NO143776B - DIGITAL / ANALOG CONVERTER. - Google Patents
DIGITAL / ANALOG CONVERTER. Download PDFInfo
- Publication number
- NO143776B NO143776B NO760428A NO760428A NO143776B NO 143776 B NO143776 B NO 143776B NO 760428 A NO760428 A NO 760428A NO 760428 A NO760428 A NO 760428A NO 143776 B NO143776 B NO 143776B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- signal
- digital
- error
- group
- analog converter
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/60—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
- G06F7/68—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using pulse rate multipliers or dividers pulse rate multipliers or dividers per se
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/50—Digital/analogue converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
- H03M3/502—Details of the final digital/analogue conversion following the digital delta-sigma modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/3002—Conversion to or from differential modulation
- H03M7/3004—Digital delta-sigma modulation
- H03M7/3015—Structural details of digital delta-sigma modulators
- H03M7/3031—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path
- H03M7/3042—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator being of the error feedback type, i.e. having loop filter stages in the feedback path only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/3002—Conversion to or from differential modulation
- H03M7/3004—Digital delta-sigma modulation
- H03M7/3015—Structural details of digital delta-sigma modulators
- H03M7/302—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution
- H03M7/3024—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only
- H03M7/3026—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only the quantiser being a multiple bit one
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en digital/analog omformer The present invention relates to a digital/analog converter
for' et pulskodemodulert kommunikasjonssystem. for' a pulse code modulated communication system.
Virkemåten for en ideell digital/analog omformer ér å på- The way an ideal digital/analog converter works is to
virke et digitalt siffer slik at det omformes til en spenning eller en strøm som er proporsjonal med antallet. I kommunika-sjonssystemer representerer de digitale sifre punkter som finnes ved regelmessige prøvetakningsintervaller fra et kontinuerlig signal. Den ideelle omformer skal i dette tilfelle frembringe en kontinuerlig analog utgang, som representerer det resultatet man får når man trekker en jevn kurve gjennom prøtfétaknings-punktene, og denne kurven må da ikke inneholde noen komponent som har en frekvens høyere en halve prøvetakningsf rekvensen,.- i praksis blir dette vanligvis oppnådd ved å- bruke et presisjonskoplet, stige-formet motstandsnettverk som fastholder hiver prøvetakning, slik at- den forblir konstant i én prøvetakningsperiode, og déretter undertrykker uønskete komponenter i utgahgsspektrene ved hjelp av et lavpassfilter. Stigenettverk av denne typen er kostbare og kan ikke lett integreres med den ønskede grad av presisjon i kommu-nikasjonssystemene. act a digital number so that it is transformed into a voltage or current proportional to the number. In communication systems, the digital digits represent points found at regular sampling intervals from a continuous signal. In this case, the ideal converter should produce a continuous analog output, which represents the result you get when you draw a smooth curve through the sampling points, and this curve must not contain any component that has a frequency higher than half the sampling frequency. - in practice, this is usually achieved by using a precision-coupled, ladder-shaped resistor network that holds the sampling threshold so that it remains constant for one sampling period, and then suppresses unwanted components in the output spectra using a low-pass filter. Ladder networks of this type are expensive and cannot be easily integrated with the desired degree of precision in the communication systems.
En alternativ løsning som er mer velegnet for digital inte-grering gjør bruk av en hastighetsmultiplikator. Dette er en enkel, logisk komponent som frembringer et pulstog på sin utgangsklemme, hvilket pulstog har en midlere tetthet som er proporsjonal med An alternative solution that is more suitable for digital integration makes use of a speed multiplier. This is a simple logic component that produces a pulse train at its output terminal, which pulse train has an average density proportional to
den aktuelle tidspulsfrekvens, multiplisert med det innkommende siffer. Da det innkommende siffer forandres ved hver prøvetakning, vil tidspulsfrekvensen måtte være lik prøvetakningsfrekvensen ganger antall mulige nivåer i inngangssifre. For eksempel kreves ved et system med 12 bits lineært PCM ved en samplingsfrekvens på 8 kHz, en tidspulsfrekvens på 32,768 MHz. Ved en kompromiss-løsning omformes PCM-ordene til fortegn, størrelse og skalakompo-nenter. Størrelsen føres til' en hastighetsmultiplikator som drives ved en mer moderat tidspulsfrekvens, hvis utgang blir omgjort til the current time pulse frequency, multiplied by the incoming digit. As the incoming digit changes with each sampling, the time pulse frequency will have to be equal to the sampling frequency times the number of possible levels in the input digits. For example, a system with 12-bit linear PCM at a sampling frequency of 8 kHz requires a time pulse frequency of 32.768 MHz. In the case of a compromise solution, the PCM words are transformed into sign, magnitude and scale components. The magnitude is fed to a speed multiplier operated at a more moderate timing pulse frequency, the output of which is converted to
en skalakomponent, og gitt et fortegn ved hjelp av analogt utstyr. a scale component, and given a sign using analog equipment.
Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en omformer som øker prøvetakningshastigheten til signalet til et punkt hvor det ved reduksjon av antall bits pr. prøvetakning bare kreves en minimal digital/analog omformer. Dette krever ikke mer enn 3 eller 4 bits og kan derfor utføres under bruk av en hastighetsmultiplikator for å tilveiebringe et utgående pulstog med en midlere tetthet som er proporsjonal med analogsignalets amplitude. The purpose of the present invention is to provide a converter which increases the sampling rate of the signal to a point where by reducing the number of bits per sampling only a minimal digital/analog converter is required. This requires no more than 3 or 4 bits and can therefore be performed using a rate multiplier to provide an output pulse train with an average density proportional to the amplitude of the analog signal.
For å oppnå dette utformes omformeren i overensstemmelse med To achieve this, the converter is designed in accordance with
de nedenfor fremsatte patentkrav. the patent claims set out below.
For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse, vises til nedenstående, detaljerte beskrivelse av utførelseseksem-pler og til de ledsagende tegninger, hvor: fig. 1 viser hovedprinsippet for en omformer i henhold til In order to provide a clearer understanding of the present invention, reference is made to the detailed description of embodiments below and to the accompanying drawings, where: fig. 1 shows the main principle of a converter according to
foreliggende oppfinnelse, present invention,
fig. 2 viser prinsippet for en enkel hastighetsmultiplikator fig. 2 shows the principle of a simple speed multiplier
og de logiske funksjoner for denne, and the logical functions for this,
fig. 3 viser en modifisering av omformeren i henhold til fig. 3 shows a modification of the converter according to
fig. 1, og denne modifikasjonen omfatter en enkel feilkorrigerende anordning, fig. 1, and this modification includes a simple error-correcting device,
fig. 4 viser en mer komplisert form for feilkorrigering, som fig. 4 shows a more complicated form of error correction, which
kan anvendes i forbindelse méd foreliggende oppfinnelse, can be used in connection with the present invention,
fig. 5 viser en grafisk fremstilling av støyspektrene for fig. 5 shows a graphical presentation of the noise spectra for
den digitale/analoge omformer i fig. 1 når den omfatter det feilkorrigerende system i henhold" til fig. 4, the digital/analog converter in fig. 1 when it includes the error correcting system according to Fig. 4,
fig. 6 viser en enkel interpolator for å øke signalprøve-takningstakten, fig. 6 shows a simple interpolator to increase the signal sampling rate,
fig. 7 viser en alternativ form for interpolator, fig. 7 shows an alternative form of interpolator,
fig. 8 viser en praktisk utførelse av en digital/analog fig. 8 shows a practical embodiment of a digital/analogue
omformer i henhold til foreliggende oppfinnelse, converter according to the present invention,
fig. 9 viser et preavveiningssystem for å hindre overflyt i fig. 9 shows a pre-balancing system to prevent overflow i
adderingsenhetene til fig. 8, the adding units of fig. 8,
fig. 10 viser en modifisert omformer for bruk i et digitalt fig. 10 shows a modified converter for use in a digital
FDM-system, FDM system,
fig. 11 viser et ikke-rekursivt filter for bruk i omformeren fig. 11 shows a non-recursive filter for use in the converter
i henhold til fig. 10. according to fig. 10.
I arrangementet vist i fig. 1 føres et pulskodemodulert signal, typisk med 12 bits kodegrupper ved en prøvetakningsfrekvens på In the arrangement shown in fig. 1, a pulse-code modulated signal is fed, typically with 12-bit code groups at a sampling frequency of
8 kHz', til en interpolator 1, hvor prøvetakningsf rekvensen økes, 8 kHz', to an interpolator 1, where the sampling frequency is increased,
for eksempel til 256 kHz. Signalet består fremdeles av 12 bits for example to 256 kHz. The signal still consists of 12 bits
grupper ved en høyere prøvetakningsfrekvens. Signalet føres,deretter til en vurderingskrets 2, hvor verdien rundes av til de fire mest signifikante bits, og føres til en hastighetsmultiplikator 3. Det fremkommende utgangssignal som kan sies å være pulstetthets-modulert, føres deretter fra hastighetsmultiplikatoren gjennom et lavpassfilter 4, slik at det kan gi et analogt signal. - groups at a higher sampling frequency. The signal is then fed to an evaluation circuit 2, where the value is rounded off to the four most significant bits, and fed to a speed multiplier 3. The resulting output signal, which can be said to be pulse density modulated, is then fed from the speed multiplier through a low-pass filter 4, so that it can provide an analog signal. -
HastighetsmulLiplikatoren er en enkel,, logisk krets som vist i fig.'2. En tidspulsfrekvens f føres til en synkron teller 5, hvis utganger føres til 4 OG-porter 6-9, hvor de blir portstyrt med de 4 mest signifikante sifre i signalet. Utgangene fra 0G-porten kombineres i en ELLER-port 10 for å gi utgangen som fast-legger pulstettheten. The speed multiplier is a simple logic circuit as shown in Fig.'2. A time pulse frequency f is fed to a synchronous counter 5, whose outputs are fed to 4 AND gates 6-9, where they are gate controlled with the 4 most significant digits in the signal. The outputs from the 0G gate are combined in an OR gate 10 to give the output which determines the pulse density.
