DE2703570A1

DE2703570A1 - Digital-analog-umsetzer

Info

Publication number: DE2703570A1
Application number: DE19772703570
Authority: DE
Inventors: Takao Mogi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1977-08-04
Also published as: NL7700997A; FR2339997B1; AU2184277A; JPS5291638A; US4139840A; AU510634B2; FR2339997A1; CA1088208A; DE2703570C2; GB1552616A

Description

Digital-Analog-Umsetzer

Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Umsetzer und insbesondere einen vereinfachten Digital-Analog-Umsetzer/ in welchem ein Eingangsdigitalsignal in ein Rechteckwellensignal umgesetzt wird, der eine Impulsbreite (Impulsdauer, -länge) hat, die seinem Code entspricht. Das Rechteckwellensignal wird durch einen Tiefpaßfilter geglättet, um ein Analogsignal zu erhalten.

Die nachfolgend näher beschriebene Erfindung eignet sich zur Verwendung bei in den nachfolgenden und

709831/0751

"s

anderen Patentanmeldungen beschriebenen Schaltungen:

US-Patentanmeldung Aktenzeichen Nr. 716, 702, eingereicht am 23. August 1976; und

US-Patentanmeldung Aktenzeichen Nr. ,

eingereicht am 20. Dezember 1976 unter dem Titel Kanalwählvorrichtung, von T. Mogi.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Digital-Analog-Umsetzers einfacher Konstruktion.

Erfindungsgemäße wird ein binär kodierter Zustand entsprechend einer Zahl, die nichts mehr als eine gewisse Anzahl Bits hat, z.B. eine 4-Bit-Zahl in einem 4-Bit-System, an eine Schaltung angelegt, welche die Polarität des Systems, z.B. von 1100 auf 0011, umkehren kann. Die Umkehrschaltung hält die Zahl an den Eingangsklemmen eines (in diesem Beispiel) 4-Bitzählers in Bereitschaft, bis der Zähler Zeitsteuerimpulse bis zu seinem größten Wert zählt, und ladet oder gibt die angelegte Zahl in umgekehrter Polarität in den Zähler ein in Paralleleingabeform.Eine Steuerschaltung richtet oder leitet die fortgesetzte Zählung, bis der Zähler wieder seinen maximalen Zählerstand erreicht.

Die Schaltung weist auch eine Flip-Flop-Stufe auf, welche die Polarität umkehrt, sobald der Zähler einen spezifizierten Zählwert erreicht. Die beiden ersten Polariätumkehrungen erzeugen einen einzigen Impuls, der eine Dauer hat, die dem Unterschied zwischen der Zeit zum Zählen von dem polaritätsumgekehrten

709831/0751

Äquivalenz der gewünschten Zahl bis zur vollen Zählung gleich ist. Unmittelbar nach Erreichung der Vollzählung zum zweiten Mal, kehrt die Umkehrschaltung die Polarität der im Zähler geladenen oder eingegebenen Zahl um, sO daß sie dieselbe Zahlt ist, wie die ursprünglich in Binärform an die Eingangsklemmen des Umsetzers angelegte. Die Flip-Flop-Stufe kehrt gleichzeitig um und der Zähler beginnt unverzüglich wieder bis zu seinem vollen Zählstand zu zählen.

Durch diese aufeinanderfolgenden Umkehrungen der Flip-Flop-Stufe hat eine Rechteckwelle einen Teil einer Polarität, die eine Dauer hat, welche eine aufeinanderfolge Zahl von Zählwerten hat, die dem zahlenmäßigen Wert der umzusetztenden Zahl gleich sind. Der andere Teil der Rechteckwelle hat eine Dauer, die dem zahlenäßigen Wert der Differenz zwischen dem vollen Zählwert und dem zahlenmäßigen Wert des erstgenannten einen Teils gleich ist.

Figur 1: zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Digital-Analog-Zählers;

Figur 2: zeigt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gem. Figur 1.

