NO143776B - DIGITAL / ANALOG CONVERTER. - Google Patents

DIGITAL / ANALOG CONVERTER. Download PDF

Info

Publication number
NO143776B
NO143776B NO760428A NO760428A NO143776B NO 143776 B NO143776 B NO 143776B NO 760428 A NO760428 A NO 760428A NO 760428 A NO760428 A NO 760428A NO 143776 B NO143776 B NO 143776B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
signal
digital
error
group
analog converter
Prior art date
Application number
NO760428A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO760428L (en
NO143776C (en
Inventor
Michael John Gingell
Original Assignee
Int Standard Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Int Standard Electric Corp filed Critical Int Standard Electric Corp
Publication of NO760428L publication Critical patent/NO760428L/no
Publication of NO143776B publication Critical patent/NO143776B/en
Publication of NO143776C publication Critical patent/NO143776C/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/68Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using pulse rate multipliers or dividers pulse rate multipliers or dividers per se
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/3031Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path
    • H03M7/3042Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator being of the error feedback type, i.e. having loop filter stages in the feedback path only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/302Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution
    • H03M7/3024Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only
    • H03M7/3026Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only the quantiser being a multiple bit one

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en digital/analog omformer The present invention relates to a digital/analog converter

for' et pulskodemodulert kommunikasjonssystem. for' a pulse code modulated communication system.

Virkemåten for en ideell digital/analog omformer ér å på- The way an ideal digital/analog converter works is to

virke et digitalt siffer slik at det omformes til en spenning eller en strøm som er proporsjonal med antallet. I kommunika-sjonssystemer representerer de digitale sifre punkter som finnes ved regelmessige prøvetakningsintervaller fra et kontinuerlig signal. Den ideelle omformer skal i dette tilfelle frembringe en kontinuerlig analog utgang, som representerer det resultatet man får når man trekker en jevn kurve gjennom prøtfétaknings-punktene, og denne kurven må da ikke inneholde noen komponent som har en frekvens høyere en halve prøvetakningsf rekvensen,.- i praksis blir dette vanligvis oppnådd ved å- bruke et presisjonskoplet, stige-formet motstandsnettverk som fastholder hiver prøvetakning, slik at- den forblir konstant i én prøvetakningsperiode, og déretter undertrykker uønskete komponenter i utgahgsspektrene ved hjelp av et lavpassfilter. Stigenettverk av denne typen er kostbare og kan ikke lett integreres med den ønskede grad av presisjon i kommu-nikasjonssystemene. act a digital number so that it is transformed into a voltage or current proportional to the number. In communication systems, the digital digits represent points found at regular sampling intervals from a continuous signal. In this case, the ideal converter should produce a continuous analog output, which represents the result you get when you draw a smooth curve through the sampling points, and this curve must not contain any component that has a frequency higher than half the sampling frequency. - in practice, this is usually achieved by using a precision-coupled, ladder-shaped resistor network that holds the sampling threshold so that it remains constant for one sampling period, and then suppresses unwanted components in the output spectra using a low-pass filter. Ladder networks of this type are expensive and cannot be easily integrated with the desired degree of precision in the communication systems.

En alternativ løsning som er mer velegnet for digital inte-grering gjør bruk av en hastighetsmultiplikator. Dette er en enkel, logisk komponent som frembringer et pulstog på sin utgangsklemme, hvilket pulstog har en midlere tetthet som er proporsjonal med An alternative solution that is more suitable for digital integration makes use of a speed multiplier. This is a simple logic component that produces a pulse train at its output terminal, which pulse train has an average density proportional to

den aktuelle tidspulsfrekvens, multiplisert med det innkommende siffer. Da det innkommende siffer forandres ved hver prøvetakning, vil tidspulsfrekvensen måtte være lik prøvetakningsfrekvensen ganger antall mulige nivåer i inngangssifre. For eksempel kreves ved et system med 12 bits lineært PCM ved en samplingsfrekvens på 8 kHz, en tidspulsfrekvens på 32,768 MHz. Ved en kompromiss-løsning omformes PCM-ordene til fortegn, størrelse og skalakompo-nenter. Størrelsen føres til' en hastighetsmultiplikator som drives ved en mer moderat tidspulsfrekvens, hvis utgang blir omgjort til the current time pulse frequency, multiplied by the incoming digit. As the incoming digit changes with each sampling, the time pulse frequency will have to be equal to the sampling frequency times the number of possible levels in the input digits. For example, a system with 12-bit linear PCM at a sampling frequency of 8 kHz requires a time pulse frequency of 32.768 MHz. In the case of a compromise solution, the PCM words are transformed into sign, magnitude and scale components. The magnitude is fed to a speed multiplier operated at a more moderate timing pulse frequency, the output of which is converted to

en skalakomponent, og gitt et fortegn ved hjelp av analogt utstyr. a scale component, and given a sign using analog equipment.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en omformer som øker prøvetakningshastigheten til signalet til et punkt hvor det ved reduksjon av antall bits pr. prøvetakning bare kreves en minimal digital/analog omformer. Dette krever ikke mer enn 3 eller 4 bits og kan derfor utføres under bruk av en hastighetsmultiplikator for å tilveiebringe et utgående pulstog med en midlere tetthet som er proporsjonal med analogsignalets amplitude. The purpose of the present invention is to provide a converter which increases the sampling rate of the signal to a point where by reducing the number of bits per sampling only a minimal digital/analog converter is required. This requires no more than 3 or 4 bits and can therefore be performed using a rate multiplier to provide an output pulse train with an average density proportional to the amplitude of the analog signal.

