SE438394B - Digital-analogomvandlare - Google Patents

Description

-7906835-9 10 15 20 25 30 hänsynstagande vid digital-analogomvandlingen är erforderlig för säkerställande av att förhållandet mellan analcgsignal- amplituden och den genom kvantiseringen av analogsignalen betingade störspänningsamplituden är approximativt konstant inom ett brett analogsignalamplitudområde.

Förutom den logaritmiska kurvan, som lyder A-lagen, rekommenderas av CCITT en ytterligare, logaritmisk kurva, vilken lyder den s.k. /u-lagen. Även om kurvan, som följer A-lagen, på kopplingstek- niskt särskilt gynnsamt sätt låter sig approxímeras genom en icke-linjär, knäckt kurva, gives dock /u-kurvan företräde i många länder.

Representationen av A-kurvan genom en icke-linjär, knäckt kurva med åtta kurvavsnitt för en kurvhälft visas i 1. hur de enskilda grupperna av anslutningspunkter i bestämda fíg. Genom motsvarande införanden av 0 och L visas därmed kombinationer kopplas till den gemensamma strömbanan respek- tive förblir skilda frán denna samt motsvarande strömvikter hos motstândsnätet, som här skall uppvisa tolv av nämnda kopp- lingsbara avledningsmotständ, är inkopplade. Av figuren fram- går även att från det andra kurvavsniüet inkopplas hörnvärdet för ett kurvavsniüzgenom inkoppling av den närmast högre strömvikten samt att motsvarande kombination av inkoppling respektive icke-inkoppling av samma antal närmast lägre ström- vikter användes för att representera stegen inom segmentet.

I fig. 2 visas på motsvarande sätt sambandet mellan lagbundenheten hos den kurva, som följer /u-lagen, och värde- na hos en icke-linjär, knäckt kurva. Av denna figur framgår det att vid de enskilda kurvavsnittax erfordras även för åter- givandet av steg inom segmentet strömvikter, vilka behövs för àtergivandet av kurvhörnvärdena. Utöver ett motstånds- nät, som uppvisar tolv kopplingsbara avledningsmotstànd och med vars hjälp stegen inom kurvsegmenten representeras, er- fordras därför ett ytterligare motståndsnät, som uppvisar sju kopplingsbara avledningsmotständ och med vars hjälp seg- menthörnvärdena representeras. Merkostnaden i förhållande till realiserandet av den kurva, som följer A-lagen, är så- ledes avsevärd, Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att 10 l5 20 25 30 35 7906835-9 åstadkomma en digital-analogomvandlare av inledningsvis om- nämnd typ, vilken arbetar under hänsynstagande till en icke- -linjär, knäckt kurva, som följer /u-lagen, och ändå icke är väsentligt ogynnsammare vad beträffar de kopplingsteknis- ka kostnaderna än kända digital-analogomvandlare, vilka föl- jer A-lagen.

Detta ernàs enligt uppfinningen genom att för omvand- ling enligt en knäpkt kurva, som lyder /u-lagen, förefinnes ett av tvärmotstànd och avledningsmotstånd bestående till- satsnät, vilket tillföras en konstantström, vars polaritet är motsatt polariteten hos den ström, som tillföras huvudmot- stándsnätet, och vilken konstantström via ett kopplingsbart avledningsmotstánd avger en delström till den gemensamma summaströmbanan, vilken delströms amplitud är hälften så stor som amplituden av den delström, som kan avges av det längst från konstantströmingàngen belägna, kopplingsbara av- ledningsmotståndet i huvudnätet, såvida icke samtliga m bitar uppvisar binärvärdet 0, att den längst bort från nämnda nät- början liggande gruppen av anslutningspunkter i huvudnätet, vilken grupp är normgivande, omfattar n anslutníngspunkter, då ingen av de m bitarna uppvisar binärvärdet l, medan de öv- riga grupperna av anslutningspunkter omfattar n+l anslutninga- punkter, att i motsvarighet till det av /u-lagen givna sam- bandet även vid n+l anliggningspunkter omfattande grupper i huvudnätet endast 2n kombinationsmöjligheter av strömförande, omkopplingsbara avledningsmotstànd utnyttjas samt fler eller färre sådana separat till summaströmbanan anslutna anslut- ningspunkter vid huvudnätet och/eller tillsatsnätet förefin- nes och är mer eller mindre avlägsna från nämnda ytterligare begränsande anliggningspunkt hos huvudnätet respektive från tillsatsnätets strömingáng.

