-
Angaben zur
Priorität
-
Für die vorliegende
Anmeldung wird die Priorität
der vorläufigen
US-Anmeldung mit der Seriennummer 60/267,327 in Anspruch genommen,
die am 8. Februar 2001 eingereicht wurde.
-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
(„Multibit-Sigma-Delta-ADC-Bauelemente") Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf Multibit-Sigma-Delta-ADC-Bauelemente
mit veränderlichem
Spitzenwertpegel.
-
Allgemeines
zur vorliegenden Erfindung
-
Analog-Digital-Wandler
(„ADC-Bauelemente") wurden in verschiedenen
Einsatzbereichen und auf verschiedenen technischen Gebieten wie
zum Beispiel in der Kommunikationstechnik eingesetzt, um eine wirksame
Möglichkeit
zur Umwandlung analoger Signale in digitale Signale zu schaffen.
Die Wirksamkeit der Umwandlung analoger Signale in digitale Signale
bezieht sich dabei auf den dynamischen Bereich der Analog-Digital-Wandlung.
-
Die
US-Patentschrift 5 541 600 (Blumenkranz u. a.) beschreibt eine Verarbeitungsschaltung zur
Erzeugung eines variablen Ausgangssignals im Ansprechen auf eine
variable Größe, die
als Eingang abgegriffen oder empfangen wird. Die Verarbeitungsschaltung
umfasst eine Unterdrückungsschaltung zum
Unterdrücken
von momentanen Überspannungen,
die normalerweise durch Abänderung
des Verstärkungs-/Dämpfungsfaktors
erzeugt werden, wobei diese Unterdrückungsschaltung durch Abänderung des
Werts der Zustandsvariablen direkt proportional zur Veränderung
des Verstärkungs-/Dämpfungsfaktors
arbeitet.
-
Bei
Einsatzbereichen in der Kommunikationstechnik sollte beispielsweise
der dynamische Bereich der Analog-Digital-Wandlung größer als
100 dB sein, damit es sich bei der Analog-Digital-Wandlung nicht
um einen Vorgang zur Leistungsbegrenzung handelt. Es wurden bereits
verschiedene Auslegungen vorgeschlagen, um den dynamischen Bereich der
Analog-Digital-Wandlung zu verbessern. Ein Beispiel für eine solche
angeregte Auslegung ist in 1 dargestellt.
-
Gemäß 1 wird
mit einem Analog-Digital-Wandler 2 („ADC-Element") gearbeitet, um
analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln. Das ADC-Element 2 besitzt
einen dynamischen Bereich, der ihm zugeordnet ist. Der inhärente dynamische Bereich
des ADC-Elements 2 wird dadurch verbessert, dass dem ADC-Element 2 ein
Verstärker 1 mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
vorgeschaltet wird.
-
Der
Verstärker 1 mit
veränderlichem
Verstärkungsfaktor
(„VGA-Element") nutzt in optimaler
Weise den inhärenten
dynamischen Bereich des ADC-Elements 2, indem für eine stärkere Verstärkung gesorgt
wird, wenn das Eingangssignal klein ist. Außerdem sieht das VGA-Element 1 eine
geringere Verstärkung
vor, wenn das Eingangssignal groß ist. Bei diesem Beispiel
wird dem VGA-Element 1 zusammen mit einem Steuersignal
ein analoges Signal zugeführt,
wobei das Steuersignal den Verstärkungsfaktor
des VGA-Elements 1 steuert. Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde,
ist der Verstärkungsfaktor des
VGA-Elements 1 umgekehrt proportional zur Größe des eingegebenen
analogen Signals. Das verstärkte
Signal wird dem ADC-Element 2 zugeleitet. Das ADC-Element 2 wandelt
das erstärkte
analoge Signal in ein digitales Signal um, das zur weiteren Verarbeitung,
Speicherung, usw. aus dem ADC-Element 2 ausgegeben wird.
-
Ein
weiteres Beispiel für
eine bereits angeregte Auslegung zur Verbesserung des dynamischen Bereichs
der Analog-Digital-Umwandlung ist in 2 dargestellt.
Bei der in 2 dargestellten Auslegung wird
der dynamische Bereich der Analog-Digital-Umwandlung dadurch verbessert,
dass ein Spitzenwert eines ADC-Elements 20 verändert wird.
Wenn das ADC-Element in der Weise ausgelegt wird, dass auch sein
Rauschen, das auf die Eingangssignale bezogen ist, ebenfalls kleiner
wird, je stärker
dar Spitzenwert verringert wird, dann verbessert eine Reduzierung
des Spitzenwerts die Fähigkeit
des ADC-Elements
zur Digitalisierung von Signalen mit niedrigem Pegel und erweitert
somit dessen dynamischen Bereich.
-
Wie
in 2 dargestellt, wird dem ADC-Element 20 zusammen
mit einem veränderlichen
Bezugssignal ein analoges Signal zugeführt. Das veränderliche
Bezugssignal steuert den Spitzenwertpegel des ADC-Elements 20.
Bei diesem Beispiel wird ein explizites Bezugssignal (beispielsweise
eine Bezugsspannung oder ein Bezugsstrom) herangezogen, um den Spitzenwertpegel
des ADC-Elements 20 zu
ermitteln. Somit reicht die Regelung der Größe des veränderlichen Bezugspegels aus,
um die gewünschte Steuerung über den
Spitzenwertpegel des ADC-Elements 20 vorzunehmen. Wird
das ADC-Element in der Weise aufgebaut, dass das Quantisierungsrauschen
das thermische Rauschen dominiert, so wird sichergestellt, dass
das auf das Eingangssignal bezogene Rauschen umso kleiner wird,
je stärker
der Spitzenwertpegel verringert wird.
