DE2842550C2

DE2842550C2 - Digital-Analog-Wandler

Info

Publication number: DE2842550C2
Application number: DE2842550A
Authority: DE
Inventors: Kazumi Takatsuki Kawashima; Yukio Katano Koyanagi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1987-02-19
Also published as: US4209775A; JPS6013583B2; GB2005097B; CA1127312A; FR2404958A1; GB2005097A; AU4016178A; JPS5451365A; DE2842550A1; FR2404958B1; AU510877B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Digital-Analog- Wandler, insbesondere zum Erzeugen von Abstimmspannungen in Fernsehempfängern, zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein mit dem Inhalt des digitalen Eingangssignals veränderliches Impulsausgangssignal, das zur Umwandlung in ein analoges Signal durch ein Tiefpaßfilter gemittelt ist, mit einem aus einer Anzahl von kaskadengeschalteten Flip-Flops bestehenden Grundimpulsgenerator zur Frequenzteilung von Taktimpulsen zum Erzeugen einer Anzahl von Grundimpulsen unterschiedlicher Impulsdauer entsprechend dem Binärwert der Ziffernsignale des digitalen Eingangssignals, weiter mit einer Torschaltung zum Anwählen der Grundimpulse entsprechend den Ziffernsignalen des an die Torschaltung gelegten digitalen Eingangssignals, und schließlich mit einem dem Tiefpaßfilter vorgeschalteten Ausgangsimpulssignalgenerator der von der Torschaltung gesteuert ist.
Das Prinzip eines derartigen Digital-Analog-Wandlers, der weiter unten anhand von Fig. 1 bis 6 im einzelnen beschrieben ist, ist auch aus der US-PS 29 07 021 bekannt. Gemäß diesem Prinzip werden die einzelnen Grundimpulse, deren jeder hinsichtlich seiner Impulsdauer je einem der binären Stellenwerte der Ziffernsignale des digitalen Eingangssignals entspricht, durch die Torschaltung in Abhängigkeit von den Ziffernsignalen des digitalen Eingangssignals derart überlagert, daß das am Ausgang der Torschaltung gebildete Impulsausgangssignal ein dem binären Wert des digitalen Eingangssignals entsprechendes Tastverhältnis aufweist. Infolge der Bildung des Impulsausgangssignals durch Überlagerung der Grundimpulse ist jedoch seine Zyklusfolgedauer durch die Zyklusfolgedauer des die niedrigste Frequenz aufweisenden Grundimpulses bestimmt. Wenn somit einerseits die Frequenz der Taktimpulse, aus denen die Grundimpulse durch Frequenzteilung gewonnen werden, vorgegeben ist und andererseits das Auflösungsvermögen des Digital-Analog- Wandlers erhöht werden soll, steigt die Zyklusfolgedauer des Impulsausgangssignals in dem Maße an, wie durch die Erhöhung der Binärstellen des digitalen Eingangssignals weitere Grundimpulse von immer niedrigerer Frequenz hinzutreten. Dies bedeutet, daß die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters entsprechend erhöht werden muß, damit in dem aus dem Impulsausgangssignal gebildeten analogen Signal keine übermäßig große Welligkeit auftritt. Wegen dieser Erhöhung der Zeitkonstante tritt also eine Verminderung der Ansprechgeschwindigkeit des Digital-Analog-Wandlers auf.
Wenn ein derartiger Digital-Analog-Wandler beispielsweise in einem Fernsehempfänger zur Erzeugung von Abstimmspannungen angewendet wird, ergibt sich also eine verhältnismäßig lange Zeitdauer, bis sich bei der Umschaltung von einem Kanal auf einen anderen das Fernsehbild auf den neuen Kanal stabilisiert. Diese durch eine zu geringe Ansprechgeschwindigkeit des Digital-Analog- Wandlers hervorgerufene Instabilität während des Umschaltens ist jedoch für den Bildbetrachter äußerst unerwünscht.
Auf dem gleichen Prinzip beruht auch ein anderer bekannter Digital-Analog-Wandler (US-PS 34 22 423), bei dem ein der parallelen Anlegung des digitalen Eingangssignals dienendes mehrstelliges Register an den einen Eingang eines Vergleichers angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit den einzelnen Stufen eines zyklisch umlaufenden Zählers verbunden ist. Durch diese Anordnung ist das Tastverhältnis des an dem Vergleicher auftretenden Ausgangssignals durch das zyklische Auftreten einer Übereinstimmung zwischen dem mittels des Registers angelegten digitalen Eingangssignal und dem zyklisch durchlaufenden Zählwert des Zähler bestimmt. Auch hier tritt jedoch bei vorgegebener Taktfrequenz des Zählers notwendigerweise eine Verlängerung der Periode des von dem Vergleicher erzeugten Ausgangssignals auf, wenn die Stellenzahl des binären Eingangssignals erhöht wird. Also muß auch hier die Zeitkonstante des Filters, durch das das Ausgangssignal des Vergleichers in das analoge Signal geglättet wird, erhöht und damit die Ansprechgeschwindigkeit dieses Digital-Analog-Wandlers verlängert werden.
