DE3150215A1

DE3150215A1 - "analog-digital-wandler"

Info

Publication number: DE3150215A1
Application number: DE19813150215
Authority: DE
Inventors: Robert Emile Johan 5621 Eindhoven Van de Grift
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1982-07-15
Also published as: GB2090707B; NL8006995A; FR2497036A1; FR2497036B1; JPS57131122A; GB2090707A; JPH033419B2; US4456904A; DE3150215C2

Description

H. V. Philips' 8!oei!ampeniabÄi^^:Ekfe^;.^:·"^:»^: ·^:- 3150215

PHN 9925 -^ 21.7.1981

Analog-Digital-Wandler

Die Erfindung bezieht sich, auf einen Analog-Digital-Wandler mit einem mit einem Eingang für ein umzuwandelndes Signal verbundenen Grobwandler und einer mit diesem Eingang verbundenen ersten bzw. zweiten FaItschaltung, wobei mit einem Ausgang der ersten bzw. zweiten Faltschaltung ein erster bzw. zweiter Feinwandler verbunden ist.

Aus IEEE Transactions on Nuclear Science, Februar 1975. Seiten 446-451, insbesondere Fig. 12, ist ein derartiger Analog-Digital-Wandler bekannt, der zum Umwandeln ^⁰ von Signalen mit grosser Bandbreite, wie beispielsweise Videosignalen in Fernübertragungssystemen, geeignet ist. Bei der praktischen Verwirklichung einer derartigen Schaltungsanordnung stellte es sich heraus, dass es schwer ist, Fehler, die durch Verzögerung zwischen den AusgangsSignalen mit Grobbitinformation und mit Feinbitinformation, zu vermeiden bzw. auszugleichen.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Lösung für dieses Problem zu schaffen.

Ein Analog-Digital-Wandler der eingangs erwähnten

Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass mit einem Ausgang des Grobwandlers und mit Ausgängen der Feinwandler eine Füllschaltung verbunden ist, zum Einsetzen einer sich ändernden Grobbitinformation durch eine sich ändernde Feinbitinformation.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird nun eine Grobbitinformation durch eine Feinbitinformation ersetzt, so dass zwischen der betreffenden Grobbitinformation und der Feinbitinformation keine Fehler mehr auftreten. Dies ist bei diesem Wandlertyp mit parallel arbeitenden FaItschaltungen und Feinwandlern dadurch möglich, dass einer der Feinwandler eine Änderung in einem der Ausgangssignale aufweist bei demselben Eingangssignalpegel, bei dem eine Änderung in einem Ausgangssignal des Grobwandlers

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auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnui . dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben Es zeigen

Fxg. 1 ein Blockschaltbild eines Analog-Digital-Wandlers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Anzahl Wellenformen der Änderung der Signale an unterschiedlichen Stellen in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 als Funktion der Amplitude des Eingangs signal s des Wandlers,

Fig. 3 eine Tabelle der Grob- und Feinbitinformation an unterschiedlichen Stellen in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und entsprechend den Wellenformen nach Hg» 2, , Fig. 4 ein detaillierteres Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Füllschaltung für den Wandler nach Fig. 1,

In Fig. 1 wird einem Eingang 1 ein umzuwandelndes analoges Signal V zugeführt. Dieser Eingang 1 liegt an einem Eingang 3 eines Grobwandlers 5> an einem Eingang 7 einer ersten Faltschaltung 9 und an einem Eingang 11 einer zweiten FaItschaltung 13.

Die erste Faltschaltung 9 ergibt an einem Ausgang 15 ein Signal,.von dem in Fig. 2 die Wellenform als Funktion der Amplitude des Eingangssignals V durch A angegeben ist.

Dieses Signal A wird einem Eingang 17 eines ersten Feinwandlers 19 zugeführt.

Die zweite FaItschaltung 13 ergibt an einem Ausgang 21 ein Signal, von dem in Fig. 2 die Wellenform als Funktion der Amplitude des Eingangssignals V durch B angegeben ist. Dieses Signal B wird einem Eingang 23 eines zweiten Feinwandlers 25 zugeführt.

Von dem ersten Feinwandler I9 sind drei Ausgänge 27 29, 31 mit einer Speicherschaltung 33 verbunden, die durch einen Taktimpulsgenerator 35 gesteuert wird und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen an drei Ausgängen 35» 37» 39 einen konstanten logischen Signalpegel abgibt entsprechend einem logischen Signalpegel an den Ausgängen 27, 29, 31 des ersten Feinwandlers I9 beim

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Auftritt eines Taktimpulses. Diese logischen Signalpegel an den Ausgängen 35 bzw. 37, .39 sind in Fig. 2 durch die Wellenformen a₁, bzw. a₂, a„ angegeben.