Det viste arrangement er svært simpelt og en betydelig vur-deringsstøy (quantizing noise) vil være resultatet. Støyen blir bestemt av følgende relasjoner: The arrangement shown is very simple and a significant evaluation noise (quantizing noise) will be the result. The noise is determined by the following relationships:
hvor: f_ er støyens båndbredde where: f_ is the bandwidth of the noise
f er prøvetakningsfrekvensen N er antall bits f is the sampling frequency N is the number of bits
<1> Pg er rms-effekten til det. spis.sverdisignal • som kan overføres <1> Pg is the rms power of it. spis.sword value signal • which can be transmitted
For eksempel i et PCM system hvor: For example in a PCM system where:
f_,-= 3.1 kHz (300 - 3400 Hz) f_,-= 3.1 kHz (300 - 3400 Hz)
f <=> 256 kHz f <=> 256 kHz
N =4 N = 4
Ps = 2 mW (+3 dBmO), Ps = 2 mW (+3 dBmO),
vil støyen være 0.000126 mW = -39 dBmO the noise will be 0.000126 mW = -39 dBmO
Denne ytelse vil være utilstrekkelig for de fleste formål, This performance will be insufficient for most purposes,
og derfor antas at et feilsignal genereres og tilbakekoples gjennom et sifferoverføringsnettverk med funksjonen G(Z) som vist i fig. 3. and therefore it is assumed that an error signal is generated and fed back through a digit transmission network with the function G(Z) as shown in fig. 3.
Inngangen med 12-bits til vurderingskretsen 2 er blitt subtra-hert ved utgangen på 4-bits i kretsen 11, og forskjellen (feilen) føres til et feilfilter 12 for å generere et feilsignal. Feil-signalet føres deretter tilbake til vurderingskretsens inngang med den riktige polaritet over adderingskretsen 13. The 12-bit input to evaluation circuit 2 has been subtracted from the 4-bit output of circuit 11, and the difference (error) is fed to an error filter 12 to generate an error signal. The error signal is then fed back to the input of the evaluation circuit with the correct polarity via the adder circuit 13.
Den opprinnelige, kvantetiserte utgang kan settes lik støyen pluss det direkte overførte signal. Den feilkorrigerte utgangen blir da lik: The original, quantized output can be set equal to the noise plus the directly transmitted signal. The error-corrected output will then be equal to:
For å oppnå stabilitet må funksjonen G(Z) inneholde minst To achieve stability, the function G(Z) must contain at least
en prøvetakningsforsinkelse, og den mest elementære formen er derfor når G(Z) = Z \ dvs. med en enkel forsinkelse. I dette tilfelle blir støyen multiplisert med 1-Z , som forårsaker en betraktelig dempning ved lave frekvenser på bekostning av støyforbedring ved høyere frekvenser. Dempningen i desibel blir gitt av: a sampling delay, and the most elementary form is therefore when G(Z) = Z \ i.e. with a simple delay. In this case, the noise is multiplied by 1-Z , which causes a considerable attenuation at low frequencies at the expense of noise improvement at higher frequencies. The attenuation in decibels is given by:
Den allerede nevnte dempning er uendelig ved likestrøm, og faller til 27,6 dB ved 3400 Hz. Selv om dette er en betydelig forbedring, er det ikke tilstrekkelig til å tilfredstille kravene for slike systemer ved pulskodemodulering ved 30 tidsrammer. The already mentioned attenuation is infinite at direct current, and drops to 27.6 dB at 3400 Hz. Although this is a significant improvement, it is not sufficient to satisfy the requirements for such systems for pulse code modulation at 30 time frames.
Når prinsippet først er etablert, er det lett å se hvordan man skal utvide konstruksjonen for bedret ytelse. Det er generelt hensiktsmessig å benytte runde tall for koeffisientene til G(Z) Once the principle is established, it is easy to see how to extend the design for improved performance. It is generally appropriate to use round numbers for the coefficients of G(Z)
og å benytte en funksjon åv lav orden for å holde kompleksiteten på utstyret nede. Det neste trinn i forbedring av utstyret, er å sette l-G(Z) = (l-Z<-1>)<2>, dvs. G(Z) = 2Z-1 Z~<2>, hvilket fordobler and to use a low-order function to keep the complexity of the equipment down. The next step in improving the equipment is to set l-G(Z) = (l-Z<-1>)<2>, i.e. G(Z) = 2Z-1 Z~<2>, which doubles
støydempningen over den aktuelle båndbredden, men beholder de aritmetiske operasjoner på ét enkelt nivå. Dette er vist i fig. 4.. the noise reduction over the relevant bandwidth, but keeps the arithmetic operations at a single level. This is shown in fig. 4..
For det ovennevnte eksempel ville man da få at.støyen ville stige , fra .0 ved. likestrøm til 3,94 pW/kHz ved 3400 Hz. Deri totale støyen over båndet fra 300 til 3400 Hz er 2,70pWO eller 1,25 pWOp. Støy-spektret•for dette tilfelle er vist i fig. 5. For the above example, one would then get that the noise would rise, from .0 at. dc to 3.94 pW/kHz at 3400 Hz. The total noise over the band from 300 to 3400 Hz is 2.70 pWO or 1.25 pWOp. The noise spectrum•for this case is shown in fig. 5.