-
Ein
weiteres Beispiel einer vorgeschlagenen Auslegung zur Verbesserung
des dynamischen Bereichs der Analog-Digital-Wandlung ist in 3 dargestellt.
Gemäß 3 ist
hier ein Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Element dargestellt. Bei diesem
Beispiel wird der dynamische Bereich des Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Elements dadurch
verbessert, dass ein Spitzenwertpegel des Eingangssignals geregelt
wird, das in einen Vergleicher 9 einläuft. Der Spitzenwertpegel des
Eingangssignals wird dadurch gesteuert, dass der Spitzenwertpegel
eines Rückkoppelsignals
an den analogen Wandler 7 verändert wird („Rückkoppel-DAC-Element"). Der Spitzenwertpegel
des Rückkoppel-DAC-Elements 7 wird im
Ansprechen auf eine Charakteristik des Bezugssignals verändert. Die Charakteristik
des zum Verändern
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-DAC-Elements 7 kann
dessen Spannungspegel, dessen Stromstärke, eine Frequenz desselben,
etc. sein.
-
Bei
diesem Beispiel wird ein analoges Eingangssignal zusammen mit einem
analogen Signal aus dem Rückkoppel-DAC-Element 7 einem
unveränderlichen
analogen Filter 5 zugeleitet. Das unveränderliche analoge Filter 5 und
das Rückkoppel-DAC-Element 7 weisen
eine Schleifenschaltung 3 auf. Das analoge Signal aus der
Schleifenschaltung 3 wird einem Vergleicher 9 zugeleitet,
in dem das analoge Signal aus der Schleifenschaltung 3 in
ein analoges Ein-Bit-Ausgangssignal
umgewandelt wird. Wie vorstehend ausgeführt wird der Spitzenwertpegel
des Eingangssignals in den Vergleicher 9 verändert.
-
Eine
Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-DAC-Elements 7 verändert jedoch auch
die Signalpegel innerhalb der Schleifenschaltung 3, nämlich das
Ausgangssignal des unveränderlichen
analogen Filters 5. Wenn zum Beispiel der Spitzenwertpegel
des Rückkoppel-DAC-Elements 7 um
einen Faktor k > 0
verändert
wird, so wird das aus der Schleifenschaltung 3 kommende
Signal ebenso um einen Faktor k vervielfacht. Diese Skalierung des Ausgangssignals
aus der Schleifenschaltung 3 ist darauf zurückzuführen, dass
das Signal aus der Rückkoppel-DAC-Schaltung 7 einen
Teil des Eingangs in ein lineares System darstellt, und zwar des unveränderlichen
analogen Filters 5, wodurch erreicht wird, dass das Ausgangssignal
aus der Schleifenschaltung 3 ebenfalls um den gleichen
Faktor k vervielfacht wird.
-
Bei
diesem Beispiel wirkt sich die Skalierung des Eingangssignals nicht
nachteilig auf das Ausgangssignals des Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Elements
aus, da das Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Element nur gegenüber dem
Vorzeichen des Ausgangssignals der Schleifenschaltung 3 empfindlichen
ist. Somit kann das Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Element eine Funktion
mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor einfach
dadurch beinhalten, dass Mittel zur Veränderung des effektiven Spitzenwertpegels
des Rückkoppel-DAC-Elements 7 vorgesehen
sind.
-
Die
zweite Anforderung an einen erhöhten dynamischen
Bereich, nämlich
eine Reduzierung eines auf das Eingangssignal bezogenen Rauschens bei
stärkerer
Verringerung des Spitzenwertpegels der ADC-Schaltung kann mit einer
Reihe verschiedener Vorkehrungen aufgefangen werden. Zum Beispiel
kann eine ADC-Schaltung mit geschaltetem Kondensator mit Eingangs-Kondensatoren
arbeiten, die so groß sind,
dass das thermische Rauschen unter dem Quantisierungsrauschen der
ADC-Schaltung liegt. Alternativ kann eine ADC-Schaltung mit geschaltetem
Kondensator die Größe ihrer
Eingangskondensatoren im Ansprechen auf Veränderungen im Spitzenwertpegel
der ADC-Schaltung oder zur Herbeiführung von Veränderungen
desselben einstellen kann. Gemäß einem
weiteren Beispiel verringert eine Absenkung des Spitzenwertpegels
der Rückkoppel-DAC-Schaltung 7 das
mit der Rückkoppel-DAC-Schaltung 7 verknüpfte Rauschen
und reduziert somit das auf das Eingangssignal bezogene Rauschen
des ADC-Elements, wenn ein Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Element mit kontinuierlichem
Zeitverhalten ein auf das Eingangssignal bezogenes Rauschen besitzt,
das durch die dynamischen Fehler bzw. das thermische Rauschen der
Rückkoppel-DAC-Schaltung 7 begrenzt
ist.
-
Wenn
jedoch die Sigma-Delta-ADC-Schaltung mit einer Multibit-Quantisierung
arbeitet, was in der Mehrzahl der mit einer Sigma-Delta-ADC-Schaltung
arbeitenden Anwendungsfälle
erwünscht
ist, schlägt
eine einfache Skalierung des Spitzenwertpegels der Rückkoppel-DAC-Schaltung
fehl, wenn sie den gewünschten
verbesserten dynamischen Bereich erbringen soll.