Die Analog-Digital-Schaltung gemäß Figur 1 weist einen Zähler 1, ein Polaritätsumkehrschaltung 2, einen Impulsgeber 3, eine Flip-Flop-Schaltung 4, einen Tiefpaßfilter 5 zum Gleichrichten oder Glätten des Ausgangs der Flip-Flop-Schaltung 4, und eine UND-Torschaltung 6 mit gesonderten Eingangsklemmen auf, die jeweils mit einem der Ausgangssignale Q-, Q„,

709831/0751

Q und Q des Zählers 1 verbunden sind, um daraus seinen logischen Ausgang abzuleiten. Der logische Ausgang wird der Flip-Flop-Schaltung 4 zugeführt, um den Leitzustand dieser Schaltung umzukehren. In der Analog-Digital-Schaltung ist auch eine Impulsformerschaltung 7 zur Lieferung eines Schreibimpulses enthalten.

Die Polaritäts-Umkehrschaltung 2 besteht aus Invertern 21A bis 21D, UND-Torschaltungen 22A bis 22D und 23A bis 23D und ODER-Torschaltungen 24A bis 24D. Signale entsprechender Bits eines Eingangscodes werden durch die Eingangsklemmen 8A bis 8D der UND-Torschaltungen 22A bis 22D und durch die Inverter 21A bis 21 D den UND-Torschaltungen 23A bis 23 zugeführt. Ein Ausgangssignal S_Q der Flip-Flop-Schaltung 4 wird den anderen Eingangsklemmen der UND-Torschaltungen 22Ά bis 22D und das andere Ausgangssignal S- wird den anderen Eingangsklemmen der UND-Torschaltungen 23A bis 23D zugeführt. Ausgangssignale der UND-Torschaltungen 22A bis 22D werden den Eingangsklemmen der ODER-Torschaltungen 24A bis 24D und Ausgangssignale der UND-Torschaltungen 23A bis 23D werden den anderen Eingangsklemmen der ODER-Torschaltungen 24a bis 24 D zugeführt.

Inzwischen werden Ausgangssignale I. bis I_D den ODER-Torschaltungen 24A bis 24D den Eingangsklemmen des Zählers 1 zugeführt, so daß ein Ausgangscode (I I I_ I) der Polaritätsumkehrschaltung 2 umgekehrt werden kann, wenn die Ausgangssignale S und S₀ der Flip-Flop-Schaltung 4 umgekehrt werden.

709831/0751

Die Schaltung 7 zur Erzeugung des Schreibimpulses besteht aus Invertern 71, 72A bis 72D, 74 und 75, NAND-Torschaltungen 73 und 76 und einerUND-Torschaltung 77. Die Ausgangssignale Q. bis Q des Zählers werden durch die Inverter 72A bis 72D der NAND-Torschaltung 73 zugeführt, während ein Ausgangsimpuls S_p des Impulsgebers 3 durch den Inverter 71 der NAND-Torschaltung 73 zugeführt wird. Ferner wird auch das Ausgangssignal S_Q der Flip-Flop-Schaltung 4 der NAND-Torschaltung 73 zugeführt. Das Ausgangssignal S_R der UND-Torschaltung 6 wird der NAND-Torschaltung 76 zugeführt, und der Impuls S_ und das Signal S_Q werden durch die Inverter 74 und 75 der NAND-Torschaltung zugeführt. Ein Ausgangssignal S_n der NAND-Torschaltung 73 und ein Ausgangssignal S„ der NAND-Torschaltung 76 werden der UND-Torschaltung 77 zugeführt, und das resultierende Ausgangssignal S_T der UND-Torschaltung der UND-Torschaltung 77 wird dem Zähler 1 als Schreibimpuls zugeführt.

Im Arbeitszustand, wenn ein aus den Klemmen 8A bis 8D gelieferter Eingangscode beispielsweise die Binärzahl 1100 ist und die Ausgangssignale S_Q und S der Flip-Flop-Schaltung 4 "1" bzw. "0" sind, wie in Figur 2 gezeigt, werden die Ausgangssignale I_A bis I_ der Polaritätsumkehrschaltung 2 "1", "1" bzw. ¹¹O und "0", die dem Zähler 1 zugeführt werden.

