DK162674B - Digital/analog-omsaetter med hoej oploesning - Google Patents

Description

i

DK 162674 B

Opfindelsen angår en digital/analog-omsætter med høj opløsning.

Fra Dokter/Steinhauer, "Digitale Elektronik", bind II, Philips Fachbiicher, 1970, side 127, kendes di-5 gital/analog-omsættere, der omsætter en til de til forskellige værdier knyttede indgange ført digitalværdi til en dermed proportional analogværdi. Antallet af indgange retter sig her efter den ønskede omsætningsnøj agtighed eller opløsning.

10 Hvis eksempelvis en veksel- eller impulsspænding med varierende amplitude og frekvens fremstilles digitalt med en bestemt opløsning, kræves et bestemt bitantal til digital/analog-omsætteren. Står kun en digital/analog-omsætter med et lavere bitantal til rådig-15 hed, har digital/analog-omsætningen hidtil kun kunnet gennemføres under mindskelse af den i sig selv ønskede, høje opløsning.

Yderligere kendes fra NO B 144 688 en digital/ analog-omsætter, der benytter sig af såvel amplitudemo-20 dulation (PAM) som impulsbreddemodulation (PWM), idet de mindst betydende bit benyttes til dannelse af PAM-signalet, de mest betydende bit benyttes til dannelse af PWM-signalet og signalerne summeres.

Hensigten med opfindelsen er udfra ovennævnte 25 digital/analog-omsætter at tilvejebringe en digital/ analog-omsætter, som på basis af en simpel digital/analog-omsætter med lav opløsning giver en digital/analog-omsætter med en højere opløsning.

Digital/analog-omsætteren ifølge opfindelsen, 30 som er ejendommelig ved, at der genereres et impuls-breddemoduleret (PWM) signal udfra en første gruppe af bitene i indgangssignalet, at en digital/analog-omsætter med lav opløsning genererer et amplitudemoduleret (PAM) signal udfra en resterende anden gruppe af bitene 35 i indgangssignalet, og at det impulsbreddemodulerede signal og det amplitudemodulerede signal adderes i en

DK 162674 B

2 additionskobling for dannelse af et udgangssignal fra digital/analog-omsætteren med højere opløsning, har den fordel, at der med forholdsvis små omkostninger frembringes en digital/analog-omsætter, som med anvendelse 5 af en digital/analog-omsætter med lavt bitantal giver en høj opløsning.

ved hjælp af de i underkravene angivne foranstaltninger muliggøres fordelagtige videreudviklinger og forbedringer af den ovenfor angivne digital/analog-10 omsætter. Særlig fordelagtig er en digital/analog-omsætter, ved hvilken en yderligere bit i det digitale indgangssignal tjener til angivelse af polariteten af det analoge udgangssignal. Herigennem kan opnås en fordobling af den med digital/analog-omsætteren opnåelige 15 opløsning.

I det følgende forklares nærmere en udførelsesform for opfindelsen under henvisning til tegningen, der viser et blokdiagram for en digital/analog-omsætter med høj opløsning ifølge opfindelsen.

20 Den i blokdiagrammet viste digital/analog-omsæt ter ifølge opfindelsen har en digital indgang 10, som hører til et første lager 11 (D-holdekobling). Det første lager har en første taktindgang 12, en første digital udgang 13, en anden digital udgang 14 og en 25 tredje digital udgang 15. Til den første udgang 13 er forbundet en programmerbar tæller 16 med to taktindgange 17 og 18 og en udgang 19; til den anden udgang 14 er forbundet et andet lager 20 med en taktindgang 21, og til udgangen 15 er forbundet et tredje 30 lager 22 med en taktindgang 23 og en udgang 24.

Ved den programmer bare tæller 16's udgang 19 følger en komparator 25 med en udgang 27, og det andet lager 20 efterfølges af en digital/analog-omsætter 28 og derefter af en portkobling 30 med en takt-35 indgang 31 og en udgang 32. Udgangene 27, 32 og 24 fra komparatoren 25, portkoblingen 30 og det tredje 3

DK 162674 B

lager 22 er forbundet med hver sin indgang, henholdsvis 33, 34 og 35 til en additions- og polaritetsbearbejdningskobling 36, ved hvis udgang 37 en forstærker- og demodulationskobling 38 er tilsluttet, hvil-5 ken koblings udgang 39 udgør digital/analog-omsæt-terens udgang. Til udgangen 39 er sluttet en belastning 40.

Alle taktindgange 12, 17, 18, 21, 23 og 31 er forbundet med tilsvarende udgange 41 fra en taktgene-10 rator 42.

Den foran beskrevne kobling arbejder på følgende måde:

En til det første lager 11's indgang 10 parallelt tilført digitalværdi med f.eks. 25 bit oplagres 15 i det første lager 11 ved en taktimpuls på taktindgangen 12. Digitalværdien svarer f.eks. til øjebliksamplituden af en veksel-, jævn- eller impulsspænding, hvis frekvens og amplitude kan være variabel. Frekvensområdet for ændringerne omfatter f.eks. frekvenser mel-20 lem 16 Hz og 16 kHz, og amplituderne ændrer sig f.eks.

140 dB.

Ved hjælp af takten på taktindgangen 12 styres det første lager 11 på en sådan måde, at dets første udgang 13 med f.eks. 8 bit kun afgiver en første bit-25 gruppe (A), f.eks. kun bittene med højere værdi, til den programmerbare tæller 16, som styret af taktimpulserne ved dens taktindgang 17,18 optager disse bit.