For å oppnå dette utformes omformeren i overensstemmelse med To achieve this, the converter is designed in accordance with

de nedenfor fremsatte patentkrav. the patent claims set out below.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse, vises til nedenstående, detaljerte beskrivelse av utførelseseksem-pler og til de ledsagende tegninger, hvor: fig. 1 viser hovedprinsippet for en omformer i henhold til In order to provide a clearer understanding of the present invention, reference is made to the detailed description of embodiments below and to the accompanying drawings, where: fig. 1 shows the main principle of a converter according to

foreliggende oppfinnelse, present invention,

fig. 2 viser prinsippet for en enkel hastighetsmultiplikator fig. 2 shows the principle of a simple speed multiplier

og de logiske funksjoner for denne, and the logical functions for this,

fig. 3 viser en modifisering av omformeren i henhold til fig. 3 shows a modification of the converter according to

fig. 1, og denne modifikasjonen omfatter en enkel feilkorrigerende anordning, fig. 1, and this modification includes a simple error-correcting device,

fig. 4 viser en mer komplisert form for feilkorrigering, som fig. 4 shows a more complicated form of error correction, which

kan anvendes i forbindelse méd foreliggende oppfinnelse, can be used in connection with the present invention,

fig. 5 viser en grafisk fremstilling av støyspektrene for fig. 5 shows a graphical presentation of the noise spectra for

den digitale/analoge omformer i fig. 1 når den omfatter det feilkorrigerende system i henhold" til fig. 4, the digital/analog converter in fig. 1 when it includes the error correcting system according to Fig. 4,

fig. 6 viser en enkel interpolator for å øke signalprøve-takningstakten, fig. 6 shows a simple interpolator to increase the signal sampling rate,

fig. 7 viser en alternativ form for interpolator, fig. 7 shows an alternative form of interpolator,

fig. 8 viser en praktisk utførelse av en digital/analog fig. 8 shows a practical embodiment of a digital/analogue

omformer i henhold til foreliggende oppfinnelse, converter according to the present invention,

fig. 9 viser et preavveiningssystem for å hindre overflyt i fig. 9 shows a pre-balancing system to prevent overflow i

adderingsenhetene til fig. 8, the adding units of fig. 8,

fig. 10 viser en modifisert omformer for bruk i et digitalt fig. 10 shows a modified converter for use in a digital

FDM-system, FDM system,

fig. 11 viser et ikke-rekursivt filter for bruk i omformeren fig. 11 shows a non-recursive filter for use in the converter

i henhold til fig. 10. according to fig. 10.

I arrangementet vist i fig. 1 føres et pulskodemodulert signal, typisk med 12 bits kodegrupper ved en prøvetakningsfrekvens på In the arrangement shown in fig. 1, a pulse-code modulated signal is fed, typically with 12-bit code groups at a sampling frequency of

8 kHz', til en interpolator 1, hvor prøvetakningsf rekvensen økes, 8 kHz', to an interpolator 1, where the sampling frequency is increased,

for eksempel til 256 kHz. Signalet består fremdeles av 12 bits for example to 256 kHz. The signal still consists of 12 bits

grupper ved en høyere prøvetakningsfrekvens. Signalet føres,deretter til en vurderingskrets 2, hvor verdien rundes av til de fire mest signifikante bits, og føres til en hastighetsmultiplikator 3. Det fremkommende utgangssignal som kan sies å være pulstetthets-modulert, føres deretter fra hastighetsmultiplikatoren gjennom et lavpassfilter 4, slik at det kan gi et analogt signal. - groups at a higher sampling frequency. The signal is then fed to an evaluation circuit 2, where the value is rounded off to the four most significant bits, and fed to a speed multiplier 3. The resulting output signal, which can be said to be pulse density modulated, is then fed from the speed multiplier through a low-pass filter 4, so that it can provide an analog signal. -

HastighetsmulLiplikatoren er en enkel,, logisk krets som vist i fig.'2. En tidspulsfrekvens f føres til en synkron teller 5, hvis utganger føres til 4 OG-porter 6-9, hvor de blir portstyrt med de 4 mest signifikante sifre i signalet. Utgangene fra 0G-porten kombineres i en ELLER-port 10 for å gi utgangen som fast-legger pulstettheten. The speed multiplier is a simple logic circuit as shown in Fig.'2. A time pulse frequency f is fed to a synchronous counter 5, whose outputs are fed to 4 AND gates 6-9, where they are gate controlled with the 4 most significant digits in the signal. The outputs from the 0G gate are combined in an OR gate 10 to give the output which determines the pulse density.

Det viste arrangement er svært simpelt og en betydelig vur-deringsstøy (quantizing noise) vil være resultatet. Støyen blir bestemt av følgende relasjoner: The arrangement shown is very simple and a significant evaluation noise (quantizing noise) will be the result. The noise is determined by the following relationships:

hvor: f_ er støyens båndbredde where: f_ is the bandwidth of the noise

f er prøvetakningsfrekvensen N er antall bits f is the sampling frequency N is the number of bits

<1> Pg er rms-effekten til det. spis.sverdisignal • som kan overføres <1> Pg is the rms power of it. spis.sword value signal • which can be transmitted

For eksempel i et PCM system hvor: For example in a PCM system where:

f_,-= 3.1 kHz (300 - 3400 Hz) f_,-= 3.1 kHz (300 - 3400 Hz)

f <=> 256 kHz f <=> 256 kHz

N =4 N = 4

Ps = 2 mW (+3 dBmO), Ps = 2 mW (+3 dBmO),

vil støyen være 0.000126 mW = -39 dBmO the noise will be 0.000126 mW = -39 dBmO

Denne ytelse vil være utilstrekkelig for de fleste formål, This performance will be insufficient for most purposes,

og derfor antas at et feilsignal genereres og tilbakekoples gjennom et sifferoverføringsnettverk med funksjonen G(Z) som vist i fig. 3. and therefore it is assumed that an error signal is generated and fed back through a digit transmission network with the function G(Z) as shown in fig. 3.