Ein bekannter Digital-Analog-Wandler anderer Gattung (DE-OS 25 48 762) beruht auf dem Grundgedanken, die gesamte Zyklusfolgedauer des in dem Tiefpaßfilter durch Glättung in das Analogsignal zu verwandelnden Impulssignals in eine Anzahl von Unterintervallen zu unterteilen. Zur Verkürzung der Ansprechzeit des Tiefpaßfilters wird sodann statt der Bildung eines einzigen impulsbreitenmodulierten Impulses einer vorgegebenen Breite eine Zerlegung in eine der Anzahl der Unterintervalle entsprechende Anzahl von Teilimpulsen vorgenommen. Diese Teilimpulse, deren Impulsbreiten in der Summe wieder die Breite des erforderlichen Gesamtimpulses ergeben sollen, werden sodann auf die einzelnen Unterintervalle verteilt. Da aber die erforderliche Gesamtimpulsbreite im allgemeinen bei einer Teilung durch die Anzahl der Unterintervalle einen Divisionsrest hinterläßt, ist es ferner erforderlich, diesen Divisionsrest auf einige der Unterintervalle aufzuteilen. Der bekannte Digital- Analog-Wandler weist zu diesem Zweck eine Impulsverlängerungsschaltung auf, durch die eine dem Divisionsrest entsprechende Anzahl von Teilimpulsen um jeweils eine Bitlänge verlängert werden kann. Schaltungstechnisch ist hierzu ein der Aufnahme des Divisionsrestes dienendes Register und eine Torschaltung vorgesehen, die unter der Steuerung eines Taktteilers die Impulsverlängerungsschaltung entsprechend dem Divisionsrest betätigt und dadurch die Verlängerungsimpulse auf die einzelnen Unterintervalle verteilt.
Schließlich ist eine Torschaltung bekannt (DE-AS 19 50 350), durch die eine überschneidungsfreie Verknüpfung von zu bestimmten Zeitpunkten erzeugten Impulsen bewerkstelligt wird. Diese Torschaltung dient jedoch zur Erzeugung von Impulsen für eine Steuerung von Schrittmotoren in Werkzeugmaschinen und nicht der Steuerung eines Digital- Analog-Wandlers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Digital-Analog-Wandler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ohne eine Erhöhung der Frequenz der Taktimpulse entweder die Umwandlungsgenauigkeit oder die Ansprechgenauigkeit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich ein zum Erzeugen von Hilfsgrundimpulsen dienender Hilfsgrundimpulsgenerator vorgesehen ist, der einen ersten Flip-Flop zur Frequenzteilung eines Augangssignals des Endstufen-Flip-Flops des Grundimpulsgenerators aufweist, sowie einen zweiten Flip-Flop, der durch das Ausgangssignal des Endstufen-Flip-Flops getriggert wird, um Impulse mit einer Impulsdauer entsprechend einer Periode von einem Bit mit der Zyklusfolgedauer der Grundimpulse zu erzeugen, und ein UND-Tor, an das die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Flip-Flops zum Erzeugen je eines der eine Impulsdauer entsprechend der Periode von einem Bit aufweisenden Hilfsgrundimpulse während jeweils zwei Zyklusfolgedauern der Grundimpulse angelegt sind, und daß die Torschaltung durch die Ziffernsignale hoher Ordnung des digitalen Eingangssignals die Grundimpulse vom Grundimpulsgenerator und durch die Ziffernsignale niedriger Ordnung die vom Hilfsimpulsgenerator gelieferten Hilfsgrundimpulse anwählt.
Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Zyklusfolgedauer der Hilfsgrundimpulse n-mal so lang wie die Zyklusfolgedauer der Grundimpulse ist (n ist eine positive ganze Zahl gleich oder größer als 2), so beträgt ihr Gewichtsverhältnis bezüglich der Grundimpulse ein n-tel (1/n). Auf diese Weise kann durch Anwählen der Hilfsgrundimpulse durch die Ziffernsignale niedriger Ordnung des digitalen Eingangssignals ein bezüglich der Ziffern niedriger Ordnung gewichtetes Ausgangssignal erzeugt werden. Es vermindert sich also durch die Verwendung derartiger Hilfsgrundimpulse die Impulsdauer der den Ziffern hoher Ordnung entsprechenden Grundimpulse um den Faktor 1/n. Daher kann die Zyklusfolgedauer des in Übereinstimmung mit dem digitalen Eingangssignal veränderlichen Impulsausgangssignals entsprechend herabgesetzt werden. Gegenüber dem Digital- Analog-Wandler nach dem Stand der Technik ist daher unter Beibehaltung derselben Taktimpulse und derselben Zeitkonstante für das Tiefpaßfilter die Welligkeitskomponente des erzeugten analogen Signals herabgesetzt, weil die Zyklusfolgedauer des Impulsausgangssignals kürzer ist. Dadurch kann die Umwandlungsgenauigkeit ohne besonderen Mehraufwand gesteigert werden.
Im einzelnen werden beim Beispiel der Umwandlung eines fünfstelligen digitalen Eingangssignals in das analoge Signal die Taktimpulse derart frequenzgeteilt, daß vier verschiedene Grundimpulse erzeugt werden, deren Impulsdauer in einem Verhältnis von 2⁰ : 2¹ : 2² : 2³ stehen. Diese Grundimpulse werden durch die vier Ziffernsignale hoher Ordnung des digitalen Eingangssignals angewählt. Die Zyklusfolgedauer dieser Grundimpulse ist durch die Zyklusfolgedauer des die Impulsdauer von 2³ aufweisenden Grundimpulses gegeben. Zusätzlich werden die Hilfsgrundimpulse, die eine Impulsdauer von 2⁰ besitzen, mit einer Zyklusfolgedauer erzeugt, die 2× solang ist wie die Zyklusfolgedauer des die Impulsdauer 2³ aufweisenden Grundimpulses. Diese Hilfsgrundimpulse werden durch das rangniedrigste Ziffernsignal des digitalen Eingangssignals angewählt. Durch die Überlagerung der angewählten Grund- und Hilfsgrundimpulse wird sodann das in Abhängigkeit von dem digitalen Eingangssignal veränderliche Impulsausgangssignal erzeugt. Da in diesem Fall der Hilfsgrundimpuls während zweier Zyklusfolgedauern nur einmal erzeugt wird, beläuft sich sein Gewicht auf 1/2. Wenn er demgemäß mit den Grundimpulsen kombiniert wird, beträgt das Verhältnis der Impulsdauer effektiv 1/2 : 2⁰ : 2¹ : 2² : 2³. Infolgedessen erweist sich diese Digital-Analog-Umwandlung äquivalent zu der mit dem Digital-Analog-Wandler nach dem Stand der Technik erzielten Umwandlung unter Verwendung von fünf verschiedenen Grundimpulsen, die in einem Verhältnis von 2⁰ : 2¹ : 2² : 2³ : 2⁴ zueinander stehen. Dabei beträgt bei dem bekannten Digital-Analog-Wandler die maximale Impulsdauer des Grundimpulses 2⁴, so daß für das Impulsausgangssignal eine Zyklusfolgedauer von mindestens 2⁴×2 erforderlich ist. Im Vergleich dazu beträgt bei dem beschriebenen Beispiel im Falle der Erfindung die maximale Impulsdauer des Grundimpulses jedoch nur 2³. Hierzu ist die Impulsdauer 2⁰ des Hilfsgrundimpulses zu addieren, so daß die Zyklusfolgedauer des Impulsausgangssignals sodann den Wert (2³ + 2⁰)×2 annimmt, was ungefähr die Hälfte der bei dem Digital-Analog-Wandler nach dem Stand der Technik erforderlichen Zyklusfolgedauer ist. Wegen dieser Herabsetzung der Zyklusfolgedauer des Impulsausgangssignals findet somit in dem Tiefpaßfilter eine verbesserte Mittelwertbildung statt, wobei die Welligkeitskomponente des analogen Signals auf etwa die Hälfte herabgesetzt ist, ohne daß die Frequenz der Taktimpulse erhöht oder die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters vergrößert werden muß. Dadurch ist eine erhebliche Steigerung der Umwandlungsgenauigkeit erreicht.
In der folgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu dem nach dem Stand der Technik bekannten Digital-Analog-Wandler näher erläutert: Hierin zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbild des Digital-Analog-Wandlers nach dem Stand der Technik,
Fig. 2, 3, 4 und 5 Schaltbilder von Flip-Flops, die in dem Digital-Analog-Wandler von Fig. 1 Anwendung finden,
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Digital-Analog-Wandlers von Fig. 1.