-
Wie
vorstehend ausgeführt
bewirkt eine Skalierung des Spitzenwertpegels der Rückkoppel-DAC-Schaltung 7 eine
Skalierung des Eingangssignals in die Quantisierschaltung. Da eine
Multibit-Quantisierschaltung einige Quantisier-Schwellwerte besitzt, die nicht Null
sind, führt
eine Skalierung des Eingangssignals in die Quantisierschaltung zu einer
Veränderung
in deren Ausgangssig nal und somit zu einer Veränderung im dynamischen Verhalten der
Schleife. Diese Veränderung
in der Schleifendynamik kann so heftig sein, dass die Schleife instabil wird,
wodurch die ADC-Schaltung betriebsunfähig wird.
-
Deshalb
ist es wünschenswert,
den dynamischen Bereich eines Multibit-Sigma-Delta-ADC-Elements in gleicher Weise
so zu erbessern, dass eine Ein-Bit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung erbessert
wird. Außerdem
ist es wünschenswert,
den dynamischen Bereich einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung zu
erbessern, ohne eine Beeinträchtigung
der Wirksamkeit der Rauschformung herbeizuführen oder ohne dass ein Modulator
instabil wird. Außerdem
ist es wünschenswert,
dass sichergestellt ist, dass dann, wenn der Spitzenwertpegel des
Eingangssignals in die Quantisierschaltung der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung um
einen Faktor k > 0
vervielfacht wird, die Dynamik der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
im Wesentlichen unverändert bleibt.
-
Kurzbeschreibung
der vorliegenden Erfindung
-
Entsprechend
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Verändern eines
Eingangs-Spitzenwertpegels eines Multibit-Sigma-Delta-Digital-Analog-Wandlers mit einer Quantisierschaltung,
einer Schleifen-Filterschaltung und
einer Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
gemäß Anspruch
1 vorgesehen. Dabei ist mit der Quantisierschaltung, der Schleifen-Filterschaltung und
der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
eine Schleifen-Verstärkung verknüpft und
weisen die Quantisierschaltung und die Schleifen-Filterschaltung eine damit verknüpfte kombinierte
Verstärkung
auf. Das Verfahren verändert
einen Eingangs-Spitzenwert der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung und verändert den
kombinierten Verstärkungsfaktor
der Quantisierschaltung und der Schleifen-Filterschaltung umgekehrt
proportional zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung,
um so die Schleifenverstärkung
auf einem im Wesentlichen gleich bleibenden Wert zu halten.
-
Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
gemäß Anspruch
10 vor. Der Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
weist folgendes auf: eine Quantisierschaltung, eine Schleifenschaltung,
welche wirksam mit der Quantisierschaltung verbunden ist und eine
Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
umfasst, und eine Quelle für
ein Bezugssignal zur Abgabe eines Bezugssignals. Dabei ist der Quantisierschaltung
und der Schleifenschaltung eine Schleifen-Verstärkung zugeordnet. Die Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
ist dabei so ausgelegt, dass sie im Ansprechen auf das Bezugssignal ihren
Spitzenwert verändert,
während
die Quantisierschaltung so ausgelegt ist, dass sie im Ansprechen auf
das Bezugssignal ihre Schwellwerte verändert.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Multibit-Sigma-Delta-Digital-Analog-Wandler
gemäß Anspruch
12 vorgesehen. Der Multi-Bit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
weist eine Quantisierschaltung, eine Schleifenschaltung, die wirksam
mit der Quantisierschaltung verbunden ist, welche eine Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
und ein Bauelement mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
umfasst, sowie eine Quelle für
ein Steuersignal zur Abgabe eines Signals zur Regelung des Verstärkungsfaktors
und eines Steuersignals zum Regeln des Spitzenwertpegels. Der Quantisierschaltung
und der Schleifenschaltung ist eine Schleifen-Verstärkung zugeordnet.
Die Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
verändert
im Ansprechen auf das Signal zum Regeln des Spitzenwerts einen Spitzenwert
desselben, während
das Bauelement mit veränderlichem Verstärkungsfaktor
im Ansprechen auf das Signal zur Regelung des Verstärkungsfaktors
einen Verstärkungswert
desselben verändert.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Bauelementen und Anordnungen
von Bauelementen sowie in verschiedenen Schritten und Abfolgen von
Schritten realisiert werden. Die Zeichnungen dienen nur zur Darstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und sind nicht als Einschränkung der
vorliegenden Erfindung aufzufassen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung einer Analog-Digital-Wandlerschaltung
nach dem Stand der Technik;
-
2 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung einer anderen Analog-Digital-Wandlerschaltung
nach dem Stand der Technik;
-
3 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung einer dritten Analog-Digital-Wandlerschaltung
nach dem Stand der Technik;
-
4 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels eine Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler-Schaltung nach den
Gedanken der vorliegenden Erfindung;
-
5 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eine Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler-Schaltung nach den Gedanken
der vorliegenden Erfindung; und
-
6 ein
Blockschaltbild mit der Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
eine Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler-Schaltung nach den Gedanken
der vorliegenden Erfindung.
-
Ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung
-
Wie
vorstehend bereits ausgeführt,
kann der dynamische Bereich eines ADC-Elements im typischen Fall dadurch verbessert
werden, dass entweder das zugeführte
Eingangssignal vervielfacht wird oder dass der Spitzenwertpegel
des ADC-Elements durch Verändern
einer Charakteristik eines Bezugssignals gesteuert wird, welches
gerade dem ADC-Element zugeführt
wird. Im Falle eines Multibit-Sigma-Delta-ADC-Elements führt jedoch
die einfache Vervielfachung des Eingangssignals in den Quantisierer
des Multibit-Sigma-Delta-ADC-Elements bei der Verbesserung des dynamischen
Bereichs bei der Analog-Digital-Signalumwandlung nicht
zum gewünschten
Erfolg, weil die Quantisierschal tung mehrere Schwellwerte aufweist,
die nicht Null sind. Somit folgt der Verstärkungsfaktor einer Multibit-Quantisierschaltung
nicht dem Eingangspegel in analoger Weise zum Verhalten einer Einbit-Quantisierschaltung,
was eine Beeinträchtigung der
Wirksamkeit der Rauschsignalformung verursacht oder dazu führt, dass
die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung instabil wird.