Enligt en annan utformning av uppfinningen anges hur en dylik digital-analogomvandlare måste modifieras för att kunna användas i samband med en enligt iterativprincipen ar- betande kodare. Denna modifiering består enligt uppfinning- en i att vid huvudmotståndsnätet är förutom grupperna av an- slutningspunkter inga anslutningspunkter separat anslutna till den gemensamma summaströmbanan, att vid tillsatsnätet är det kopplingsbara avledningsmotståndets anslutningspunkt 7906835-9 _.._«_-___...... _. 10 l5 20 25 30 35 icke ansluten till summaströmbanan endast då samtliga nfin bitar av den digitalsignal, som skall behandlas, uppvisar binärvärdet 0 och är anslutningspunkten hos minst ett yt- terligare, kopplingsbart avledningsmotstànd tillsammans med enskilda grupper av anslutningspunkter hos huvudmotstånds- nätet i motsvarighet till den genom /u-lagen för kodardrif- ten givna koordineringen separat ansluten till den summa- strömbana, över vilken en ström avges med en amplitud som vore den avgivbar även över ett från nämnda ytterligare, be- gränsande anslutningspunkt i den aktuella gruppen av anslut- ningspunkter mer eller mindre långt bort liggande avlednings- motstånd i huvudnätet.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l och 2, vilka redan beskrivits, visar sambandet mellan digitalsignaler och avled- ningsmotstånd, som skall omkopplas, fiq. 3 visar kopplinge- schemat för en digital-analogomvandlare enligt uppfinningen och fig. 4 visar sambandet mellan digitalsígnaler, som skall omvandlas, och avledningsmotstánd, som skall inkopplas vid drift av denna kretsanordning.

Bortsett från de med punktstreckade linjer visade de- larna tjänar den i fig. 3 visade anordningen till digital- -analogomvandling av digitalsignaler, vilka består av n+m+l= =4+3+l bitar. De med punktstreckade linjer visade delarna i denna figur förefinnes endast då en dylik digital-analogom- Vandlare utgör del av en enligt iterativprincipen arbetande kodare, som kommer att beskrivas närmare nedan.

Väsentliga och i detta sammanhang särskilt intressan- ta delar av denna anordning utgöres av ett huvudmotståndsnät H och ett tillsatsmotståndsnät Z. tvärmotstánd R och avledningsmotstånd ZR med resistansvärdena Huvudnätet H består av R respektive 2R. Den vid den ena nätänden liggande förbindel- sepunkten mellan ett avledningsmotstånd 2R och ett tvärmot- stånd R i detta nät tillföres en konstantström av negativ el- ler positiv polaritet från en strömkälla +Q eller en ström- källa -Q i beroende av binärvärdet av den bit, som anger för- tecknet, i den digitalsignal, som skall omvandlas. Bortsett från det vid nätets andra ände liggande avledningsmotståndet, som är anslutet till jord, är avledningsmotstândens 2R an- .. __ ___l__ _L_____ _ 10 15 20 25 30 35 7906835-9 \_f1 slutningspunkter i grupper av omedelbart intill varandra lig- gande anslutningspunkter i motsvarighet till de av en binär 1:a bildade n bitarna av digitalsignalen selektivt omkopp- lingsbara från jord till en gemensam summaströmbana S, som leder den av de enskilda strömmarna genom avledningsmotstân- den bildade summaströmmen. En dylik grupps ena begränsande anslutningspunkt, som vetter mot den nütünde, vid vilken kon- stantströmmen tillföres, är mer eller mindre avskild från denna nätände i motsvarighet till värdet av de av binära l:or bildade m bitarna av den aktuella digitalsignalen. Så- vida icke samtliga m bitar i den digitnlsignal, som skal] omvandlas, uppvisar binürvärdet 0, är minst en intill grup- pernas andra, begränsande anslutningspnnkt liggande anslut- ningspunkt separat ansluten till summaströmbanan.