Det skal understrekes at formelen for det teoretiske støytåll er tilnærmet, og forutsetter at kvantetiseringsfeil er uavhengig av signalet. Dette er ikke fullstendig korrekt, særlig ikke ved lave signalnivåer, men teorien kan likevel gi et godt overslag som kan danne grunnlaget for videre arbeider. Tabellen nedenfor gir et overslag over den ventede ytelse fra arrangementet, i fig-. 4 ved ulike betingelser. It should be emphasized that the formula for the theoretical noise figure is approximate, and assumes that quantization errors are independent of the signal. This is not completely correct, especially not at low signal levels, but the theory can still provide a good estimate that can form the basis for further work. The table below provides an estimate of the expected performance from the event, in fig. 4 under different conditions.
For en hvilken som helst gitt prøvetakningsfrekvens, vil en For any given sampling frequency, a
ekstra bit forbedre signal/støyforholdet med 6 dB. extra bit improve the signal-to-noise ratio by 6 dB.
Fig. 1 viser bruken av en interpolator for å øke prøvetaknings-hastigheten fra 8 kHz til 256 kHz. I virkeligheten kreves det ingen komplisert interpolator for å oppnå en korrekt drift av omformeren. Omformeren vil arbeide helt perpekt dersom den samme 8 kHz prøve-takningsf rekvens leveres til den 32 ganger (dvs. med en effektiv hastighet på 256 kHz), fulgt av den neste prøvetakning.32 ganger osv. Dette er illustrert på fig. 6. Fig. 1 shows the use of an interpolator to increase the sampling rate from 8 kHz to 256 kHz. In reality, no complicated interpolator is required to achieve correct operation of the converter. The converter will work perfectly if the same 8 kHz sampling frequency is delivered to it 32 times (ie at an effective rate of 256 kHz), followed by the next sampling 32 times etc. This is illustrated in fig. 6.
Seriegruppene på 12-bit leses inn i et skyveregister 14 ved The 12-bit serial groups are read into a shift register 14 by
en prøvetakningsfrekvens på 8 kHz, og overføres i parallell til et andre register 15, hvor de leses ut i serie ved en prøvetaknings-frekvens på 256 kHz. a sampling frequency of 8 kHz, and are transferred in parallel to a second register 15, where they are read out in series at a sampling frequency of 256 kHz.
Virkningen av dette vil være at det introduseres komponenter The effect of this will be that components are introduced
i utgangsspekteret ved m.8 kHz + f, og denne frekvensen må under-trykkes av et analogt lavpassfilter med tilstrekkelig godhet (for eksempel 4. eller 5. orden for PCM). in the output spectrum at m.8 kHz + f, and this frequency must be suppressed by an analogue low-pass filter of sufficient goodness (for example 4th or 5th order for PCM).
Forbedrete interpoleringsfiltre kan benyttes for å redusere behovet for analog filtrering. En enkel forbedring er å interpolere mellom de gitte punkter under bruk av den tilnærmelse det er å anta at punktene skal forbindes med rette linjer. Improved interpolation filters can be used to reduce the need for analogue filtering. A simple improvement is to interpolate between the given points using the approximation of assuming that the points should be connected by straight lines.
Interpolerende filtre kan likestilles med et arrangement Interpolating filters can be equated to an arrangement
hvor N-l ekstra nullverdi prøvetakninger innsettes mellom de allerede fastlagte av et digitalt filter ved en frekvens Nf . Det where N-l extra zero value samplings are inserted between those already determined by a digital filter at a frequency Nf. The
s pp
enkle arrangementet'på fig. 6 gir et ekvivalent filtreringspektrum o simple arrangement' in fig. 6 gives an equivalent filtering spectrum o
Dette gir dempningstopper ved frekvensen f og alle dens harmoniske sammen med en stigende tapskarakteristikk. Ved lave frekvenser (dvs. opp til 4 kHz for PCM når f = 8 kHz) er virkningen svært nær opp til den normale åpningsforstyrrelse Sin(x)/x for en ordinær, digital/analog omformer. This gives attenuation peaks at the frequency f and all its harmonics together with a rising loss characteristic. At low frequencies (ie up to 4 kHz for PCM when f = 8 kHz) the effect is very close to the normal opening disturbance Sin(x)/x for an ordinary digital/analog converter.
En interpolator som innfører ekstra dataverdier på rette linjer trukket mellom de gitte verdier, vil gi et filtreringsspektrum lik An interpolator that introduces additional data values on straight lines drawn between the given values will give a filtering spectrum equal to
Dette gir den dobbelte dempning av hva som ble oppnådd i This provides double the attenuation of what was achieved in
forrige tilfelle. En slik interpolator kan oppbygges svært enkelt som vist i fig. 7. Inngangssignalet Sn føres til en forsinkelses-krets 16. Det forsinkede signal Sn_^ trekkes fra det opprinnelige signalet og differansen føres til en delingskrets 17, som deler resultatet med N. Delingskretsens utgang føres til et sirkulerende lager 18 hvor dataene sirkuleres inntil de erstattes av en ny inngang. Innholdene i lageret 18 blir gjentagne ganger addert til de tilsvarende innhold i det sirkulerende utgangslager 19, og disse I innholdene var opprinnelig signalet S^. Når den neste prøve- previous case. Such an interpolator can be constructed very simply as shown in fig. 7. The input signal Sn is fed to a delay circuit 16. The delayed signal Sn_^ is subtracted from the original signal and the difference is fed to a dividing circuit 17, which divides the result by N. The output of the dividing circuit is fed to a circulating storage 18 where the data is circulated until it is replaced of a new entrance. The contents of the storage 18 are repeatedly added to the corresponding contents of the circulating output storage 19, and these I contents were originally the signal S^. When the next try-
takning Sn ankommer til lageret, erstatter dette det tidligere innhold i lageret 19,' og økes deretter N ganger det beløp som er l/N av forskjellen mellom denne prøvetakningen og den foregående. sampling Sn arrives at the warehouse, this replaces the previous contents of the warehouse 19,' and is then increased N times the amount which is l/N of the difference between this sampling and the previous one.