-
Mit
anderen Worten verändert
sich dann, wenn Signalpegel innerhalb einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
sich infolge einer Veränderung
des Spitzenwertpegels eines Rückkoppel-D/A-Wandlers
verändern,
auch die Schleifen-Verstärkung,
während
auch die Funktion der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung zur Rauschübertragung beeinträchtigt wird.
Wenn insbesondere H die Rauschübertragungsfunktion
(„NTF-Funktion") Der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung für einen
bestimmten Betriebszustand ist, dann verändert die Vervielfachung der
Signalpegel um einen Faktor k die NTF-Funktion zu H' = (kH)(1+(k-1)H).
Diese modifizierte NTF-Funktion besitzt die gleichen Übertragungsnullen
wie H, weist aber andere Pole auf. Die Verschiebung in den NTF-Polen
kann sich nachteilig auf die Wirksamkeit der Rauschformung auswirken oder
dazu führen,
dass die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung instabil wird.
-
In
der Erkenntnis, dass der dynamische Bereich einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung verbessert
werden muss und dabei die Probleme zu vermeiden sind, die mit den
Ansätzen
nach dem Stand der Technik verbunden sind, sieht die vorliegende
Erfindung ein Verfahren und ein System zur Verbesserung des dynamischen
Bereichs einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung vor, ohne dabei
eine Beeinträchtigung
der Wirksamkeit der Rauschformung oder eine Instabilität der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
herbeizuführen.
Darüber
hinaus sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System
vor, welche sicherstellen sollen, dass dann, wenn der Spitzenwertpegel
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung mit einem Faktor k > 0 vervielfacht wird,
die NTF-Funktion der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung im Wesentlichen
unverändert bleibt.
-
Wie
bereits ausgeführt
und in 3 dargestellt, lässt sich der Spitzenwertpegel
einer Sigma-Delta-ADC-Schaltung dadurch verändern, dass der Spitzenwertpegel
eines oder mehrerer Rückkoppel-D/A-Wandler
abgeändert
wird. Wird der Spitzenwertpegel eines Rückkoppel-D/A-Wandlers um irgendeinen
Faktor verändert,
werden die Signalpegel innerhalb der Schleifenschaltung um den gleichen Faktor
vervielfacht. Diese Vervielfachung innerhalb der Schleifenschaltung
kann der Anlass für
die vorstehend genannten unerwünschten
Ergebnisse sein. Somit sieht die vorliegende Erfindung Möglichkeiten für den Ausgleich
dieser Vervielfachung vor, um so eine Verbesserung zu ermöglichen,
ohne dass die schon genannten Probleme auftreten.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird gemäß den Gedanken der vorliegenden
Erfindung die Vervielfachung der Signalpegel innerhalb der Schleifenschaltung
infolge der Veränderung
des Spitzenwertpegels eines oder mehrerer Rückkoppel-D/A-Wandler in der
Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
durch Veränderung
der Schwellwertpergel einer Quantisierschaltung innerhalb der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
um einen Faktor ausgeglichen, der ähnlich oder gleich dem Faktor
ist, mit dem der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers verändert wird. 4 stellt
ein Blockschaltbild mit der Darstellung dieses Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
-
In 4 ist
eine Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung dargestellt. Bei diesem
Beispiel wird der dynamische Bereich der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung dadurch
verbessert, dass ein Spitzenwertpegel des Eingangssignals geregelt
wird, welches gerade einer Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird.
Der Spitzenwertpegel des der Multibit-Quantisierschaltung 200 gerade
zugeführten Eingangssignals
wird dadurch geregelt, dass der Spitzenwertpegel eines Rückkoppel-Digital-Analog-Wandlers 7 (Rückkoppel-D/A-Wandler) verändert wird.
Der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 wird
im Ansprechen auf eine Charakteristik eines veränderlichen Be zugssignals verändert. Die
Charakteristik des zum Verändern
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 verwendeten
Bezugssignals kann ein Spannungspegel desselben, ein Strompegel
desselben, eine Frequenz desselben, etc. sein.
-
Bei
diesem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird ein analoges Eingangssignal zusammen mit einem analogen Signal
aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7 einer
Schleifenfilter-Schaltung 5 zugeführt. Die Schleifenfilter-Schaltung 5 und
der Rückkoppel-D/A-Wandler 7 weisen
eine Schleifenschaltung 30 auf. Das analoge Signal aus
der Schleifenschaltung 30 wird der Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeleitet,
in welcher es in ein digitales Multibit-Ausgangssignal umgewandelt
wird. Wie vorstehend bereits ausgeführt wird durch Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 der
Spitzenwertpegel des Eingangssignals in die Multibit-Quantisierschaltung 200 verändert.
-
Eine
Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 verändert jedoch auch
Signalpegel innerhalb der Schleifenschaltung 3, und zwar
die Signalpegel innerhalb der Schleifenfilterschaltung 5.