Den programmerbare tæller 16, som sammen med kompara-toren 25 udgør en impulsbreddemodulator, er programme-30 ret på en sådan måde, at der for hver til dens indgang førte digitalværdi ved komparatorens udgang optræder en impuls il med en til digitalværdien svarende varighed. Denne virkemåde svarer til en impulsbreddemodula-tion.

35 Det første lager 11's anden udgang 14 med f.eks. 16 bit afgiver til det andet lager 20 en anden

DK 162674 B

4 bitgruppe (B), f.eks. bittene med lavere værdi, hvilke bit ved hjælp af de til taktindgangen 21 førte taktimpulser videregives til digital/analog-omsætteren 28. Digital/analog-omsætteren 28 behøver således ikke at 5 være dimensioneret for f.eks. 25 bit, men kun for fx 16 bit. Digital/analog-omsætteren omformer hver digitalværdi til en impuls i2, hvis amplitude er proportional med digitalværdien. Dette svarer til en amplitudemodulation. Den af takten ved dens taktindgang 31 10 styrede portkobling 30 sørger for, at impulsen 12 først optræder ved udgangen 32, når impulsen il er afsluttet, jf. det til udgangen 32 knyttede impulsdiagram.

Det første lager 11's tredje udgang 15 med 15 f.eks. 1 bit (C), afgiver for eksempel et til den foreliggende polaritet af det analogsignal, som skal frembringes af digital/analog-omsætteren, svarende signal eller en tilsvarende impuls, som oplagres i det tredje lager 22. Styret af en takt ved taktindgangen 23 af-20 gives denne impuls som polaritetsimpuls i3 til udgangen 24, jf. det til udgangen 24 knyttede impulsdiagram. Tilstedeværelsen af en polaritetsimpuls betyder for eksempel positiv, og fraværet negativ polaritet af digital/analog-omsætterens analoge udgangsspænding.

25 Impulserne il, i2 og i3 føres til indgange henholdsvis 33, 34 og 35 af additions- og polaritetsbearbejdningskoblingen 36. Ved denne koblings udgang 37 foreligger da en signalspænding, hvis tidsmæssige forløb er vist i det til udgangen 37 knyttede dia-30 gram. I diagrammet er også vist, at polaritetsimpulsen 13 medfører en positiv impulspakke (il og i2). Ved fraværende impuls i3 antager impulspakken negativ polaritet (il *, i2').

I forstærker og demodulatorkoblingen 38 sker 35 herefter en forstærkning med efterfølgende demodulation. Demodulationen bevirker, at signalets højfrek-

Claims (14)

1. Digital/analog-omsætter med høj opløsning, kendetegnet ved, at der genereres et impulsbreddemoduleret (PWM) signal udfra en første gruppe (A) af bitene i indgangs-20 signalet, at en digital/analog-omsætter (28) med lav opløsning genererer et amplitudemoduleret (PAM) signal udfra en resterende anden gruppe (B) af bitene i indgangssignalet, 25 og at det impulsbreddemodulerede signal og det amplitudemodulerede signal adderes i en additionskobling (36) for dannelse af et udgangssignal fra digital/ analog-omsætteren med højere opløsning.

2. Digital/analog-omsætter ifølge krav l, 30 kendetegnet ved, at den første gruppe (A) omfatter indgangssignalets bit med højere værdi og den anden gruppe (B) indgangssignalets bit med lavere værdi.

3. Digital/analog-omsætter ifølge krav l, 35 kendetegnet ved, at en yderligere gruppe (C) i indgangssignalet tjener til mangfoldiggørelse af udgangssignalet. DK 162674 B

4. Digital/analog-omsætter ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den yderligere gruppe (C) indeholder en bit til angivelse af polariteten af det analoge udgangssignal.

5. Digital/analog-omsætter ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved en demodulator (38) til filtrering af det analoge nyttesignal fra summen af det impulsbreddemodulerede signal, det amplitudemodulerede signal og eventuelt det polaritetsangivende signal.

6. Digital/analog-omsætter ifølge et af de fore gående krav, kendetegnet ved, at de adderede signaler forstærkes og demoduleres i en forstærker- og demodulationskobling (38).

7. Digital/analog-omsætter ifølge krav 5, 15 kendetegnet ved, at demodulatoren (38) er en integrationskobling.

8. Digital/analog-omsætter ifølge krav l eller 2, kendetegnet ved, at den ene bitgruppe (A) af det parallelt tilførte digitale indgangssignal føres 20 til en programmerbar impulsbreddegenerator (16, 25).

9. Digital/analog-omsætter ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den programmerbare impulsbreddegenerator er en tæller (16) med en efterfølgende komparator (25).

10. Digital/analog-omsætter ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den programmerbare impulsbreddegenerator er en bithastighedsmultiplikator (43) med et efterfølgende tidsled (44).

11. Digital/analog-omsætter ifølge krav 1 eller 30 2, kendetegnet ved, at den anden bitgruppe af det parallelt tilførte digitale indgangssignal føres til en digital/analog-omsætter (28), hvis udgang er forbundet med en portkobling (30), som i en forudbestemt takt videregiver det analoge signal til addi- 35 tions- og polaritetsbearbejdningskoblingen (36).

12. Digital/analog-omsætter ifølge krav li, kendetegnet ved, at der foran digital/ana-logomsætteren (28) er koblet et lager (20). DK 162674 B

13. Digital/analog-omsætter ifølge krav 4, kendetegnet ved, at polaritetsbitten i et lager forsinkes med forarbejdningstiden i den impuls-breddemodulerede signalvej og den amplitudemodulerede 5 signalvej.

14. Digital/analog-omsætter ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved en takt-giverkobling (42), som styrer tidsafviklingen i de to eller tre signalveje.