En mer forseggjort interpolering kan utføres ved at samplings-hastigheten først økes til en mellomverdi under anvendelse av et rekursivt filter som følges av et andre trinn, inntil, den endelige hastigheten er nådd. Et praktisk arrangement for en slik utførelse er vist nedenfor.'. A more elaborate interpolation can be performed by first increasing the sampling rate to an intermediate value using a recursive filter followed by a second step, until the final rate is reached. A practical arrangement for such an embodiment is shown below.'.
PCM data blir vanligvis presentert til omformeren som 8 kHz PCM data is usually presented to the converter as 8 kHz
8 bits kompenderte ord. For bruk sammen med den type omformer som 8 bit compressed word. For use with the type of converter that
er beskrevet her, vil det være nødvendig først å ekspandere hvert 8-bit sammentrengt ord til et 12-bit lineært ord. Dette kan utføres ved hjelp av vanlige, logiske metoder. is described here, it will be necessary to first expand each 8-bit compressed word into a 12-bit linear word. This can be done using standard, logical methods.
Fig. 8 viser en krets for direkte omforming av 8 kHz lineære ord til 256 kHz 4-bit ord. For å forenkle tidspulsarrangementet er 4 ekstra bits lagt til ordene på 12-bi't i registeret 15, slik at det fås ord på, 16-bit. All aritmetikk utføres i serie ved 4,096 MHz = 256 kHz ganger 16 bits, men for å spare bits til skyveregisteret kan klokkene til de ulike registre portstyres av tidspulssignaler for å stoppe forskyvningen etter at de tilforordnete operasjoner. Fig. 8 shows a circuit for directly converting 8 kHz linear words to 256 kHz 4-bit words. To simplify the time pulse arrangement, 4 extra bits have been added to the 12-bit words in the register 15, so that 16-bit words are obtained. All arithmetic is performed serially at 4.096 MHz = 256 kHz times 16 bits, but to save bits for the shift register, the clocks of the various registers can be gated by timing pulse signals to stop the shift after the assigned operations.
er fullført. is completed.
Det antas at dataene foreligger i serieform <p>g i komplimentær 2"er form, med den minst betydningsfulle bit- fø<p>st r formatet slik at de aritmetiske operasjoner blir, svært enkle. Multiplikasjon med -1 fås ved å komplimentere dataene, noe som gir én neglisjerbar feil på én av de minst signifikante bits (1 del i 16384). Multi-plikasjonen med 2 gjøres da med en bit forsinkelse, noe som natur-ligvis alltid vil inntreffe før slutten.av hver 16-bit syklus. Addisjonskretsene 20 og 21 krever begge to fulle addisjonsseller It is assumed that the data is in serial form <p>g in complementary 2" form, with the least significant bit<p>st r format so that the arithmetic operations become, very simple. Multiplication by -1 is obtained by complementing the data, which gives one negligible error on one of the least significant bits (1 part in 16384).The multiplication by 2 is then done with a one-bit delay, which of course will always occur before the end of each 16-bit cycle. The addition circuits 20 and 21 both require two full addition cells
med en tilforordnet mente flip-flop. En hver rest av menteopera-sjonen ved slutten av en ordsyklus må også klareres. with a designated meant flip-flop. Each remainder of the mental operation at the end of a word cycle must also be cleared.
Ordene på 16-bit i registeret 22, som skriver seg fra addi-sjonen, blir avkortet til 4 bits, og fastholdt i kretsen 23 for en 4 bits hastighetsmultiplikator. Feilen som inneholdes i de 12 minst signifikante bits i registeret 22, tillates å vandre rundt tilbakekoplingssløyfen.. De 4 mest signifikante bits hindres i å sirkulere av portkretsen 24. The 16-bit words in register 22, which are written from the addition, are truncated to 4 bits, and held in circuit 23 for a 4-bit speed multiplier. The error contained in the 12 least significant bits of the register 22 is allowed to wander around the feedback loop. The 4 most significant bits are prevented from circulating by the gate circuit 24.
Fordi hastighetsmultiplikatoren ikke kan behandle negative data, må den mest signifikante bit (dvs. fortegnet) bli komple-mentert. Dermed vil utgangen, som opprinnelig hadde en verdi fra Because the rate multiplier cannot process negative data, the most significant bit (ie, the sign) must be complemented. Thus, the output, which originally had a value from
-8 til +7 forskyves med 8, og vil nå ligge på verdien fra_0 -8 to +7 is shifted by 8, and will now be at the value from_0
til +15. to +15.