Tillsatsnätet Z består likaledes av tvärmotstànd och avledningsmotstànd, av vilka endast cet med Al betecknade är av intresse i samband med den krctsnnordninq för digital- -unalogomvandling som här skall beskrivas. Det i figuren dessutom visade, kopplingsbara avledningsmotståndet A2 spelar i samband med användandet av den visade kretsanordningen som del av en analog-digitalomvandlare en roll, som närmare berö- res nedan.

Den till en nätände av tillsatsnätet Z anslutna för- bindelsepunkten mellan ett tvärmotstånd och ett avlednings- motstånd tillföres en konstantström via en av de nämnda ström- källorna +Q eller -Q, varvid konstantströmmens polaritet all- tid är motsatt polariteten hes den konstantström, som tillfö- res huvudnätet H.

Tvär- och avledninqsmotståndcn i tillsalsnütet Z är så dimensionerade att amplituden av den ström, som kan avges via det kopplingsbara avledningsmotständet Al till summaström- banan S, är hälften så stor som amplituden av den ström, som :an avges via det sista avledningsmotståndet sett från kon- stantströmingángen, dvs. det tolfte kopplingsbara avlednings- motståndet i huvudnätet.

Den beskrivna manövreringen av anslutningspunktsomkopp- larna i huvudnätet och tillsatsnätet styres från en styranord- ning St, som via en ingång PCMi tillföres digitalsignalerna, som skall omvandlas. Styranordningen bestämmer även ur den 7906835-9 10 15 20 25 30 35 .- ...n-"w-w- -----« -- mottagna förteckenbiten polariteten hos de konstantströmmar, som tillföres de båda motstàndsnätetcn.

Under hänvisning till fig. 4 kommer driftssättet för den beskrivna digital-analogomvandlaren enligt uppfinningen att beskrivas närmare nedan. I fig. 4 representerar kolum- nerna l-l2 viktningen av avledningsmotstånden i huvudmot- stândsnätet H enligt fig. 3, varvid kolumnen l betecknar det avledningsmotstánd som är anslutet till den nätände, till vilken konstantströmmen tillföres och som avger den maximala strömviktandelen. Kolumnen 12 motsvarar på motsvarande sätt det vid den andra änden liggande avledningsmotståndet, som avger den minsta strömvikten i huvudnätet. Kolumnen l3 be- tecknar det kopplingsbara avledningsmotstàndet Al i tillsats- nätet Z, vilket motstånd, sàsom redan angivits, avger den sam- manlagt lägsta strömvikten. Såvida en l:a är införd i spal- terna, betyder detta att anslutningspunktomkopplaren är om- kopplad och att därmed en ström avges till den gemensamma strömbanan via det aktuella avledningsmotstàndet. Såvida det står -l i kolumnen 13 betyder detta såsom ovan beskrivits att ström avges över detta avledningsmotstånd med motsatt po- laritet i förhållande till den ström, som tillföres avled- ningsmotstânden i huvudnätet. Är en 0:a införd, betyder det- ta att det aktuella avledningsmotstàndet icke är anslutet till den gemensamma strömbanan utan är anslutet till jord.