Wenn zum Beispiel der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 um
einen Faktor k > 0
verändert
wird, so wird das Signal, das gerade aus der Schleifenschaltung 30 in
die Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird,
ebenfalls um einen Faktor k vervielfacht. Diese Vervielfachung des
Ausgangssignals aus der Schleifenschaltung 30 ist darauf
zurückzuführen, dass
das Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7 einen
Teil des Eingangs in die Schleifenfilter-Schaltung 5 darstellt, wodurch auch
bewirkt wird, dass der Ausgang aus der Schleifenschaltung 30 ebenfalls
mit dem gleichen Faktor k vervielfacht wird.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung empfangen gemäß der Darstellung in 4 sowohl
der Rückkoppel-D/A-Wandler 7 als
auch die Multibit-Quantisierschaltung 200 das veränderliche
Bezugssignal. Da sowohl der Rückkoppel-D/A-Wandler 7 als
auch die Multibit-Quantisierschal tung 200 das veränderliche
Bezugssignal empfangen, wenn sich der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 verändert, verändern sich
die Schwellwerte der Multibit-Quantisierschaltung 200 proportional
hierzu. Die Veränderung
der Schwellwerte der Multibit-Quantisierschaltung 200 proportional
zur Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 macht
es für
die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung möglich, eine Schleifen-Verstärkung auf
im Wesentlichen gleich bleibendem Pegel aufrecht zu erhalten, wobei
die Schleifen-Verstärkung
die kombinierte Verstärkung aus
dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7,
der Schleifenfilter-Schaltung 5 und der Multibit-Quantisierschaltung 200 ist.
Indem eine im Wesentlichen gleich bleibende Schleifen-Verstärkung aufrecht
erhalten wird, realisiert die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung einen veränderlichen
Spitzenwertpegel, ohne dass dabei die Wirksamkeit bei der Rauschformung
beeinträchtigt
oder eine Instabilität
in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung herbeigeführt wird.
Da außerdem
in einem Multibit-D/A-Wandler Fehler vorliegen, wie zum Beispiel
dynamische Fehler und insbesondere Fehlanpassungs-Fehler, die umso
kleiner werden, je stärker
der Spitzenwertpegel des D/A-Wandlers verringert wird, wird eine
Verringerung des auf das Eingangssignal bezogenen Rauschens der
ADC-Schaltung bei
Absenkung des Spitzenwertpegels der ADC-Schaltung durch die Verwendung des
Multibit-Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 vereinfacht. Die
Verbindung des verringerten, auf das Eingangssignal bezogenen Rauschens
mit der Konstanz der Rauschformung lassen die Veränderung
des Spitzenwertpegels der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung zu
einem wirksamen Mittel zur Vergrößerung des
dynamischen Bereichs werden.
-
Auch
wenn 4 nur einen einzigen Rückkoppel-D/A-Wandler 7 darstellt,
wird dennoch festgestellt, dass auch mehrere Rückkoppel-D/A-Wandler in der
Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung verwendet werden können. In
den Fällen,
in denen mehrere Rückkoppel-D/A-Wandler
in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
Verwendung finden, werden die Schwellwerte der Multibit-Quantisierschaltung 200 auf
der Grundlage der wirksamen Verstärkung insgesamt verändert, welche
die mehrfach vorgesehenen Rückkoppel-D/A-Wandler an die Schleifenschaltung 30 abgegeben
haben.
-
5 stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung dar, bei welcher die Vervielfachung der Signalpegel
innerhalb einer Schleifenschaltung einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
infolge der Veränderung
des Spitzenwertpegels von einem oder mehreren Rückkoppel-D/A-Wandler(n) in
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung dadurch ausgeglichen werden,
dass innerhalb der Schleifenschaltung ein Element oder mehrere Elemente
mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
einbezogen werden.
-
Gemäß 5 ist
eine Schleifen-Filterschaltung in ein vorgelagertes Filter 51 und
ein nachgelagertes Filter 53 unterteil. Gemäß der Darstellung
in 5 wird dem vorgelagerten Filter 51 ein
analoges Signal zugeführt.
Das gefilterte Signal wird dann einem Element 10 mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
(„VGE") zugeleitet. Der
Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 wird durch Steuersignale aus einer
Quelle 11 für
ein Steuersignal zum Steuern des Verstärkungsfaktors geregelt. Das
Signal aus dem VGE-Element 10 wird dem nachgelagerten Filter 53 zugeleitet,
ehe es einer Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird,
in welcher es in ein digitales Multibit-Signal umgewandelt wird. 5 zeigt
außerdem, dass
ein Rückkoppel-D/A-Wandler 7 mit
dem vorgelagerten Filter 51 verbunden ist. Darüber hinaus
kann mit dem nachgelagerten Filter 53 bei Bedarf ein Rückkoppel-D/A-Wandler 7" verbunden werden.
-
Der
Spitzenwertpegel der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung wird durch
Verändern
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" gesteuert. Der
Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 (bzw.
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7") wird im Ansprechen
auf eine Charakteristik eines veränderlichen Bezugssignals verändert, das
aus der Quelle 1 für
Steuersignale zum Steuern des Verstärkungsfaktors empfangen wurde.
Bei der Charakteristik des zum Verändern des Spitzenwert pegels
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 (bzw.
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7") kann es sich
um dessen Spannungspegel, dessen Strompegel, dessen Frequenz etc.
handeln.
-
Bei
diesem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird einem vorgelagerten Filter 51 zusammen mit einem analogen
Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7 ein
analoges Eingangssignal zugeführt.
Das vorgelagerte Filter 51 und der Rückkoppel-D/A-Wandler 7 stellen
einen Teil einer Schleifenschaltung 300 dar. Außerdem wird
einem nachgelagerten Filter 53 ein analoges Ausgangssignal
aus dem VGE-Element 10 zugeführt, bei Bedarf zusammen mit
einem analogen Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7". Das VGE-Element 10,
das nachgelagerte Filter 53 und der Rückkoppel-D/A-Wandler 7" sind außerdem Teil
der Schleifenschaltung 300. Das analoge Signal aus der Schleifenschaltung 300 wird
der Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt, in
welcher es in ein digitales Multibit-Ausgangssignal umgewandelt
wird. Durch Verändern
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
des Spitzenwertpegels des optionalen Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" wird der Spitzenwertpegel
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung verändert.