Det skal bemerkes at utvidelsen fra A- eller y-loven til det lineære format, kan oppnås på en svært enkel måte ved å følge følgende formler. Hvert informasjonsord inneholder en fortegns-bit S, 3 eksponentbits E, og 4 størrelsesbits M og for p-loven blir utgangen It should be noted that the extension from the A- or y-law to the linear format can be achieved in a very simple way by following the following formulas. Each information word contains a sign bit S, 3 exponent bits E, and 4 magnitude bits M and for the p-law the output becomes
og for A-loven gjelder and for the A Act applies
Det skal bemerkes at A-lovutgangen er blitt avveiet ved en faktor på to som er av samme omtrentelige størrelse som for ti- It should be noted that the A-law output has been weighted by a factor of two, which is of the same approximate size as for ten-
loven, dvs. - 8064 " < 0A < + 8064. the law, i.e. - 8064 " < 0A < + 8064.
For å gjennomføre disse formlene, er det nødvendig å addere To implement these formulas, it is necessary to add
en konstant til størrelsen, deretter forskyve E posisjoner og trekke fra en konstant. a constant to the size, then shift E positions and subtract a constant.
Det skai også bemerkes at det er mulig at addisjonskretsen overfylles for store positive inngangssignaler. I tilfellet vist i fig. 8 hvor det innkomne siffer kan variere mellom +1 og -1, kan addisjonskretsen overfylles for signaler som overskrider -7/8 eller +3/4. Det finnes to mulige forholdsregler for å unngå dette. Den første er å forhåndsdempe signalet slik at overfylling ikke It should also be noted that it is possible for the addition circuit to overflow for large positive input signals. In the case shown in fig. 8 where the incoming digit can vary between +1 and -1, the addition circuit can be overfilled for signals that exceed -7/8 or +3/4. There are two possible precautions to avoid this. The first is to pre-attenuate the signal so that overflow does not occur
kan inntreffe. Den andre metoden er å legge til en ekstra bit med may occur. The other method is to add an extra bit with
høyest signifikans til det foreliggende datasignal og å innarbeide overfyllingsbeskyttelse i addisjonskretsen. highest significance to the present data signal and to incorporate overfill protection in the addition circuit.
For det betraktede tilfelle vil den uheldigste tilstand før For the considered case, the most unfortunate condition before
overfylling være overcrowding be
i) positiv inngang, register inneholder maksimal- i) positive input, register contains maximum-
feilen 00001111 lill lill, register R4 null. the error 00001111 lill lill, register R4 zero.
Da vil N + 0001111 '< 011111111... Then N + 0001111 '< 011111111...
og derfor vil N ^ 011000... dvs. ' < +. 3/4 and therefore will N ^ 011000... ie ' < +. 3/4
2) negativ inngang, register R^ null, register -_ R4 inneholder 00001111 lill lill og da vil N - 00001111 1000 0000*,, og derved vil N><v> 100001111 .... 2) negative input, register R^ zero, register -_ R4 contains 00001111 lill lill and then will N - 00001111 1000 0000*,, and thereby will N><v> 100001111 ....
For å forhindre overfylling samtidig som det tas hensyn til at signalene skal være symmetriske omkring 0, så må inngangs- In order to prevent overflow while taking into account that the signals must be symmetrical around 0, the input
< 3^3 < 3^3
sifrene være begrenset til følgende område - " < N " < + Den enkleste metode for å oppnå dette er å forhåndsmultiplisere dataene med eI n avveiningsfaktor på 3 Dette gjøres enklest ved å addere sammen halvdelen og fjerdedelen av inngangen som vist i fig. 9. the digits be limited to the following range - " < N " < + The simplest method to achieve this is to pre-multiply the data with an eI n weighting factor of 3. This is done most easily by adding together half and a quarter of the input as shown in fig. 9.
Som et ytterligere eksempel kan det fordres at digital/ analogomformeren for audiosignaler i et annet digitalt system omformer 18-bit prøvetakninger ved 16 kHz til audiosignaler med en minimal økning av støyen. Ved konvensjonell teknikk er det da nødvendig å på forhånd runde av signalet, slik at det på forhånd inneholder 13 eller 14 bits, idet en omformer som håndterer 18 bits er upraktisk. Med den beskrevne omformer er dette unngått ved å gjeninnføre de fullstendige 18 bits, og dermed vil man også få As a further example, the digital/analog converter for audio signals in another digital system may be required to convert 18-bit samples at 16 kHz to audio signals with a minimal increase in noise. With conventional techniques, it is then necessary to round off the signal in advance, so that it contains 13 or 14 bits in advance, as a converter that handles 18 bits is impractical. With the converter described, this is avoided by reintroducing the complete 18 bits, and thus you will also get
en forbedret ytelse ved 4 MHz tidspulshastighet, sammenlignet med de tidligere beste avveiete hastighetsmultiplikatorer som har fordret en tidspulsstyring på 8 MHz.. Systemets tidspulshastighet er 4,032 MHz = 16 kHz x 14 kanaler x 18 bits. Det er gjennomførlig å øke prøvetakningshastigheten 14 ganger til verdien 224 kHz under tilbakevending til seriearitemetikk, idet 224 kHz x 18 bits = 4,032 MHz. Dette gjøres i to trinn, først til 32 kHz med et ikke-rekursivt filter, og dernest til 224 kHz med et skyve-registerlager som gjentar hver prøvetakning på 32 kHz 7 ganger. an improved performance at 4 MHz timing pulse rate, compared to the previous best balanced speed multipliers which required 8 MHz timing control.. The system timing pulse rate is 4.032 MHz = 16 kHz x 14 channels x 18 bits. It is feasible to increase the sampling rate 14 times to the value 224 kHz while reverting to serial arithmetic, since 224 kHz x 18 bits = 4.032 MHz. This is done in two steps, first to 32 kHz with a non-recursive filter, and then to 224 kHz with a shift register that repeats each 32 kHz sample 7 times.