Genom inramningen av 0/l-kombinationer àskädliggöres grupper av förbindelsepunkter, vilka är normgivande för omvandlings- förloppet. Dessa grupper, av vilka åtta förefinnes, omfattar andra förbindelsepunkter och är i beroende av i vilka kombi- nationer de m bitarna av den digitalsignal, som skall omvand- las, uppvisar binärvärdena 0 och 1 mer eller mindre avskilda från den ena nätänden av huvudnätet H, till vilken konstant- strömmen tillföres, och tjänar därmed till åskådliggörandet av olika kurvavsnitt l-8 av den ena halvan av en icke-linjär, knäckt kurva. nal, som skall omvandlas, uppvisar binärvärdet l, är gruppen Såvida ingen av de m bitarna i den digitalsig- av normgivande förbindelsepunkter belägen längst bort från den nämnda nätänden. Uppvisar däremot samtliga m bitar hi- närvärdet l så ligger gruppen av nolmglvande förbindelse- punkter vid denna nätände. Genom schraffering är de ställen Uï 10 l5 20 25 30 35 7906835-9 i huvudnätet angivna, vid vilka förutom grupperna av anslut- ningspunkter ett avledningsmotsiånd är separat anslutet till summaströmbanan. Vänsterschraffering avser därvid avkodar- driften, som närmast kommer att beskrivas, medan högerschraf- fering avser kodardriften, som konmer att beskrivas närmare nedan.

Såsom framgår av fig. 4 är avledningsmotståndet Al i tillsatsnätet Z (kolumn l3) anslutet till summaströmbanan S Såvida icke samtliga m bitar uppvisar binärvärdet 0 i den di- gitalsignal, som skall omvandlas.

Vid de grupper av förbindelsepunkter i huvudnätet H, Vilka motsvarar kurvavsnitten 2-5, är på den sida, som vetter från den nätände, vid vilken konstantströmmen tillföres, ett direkt intilliggande avledningsmotstànd separat anslutet till summaströmbanan S oberoende av kombinationen av inkopplade avledningsmotstànd inom den aktuella gruppen.

Vid den grupp av avledningsmotstånd, som motsvarar kurvavsnittet 6, saknas en dylik, separat inkoppling. Såvida den mot kurvasnittet 7 svarande gruppen av förbindelsepunkter är normgivande, förefinnes likaså ett dylikt, separat till summaströmbanan anslutet avledningsmotstànd, som emellertid såsom fig. 4 visar icke ligger direkt intill gruppen av av- ledningsmotstànd. Eftersom förhållandena är andra vid kodar- drift, som kommer att beskrivas, är i figuren x införd. Då den mot det åttonde kurvavsnittet svarande gruppen av avled- ningsmotstànd är normgivande, förefinnes två avledningsmot- stånd, vilka är separat, dvs. oberoende av inkopplingskombi- nationen inom gruppen, anslutna till summaströmbanan S och vilka likaså icke direkt gränsar till gruppen av förbindelse- punkter.

Av fig. 4 framgår det dessutom att de grupper av av- ledningsmotstànd som motsvarar det första kurvavsnittet omfat- tar n=4 avledningsmotstând, medan de övriga grupperna däremot omfattar n+l=5 avledningsmotstånd. vid de grupper, som omfat- tar n+l avledningsmotstând, utnyttjas endast Zn kombinations- möjligheter av till summaströmbanan anslutna och från denna skilda avledningsmotstánd, såsom antydes i figuren genom angi- vande av den första och sista kombinationen inom en grupp.

Denna begränsning förorsakas av förloppsstyranordningen St, 7906835-9 lO 15 20 25 30 35 som med n bitar i den digitalsignal, som skall omvandlas, förorsakar motsvarande kombinationer av n+l bitar, i motsva- righet till vilka inkopplingen av avledningsmotstånden däref- ter sker.