-
Eine
Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
des Spitzenwertpegels des optionalen Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" werden jedoch
auch Signalpegel innerhalb der Schleifenschaltung 300 verändert. Wenn
zum Beispiel der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
der Spitzenwertpegel des optionalen Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" um einen Faktor
k > 0 verändert wird,
wird das Signal, das gerade aus der Schleifenschaltung 300 der
Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird, ebenfalls um einen
Faktor k vervielfacht. Diese Vervielfachung des Ausgangssignals
aus der Schleifenschaltung 300 ist darauf zurückzuführen, dass
das Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler
bzw. aus dem optionalen Rückkoppel-D/A-Wandler 7 einen
Teil des Eingangs in die Filter 51 und 53 darstellt,
wodurch erreicht wird, dass das Ausgangssignal aus der Schleifenschaltung 300 ebenfalls
mit dem gleichen Faktor k vervielfacht wird.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung empfängt
gemäß der Darstellung in 5 das
VGE-Element 10 ein Signal zum Regeln des Verstärkungsfaktors
aus der Quelle 11 zur Abgabe von Signalen zur Steuerung
des Verstärkungsfaktors,
welche den Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 umgekehrt proportional zur Veränderung des
Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 steuert.
Da sich der Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 umgekehrt
proportional zur Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 verändert, kann
die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
eine Schleifen-Verstärkung
auf einem im Wesentlichen gleich bleibenden Pegelwert halten, wobei
die Schleifen-Verstärkung die
kombinierte Verstärkung
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7,
des optionalen Rückkoppel-D/A-Wandlers 7", des vorgelagerten
Filters 51, des nachgelagerten Filters 53, des
VGE-Elements 10 und der Multibit-Quantisierschaltung 200 darstellt.
Indem die Schleifen-Verstärkung
auf einem im Wesentlichen gleich bleibenden Wert gehalten wird,
realisiert die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung einen verbesserten
dynamischen Bereich, ohne dass dabei die Wirksamkeit in der Rauschformung
beeinträchtigt wird
oder eine Instabilität
in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
herbeigeführt
wird.
-
Wenn
insbesondere zum Beispiel der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7,
der mit dem vorgelagerten Filter 51 verbunden ist, um einen
Faktor k verändert
wird, so werden Signalpegel im vorgelagerten Filter 51 ebenfalls
mit dem Faktor k vervielfacht. Eine Veränderung des Verstärkungsfaktors
des VGE-Elements um 1/k genügt,
um den gewünschten.
Ausgleich zu erzielen, da Signalpegel im nachgelagerten Filter 53 bei
diesem Beispiel konstant bleiben. Es wird hier darauf hingewiesen,
dass der Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 nur näherungsweise der Funktion 1/k
entsprechen muss, da im typischen Fall Sigma-Delta-Modulatoren gegenüber mäßigen Parameterfehlern
tolerant sind.
-
Auch
wenn 5 nur einen einzigen Rückkoppel-D/A-Wandler 7 bzw.
einen einzigen optionalen Rückkoppel-D/A-Wandler 7" darstellt so
können doch
in jedem Fall in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung auch mehrere
Rückkoppel-D/A-Wandler
eingesetzt werden – worauf
hier hingewiesen wird. In den Fällen,
in denen mehrere Rückkoppel-D/A-Wandler
in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
verwendet werden, verändert
sich der Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 umgekehrt proportional zum wirksamen
Gesamt-Verstärkungsfaktor,
den die mehrfach vorgesehenen Rückkoppel-D/A-Wandler der Schleifenschaltung 300 zugeführt haben.
-
Im
Zusammenhang mit 5 ergibt sich, dass die Einbettung
des Elements 10 mit variablem Verstärkungsfaktor in der Schleifenschaltung
einen Vorteil in zweifacher Hinsicht erbringt. Wenn zum ersten der
Spitzenwertpegel klein ist, ist der Verstärkungsfaktor 10 des
VGE-Elements hoch, und damit ist das auf das Eingangssignal bezogene
Rauschen des nachgelagerten Filters 53 gering. Zum zweiten werden
die Nichtlinearitäten
in dem VGE-Element 10 um einen Faktor verringert, der gleich
dem Inband-Verstärkungsfaktor
des vorgelagerten Filters 51 ist, wenn auf den Eingang
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
Bezug genommen wird. Eine Anordnung des VGE-Elements 10 näher zum
Eingang der Schleifenschaltung 300 hin verbessert noch
den ersten Vorteil, während
eine Anordnung des VGE-Elements 10 näher zum Ausgang der Schleifenschaltung 300 hin
den zweiten Vorteil noch verstärkt.
Die optimale Positionierung des VGE-Elements 10 kann durch
Auswertung der Implizierungen bei der Leistung oder beim Stromverbrauch
ermittelt werden.
-
Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird gemäß der Darstellung in 6 die
Vervielfachung der Signalpegel innerhalb einer Schleifenschaltung
einer Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung, die auf die Veränderung des
Spitzenwertpegels eines oder mehrerer der Rückkoppel-D/A-Wandler in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
zurückzuführen sind,
durch Einbeziehung von einem oder mehreren Elementen mit veränderlichem Verstärkungsfaktor
innerhalb der Schleifenschaltung und durch Verändern der Schwellwertpegel
einer Quantisierschaltung innerhalb der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
in der Weise ausgeglichen, dass sich der kombinierte Verstärkungsfaktor
der Elemente mit veränderlichem Verstärkungsfaktor
zusammengenommen und der Quantisierschaltung um einen Faktor verändert, der ähnlich oder
gleich dem Faktor ist, um den der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers
verändert
wird.