Inngangen med 12-bits til vurderingskretsen 2 er blitt subtra-hert ved utgangen på 4-bits i kretsen 11, og forskjellen (feilen) føres til et feilfilter 12 for å generere et feilsignal. Feil-signalet føres deretter tilbake til vurderingskretsens inngang med den riktige polaritet over adderingskretsen 13. The 12-bit input to evaluation circuit 2 has been subtracted from the 4-bit output of circuit 11, and the difference (error) is fed to an error filter 12 to generate an error signal. The error signal is then fed back to the input of the evaluation circuit with the correct polarity via the adder circuit 13.

Den opprinnelige, kvantetiserte utgang kan settes lik støyen pluss det direkte overførte signal. Den feilkorrigerte utgangen blir da lik: The original, quantized output can be set equal to the noise plus the directly transmitted signal. The error-corrected output will then be equal to:

For å oppnå stabilitet må funksjonen G(Z) inneholde minst To achieve stability, the function G(Z) must contain at least

en prøvetakningsforsinkelse, og den mest elementære formen er derfor når G(Z) = Z \ dvs. med en enkel forsinkelse. I dette tilfelle blir støyen multiplisert med 1-Z , som forårsaker en betraktelig dempning ved lave frekvenser på bekostning av støyforbedring ved høyere frekvenser. Dempningen i desibel blir gitt av: a sampling delay, and the most elementary form is therefore when G(Z) = Z \ i.e. with a simple delay. In this case, the noise is multiplied by 1-Z , which causes a considerable attenuation at low frequencies at the expense of noise improvement at higher frequencies. The attenuation in decibels is given by:

Den allerede nevnte dempning er uendelig ved likestrøm, og faller til 27,6 dB ved 3400 Hz. Selv om dette er en betydelig forbedring, er det ikke tilstrekkelig til å tilfredstille kravene for slike systemer ved pulskodemodulering ved 30 tidsrammer. The already mentioned attenuation is infinite at direct current, and drops to 27.6 dB at 3400 Hz. Although this is a significant improvement, it is not sufficient to satisfy the requirements for such systems for pulse code modulation at 30 time frames.

Når prinsippet først er etablert, er det lett å se hvordan man skal utvide konstruksjonen for bedret ytelse. Det er generelt hensiktsmessig å benytte runde tall for koeffisientene til G(Z) Once the principle is established, it is easy to see how to extend the design for improved performance. It is generally appropriate to use round numbers for the coefficients of G(Z)

og å benytte en funksjon åv lav orden for å holde kompleksiteten på utstyret nede. Det neste trinn i forbedring av utstyret, er å sette l-G(Z) = (l-Z<-1>)<2>, dvs. G(Z) = 2Z-1 Z~<2>, hvilket fordobler and to use a low-order function to keep the complexity of the equipment down. The next step in improving the equipment is to set l-G(Z) = (l-Z<-1>)<2>, i.e. G(Z) = 2Z-1 Z~<2>, which doubles

støydempningen over den aktuelle båndbredden, men beholder de aritmetiske operasjoner på ét enkelt nivå. Dette er vist i fig. 4.. the noise reduction over the relevant bandwidth, but keeps the arithmetic operations at a single level. This is shown in fig. 4..

For det ovennevnte eksempel ville man da få at.støyen ville stige , fra .0 ved. likestrøm til 3,94 pW/kHz ved 3400 Hz. Deri totale støyen over båndet fra 300 til 3400 Hz er 2,70pWO eller 1,25 pWOp. Støy-spektret•for dette tilfelle er vist i fig. 5. For the above example, one would then get that the noise would rise, from .0 at. dc to 3.94 pW/kHz at 3400 Hz. The total noise over the band from 300 to 3400 Hz is 2.70 pWO or 1.25 pWOp. The noise spectrum•for this case is shown in fig. 5.

Det skal understrekes at formelen for det teoretiske støytåll er tilnærmet, og forutsetter at kvantetiseringsfeil er uavhengig av signalet. Dette er ikke fullstendig korrekt, særlig ikke ved lave signalnivåer, men teorien kan likevel gi et godt overslag som kan danne grunnlaget for videre arbeider. Tabellen nedenfor gir et overslag over den ventede ytelse fra arrangementet, i fig-. 4 ved ulike betingelser. It should be emphasized that the formula for the theoretical noise figure is approximate, and assumes that quantization errors are independent of the signal. This is not completely correct, especially not at low signal levels, but the theory can still provide a good estimate that can form the basis for further work. The table below provides an estimate of the expected performance from the event, in fig. 4 under different conditions.

For en hvilken som helst gitt prøvetakningsfrekvens, vil en For any given sampling frequency, a

ekstra bit forbedre signal/støyforholdet med 6 dB. extra bit improve the signal-to-noise ratio by 6 dB.