Fig. 7 ein Schaltbild eines Digital-Analog-Wandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 ein Schaltbild eines Flip-Flops, der in dem Digital-Analog-Wandler von Fig. 7 Verwendung findet, und
Fig. 9 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Digital-Analog-Wandlers von Fig. 7.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird zuerst ein Digital- Analog-Wandler nach dem Stand der Technik erklärt. Hier ist ein Beispiel gezeigt, bei dem ein fünfziffriges digitales Eingangssignal EDCBA einer Digital-Analog-Wandlung unter zogen wird. Der Schaltkreis wird durch Taktimpulse N Φ ₁ und N Φ ₂ von unterschiedlichen Phasen angetrieben, wie dargestellt ist. Der Schaltkreis beinhaltet P-Kanal MOS-Elemente und einen aus Flip-Flops 1 A bis 1 E bestehenden 5-Bit Zähler. Der Flip- Flop 1 A ist in Fig. 2 dargestellt und die Flip-Flops 1 B bis 1 E sind in Fig. 3 dargestellt. Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Flip-Flop, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Die D-Flip- Flops, die in Fig. 2 bis 4 verwendet sind, sind vom dynamischen Speichertyp, wie sie in herkömmlicher Weise Verwendung finden und wie in Fig. 5 gezeigt aufgebaut sind. Ihre Wirkung ist wohlbekannt und deswegen ist ihre Erläuterung hier weggelassen. Die Flip-Flops 1 B bis 1 E sind Flip-Flops vom T-Typ, die durch die D-Flip-Flops aufgebaut sind und das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen S-R-Flip-Flop, der durch die D-Flip-Flops aufgebaut ist. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Steuertorschaltung und Bezugszeichen 4 ein Tiefpaßfilter.
Der 5-Bit-Zähler 1 erzeugt Ausgangssignale, die frequenzgeteilte Signale des Taktimpulses N Φ ₂ in Synchronbeziehung mit den Taktimpulsen N Φ ₁ und N Φ ₂ sind. Die Ausgangssignale der Flip-Flops 1 A bis 1 E sind in Fig. 6 durch QA, QB, QC, QD und QE dargestellt, welche mit der abfallenden Flanke des Taktimpulses N Φ ₂ synchronisiert sind. &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KQA&udf53;lu&udf54;, &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;QB&udf53;lu&udf54;, &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;QC&udf53;lu&udf54;, &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;QD&udf53;lu&udf54;°k bzw. &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KQE&udf53;lu&udf54;°k sind zu QA, QB, QC, QD bzw. QE inverse Ausgangssignale. Die Ausgangssignale Qb, Qc, Qd und Qe der Flip-Flops 1 B bis 1 E weisen je eine Impulsdauer auf, die einem Zyklus des Taktimpulses N∅₂ entspricht und es wird je einer für jeden Zyklus von QB, QC, QD bzw. QE erzeugt, um den nächsten Flip-Flop vom T-Typ anzusteuern.
Der S-R-Flip-Flop 2 wird durch das Ausgangssignal Qe des Flip-Flops 1 E der Endstufe des Zählers 1 gesetzt und durch ein Ausgangssignal I der Torschaltung 3 rückgesetzt. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KQF&udf53;lu&udf54;°k, wie in Fig. 6 gezeigt, erzeugt. Das Ausgangssignal I der Torschaltung 3 ist ein Vergleichsausgangssignal von Eingangs-Digitalsignalen A bis E mit dem Ausgangssignal des Zählers 1. In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel beinhaltet das Eingangs-Digital-Signal A = 1, B = 0, C = 0, D = 1 und E = 0. Ein Tastverhältnis des Ausgangssignals &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KQF&udf53;lu&udf54;°k ist in Abhängigkeit von den Digitalsignalen A bis E veränderlich.
Das Ausgangssignal &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KQF&udf53;lu&udf54;°k des S-R-Flip-Flops 2 geht einer Basis eines Treibertransistors des Tiefpaßfilters 4 zu, um an dessen Kollektor ein Ausgangssignal L zu erzeugen, welches einem eine Zeitkonstante definierenden RC-Kreis zugeleitet ist, um ein analoges Ausgangssignal M zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Digital-Analog-Umwandlung bewerkstelligt.