Mit drei Ausgängen 41, 43 bzw. 45 des zweiten Feinwandlers 25 sind auf ähnliche Weise drei Ausgänge 47, 49 bzw. 51 der Speicherschaltung 33 mit fünf Ausgängen 53, 55, 57, 59 bzw. 61 des Grobwandlers 5 fünf Ausgänge 63, 65, 67, 69 bzw. 71 der Speicherschaltung 33 verbunden.

An den Ausgängen 35, 37, 39, 47, 49, 51, 63, 65,' 67, 69 bzw. 71 der Speicherschaltung 33 entstehen logische Signalformen, die in Fig. 2 durch ä-, a„, a_, b , b₂,b_, gr,i gii go, go bzw. gi bezeichnet sind.

Die.Ausgänge 35, 37, 39, ^7, 49", 51 der Speicherschaltung 33 liefern Feinbitinformation a.. , a„, a„, b.. , b , b„ an einer Dekodier schaltung 73, die" Ausgänge 65, 67, 69 der Speicherschaltung 33 liefern Grobbitinformation g.. , g_, g_o zu drei Füllschaltungen 75, 77 bzw. 79-

Die Füllschaltung 75 erhält weiterhin noch Grobbitinformation g₀ von dem Ausgang 63, Grobbitinformation g₂

von dem Ausgang 67 und Feinbitinformation a₂, b„ von den Ausgängen 37 und 49 der Speicherschaltung 33·

Die'Füllschaltung'77 erhält "weiterhin noch Grobbitinformation g-, g„ von den Ausgängen 65 und 69 und Feinbitinformation a₂, b„ von den Ausgängen 37 und 49 der Speicherschaltung 33.

Die Füllschaltung 79 erhält weiterhin noch Grobbitinformation g₂ von dem Ausgang 67, zusätzliche Grobbitinformation gr von dem Ausgang 71 und Feinbitinformation ^a2' ^? von den Ausgängen 37 und 49 der Speicherschaltung Die Ftillschaltung 75, 77 bzw. 79 hat einen Ausgang 81, 83 bzw. 85, wodurch korrigierte Grobbitinformation g_1corr-f .g_2corr bzw. g_3corr der Dekodier schaltung 73 ,. geliefert wird.

Die Dekodierschaltung 73 hat eine Ausgangskombination 87 für einen binären Vierb'itkode. Diese Dekodierschaltung kann auf einfache Weise vom Fachmann entworfen werden für den gewünschten Kode und wird weiterhin nicht beschrieben.

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In Fig. k ist die Füllschaltung 77 detailliert dargestellt. Entsprechende Teile sind mit den Bezugszeichen wie in ^'en vorhergehenden Figuren angegeben.

Aus Fig. 2 und der Tabelle nach Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Grobbitinformation g„·, die durch die Füllschaltung 77 korrigiert werden muss, bei dem halben maxima¹ en verwandelbaren Eingangswert yV einen Übergang

max ·«

von logisch Null nach logisch Eins aufweist. Dieser Übergang in g₂ kann gegenüber den Feinbitübergängen zeitlich etwas verschoben sein. Dies würde eine Ungewissheit in der Umwandlung ergeben, die in der Tabelle nach Fig. 3 für g₂ durch χ angegeben ist. Dieser Übergang in g₂ wird deswegen mit einem UND-Tor detektiert, das die Signale g., b'„ und g' zugeführt bekommt, wobei die Akzenten eine Inversion bezeichnen.

Der Übergang in g_p tritt bei dem Übergang des

V V Wertes des Eingangs signals von 8 ~rr nach 9 "TT auf. Aus der Tabelle nach Fig. 3 ist ersichtlich, dass bei diesen Werten g₁ = 1 , g~ = O und b„ = O ist. Diese Kombination von Werten für g-, g„ und b„ tritt weiterhin nicht auf, so dass das UND-Tor für Detektion des Ubergangsgebietes für das Grobbit g„ verwendbar ist.