-
Gemäß 6 wird
eine Schleifen-Filterschaltung in ein vorgelagertes Filter 51 und
ein nachgelagertes Filter 53 unterteilt. Entsprechend der
Darstellung in 6 wird dem vorgelagerten Filter 51 ein analoges
Signal zugeführt.
Das gefilterte Signal wird dann einem Element 10 mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
(„VGE-Element") zugeführt. Der
Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 wird
mittels Steuersignalen aus einer Quelle 11 zur Abgabe von
Signalen zur Regelung des Verstärkungsfaktors
gesteuert. Das Signal aus dem VGE-Element 10 wird dem nachgelagerten
Filter 53 zugeleitet, ehe es einer Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird,
in welcher es in ein digitales Multibit-Signal umgewandelt wird. 6 stellt
außerdem
dar, dass ein Rückkoppel-D/A-Wandler 7 mit
dem vorgelagerten Filter 51 verbunden ist. Darüber hinaus
kann mit dem nachgelagerten Filter 53 ein optionaler Rückkoppel-D/A-Wandler 7" mit dem nachgelagerten
Filter 53 verbunden werden.
-
Der
Spitzenwertpegel der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung wird dadurch
verändert, dass
der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 und
gegebenenfalls des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" verändert wird.
Der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 (bzw.
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7") wird im Ansprechen auf
eine Charakteristik eines veränderlichen
Bezugssignals verändert,
das von der Quelle 11 zur Abgabe eines Steuersignals für den Verstärkungsfaktor
empfangen wird. Bei der Charakteristik des zum Verändern des
Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 (bzw.
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7") herangezogenen
Bezugssignals kann es sich um dessen Spannungspegel, dessen Strompegel,
dessen Frequenz etc. handeln.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird gemäß der Darstellung
in 6 dem vorgelagerten Filter 51 zusammen
mit einem analogen Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7 ein
analoges Eingangssignal zugeführt.
Das vorgelagerte Filter 51 und der Rückkoppel-D/A-Wandler 7 sind
ein Teil einer Schleifenschaltung 300. Außerdem wird
optional ein analoges Eingangssignal aus dem VGE-Element 10 zusammen
mit einem analogen Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7" in ein nachgelagertes
Filter 53 geleitet. Das VGE-Element 10, das nachgelagerte Filter 53 und
der Rückkoppel-D/A-Wandler 7" stellen ebenfalls
einen Teil der Schleifenschaltung 300 dar. Das analoge
Signal aus der Schleifenschaltung 300 wird der Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt, in
welcher es in ein digitales Multibit-Ausgangssignal umgewandelt
wird. Durch Verändern
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw. des
Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" wird der Spitzenwertpegel
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung verändert.
-
Eine
Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" führt jedoch
auch zu einer Veränderung
von Signalpegeln innerhalb der Schleifenschaltung 300.
Wenn zum Beispiel der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7 bzw.
der Spitzenwertpegel des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7" um einen Faktor
k > 0 verändert wird,
dann wird auch das Signal, das gerade aus der Schleifenschaltung 300 der
Multibit-Quantisierschaltung 200 zugeführt wird, ebenfalls um einen
Faktor k vervielfacht. Diese Vervielfachung des Ausgangssignals
aus der Schleifenschaltung 300 ist darauf zurückzuführen, dass
das Signal aus dem Rückkoppel-D/A-Wandler 7 bzw.
aus dem optionalen Rückkoppel-D/A-Wandler 7" einen Teil
des Eingangs in die Filter 51 und 53 bildet, wodurch
veranlasst wird, dass das Ausgangssignal aus der Schleifenschaltung 300 ebenfalls
mit dem gleichen Faktor k vervielfacht wird.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung empfängt
das VGE-Element 10 gemäß der Darstellung
in 6 ein Signal zur Regelung des Verstärkungsfaktors
aus der Quelle 11 zur Abgabe on Steuersignalen für den Verstärkungsfaktor,
welcher den Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 regelt, während die Multibit-Quantisierschaltung 200 aus
der Quelle 110 zur Abgabe eines Steuersignals für den Verstärkungsfaktor
ein Bezugssignal empfängt,
wobei diese Quantisierschaltung die Schwellwerte der Multibit-Quantisierschaltung 200 verändert. Die
Veränderung
im Verstärkungsfaktor
des VGE-Elements 10 und die Veränderung der Schwellwerte in
der Multibit-Quantisierschaltung 200 erbringen
insgesamt eine Veränderung
des Verstärkungsfaktors
umgekehrt proportional zur Veränderung
des Spitzenwertpegels des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7,
wodurch es möglich wird,
dass die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung eine
Schleifen-Verstärkung
auf einem im Wesentlichen konstanten Wert hält, wobei die Schleifen-Verstärkung den
kombinierten Verstärkungsfaktor
des Rückkoppel-D/A-Wandlers 7,
des optionalen Rückkoppel-D/A-Wandlers 7", des vorgelagerten
Filters 51, des nachgelagerten Filters 53, des
VGE-Elements und der Multibit-Quantisierschaltung 200 darstellt.
Indem eine im Wesentlichen konstante Schleifen-Verstärkung aufrechterhalten
wird, realisiert die Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung einen veränderlichen
Spitzenwertpegel, ohne dass dadurch die Wirksamkeit der Rauschformung
oder der Instabilität in
der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung beeinträchtigt wird.