På grund av det beskrivna utnyttjandet enligt uppfin- ningen av huvudnätet liksom det ytterligare utnyttjandet av tillsatsnätet, som i bestämda fall avger den lägsta strömvik- ten med motsatt förtecken, erhålles den i kolumnen Dek i fig. 4 angivna graderingen av de enskilda kurvavsnitten, som mot- svarar CCITT-rekommendationen för àskådliggörande av en kom- primeringskurva motsvarande (jfr. CCITT-rekommendationen, band III-Rec G7ll, sid. 375 och 376). /u-lagen genom en knäckt kurva Då digital-analogomvandlaren enligt uppfinningenamfim- des som del av en enligt iterativprincipen arbetande kodare, är i arrangemanget enligt fig. 3 förutom de hittills beskrivna delarna även den med streckade linjer visade komparatorn K i funktion. Detta betyder att den över operationsförstärkarens OV analogvärdesutgäng AA uttagbara analogsignalen, som tillfö- res analogvärdeskomparatorns K ena ingång, jämföres med den över den andra ingången påtryckta analogsignalen, som skall omvandlas. Det av komparatorn på grund av en dylik jämförel- se avgivna jämförelseresultatet bestämmer huruvida en i styr- anordningen St inställd digitalsignal, som lett till avgivande av den i jämförelsen inbegripna analogsignalen över analogvär- desutgàngen AA, förändras till närmast högre binärvärde eller ej, varefter den beskrivna jämförelsen i förekommande fall upprepas, så att analogsignalamplituden hos den ström, som tillföres summaströmbanan, respektive amplituden hos den ana- logsignalutgången AA avgivna annlogsignnlon gradvis anpassas till amplituden hos den analogsignal, som skall omvandlas.

Ett dylikt omvandlingsförfarande är huvudsakligen känt (jfr.

DE-OS 2 315 986, fig. 6 samt US-PS 3 234 544) och behöver där- för icke beskrivas närmare i detta sammanhang.

För kodardriften uppvisar tillsatsnätet ett ytterli- gare, kopplingsbart avledningsmotstând A2. Tvärmotstånden och ytterligare, till jord anslutna avledningsmotstànd är där- vid så dimensionerade att en ström avges via detta avlednings- motstånd A2 med samma amplitud till summaströmbanan S som -u-...fl-...a ___--- ___.-. 10 15 20 25 30 35 7906835-9 tillföres denna av det åttonde kopplingsbara avledningsmot- ståndet i huvudnätet och därmed motsvarar strömvikten 32 (jfr. fig. 4).

Till skillnad från de hittills beskrivna förhållan- dena avges sàsom likaledes framgår av fig. 4 via det första kopplingsbara avledningsmotstándet Al i tillsatsnätet ingen ström till summaströmbanan endast då samtliga n+m bitar upp- visar binärvärdet 0. Såvida de mot kurvavsnitten 2-5 svaran- de grupperna av avledningsmotstånd i huvudnätet är normgivan- de saknas vidare den separata inkopplingon av ett avlednings- motstånd intill det gruppbcgränsande avledningsmotståndet.

Såvida de mot kurvavsnitten 6-8 svarande grupperna av avled- ningsmotständ i huvudnätet H är normgivande, är vid tillsats- nätet Z förutom det första avledningsmotståndet Ål även det andra avledningsmotständet A2 anslutet till summaströmbanan, så att i samtliga tre fall en ström avges med strömvikten 32 men med motsatt polaritet jämfört med do vin avledníngsmot- stånden i huvudnätet avgivna strömmarnu. I motsats till för- hållandena vid avkodardrift, där strömmarna med denna ström- vikt vid realiserandet av kurvavsnitten 6-8 hade samma pola- ritet som de övriga strömvikterna saknas för realiserandet av kurvavsnittet 8 vid huvudnätet den extra inkopplingen av ett avledningsmotstånd.

De övriga specialiteterna, dvs. användandet av grup- per av n+l förbindelsepunkter såvitt beträffar kurvavsnitten 2-8 liksom även användningen av Zn kombinationsmöjligheter av strömomkopplande förbindelsepunkter är desamma som vid drift av kretsanordningen som ren digital-analogomvandlare.

Tillsammans bildar därmed summaströmmarna, som mot- ståndsnätet avger till summaströmbanan S, en stegföljd, så- som framgår av fig. 4 i kolumnen Cod och som även motsvarar CCITT-rekommendationen för kodning enligt /u-lagen (jfr.