Eine hier angetroffene Schwierigkeit besteht darin, daß eine Welligkeitskomponente in dem in Fig. 6 gezeigten analogen Ausgangssignal M enthalten ist (die in der Figur zum Zwecke der Darstellung übertrieben bezeichnet ist), und es ist erforderlich, die Welligkeitskomponente zu vermindern, um die Genauigkeit der Digital-Analog-Umwandlung oder das Auflösungsvermögen zu steigern. In dem in Fig. 1 gezeigten Digital-Analog-Wandler nach dem Stand der Technik ist es jedoch unabdingbar erforderlich, die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters zu erhöhen, um die Welligkeitskomponente zu verringern, wenn die Frequenz des Taktgebers unverändert beibehalten wird. Folglich wird eine Ansprechgeschwindigkeit herabgesetzt. Das bedeutet, daß bei Verwendung des Digital- Analog-Wandlers in einem Fernsehempfänger zur Änderung einer Kanalwählspannung, die an einem elektronischen Abstimmkreis anzulegen ist, die tatsächliche Umschaltung der Spannung zur Zeit der Kanalumschaltung verzögert ist, und daher eine Übergangszeit verlängert wird. Wenn andererseits eine Verminderung der Welligkeitskomponente unter unveränderter Beibehaltung der Zeitkonstanten des Tiefpaßfilters beabsichtigt ist, muß die Frequenz der Taktimpulse erhöht werden. In diesem Fall müssen Schaltelemente zur Anwendung kommen, die bei hoher Geschwindigkeit arbeiten können. Folglich erhöhen sich die Kosten für den Digital-Analog-Umwandler und es wird hochfrequentes Störrauschen erzeugt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis 9 erklärt. Diese Ausführungsform zeigt ein Beispiel, bei dem ein fünfziffriges digitales Signal in ein analoges Signal verwandelt wird.
Fig. 7 stellt ein Schaltbild dar, das den Aufbau zeigt, wobei Bezugszeichen 5 einen Grundimpulsgenerator zur Erzeugung von vier Arten von Grundimpulsen darstellt, 6 einen Hilfsgrundimpulsgenerator zur Erzeugung von Hilfsgrundimpulsen darstellt, 7 eine Torschaltung zum Anwählen der Grundimpulse und der Hilfsgrundimpulse in Übereinstimmung mit dem fünfziffrigen digitalen Eingangssignal EDCBA darstellt, 8 einen Ausgangsimpulsgenerator zur Erzeugung eines Ausgangsimpulssignals darstellt, dessen Impulsdauer in Übereinstimmung mit dem digitalen Eingangssignal durch den angewählten Grundimpuls und Hilfsgrundimpuls veränderlich ist, und 9 ein Tiefpaßfilter zur Mittelung des Ausgangsimpulssignals zur Erzeugung eines analogen Signals darstellt.
Der Grundimpulsgenerator 5 beinhaltet vier kaskadengeschaltete Flip-Flops 5 A bis 5 D. Der Flip-Flop 5 A ist ein D-Flip-Flop, dem, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Tor hinzugefügt ist, um ihn rücksetzbar zu machen. Die Flip-Flops 5 B bis 5 D sind Flip-Flops vom T-Typ, die den in Fig. 3 gezeigten ähnlich sind. Diese Flip-Flops gleichen genau solchen herkömmlicher Natur außer daß der Flip-Flop 5 A rücksetzbar ist, und sie nehmen die Frquenzteilung des Taktimpulses N Φ ₂ durch die Taktimpulse N Φ ₁ und N Φ ₂ vor, die, wie in Fig. 9 gezeigt, angelegt sind, um frequenzgeteilte Ausgangssignale QA, QB, Qb, QC, Qc, QD und Qd zu erzeugen. QA, QB, QC und QD weisen Impulsdauern von 2², 2¹, 2¹ bzw. 2³ auf, welche unterschiedliche Phasen besitzen. Sie werden als die vier Arten von Grundimpulsen verwendet.