Fig. 10 viser the totale blokkskjerna. Fig. 10 shows the total block core.
Det ikke-rekursive filter på 16 - 32 kHz og dets karakteri-stikk, er vist i fig. 11. En tre trinns forsinkelse benyttes, og inngangssignalet og forsinkelsessignalene fra hvert trinn blir hver for seg multiplisert med en gitt faktor. Alle signalene blir deretter summert. The non-recursive filter of 16 - 32 kHz and its characteristics are shown in fig. 11. A three-stage delay is used, and the input signal and the delay signals from each stage are separately multiplied by a given factor. All the signals are then summed.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB715775A GB1444216A (en) | 1975-02-20 | 1975-02-20 | D/a converter for pcm |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO760428L NO760428L (en) | 1976-08-23 |
NO143776B true NO143776B (en) | 1980-12-29 |
NO143776C NO143776C (en) | 1981-04-08 |
Family
ID=9827708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO760428A NO143776C (en) | 1975-02-20 | 1976-02-11 | DIGITAL / ANALOG CONVERTER. |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS51135354A (en) |
AR (1) | AR212019A1 (en) |
AT (1) | AT377397B (en) |
AU (1) | AU497002B2 (en) |
BE (1) | BE838666A (en) |
BR (1) | BR7601013A (en) |
CA (1) | CA1093697A (en) |
CH (1) | CH607456A5 (en) |
DE (1) | DE2605724C2 (en) |
DK (1) | DK148866C (en) |
ES (1) | ES445387A1 (en) |
FR (1) | FR2301971A1 (en) |
GB (1) | GB1444216A (en) |
IN (1) | IN143625B (en) |
IT (1) | IT1054867B (en) |
NL (1) | NL7601414A (en) |
NO (1) | NO143776C (en) |
SE (1) | SE410929B (en) |
SU (1) | SU1132805A3 (en) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5228205A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-03 | Sony Corp | Station selector unit |
GB1580447A (en) * | 1976-12-01 | 1980-12-03 | Post Office | Code converters |
NL7801909A (en) * | 1978-02-21 | 1979-08-23 | Philips Nv | DEVICE FOR DECODING A SIGNAL CODED WITH ADAPTIVE DELTA MODULATION. |
DE3021012C2 (en) * | 1980-06-03 | 1985-08-22 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Generalized interpolative method for the digital-analog conversion of PCM signals |
US4313173A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Linear interpolator |
GB2107949B (en) * | 1981-10-15 | 1985-04-11 | Standard Telephones Cables Ltd | Digital decoder |
DE3203012A1 (en) * | 1982-01-29 | 1983-08-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Method and circuit arrangement for generating interpolation values between stored samples |
US4786923A (en) * | 1982-09-07 | 1988-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image recording system for image recording in response to signals entered from a recording information generating unit |
USRE34660E (en) * | 1983-07-29 | 1994-07-12 | Burr-Brown Corporation | Apparatus and methods for digital-to-analog conversion using modified LSB switching |
EP0142907B1 (en) * | 1983-07-29 | 1993-03-17 | Burr-Brown Corporation | Apparatus and methods for analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion |
JPS60106229A (en) * | 1983-11-14 | 1985-06-11 | Rohm Co Ltd | D/a converting circuit of digital pwm circuit |
JPH0824267B2 (en) * | 1984-10-02 | 1996-03-06 | キヤノン株式会社 | Data processing device |
JPS6184118A (en) * | 1984-10-02 | 1986-04-28 | Canon Inc | Digital-analog converter |
DE3535021A1 (en) * | 1984-10-02 | 1986-04-17 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | DIGITAL / ANALOG CONVERSION DEVICE |
JPS6184119A (en) * | 1984-10-02 | 1986-04-28 | Canon Inc | Digital-analog converter |
JPS6184120A (en) * | 1984-10-02 | 1986-04-28 | Canon Inc | Digital-analog converter |
JPS6184117A (en) * | 1984-10-02 | 1986-04-28 | Canon Inc | Digital-analog converter |
GB2183115A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-28 | Philips Electronic Associated | Digital to analogue converter |
DE3709207A1 (en) * | 1987-02-28 | 1988-09-08 | Standard Elektrik Lorenz Ag | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONVERTING DIGITAL TONE SIGNAL VALUES TO ANALOG TONE |
GB9103777D0 (en) | 1991-02-22 | 1991-04-10 | B & W Loudspeakers | Analogue and digital convertors |
GB2319411B (en) * | 1996-11-18 | 2000-11-15 | Fujitsu Ltd | Modem signal transmission and/or reception apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3110894A (en) * | 1959-04-09 | 1963-11-12 | Itt | Digital-to-analog converter |