Fig. 1 viser bruken av en interpolator for å øke prøvetaknings-hastigheten fra 8 kHz til 256 kHz. I virkeligheten kreves det ingen komplisert interpolator for å oppnå en korrekt drift av omformeren. Omformeren vil arbeide helt perpekt dersom den samme 8 kHz prøve-takningsf rekvens leveres til den 32 ganger (dvs. med en effektiv hastighet på 256 kHz), fulgt av den neste prøvetakning.32 ganger osv. Dette er illustrert på fig. 6. Fig. 1 shows the use of an interpolator to increase the sampling rate from 8 kHz to 256 kHz. In reality, no complicated interpolator is required to achieve correct operation of the converter. The converter will work perfectly if the same 8 kHz sampling frequency is delivered to it 32 times (ie at an effective rate of 256 kHz), followed by the next sampling 32 times etc. This is illustrated in fig. 6.

Seriegruppene på 12-bit leses inn i et skyveregister 14 ved The 12-bit serial groups are read into a shift register 14 by

en prøvetakningsfrekvens på 8 kHz, og overføres i parallell til et andre register 15, hvor de leses ut i serie ved en prøvetaknings-frekvens på 256 kHz. a sampling frequency of 8 kHz, and are transferred in parallel to a second register 15, where they are read out in series at a sampling frequency of 256 kHz.

Virkningen av dette vil være at det introduseres komponenter The effect of this will be that components are introduced

i utgangsspekteret ved m.8 kHz + f, og denne frekvensen må under-trykkes av et analogt lavpassfilter med tilstrekkelig godhet (for eksempel 4. eller 5. orden for PCM). in the output spectrum at m.8 kHz + f, and this frequency must be suppressed by an analogue low-pass filter of sufficient goodness (for example 4th or 5th order for PCM).

Forbedrete interpoleringsfiltre kan benyttes for å redusere behovet for analog filtrering. En enkel forbedring er å interpolere mellom de gitte punkter under bruk av den tilnærmelse det er å anta at punktene skal forbindes med rette linjer. Improved interpolation filters can be used to reduce the need for analogue filtering. A simple improvement is to interpolate between the given points using the approximation of assuming that the points should be connected by straight lines.

Interpolerende filtre kan likestilles med et arrangement Interpolating filters can be equated to an arrangement

hvor N-l ekstra nullverdi prøvetakninger innsettes mellom de allerede fastlagte av et digitalt filter ved en frekvens Nf . Det where N-l extra zero value samplings are inserted between those already determined by a digital filter at a frequency Nf. The

s pp

enkle arrangementet'på fig. 6 gir et ekvivalent filtreringspektrum o simple arrangement' in fig. 6 gives an equivalent filtering spectrum o

Dette gir dempningstopper ved frekvensen f og alle dens harmoniske sammen med en stigende tapskarakteristikk. Ved lave frekvenser (dvs. opp til 4 kHz for PCM når f = 8 kHz) er virkningen svært nær opp til den normale åpningsforstyrrelse Sin(x)/x for en ordinær, digital/analog omformer. This gives attenuation peaks at the frequency f and all its harmonics together with a rising loss characteristic. At low frequencies (ie up to 4 kHz for PCM when f = 8 kHz) the effect is very close to the normal opening disturbance Sin(x)/x for an ordinary digital/analog converter.

En interpolator som innfører ekstra dataverdier på rette linjer trukket mellom de gitte verdier, vil gi et filtreringsspektrum lik An interpolator that introduces additional data values on straight lines drawn between the given values will give a filtering spectrum equal to

Dette gir den dobbelte dempning av hva som ble oppnådd i This provides double the attenuation of what was achieved in

forrige tilfelle. En slik interpolator kan oppbygges svært enkelt som vist i fig. 7. Inngangssignalet Sn føres til en forsinkelses-krets 16. Det forsinkede signal Sn_^ trekkes fra det opprinnelige signalet og differansen føres til en delingskrets 17, som deler resultatet med N. Delingskretsens utgang føres til et sirkulerende lager 18 hvor dataene sirkuleres inntil de erstattes av en ny inngang. Innholdene i lageret 18 blir gjentagne ganger addert til de tilsvarende innhold i det sirkulerende utgangslager 19, og disse I innholdene var opprinnelig signalet S^. Når den neste prøve- previous case. Such an interpolator can be constructed very simply as shown in fig. 7. The input signal Sn is fed to a delay circuit 16. The delayed signal Sn_^ is subtracted from the original signal and the difference is fed to a dividing circuit 17, which divides the result by N. The output of the dividing circuit is fed to a circulating storage 18 where the data is circulated until it is replaced of a new entrance. The contents of the storage 18 are repeatedly added to the corresponding contents of the circulating output storage 19, and these I contents were originally the signal S^. When the next try-

takning Sn ankommer til lageret, erstatter dette det tidligere innhold i lageret 19,' og økes deretter N ganger det beløp som er l/N av forskjellen mellom denne prøvetakningen og den foregående. sampling Sn arrives at the warehouse, this replaces the previous contents of the warehouse 19,' and is then increased N times the amount which is l/N of the difference between this sampling and the previous one.

En mer forseggjort interpolering kan utføres ved at samplings-hastigheten først økes til en mellomverdi under anvendelse av et rekursivt filter som følges av et andre trinn, inntil, den endelige hastigheten er nådd. Et praktisk arrangement for en slik utførelse er vist nedenfor.'. A more elaborate interpolation can be performed by first increasing the sampling rate to an intermediate value using a recursive filter followed by a second step, until the final rate is reached. A practical arrangement for such an embodiment is shown below.'.