Andererseits umfaßt der Hilfsgrundimpulsgenerator 6 Flip-Flops 6 E und 6 F und ein Tor 6 H. Der Flip-Flop 6 E ist ein Flip-Flop vom T-Typ, wie in Fig. 3 gezeigt und der Flip-Flop 6 F ist ein D-Flip-Flop, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Flip-Flops 6 E bzw. 6 F werden mit dem Ausgangssignal des Flip-Flop 5 D beschickt, um Ausgangssignale QE bzw. QF, wie in Fig. 9 gezeigt, zu erzeugen. Das Ausgangssignal QE ist somit bei jedem Zyklus des Ausgangssignals des Flip- Flops 5 D invertiert und das Ausgangssignal QF stellt einen Impuls dar, der bezüglich des Ausgangssignals des Flip- Flops 5 D um eine Bitperiode später erzeugt wird, und eine Impulsdauer von 2⁰ aufweist. Durch Bildung der Und-Funktion der Ausgangssignale QE und QF in dem Tor 6 H wird ein Ausgangssignal erzeugt, wie in Fig. 9H gezeigt, das Hilfsgrundimpulse darstellt, die eine Impulsdauer von 2⁰ besitzen und einmal in zwei Zyklusfolgedauern der Grundimpulse erzeugt werden. Da jedoch in der vorliegenden Ausführungsform die Impulse gemittelt werden, nachdem sie invertiert worden sind, stellen niedrige Pegel der Impulse Information dar, ausgenommen L, L&min;, M und M&min;. Folglich stellen in Fig. 9H die schraffierten Teile im wesentlichen die Hilfsgrundimpulse dar. In Fig. 9 stellt T die Zyklusfolgedauer des Grundimpulses dar. Diese Zyklusfolgedauer T ist durch die maximale Impulsdauer der Grundimpulse bestimmt, das ist die Zyklusfolgedauer des Ausgangssignals QD. Da die Frequenz der Hilfsgrundimpulse H die Hälfte derjenigen der Grundimpulse ist, beträgt ihr Gewicht 1/2. Folglich beträgt das Gewichtsverhältnis der Impulsdauern für H, QA, QB, QC und QD 1/2 : 2⁰ : 2¹ : 2 ² : 2³ = 2⁰ : 2¹ : 2²- : 2³ : 2⁴.
Um die Überlappung der Hilfsgrundimpulse H mit den Grundimpulsen zu vermeiden, wird das Ausgangssignal QF des Flip-Flops 6 F durch einen Inverter invertiert, so daß der Flip-Flop 5 A der ersten Stufe für eine Periode von einem Bit rückgesetzt wird.
Als Folge dieses Rücksetzens wird die Zyklusfolgedauer der Grundimpulse um eine Periode von einem Bit auf eine Periode von (2³ × 2 + 1) Bits erhöht, ist jedoch immer noch ungefähr die Hälfte der Periode in dem Digital-Analog-Wandler nach dem Stand der Technik, das ist eine Periode von (2⁴ × 2) Bits.
Die Grundimpulse QD, QC, QB bzw. QA von dem Grundimpulsgenerator 5 werden Toren 7 E, 7 D, 7 C bzw. 7 B der Torschaltung 7 zugeführt, und sie werden durch die vier digitalen Signale hoher Ordnung E, D, C und B des digitalen Eigangssignals angewählt, um ein Torsignal wie in Fig. 9I gezeigt, zu erzeugen, dessen Lage in Übereinstimmung mit dem Inhalt der vier Ziffern hoher Ordnung veränderlich ist. Das Torausgangssignal I geht einem S-R-Flip-Flop 8 G des Ausgangsimpulsgenerators 8 zu, der durch das Ausgangssignal Qd des Flip-Flops 5 D und das Torausgangssignal I gesetzt oder rückgesetzt wird, um einen Impuls zu erzeugen, dessen Impulsdauer in Übereinstimmung mit den vier Ziffern hoher Ordnung des digitalen Eingangssignals veränderlich ist, wie in Fig. 9 QG gezeigt ist. Der Flip-Flop 8 G ist ebenfalls, wie in Fig. 4 gezeigt, aufgebaut. Die Art und Weise, in der der Impuls QG durch den Flip-Flop 8 G erzeugt wird, ist genau die gleiche wie die beim Digital- Analog-Wandler nach dem Stand der Technik.
Andererseits werden die Hilfsgrundimpulse vom Hilfsgrundimpulsgenerator 6 an ein Tor 7 A in der Torschaltung 7 angelegt und sie werden durch die niedrigste Ziffer A des digitalen Eingangssignals angewählt. Wenn daher die niedrigste Ziffer A des digitalen Eingangssignals "1" ist, werden die Hilfsgrundimpulse durchgelassen, wie in Fig. 9J gezeigt ist, und wenn sie "0" ist, werden die Hilfsgrundimpulse nicht durchgelassen, wie in Fig. 9J&min; gezeigt ist. Es ist festzustellen, daß in Fig. 9J&min; die den Hilfsgrundimpulsen entsprechenden Teile auf hohem Pegel liegen und somit die Hilfsgrundimpulse eliminiert sind. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal QF, das die Hilfsgrundimpulskomponente nicht enthält, an den anderen Eingang des Tores 7 A angelegt, so daß, wenn die niedrigste Ziffer A "1" ist, das Ausgangssignal H als das Ausgangssignal J erzeugt wird und wenn sie "0" ist, das Ausgangssignal QF als das Ausgangssignal J&min; erzeugt wird. Auf diese Weise ist die obige Bedingung erfüllt.