US3532864A (en) * | 1967-08-08 | 1970-10-06 | United Aircraft Corp | Linear interpolation function generation |
-
1975
- 1975-02-20 GB GB715775A patent/GB1444216A/en not_active Expired
- 1975-12-18 IN IN2355/CAL/75A patent/IN143625B/en unknown
-
1976
- 1976-01-08 SU SU762309106A patent/SU1132805A3/en active
- 1976-02-10 AR AR262202A patent/AR212019A1/en active
- 1976-02-11 NO NO760428A patent/NO143776C/en unknown
- 1976-02-12 NL NL7601414A patent/NL7601414A/en not_active Application Discontinuation
- 1976-02-13 DE DE2605724A patent/DE2605724C2/en not_active Expired
- 1976-02-13 AU AU11100/76A patent/AU497002B2/en not_active Expired
- 1976-02-16 SE SE7601666A patent/SE410929B/en not_active IP Right Cessation
- 1976-02-17 IT IT20224/76A patent/IT1054867B/en active
- 1976-02-18 DK DK64976A patent/DK148866C/en not_active IP Right Cessation
- 1976-02-18 BE BE2054833A patent/BE838666A/en not_active IP Right Cessation
- 1976-02-18 BR BR7601013A patent/BR7601013A/en unknown
- 1976-02-19 CH CH201976A patent/CH607456A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-02-19 CA CA246,085A patent/CA1093697A/en not_active Expired
- 1976-02-20 FR FR7604733A patent/FR2301971A1/en active Granted
- 1976-02-20 JP JP51017156A patent/JPS51135354A/en active Granted
- 1976-02-20 ES ES445387A patent/ES445387A1/en not_active Expired
- 1976-02-20 AT AT0121476A patent/AT377397B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1054867B (en) | 1981-11-30 |
ES445387A1 (en) | 1977-06-16 |
DK64976A (en) | 1976-08-21 |
DE2605724A1 (en) | 1976-09-02 |
ATA121476A (en) | 1984-07-15 |
IN143625B (en) | 1978-01-07 |
NL7601414A (en) | 1976-08-24 |
SE7601666L (en) | 1976-08-23 |
FR2301971A1 (en) | 1976-09-17 |
SU1132805A3 (en) | 1984-12-30 |
CA1093697A (en) | 1981-01-13 |
FR2301971B1 (en) | 1982-07-23 |
DK148866C (en) | 1986-04-21 |
AU497002B2 (en) | 1978-11-16 |
JPS5542774B2 (en) | 1980-11-01 |
DE2605724C2 (en) | 1986-01-23 |
AT377397B (en) | 1985-03-11 |
SE410929B (en) | 1979-11-12 |
AR212019A1 (en) | 1978-04-28 |
CH607456A5 (en) | 1978-12-29 |
NO143776C (en) | 1981-04-08 |
NO760428L (en) | 1976-08-23 |
GB1444216A (en) | 1976-07-28 |
AU1110076A (en) | 1977-08-18 |
BR7601013A (en) | 1976-09-14 |
DK148866B (en) | 1985-10-28 |
BE838666A (en) | 1976-08-18 |
JPS51135354A (en) | 1976-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO143776B (en) | DIGITAL / ANALOG CONVERTER. | |
US3975587A (en) | Digital vocoder | |
RU2189109C2 (en) | Finite impulse response filter built around rom for mobile telephone set | |
JP2591864B2 (en) | Digital filter | |
US4305133A (en) | Recursive type digital filter | |
US5029167A (en) | Coefficient storage reduction in adaptive filters in echo cancellers or decision feedback equalizers | |
US4363100A (en) | Detection of tones in sampled signals | |
JPS6131658B2 (en) | ||
US4109110A (en) | Digital-to-analog converter | |
US4044306A (en) | Digital converter from pulse code modulation to continuous variable slope delta modulation | |
GB2135149A (en) | Apparatus for generating scaled weighting coefficients for sampled data filters | |
US4121296A (en) | Digital signal processing arrangement | |
EP0194791A2 (en) | Digitally implemented modulators | |
KR950015183B1 (en) | Binary Sample Square Root Calculation Unit | |
KR100459519B1 (en) | Floating point digital delay line filter | |
US4002981A (en) | Digital converter from delta-modulated signals into PCM signals | |
US4100369A (en) | Device for numerically generating a wave which is phase modulated and which is free from unwanted modulation products | |
US5987487A (en) | Methods and apparatus for the processing of digital signals | |
US4231100A (en) | Arrangement for filtering compressed pulse-code-modulated signals | |
US5189634A (en) | Digital signal processing apparatus for detecting a frequency component of digital signals | |
US4125866A (en) | Non-recursive discrete filter | |
FI74848C (en) | Circuit device for voice transmission at a subscriber line. | |
US4389726A (en) | Adaptive predicting circuit using a lattice filter and a corresponding differential PCM coding or decoding apparatus | |
KR100277948B1 (en) | Filter Coefficient Update Method and Circuit | |
Anderson et al. | Architecture and construction of a hardware sequential encoder for speech |