PCM data blir vanligvis presentert til omformeren som 8 kHz PCM data is usually presented to the converter as 8 kHz

8 bits kompenderte ord. For bruk sammen med den type omformer som 8 bit compressed word. For use with the type of converter that

er beskrevet her, vil det være nødvendig først å ekspandere hvert 8-bit sammentrengt ord til et 12-bit lineært ord. Dette kan utføres ved hjelp av vanlige, logiske metoder. is described here, it will be necessary to first expand each 8-bit compressed word into a 12-bit linear word. This can be done using standard, logical methods.

Fig. 8 viser en krets for direkte omforming av 8 kHz lineære ord til 256 kHz 4-bit ord. For å forenkle tidspulsarrangementet er 4 ekstra bits lagt til ordene på 12-bi't i registeret 15, slik at det fås ord på, 16-bit. All aritmetikk utføres i serie ved 4,096 MHz = 256 kHz ganger 16 bits, men for å spare bits til skyveregisteret kan klokkene til de ulike registre portstyres av tidspulssignaler for å stoppe forskyvningen etter at de tilforordnete operasjoner. Fig. 8 shows a circuit for directly converting 8 kHz linear words to 256 kHz 4-bit words. To simplify the time pulse arrangement, 4 extra bits have been added to the 12-bit words in the register 15, so that 16-bit words are obtained. All arithmetic is performed serially at 4.096 MHz = 256 kHz times 16 bits, but to save bits for the shift register, the clocks of the various registers can be gated by timing pulse signals to stop the shift after the assigned operations.

er fullført. is completed.

Det antas at dataene foreligger i serieform <p>g i komplimentær 2"er form, med den minst betydningsfulle bit- fø<p>st r formatet slik at de aritmetiske operasjoner blir, svært enkle. Multiplikasjon med -1 fås ved å komplimentere dataene, noe som gir én neglisjerbar feil på én av de minst signifikante bits (1 del i 16384). Multi-plikasjonen med 2 gjøres da med en bit forsinkelse, noe som natur-ligvis alltid vil inntreffe før slutten.av hver 16-bit syklus. Addisjonskretsene 20 og 21 krever begge to fulle addisjonsseller It is assumed that the data is in serial form <p>g in complementary 2" form, with the least significant bit<p>st r format so that the arithmetic operations become, very simple. Multiplication by -1 is obtained by complementing the data, which gives one negligible error on one of the least significant bits (1 part in 16384).The multiplication by 2 is then done with a one-bit delay, which of course will always occur before the end of each 16-bit cycle. The addition circuits 20 and 21 both require two full addition cells

med en tilforordnet mente flip-flop. En hver rest av menteopera-sjonen ved slutten av en ordsyklus må også klareres. with a designated meant flip-flop. Each remainder of the mental operation at the end of a word cycle must also be cleared.

Ordene på 16-bit i registeret 22, som skriver seg fra addi-sjonen, blir avkortet til 4 bits, og fastholdt i kretsen 23 for en 4 bits hastighetsmultiplikator. Feilen som inneholdes i de 12 minst signifikante bits i registeret 22, tillates å vandre rundt tilbakekoplingssløyfen.. De 4 mest signifikante bits hindres i å sirkulere av portkretsen 24. The 16-bit words in register 22, which are written from the addition, are truncated to 4 bits, and held in circuit 23 for a 4-bit speed multiplier. The error contained in the 12 least significant bits of the register 22 is allowed to wander around the feedback loop. The 4 most significant bits are prevented from circulating by the gate circuit 24.

Fordi hastighetsmultiplikatoren ikke kan behandle negative data, må den mest signifikante bit (dvs. fortegnet) bli komple-mentert. Dermed vil utgangen, som opprinnelig hadde en verdi fra Because the rate multiplier cannot process negative data, the most significant bit (ie, the sign) must be complemented. Thus, the output, which originally had a value from

-8 til +7 forskyves med 8, og vil nå ligge på verdien fra_0 -8 to +7 is shifted by 8, and will now be at the value from_0

til +15. to +15.

Det skal bemerkes at utvidelsen fra A- eller y-loven til det lineære format, kan oppnås på en svært enkel måte ved å følge følgende formler. Hvert informasjonsord inneholder en fortegns-bit S, 3 eksponentbits E, og 4 størrelsesbits M og for p-loven blir utgangen It should be noted that the extension from the A- or y-law to the linear format can be achieved in a very simple way by following the following formulas. Each information word contains a sign bit S, 3 exponent bits E, and 4 magnitude bits M and for the p-law the output becomes

og for A-loven gjelder and for the A Act applies

Det skal bemerkes at A-lovutgangen er blitt avveiet ved en faktor på to som er av samme omtrentelige størrelse som for ti- It should be noted that the A-law output has been weighted by a factor of two, which is of the same approximate size as for ten-

loven, dvs. - 8064 " < 0A < + 8064. the law, i.e. - 8064 " < 0A < + 8064.

For å gjennomføre disse formlene, er det nødvendig å addere To implement these formulas, it is necessary to add

en konstant til størrelsen, deretter forskyve E posisjoner og trekke fra en konstant. a constant to the size, then shift E positions and subtract a constant.

Det skai også bemerkes at det er mulig at addisjonskretsen overfylles for store positive inngangssignaler. I tilfellet vist i fig. 8 hvor det innkomne siffer kan variere mellom +1 og -1, kan addisjonskretsen overfylles for signaler som overskrider -7/8 eller +3/4. Det finnes to mulige forholdsregler for å unngå dette. Den første er å forhåndsdempe signalet slik at overfylling ikke It should also be noted that it is possible for the addition circuit to overflow for large positive input signals. In the case shown in fig. 8 where the incoming digit can vary between +1 and -1, the addition circuit can be overfilled for signals that exceed -7/8 or +3/4. There are two possible precautions to avoid this. The first is to pre-attenuate the signal so that overflow does not occur

kan inntreffe. Den andre metoden er å legge til en ekstra bit med may occur. The other method is to add an extra bit with

høyest signifikans til det foreliggende datasignal og å innarbeide overfyllingsbeskyttelse i addisjonskretsen. highest significance to the present data signal and to incorporate overfill protection in the addition circuit.