Der Impuls S_p (s. Figur 2) aus dem Impulsgeber 3 wird dem Zähler 1 zugeführt, um gezählt zu werden, bis der Ausgangscode (Q_n Q_n Q„ Q_n.) des Zählers 1 1111 wird, die höchste Zahl, die in einem Vierstelleninärzähler gezählt werden kann, das Ausgangssignal S₁, der UND-Torschaltung 6 steigt plötzlich von "0"

709831/0751

auf "1" an, um die Flip-Flop-Schaltung 4 umzukehren. Dies bewirkt, daß der Code (I I I I) von 1100 auf

A Jd v* U

0011 umgekehrt wird. Wenn der Ausgangscode (Q₇. Q_n Q-,

A D K*

Q-. des Zählers 1 1111 ist und den Impuls S auf 1 ansteigt, wird das Ausgangssignal S_n der NAND-Torschaltung 73 nur bei dieser Anstiegszeit "0", so daß das Signal S nur dieses Mal zu "0" wird, was bewirkt, daß der Eingangscode 0011 in den Zähler 1 eingeschrieben wird. Dies ändert den Ausgangscode (Q_A Q_B Q_c Q_c) des Zählers 1 auf 0011, und der Zähler beginnt, von diesem Wert aus zu zählen. Wenn der Ausgangscode wieder 1111 erreicht, werden die Ausgangssignal S₀ und S₀ der Flip-Flop-Schaltung 4 wieder umgekehrt, so daß der Eingangscode (I. I_ I- I_) zum Zähler 1 von 0011 auf 1100 in Polarität umgekehrt wird.Wenn der Ausgangscode (Q. Q- Q- Q-) des

A D w U

Zählers 1 auf 0000 gezählt wird und der Impuls S ansteigt, so wird der Ausgang S_M der NAND-Torschaltung 76 nur bei der obigen Antiegszeit "0", und der Ausgang S.. der UND-Torschaltung 77 wird nur bei der oben genannten Zeit "0", so daß der Zähler 1 den an ihn angelegten Eingangscode 1100 hat. Daher beginnt der Zähler 1, von 1100 zu zählen. Daraufhin, immer dann, wenn der Ausgangscode (Q. Q_ Q_c Q_) des Zählers 1 1111 wird, wird die Flip-Flop-Schaltung 4, wie oben erwähnt, umgekehrt und die Impulsbreite des Ausgangssignals der Flip-Flop-Schaltung 4, d.h. des Signals S_Q in diesem Beispiel, wird in einem Analogbetrag erhalten, der dem Eingangscode 1100 entspricht, d.h. der Dezimalzahl "3". Dieses Signal wird an den Tiefpaßfilter 5 angelegt, um gleichgerichtet zu werden, so daß ein Signal mit konstantem Pegel entsprechend dem Eingangscode erhalten werden kann.

709831/0751

Wie zuvor erwähnt, kann erfindungsgemäß ein Ausgangssignal mit einer Impulsbreite als Analogbetrag entsprechend einem Eingangscode mit einer ganz einfachen Schaltung erhalten werden. Darüber hinaus kann auch eine integrierte Schaltung dafür leicht gebildet werden.

709831/0751

L e e r s β i t e

Claims

Ansprüche

Digital-Analog-Umsetzer, gekennzeichnet durch einen Impulsgeber (3), einen n-Bit-Zähler (1), der parallelgeladen werden kann, klemmen (8A, 8B, 8C, 8D) zum gesonderten Empfang jedes Bits eines umzusetzenden n-Bit-Signals, eine Polaritätsumkehrschaltung (2) mit η Kanälen, die jeweils eine der Eingangsklemmen mit einer entsprechenden Lade- oder Eingebeklemme (I., I_n,