Das Ausgangssignal QG vom Flip-Flop 8 G und die Ausgangssignale J und J&min; von dem Tor 7 A werden in einem Tor 8 K kombiniert, um Ausgangsimpulssignale K und K&min; zu erzeugen, deren Impulsdauer in Übereinstimmung mit dem Inhalt von allen Ziffern des digitalen Eingangssignals veränderlich sind. Diese Ausgangsimpulssignale werden von einem Transistor 9 L des Tiefpaßfilters 9 invertiert, um Ausgangssignale L und L&min; zu erzeugen, die in dem Zeitkonstantenschaltkreis 9 M gemittelt werden, um analoge Ausgangssignale M und M&min; zu erzeugen.
Auf diese Weise kann beim erfindungsgemäßen Digital- Analog-Wandler die Zyklusfolgedauer der Ausgangsimpulssignale K und K&min;, die dem Tiefpaßfilter 9 zugeführt sind, auf ungefähr die Hälfte derjenigen des bekannten Digital-Analog-Wandlers vermindert werden. Deshalb kann ein analoges Ausgangssignal mit verminderter Welligkeitskomponente erzeugt werden, ohne die Frequenz der Taktimpulse zu erhöhen und die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters 9 anzuheben. Auf diese Weise ist die Umwandlungsgenauigkeit erheblich gesteigert.
Sofern dieselbe Umwandlungsgenauigkeit wie beim bekannten Digital-Analog-Wandler zulässig ist, kann die Frequenz des Taktgebers herabgesetzt werden, und somit kann die Schaltung vereinfacht oder die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters 9 vermindert werden, während die Schaltgeschwindigkeit gesteigert ist.
Während die Hilfsgrundimpulse nur für die niedrigste Ziffer bei der Digital-Analog-Umwandlung des fünfziffrigen digitalen Eingangssignals in der obigen Ausführungsform angewendet werden, können die Hilfsgrundimpulse für zwei oder mehrere Ziffern niedriger Ordnung verwendet werden.
Im allgemeinen können Hilfsgrundimpulse jeder Anzahl von Ziffern niedriger Ordnung Anwendung finden, um dieselbe Wirkung zu erreichen, solange die Impulsdauer der Hilfsgrundimpulse kürzer ist als die maximale Impulsdauer der Grundimpulse.
Wie oben beschrieben wurde, ist durch die Erfindung ein Digital-Analog-Wandler zur Umwandlung des digitalen Eingangssignals in die Impulsdauer des Ausgangsimpulssignals und dessen Mittelung zur Umwandlung in das analoge Signal geschaffen, bei dem die Anzahl von Arten von Grundimpulsen verschiedener Impulsdauern und die Hilfsgrundimpulse, die mit der Zyklusdauer erzeugt werden, welche wenigstens zweimal solang ist wie die Zyklusfolgedauer der Grundimpulse, verwendet ist, und die Grundimpulse werden durch die Ziffernsignale hoher Ordnung des digitalen Eingangssignals angewählt, während die Hilfsgrundimpulse durch die Ziffernsignale niedriger Ordnung des digitalen Eingangssignals angewählt werden, um das Ausgangsimpulssignal zu erzeugen, dessen Impulsdauer durch die angewählten Ausgangssignale in Übereinstimmung mit dem Inhalt des digitalen Eingangssignales veränderlich ist, wobei dieses Ausgangsimpulssignal durch das Tiefpaßfilter gemittelt wird, um in das analoge Signal umgewandelt zu werden. Auf diese Weise kann durch die Einführung der Hilfsgrundimpulse die Zyklusfolgedauer des Ausgangsimpulssignals verringert und folglich die Umwandlungsgenauigkeit wesentlich erhöht werden, ohne die Frequenz der Taktimpulse zu erhöhen oder die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters anzuheben. Sofern dieselbe Umwandlungsgenauigkeit wie beim bekannten Digital-Analog-Wandler gefordert ist, kann die Frequenz der Taktimpulse herabgesetzt oder die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters verringert werden. Folglich kann die Anordnung vereinfacht werden.