-
Es
wird hier festgestellt, dass 6 zwar nur einen
einzelnen Rückkoppel-D/A-Wandler 7 oder
einen einzelnen optionalen Rückkoppel-D/A-Wandler 7" darstellt,
doch dass in jedem Fall in der Multibit-Sigma-Delta-ADC-Schaltung
mehrere Rückkoppel-D/A-Wandler
eingesetzt werden können.
-
Ein
viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist einen Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
mit einem Nachbildungselement auf, zum Beispiel mit einer Kopie
des Elements mit variablem Verstärkungsfaktor
oder mit einer skalierten Version des Elements mit variablem Verstärkungsfaktor,
dessen Verstärkungsfaktor
proportional zum Verstärkungsfaktor
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
ist. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel
sieht die vorliegende Erfindung eine Veränderung des Verstärkungsfaktors
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
vor, dessen Verstärkungsfaktor
proportional zum Verstärkungsfaktor
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Veränderung
des Verstärkungsfaktors
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
umgekehrt proportional zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
vorgesehen, um so die Schleifen-Verstärkung auf einem im Wesentlichen
gleich bleibenden Wert zu halten, indem ein Signal, das proportional
zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung ist, an das
Nachbildungselement angelegt wird und indem der Verstärkungsfaktor
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
und des Nachbildungselements des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
in der Weise eingestellt wird, dass ein Ausgangssignal des Nachbildungselements
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
gleich einem gleich bleibenden Bezugswert ist.
-
Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist den Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler
mit einem Nachbildungselement auf, wie zum Beispiel einer Kopie
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
oder einer vervielfachten Version des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor,
dessen Verstärkungsfaktor
proportional zum Verstärkungsfaktor
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sieht die vorliegende Erfindung eine Veränderung eines Verstärkungsfaktors des
Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor umgekehrt
proportional zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
vor, um so die Schleifen-Verstärkung
auf einem im Wesentlichen gleich bleibenden Wert zu halten, indem
ein Signal, das proportional zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
ist, an das Nachbildungselement angelegt wird und indem der Spitzenwertpegel
der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
in der Weise eingestellt wird, dass ein Ausgangssignal des Nachbildungselement
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
gleich einem konstant bleibenden Bezugswert ist.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, den Verstärkungsfaktor
des Elements mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
nachzuführen und
einen Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung auf der Grundlage
eines nachgeführten
Werts des Verstärkungsfaktors
weiter zu verändern.
-
Es
wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen festgestellt,
dass sich der Ausgleich des Verstärkungsfaktors durch die Verwendung
mehrerer Elemente mit veränderlichem Verstärkungsfaktor
durch die gesamte Schleifenschaltung hindurch verteilen lässt. Bezogen
auf die Schaltung wird festgestellt, dass der Spitzenwertpegel des
Rückkoppel-D/A-Wandlers
fortlaufend oder in einzelnen Schritten verändert werden kann, während es
sich bei dem Element mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
um einen echten Verstärker
mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
handeln kann, in dem der Verstärkungsfaktor
mittels eines analogen Signals gesteuert wird; ebenso kann es sich
dabei um einen Block handeln, wie zum Beispiel einen Verstärker mit
programmierbarem Verstärkungsfaktor,
der einen diskreten Satz Werte für
den Verstärkungsfaktor
aufweist. Bezogen auf die Schaltung kann das Element mit veränderlichem
Verstärkungsfaktor
mittels eines veränderbaren
Widerstands oder Regelwiderstands, mittels eines regelbaren Kondensators oder
eines Trimm-Kondensators, mittels eines regelbaren Transkonduktanz-Bauelements,
mittels eines variablen Dämpfungsglieds
oder mittels jedes anderen Elements mit veränderlichem Verstärkungsfaktor realisiert
werden.
-
Des
Weiteren wird festgestellt, dass dann, wenn für eine spezielle Anwendung
mehrere Quantisierschaltungen wie zum Beispiel ein mehrstufiger Modulator
oder Kaskaden-Modulatoren eingesetzt werden, die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
bei solchen Anwendungsfällen
eingesetzt werden können,
um so einen veränderlichen
Spitzenwertpegel zu realisieren.
-
Zusammengefasst
sieht die vorliegende Erfindung eine Veränderung eines Eingangs-Spitzenwertpegels
bei einem Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital- Wandler mit einer Quantisierschaltung,
einer Schleifen-Filterschaltung und einer Digital-Analog-Rückkoppelschaltung
vor. Mit der Quantisierschaltung, der Schleifen-Filterschaltung
und der Digital-Analog-Rückkoppel-Schaltung
ist eine Schleifen-Verstärkung
verknüpft,
während
die Quantisierschaltung und die Schleifen-Filterschaltung zusammen
einen kombinierten Verstärkungsfaktor
besitzen, der ihnen zugeordnet ist. Die vorliegende Erfindung sieht
eine Veränderung
eines Spitzenwertpegels der Digital-Analog-Rückkoppelschaltung sowie eine
Veränderung
des kombinierten Verstärkungsfaktors
der Quantisierschaltung zusammen mit der Schleifen-Filterschaltung
umgekehrt proportional zum Spitzenwertpegel der Digital-Analog-Rückkoppel-Schaltung
vor, um so die Schleifen-Verstärkung auf
einem im Wesentlichen gleich bleibenden Wert zu halten.
-
Auch
wenn hier verschiedene Beispiele und Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, liegt es für die Fachleute
auf diesem Gebiet auf der Hand, dass der Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht auf die spezielle Beschreibung und die speziellen
Zeichnungen in dieser Anmeldung beschränkt ist, sondern sich auf verschiedene
Modifizierungen und Veränderungen erstreckt,
die in den nachfolgenden Ansprüchen
definiert sind.