For det betraktede tilfelle vil den uheldigste tilstand før For the considered case, the most unfortunate condition before

overfylling være overcrowding be

i) positiv inngang, register inneholder maksimal- i) positive input, register contains maximum-

feilen 00001111 lill lill, register R4 null. the error 00001111 lill lill, register R4 zero.

Da vil N + 0001111 '< 011111111... Then N + 0001111 '< 011111111...

og derfor vil N ^ 011000... dvs. ' < +. 3/4 and therefore will N ^ 011000... ie ' < +. 3/4

2) negativ inngang, register R^ null, register -_ R4 inneholder 00001111 lill lill og da vil N - 00001111 1000 0000*,, og derved vil N><v> 100001111 .... 2) negative input, register R^ zero, register -_ R4 contains 00001111 lill lill and then will N - 00001111 1000 0000*,, and thereby will N><v> 100001111 ....

For å forhindre overfylling samtidig som det tas hensyn til at signalene skal være symmetriske omkring 0, så må inngangs- In order to prevent overflow while taking into account that the signals must be symmetrical around 0, the input

< 3^3 < 3^3

sifrene være begrenset til følgende område - " < N " < + Den enkleste metode for å oppnå dette er å forhåndsmultiplisere dataene med eI n avveiningsfaktor på 3 Dette gjøres enklest ved å addere sammen halvdelen og fjerdedelen av inngangen som vist i fig. 9. the digits be limited to the following range - " < N " < + The simplest method to achieve this is to pre-multiply the data with an eI n weighting factor of 3. This is done most easily by adding together half and a quarter of the input as shown in fig. 9.

Som et ytterligere eksempel kan det fordres at digital/ analogomformeren for audiosignaler i et annet digitalt system omformer 18-bit prøvetakninger ved 16 kHz til audiosignaler med en minimal økning av støyen. Ved konvensjonell teknikk er det da nødvendig å på forhånd runde av signalet, slik at det på forhånd inneholder 13 eller 14 bits, idet en omformer som håndterer 18 bits er upraktisk. Med den beskrevne omformer er dette unngått ved å gjeninnføre de fullstendige 18 bits, og dermed vil man også få As a further example, the digital/analog converter for audio signals in another digital system may be required to convert 18-bit samples at 16 kHz to audio signals with a minimal increase in noise. With conventional techniques, it is then necessary to round off the signal in advance, so that it contains 13 or 14 bits in advance, as a converter that handles 18 bits is impractical. With the converter described, this is avoided by reintroducing the complete 18 bits, and thus you will also get

en forbedret ytelse ved 4 MHz tidspulshastighet, sammenlignet med de tidligere beste avveiete hastighetsmultiplikatorer som har fordret en tidspulsstyring på 8 MHz.. Systemets tidspulshastighet er 4,032 MHz = 16 kHz x 14 kanaler x 18 bits. Det er gjennomførlig å øke prøvetakningshastigheten 14 ganger til verdien 224 kHz under tilbakevending til seriearitemetikk, idet 224 kHz x 18 bits = 4,032 MHz. Dette gjøres i to trinn, først til 32 kHz med et ikke-rekursivt filter, og dernest til 224 kHz med et skyve-registerlager som gjentar hver prøvetakning på 32 kHz 7 ganger. an improved performance at 4 MHz timing pulse rate, compared to the previous best balanced speed multipliers which required 8 MHz timing control.. The system timing pulse rate is 4.032 MHz = 16 kHz x 14 channels x 18 bits. It is feasible to increase the sampling rate 14 times to the value 224 kHz while reverting to serial arithmetic, since 224 kHz x 18 bits = 4.032 MHz. This is done in two steps, first to 32 kHz with a non-recursive filter, and then to 224 kHz with a shift register that repeats each 32 kHz sample 7 times.

Fig. 10 viser the totale blokkskjerna. Fig. 10 shows the total block core.

Det ikke-rekursive filter på 16 - 32 kHz og dets karakteri-stikk, er vist i fig. 11. En tre trinns forsinkelse benyttes, og inngangssignalet og forsinkelsessignalene fra hvert trinn blir hver for seg multiplisert med en gitt faktor. Alle signalene blir deretter summert. The non-recursive filter of 16 - 32 kHz and its characteristics are shown in fig. 11. A three-stage delay is used, and the input signal and the delay signals from each stage are separately multiplied by a given factor. All the signals are then summed.