Durch eine weitere Torschaltung mit zwei UND-Toren 91» 93 und ein mit den Ausgängen dieser UND-Tore

" verbundenes ODER-Tor wird in dem Ubergangsgebiet von g„ die Feinbitinformation a₂ für g₂ ausgefüllt. Dazu wird das Ausgangssignal des UND-Tores 89 dem UND-Tor 93 zugeführt, dem auch die Feinbitinformation a_? zugeführt wird. Ausserhalb des Ubergangsgebietes gibt das UND-Tor 91 die Grobinformation g_o zu dem ODER-Tor 95· Das Ausgangssignal g₂ des ODER-Tores wird also in dem Ubergangsgebiet durch einen Feinbitübergang gebildet, so dass zwischen diesem Ausgangssignal und der Feinbitinformation an den Ausgängen 35, 37, 39, k7, hj und 51 der Speicherschaltung ^α 33 kein Fehler infolge der Zeitunterschiede bei den betreffenden Übergängen auftritt.

Zur Detektion und zum Ersetzen des zu korrigierenden Grobbitübergangs stellt es sich heraus, dass jeweils

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-ζ-

die benachbarten Grobbitinformationen und. die mittleren Feinbitinformationen ausreichen, um die Korrektur durchzuführen. Es stellt sich heraus, dass dies auch für Wandler, für mehr als vier Bits gilt.

Für die Grobbits g.. und g_ kann 'eine ähnliche Torschaltung entworfen werden, wobei durch das Fehlen benachbarter Grobbitinformation bei üblichen Wandlern eine zusätzliche Grobbitinformation g bzw. g. auf die in Fig. und Fig. 3 angegebene Art und Weise erzeugt wird.

^ Zur"Detektion der zu ersetzenden Grobbitübergänge

in s^ bzw. g„ kann ein UND-Tor b^ g g'_ bzw. b„ g„ g'. dienen und für die ersetzende Feinbitinformation ein beiden Fällen a'₂.

Es dürfte einleuchten, dass die Füllschaltungen 75 ι ηη _s ye) auch einen Teil der Dekodierschaltung 73 bilden können oder sogar hinter diese Dekodierschaltung aufgenommen sein können, wenn ihre Eingangssignale angepasst werden.

Als Ersatz der angegebenen Füllschaltungen kann gewünschtenfalls beispielsweise ein geeignet programmiertes "programmable read-only memory" (PROM) verwendet werden, der gewünschtenfalls zugleich als Dekodierschaltung programmiert werden kann.

In dem gegebenen Ausführungsbeispiel tritt für unterschiedliche Bitübergänge an mehreren Feinwandler-Übergängen gleichzeitig eine Bitinformation auf. Dies ergibt eine doppelte Information, die gewünschtenfalls dadurch vermieden werden kann, dass die Elemente der Feinwandler fortgelassen werden, die die Feinbitinformationen a.. und a„ oder b.. und b„ oder a- und b„ oder a„ und b. liefern.

.. und b„ oder a- und b„ oder a„ und b.

Obschon in dem gegebenen Ausführungsbeispiel die Anzahl Grobbits und auch die Anzahl Feinbits zwei ist, dürfte es einleuchten, dass diese Anzahlen anders gewählt werden können und dass gewünschtenfalls beispielsweise auch die Feinwandler untereinander verschiedene Anzahlen Feinbitinformationen liefern können.

Weiterhin dürfte es einleuchten, dass bei Verwendung mehrerer nacheinander geschalteter FaItschaltungen

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und bei Teilung des Analog-Digital-Waridlers in mehr als zwei Bitgruppen, beispielsweise grob, mittel und fein, statt ^ob und fein, wie in dem gegebenen Ausführungsbeispiel, d e Erfindung auch angewandt werden kann. Die Bitgruppe "mittel" kann beispielsweise gegenüber der Bitgruppe "grob" als "fein" betrachtet werden oder gegenüber der Bitgruppe "fein" als "grob".

Wandler mit den obenstehend beschriebenen Abweichungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel werden selbstverständlich als im Rahmen der Erfindung liegend betrachtet.

-Γ*

Leerseite

Claims

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PATENTANSPRUCH

Analog-Digital-Wandler mit einem mit einem Eingang für ein umzuwandelndes Signal verbundenen Grobwandler und einer mi 1 diesem Eingang verbundenen ersten bzw. zweiten FaItschaltung, wobei mit einem Ausgang der ersten bzw. zweiten FaItschaltung ein erster bzw. zweiter Feinwandler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ausgang (57, 67) des Grobwandlers (5, 33) und mit Ausgängen (29, 37, ^3, 49) der Feinwandler (19, 25, 33 ) eine Füllschaltung (77) zum Ersetzen einer sich ändernden Grobbitinformation (g₂) durch eine sich ändernde Feinbitinformation (a₂) verbunden ist.

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