A

I-,, I) des Zählers verbinden, eine Flip-Flop-Schaltung (4), die irit der Polaritätsumkehrschaltung verbunden ist, um gleichzeitig die Polarität des Signals in jedem der besagten Kanäle umzukehren, η Ausgangsklemmen (Qw Q_B/ Qp, Q) aus dem Zähler, die jeweils einem der besagten Kanäle entsprechen, eine erste Einrichtung (6), die mit sämtlichen Ausgangsklemmen (Q„, Q , Qp, Q_n) verbunden sind, um die Flip-Flop-Schaltung zu steuern, eine zweite Einrichtung (76) die mit der ersten Einrichtung und mit dem Impulsgeber und mit der Flip-Flop-Schaltung auch verbunden ist, eine Schreibsignalgeberschaltung (77), die mit der ersten und zweiten Einrichtung verbunden ist, um dadurch gesteuert zu werden, um das Schreibsignal zu erzeugen, und die mit einer zusätzlichen Eingangsklemme am Zähler verbunden sind, um das Ausgangssignal des Polaritätsumkehrsignals unter der Steuerung der ersten und zweiten Einrichtung eingeschrieben und durch einen Tiefpaßfilter (5), der mit der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, um ein Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung in ein Analogsignal zu formen.

ORIGINAL INSPECTED

709831/0751

- r-
2. Digital-Analog-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal der Polaritatsumkehrschaltung einen Inverter (21) aufweist, der mit einer entsprechenden Eingangsklemme (8A) zum Umkehren der PoIariät von an die besagte betreffende Eingangsklemme angelegten Signalen verbunden ist, das eine UND-Torschaltung (22A) eine Eingangsklemme hat, die mit der besagten entsprechenden Eingangsklemme verbunden ist sowie eine zweite Eingangsklemme, die mit einer Ausgangsklemme der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, daß eine zweite UND-Torschaltung eine Eingangsklemme hat, die mit dem Inverter verbunden ist, und eine zweite Eingangsklemme, die mit einen zweiten Ausgangsklemme der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, und daß eine ODER-Torschaltung zwei Eingangsklemmen hat, die jeweils mit einer Ausgangsklemme jeder UND-Torschaltung verbunden sind, wobei eine Ausgangsklemme der ODER-Torschaltung mit einer entsprechenden Eingangsklemme des Zählers verbunden ist.
3. Digital-Analog-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine UND-Torschaltung (6) mit η Eingangsklemmen, die jeweils mit einer der Ausgangsklemmen des Zählers verbunden sind, und eine Ausgangsklemme aufweist, die mit der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist.
4. Digital-Analog-Schaltung nach Anspruch 3, wobei die besagte Schreibschaltung durch eine

709831/0751

NAND-Torschaltung (73) gekennzeichnet ist, die η + ζ Klemmen hat, wobei eine erste der η + ζ Klemmen angeschlossen ist, um ein Signal wie das Ausgangssignal des Impulsgebers zu empfangen und η der η + ζ Klemmen angeschlossen sind, um poloritätsumgekehrte Ausgangssignale des Zählers zu empfangen, während die restlichen η + ζ Klemmen mit einer der Ausgangsklemmen der Flip-Flop-Schaltung verbunden sind und eine UND-Torschaltung (77) eine Ausgangsklemme hat, die mit der Schreibsignaleingangsklemme des Zählers verbunden ist/ wobei eine erste Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme der NAND-Torschaltung verbunden sowie eine zweite Eingangsklemme vorgesehen ist, wobei eine zweite NAND-Torschaltung (76) eine Ausgangsklemme hat, die mit der zweiten Eingangsklemme der zweiten UND-Torschaltung verbunden ist, während eine erste Eingangsklemme mit der erstgenannten UND-Torschaltung (6) verbunden ist, um Signale daraus zu empfangen, wobei eine zweite Eingangsklemme angeschlossen ist, um ein Signal mit zur Polarität des Zeitsteuersignals entgegengesetzter Polarität zu empfangen.und wobei eine dritte Eingangsklemme sowie eine Einrichtung vorgesehen sind, welche die dritte Eingangsklemme mit einer Ausgangsklemme der Flip-Flop-Schaltung verbindet.

tentanwalt

709831/0751