Claims (5)

1. Digital/analog omformer for et pulskodemodulert signal som representerer et analogsignal, karakterisert ved a t omformeren omfatter en anordning (1) for å interpolere ytterligere pulskodegrupper i intervallet mellom kodegrupper som opptrer i det pulskodemodulerte signalet, hvorved den takt i hvilken prøver av analogsignalet er representert ved pulskode grupper, øker, en anordning (2) for å utvelge et forutbestemt antall av de mest signifikante bits i hver kodegruppe i signalet med den økede prøvetakningshastigheten, en hastighetsmultiplikator (3), til hvilken de valgte bits mates, idet multiplikatorens utgangssignal består av en pulsstrøm hvis gjennomsnittlige puls-tetthet er proporsjonal med det opprinnelige kodede analogsignal, og et lavpassfilter (4), til hvilket multiplikatorens utgangs-signalj mates, idet utgangssignalet fra dette filter utgjør et analogsignal som i hovedsak svarer til det opprinnelige kodede analogsignal.1. Digital/analog converter for a pulse code modulated signal representing an analog signal, characterized in that the converter comprises a device (1) for interpolating further pulse code groups in the interval between code groups that appear in the pulse code modulated signal, whereby the rate at which samples of the analog signal are represented by pulse code groups, increases, a device (2) for selecting a predetermined number of the most significant bits in each code group in the signal with the increased sampling rate, a rate multiplier (3), to which the selected bits are fed, the output signal of the multiplier consisting of a pulse current whose average pulse density is proportional to the original coded analog signal, and a low-pass filter (4), to which the output signal of the multiplier is fed, the output signal from this filter being an analog signal that essentially corresponds to the original coded analog signal. 2. Digital/analog omformer ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter et feilkorrigeringsfilter (12) for å fastlegge hver eventuell feil som skriver seg fra utvelg-ningen av det forutbestemte antall mest signifikante bits og for å frembringe et feilsignal og tilbakekoble nevnte feilsignal til utvelgningsorganets (2) inngang for å minske nevnte feil.2. Digital/analog converter according to claim 1, characterized in that it comprises an error correction filter (12) to determine each possible error that occurs from the selection of the predetermined number of most significant bits and to generate an error signal and feedback said error signal to the selection body's (2) input in order to reduce said error. 3. Digital/analog omformer ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at anordningen (1) for. å øke signal-prøvetakningstakten omfatter en anordning for å lagre hver innkommende pulskodemodulerte kodegru<p>pe inntil.neste kodegruppe mottas, og en anordning for gjentatt utlesning av hver lagret gruppe et forutbestemt antall ganger i løpet av den tid som denne gruppe er lagret.3. Digital/analog converter according to claim 1 or 2, characterized in that the device (1) for. increasing the signal sampling rate comprises a device for storing each incoming pulse code modulated code group until the next code group is received, and a device for repeatedly reading out each stored group a predetermined number of times during the time that this group is stored. 4. Digital/analog omformer ifølge krav 2 eller 3 i den grad dette er avhengig av krav 2, karakterisert ved a t anordningen for å fastlegge nevnte feil omfatter en anordning for å utsette de grupper som gjenstår etter at det forutbestemte antall signifikante bits er valgt, for ett eller flere forsinkelsestrinn, idet hvert forsinkelsestrinn er ekvivalent med en prøve-takningsperiode ved den økede signalprøvetakningshastighet, en anordning for å tilveiebringe komplement til de forsinkede bit-grupper og en anordning for å utføre en aritmetisk addisjon av én eller flere forsinkede og med kompliment forsynte bit-grupper og de etterfølgende pulskodegrupper som er i ferd med å bli ført til utvelgningsanordningen.4. Digital/analog converter according to claim 2 or 3 to the extent that this is dependent on claim 2, characterized in that the device for determining said error comprises a device for delaying the groups that remain after the predetermined number of significant bits has been selected, for one or more delay steps, each delay step being equivalent to a sampling period at the increased signal sampling rate, means for providing complement to the delayed bit groups and means for performing an arithmetic addition of one or more delayed and with complement provided bit groups and the subsequent pulse code groups which are in the process of being taken to the selection device. 5. Digital/analog omformer ifølge krav 4, karakterisert ved at denne omfatter et organ for å avveie i det minste en gruppe bits som er blitt utsatt for mer enn ett-forsinkelsestrinn, idet nevnte avveiningsanordning omfatter en .anordning for å multiplisere nevnte gruppe med et helt tall.5. Digital/analog converter according to claim 4, characterized in that it comprises a device for balancing at least one group of bits which have been subjected to more than one delay stage, said balancing device comprising a device for multiplying said group by a whole number.
NO760428A 1975-02-20 1976-02-11 DIGITAL / ANALOG CONVERTER. NO143776C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB715775A GB1444216A (en) 1975-02-20 1975-02-20 D/a converter for pcm

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO760428L NO760428L (en) 1976-08-23
NO143776B true NO143776B (en) 1980-12-29
NO143776C NO143776C (en) 1981-04-08

Family

ID=9827708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO760428A NO143776C (en) 1975-02-20 1976-02-11 DIGITAL / ANALOG CONVERTER.

Country Status (19)

