-ter (113, 97, 103, 105) is gekoppeld met de ingang (1, 55) van de omzetschakeling en de uitgang (49, 51) van de digitaal-analoogomzetter (47) van welke fijn-analoog-digitaalomzetter uitgangen (105, 103) zijn ge-20 koppeld met verdere ingangen (73, 75) van de digitaal-analoogomzetter (47) en met uitgangen (69, 71) van de omzetschakeling voor de minst significante bits van het omgezette signaal terwijl een telsignaalin-gangscombinatie (65, 67) van de teller (25) is gekoppeld met de uitgangs-ccmbinatie (61, 63) van een correctieschakeling (97, 113, 111, 119) voor 25 het corrigeren van de tellerstand bij langzame arrplitudevariaties van het cm te zetten analoge signaal van welke correctieschakeling een ingang (51, 115) is gekoppeld met de uitgang (49) van de digitaal-analoogomzetter (47) en een ingang (55, 117) is gekoppeld met de ingang (1) van de omzetschakeling.

2. Omzetschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fijn-analoogdigitaalomzetter een tweede teller (97, 103, 105) en een ver-gelijkingsschakeling. (113) bevat.

3. Omzetschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fijn-analoog-digitaalomzetter een tweede analoog-digitaalcmzetter (135), 35 een optel- en aftrekschakeling (139) en een geheugenschakeling (157) bevat.

4. Omzetschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de fijn-analoog-digitaalomzetter een uitgang (143) heeft voor het verkrijgen 8203446 "•'ft*' PHN 10.435 9 van het dreirpeloverschrijdingssignaal.

5. Qmzetschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de optel- en aftrekschakeling (139) een uitgang (165) heeft voor het leveren van een signaal aan een ingang (67) van de ingangsccmbinatie (65, 67) 5 van de teller (25). 10 15 20 25 30 8203446 35