Band III-RecG 7ll, sid. 374 och 375).

Ett motstândsnät, med vilket de beskrivna lagbunden- heterna låter sig realiseras, behöver såsom visas jämfört med ett nät som tjänar till att representera en icke-linjär, knäckt kurva, som följer A-lagen, endast vara oväsentligt mo- difierat, nämligen vara kompletterat med tillsatsnätet Z, som uppvisar två kopplingsbara avledninqsmotstând.

Claims (1)

1. 7906835-9 PATENTKRAV Digital~analogomvandlare för omvandling av digitalsignaler om- fattande n+m+l bitar till analogsignaler under hänsynstagande till en icke linjär, knäckt kurva, som består av Zm linjära avsnitt per signalhalvplan med Z" amplitudsteg, och innefattande ett enligt en binär värdestegring strömvik- tande, av tvär- (R) och avledningsmotstånd (ZR) med resistansvärdena R och ZR bestående motstândsnät (H), vid vilket en konstantström av negativ eller positiv polaritet tillföras den vid ena nätänden liggande förbindelsepunkten mellan ett avledningsmotstånd och ett tvärmotstånd i beroende av binär- värdet av den bit, som anger förtecknet, i den digitalsignal, som skall omvandlas, och vid vilket de från tvärmotstånden vettande anslutnings~ punkterna av avledningsmotstånden i grupper av omedelbart intill varandra liggande anslutningspunkter motsvarande de av en binär 1:a bildade n bitarna av digitalsignalen är selektivt omkopplingsbara från jordpotential vid binär 0:a till en gemensam summaströmbana (S), som leder den av de enskilda strömmarna genom avledningsmotstànden bildade summaströmmen, varvid en dylik grupps ena begränsande anslutningspunkt, som vetter mot nämnda nätände, är mer eller mindre avskild från denna nätände i motsvarighet till det binära värdet av de m bitarna hos digitalsignalen, varjämte minst en intill gruppens andra, begränsande anslutningspunkt liggande anslutningspunkt är separat ansluten till summaströmbanan (S) åtminstone såvida icke samtliga m bitar uppvisar binärvärdet Û, k ä n n e t e c k n a d av att för omvandling enligt en knäckt kurva, som lyder p-lagen, förefinns ett av tvärmotstând och avledningsmotstånd (Al, A2) bestående tillsatsnät (Z), vilket tillföras en konstantström, vars polaritet är motsatt polariteten hos den ström, som tillföras huvudmotstàndsnätet (H), och vilken konstantström via ett kopp- lingsbart avledningsmotstând avger en delström till den gemensamma summaströmbanan (5), vilken delströms amplitud är hälften så stor som amplituden av den delström, som kan avges av det längst från konstantström- ingången belägna, kopplingsbara avledningsmotstândet i huvudnätet (H), såvida icke samtliga m bitar uppvisar binärvärdet 0, att den längst bort från nämnda nätbörjan liggande gruppen av anslutningspunkter i huvudnätet, vilken grupp är normgivande, omfattar n anslutningspunkter, då ingen av de m bitarna uppvisar binärvärdet l, medan de övriga grupperna av anslutnings- punkter omfattar n+l anslutningspunkter, att i motsvarighet till det av /1- _-_,p-,..-._-_...__ v... _ . 7906855-9 ll lagen givna sambandet även vid n+l anlíggningspunkter omfattande grupper i huvudnätet (H) endast 2” kombinationsmöjligheter av strömförande omkopp- lingsbara avledningsmotstand utnyttjas samt fler eller färre sådana separat till summaströmbanan (S) anslutna anslutnlngspunkter vid huvudnätet och/eller tillsatsnätet förefinnes och är mer eller mindre avlägsna från nämnda ytterligare begränsande anliggningspunkt hos huvudnätet (H) respek- tive från tillsatsnätets (Z) strömíngång.