Country Link
JP (1) JPS51135354A (en)
AR (1) AR212019A1 (en)
AT (1) AT377397B (en)
AU (1) AU497002B2 (en)
BE (1) BE838666A (en)
BR (1) BR7601013A (en)
CA (1) CA1093697A (en)
CH (1) CH607456A5 (en)
DE (1) DE2605724C2 (en)
DK (1) DK148866C (en)
ES (1) ES445387A1 (en)
FR (1) FR2301971A1 (en)
GB (1) GB1444216A (en)
IN (1) IN143625B (en)
IT (1) IT1054867B (en)
NL (1) NL7601414A (en)
NO (1) NO143776C (en)
SE (1) SE410929B (en)
SU (1) SU1132805A3 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5228205A (en) * 1975-08-28 1977-03-03 Sony Corp Station selector unit
GB1580447A (en) * 1976-12-01 1980-12-03 Post Office Code converters
NL7801909A (en) * 1978-02-21 1979-08-23 Philips Nv DEVICE FOR DECODING A SIGNAL CODED WITH ADAPTIVE DELTA MODULATION.
DE3021012C2 (en) * 1980-06-03 1985-08-22 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Generalized interpolative method for the digital-analog conversion of PCM signals
US4313173A (en) * 1980-06-10 1982-01-26 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Linear interpolator
GB2107949B (en) * 1981-10-15 1985-04-11 Standard Telephones Cables Ltd Digital decoder
DE3203012A1 (en) * 1982-01-29 1983-08-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Method and circuit arrangement for generating interpolation values between stored samples
US4786923A (en) * 1982-09-07 1988-11-22 Canon Kabushiki Kaisha Image recording system for image recording in response to signals entered from a recording information generating unit
USRE34660E (en) * 1983-07-29 1994-07-12 Burr-Brown Corporation Apparatus and methods for digital-to-analog conversion using modified LSB switching
EP0142907B1 (en) * 1983-07-29 1993-03-17 Burr-Brown Corporation Apparatus and methods for analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion
JPS60106229A (en) * 1983-11-14 1985-06-11 Rohm Co Ltd D/a converting circuit of digital pwm circuit
JPS6184120A (en) * 1984-10-02 1986-04-28 Canon Inc Digital-analog converter
DE3535021A1 (en) * 1984-10-02 1986-04-17 Canon K.K., Tokio/Tokyo DIGITAL / ANALOG CONVERSION DEVICE
JPS6184119A (en) * 1984-10-02 1986-04-28 Canon Inc Digital-analog converter
JPS6184118A (en) * 1984-10-02 1986-04-28 Canon Inc Digital-analog converter
JPS6184117A (en) * 1984-10-02 1986-04-28 Canon Inc Digital-analog converter
JPH0824267B2 (en) * 1984-10-02 1996-03-06 キヤノン株式会社 Data processing device
GB2183115A (en) * 1985-11-15 1987-05-28 Philips Electronic Associated Digital to analogue converter
DE3709207A1 (en) * 1987-02-28 1988-09-08 Standard Elektrik Lorenz Ag CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONVERTING DIGITAL TONE SIGNAL VALUES TO ANALOG TONE
GB9103777D0 (en) * 1991-02-22 1991-04-10 B & W Loudspeakers Analogue and digital convertors
GB2319411B (en) * 1996-11-18 2000-11-15 Fujitsu Ltd Modem signal transmission and/or reception apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3110894A (en) * 1959-04-09 1963-11-12 Itt Digital-to-analog converter
US3532864A (en) * 1967-08-08 1970-10-06 United Aircraft Corp Linear interpolation function generation

Also Published As

Publication number Publication date
CA1093697A (en) 1981-01-13
FR2301971B1 (en) 1982-07-23
DK64976A (en) 1976-08-21
NL7601414A (en) 1976-08-24
NO760428L (en) 1976-08-23
AT377397B (en) 1985-03-11
IN143625B (en) 1978-01-07
NO143776C (en) 1981-04-08
DK148866C (en) 1986-04-21
DK148866B (en) 1985-10-28
SU1132805A3 (en) 1984-12-30
SE410929B (en) 1979-11-12
ATA121476A (en) 1984-07-15
BR7601013A (en) 1976-09-14
BE838666A (en) 1976-08-18
AR212019A1 (en) 1978-04-28
DE2605724A1 (en) 1976-09-02
ES445387A1 (en) 1977-06-16
SE7601666L (en) 1976-08-23
JPS51135354A (en) 1976-11-24
AU497002B2 (en) 1978-11-16
GB1444216A (en) 1976-07-28
FR2301971A1 (en) 1976-09-17
CH607456A5 (en) 1978-12-29
JPS5542774B2 (en) 1980-11-01
AU1110076A (en) 1977-08-18
DE2605724C2 (en) 1986-01-23
IT1054867B (en) 1981-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO143776B (en) DIGITAL / ANALOG CONVERTER.
US3975587A (en) Digital vocoder
JP2591864B2 (en) Digital filter
US5870431A (en) ROM-based finite impulse response filter for use in mobile telephone
US4305133A (en) Recursive type digital filter
US5029167A (en) Coefficient storage reduction in adaptive filters in echo cancellers or decision feedback equalizers
US4363100A (en) Detection of tones in sampled signals
JPS6131658B2 (en)
US4109110A (en) Digital-to-analog converter
US4044306A (en) Digital converter from pulse code modulation to continuous variable slope delta modulation
GB2135149A (en) Apparatus for generating scaled weighting coefficients for sampled data filters
US3988606A (en) Digital filter device for processing binary-coded signal samples
US4121296A (en) Digital signal processing arrangement
KR100459519B1 (en) Floating point digital delay line filter
KR950015183B1 (en) Apparatus for estimating the square root of digital samples
DK150875B (en) RECURSIVE DIGITAL FILTER
US4002981A (en) Digital converter from delta-modulated signals into PCM signals
US4100369A (en) Device for numerically generating a wave which is phase modulated and which is free from unwanted modulation products
US5987487A (en) Methods and apparatus for the processing of digital signals
JPS5942502B2 (en) Gain control device for digital telephone lines
US4231100A (en) Arrangement for filtering compressed pulse-code-modulated signals
US5189634A (en) Digital signal processing apparatus for detecting a frequency component of digital signals
US4125866A (en) Non-recursive discrete filter
SE429080B (en) DIGITAL FILTER DEVICE FOR OWN-SIZED QUANTIZED Pulse Code Modulated Signals
FI74848C (en) Circuit device for voice transmission at a subscriber line.