Der erfindungsgemäße Digital-Analog-Wandler kann in einem Fernsehempfänger verwendet werden, bei dem Abstimmspannungen, die an einen elektronischen Abstimmkreis anzulegen sind, in einem Speicher in der Form von digitalen Signalen gespeichert sind und die zum Zeitpunkt der Kanalwahl aus dem Speicher ausgelesen und einer Digital-Analog-Wandlung unterzogen werden, um die Abstimmspannung zu erzeugen. In diesem Fall kann die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters herabgesetzt werden, so daß die Ansprechgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kanalwahl erhöht werden kann, um die Periode einer unstabilen Bedingung abzukürzen, die vor der Stabilisierung des Fernsehbildes liegt, wenn der Kanal geändert wird.

Bezugszeichenaufstellung
N Φ ₁, N Φ ₂ Taktimpulse
1 5-Bit-Zähler
1 A-1 E Flip-Flops
2 Flip-Flop
3 Steuertorschaltung
4 Tiefpaßfilter
A-E Eingangsdigitalsignale
L Ausgangssignal
M analoges Ausgangssignal
5 Grundimpulsgenerator
5 A-5 D Flip-Flops
6 Hilfsgrundimpulsgenerator
6 E, 6 F Flip-Flops
6 H Tor
7 Torschaltung
8 Ausgangsimpulsgenerator
9 Tiefpaßfilter
T Zyklusfolgedauer
H Hilfsgrundimpulse
7 A-7 E Tore
8 Ausgangsimpulsgenerator
8 G S-R-Flip-Flop
8 K Tor
9 L Transistor
K, K&min; Ausgangsimpulssignale
L, L&min; Ausgangssignale
9 M Zeitkonstantenschaltkreis
M, M&min; analoge Ausgangssignale

Claims

1. Digital-Analog-Wandler, insbesondere zum Erzeugen von Abstimmspannungen in Fernsehempfängern, zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein mit dem Inhalt des digitalen Eingangssignals veränderliches Impulsausgangssignal, das zur Umwandlung in ein analoges Signal durch ein Tiefpaßfilter (9 ) gemittelt ist, mit einem aus einer Anzahl von kaskadengeschalteten Flip-Flops (5 A - 5 D) bestehenden Grundimpulsgenerator (5) zur Frequenzteilung von Taktimpulsen zum Erzeugen einer Anzahl von Grundimpulsen (QA-QD) unterschiedlicher Impulsdauer entsprechend dem Binärwert der Ziffernsignale des digitalen Eingangssignals, weiter mit einer Torschaltung (7) zum Anwählen der Grundimpulse entsprechend den Ziffernsignalen des an die Torschaltung gelegten digitalen Eingangssignals, und schließlich mit einem dem Tiefpaßfilter (9) vorgeschalteten Ausgangsimpulssignalgenerator (8) der von der Torschaltung (7) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein zum Erzeugen von Hilfsgrundimpulsen (H) dienender Hilfsgrundimpulsgenerator (6) vorgesehen ist, der einen ersten Flip-Flop (6 E) zur Frequenzteilung eines Ausgangssignals (Qd) des Endstufen- Flip-Flops (5 D) des Grundimpulsgenerators (5) aufweist, sowie einen zweiten Flip-Flop (6 F), der durch das Ausgangssignal (Qd) des Endstufen-Flip-Flops (5 D) getriggert wird, um Impulse (QF) mit einer Impulsdauer entsprechend einer Periode von einem Bit mit der Zyklusfolgedauer (T) der Grundimpulse zu erzeugen, und ein UND-Tor (6 H), an das die Ausgangssignale (QE, QF) des ersten und des zweiten Flip-Flops (6 E, 6 F) zum Erzeugen je eines der eine Impulsdauer entsprechend der Periode von einem Bit aufweisenden Hilfsgrundimpulse (H) während jeweils zwei Zyklusfolgedauern (T) der Grundimpulse angelegt sind, und daß die Torschaltung (7) durch die Ziffernsignale hoher Ordnung (BCDE) des digitalen Eingangssignals die Grundimpulse vom Grundimpulsgenerator (5) und durch die Ziffernsignale (A) niedriger Ordnung die vom Hilfsgrundimpulsgenerator (6) gelieferten Hilfsgrundimpulse (H) anwählt.

2. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (QF) des zweiten Flip-Flops (6 F) zusätzlich an den Rücksetzeingang (RA) des ersten (5 A) der kaskadengeschalteten Flip-Flops (5 A-5 D) des Grundimpulsgenerators (5) angelegt ist.

3. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anwählen der Hilfsgrundimpulse eine Torschaltung (7 A) vorgesehen ist, deren Eingänge an den Hilfsgrundimpulsgenerator (6) einerseits und andererseits an den Eingang des Ziffernsignals (A) niedriger bzw. niedrigster Ordnung des digitalen Eingangssignals angeschlossen sind.