Устройство цифроаналогового преобразования

(51) 4 Н 03 М 1 66 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Гнатек Ю.Р, Справочник по цифроаналоговым и .аналогоцифровым: преобразователям. - М.: Радио и связь, 1982, рис. 1.4.Госдхард и др, Цифроаналоговое преобразование в проигрывателе "Компакт Диск". - Рйх 15.рз. Тесй. Веч., 982, т.40, М 6, с.174-79. (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для цифроаналогового преобразования двух цифровыхсигналов и может быть использовано в цифровыхстереофонических устройствах воспроизведения звука, в системах связи симпульсно-кодовой модуляцией. Цельповышение быстродействия и упрощениеустройства. Устройство содержит цифровой интерполятор 1, блок 2 формирования спектра шума усечения, цифроаналоговый преобразователь 3, аналоговый демультиплексор 4, первый ивторой фильтры 5,6 нижних частот,блок 7 управления. Блок 2 может бытьвыполнен на сумматоре 8, регистре 9,элементе 1 О задержки. Цель достигается эа счет выполнения цифровой интерполяции по линейному закону междудвумя соседними выборками беэ поканального разделения. 2 з.п. ф-лы,3 ил., 1 табл1361716 Устройство работает следующим об 1Вход 0 1 2 3 2 К21-1 2 К 21 с+1 4 Х41-1 1 с. - 1 21 с 41 с0 1 с Вход 2 К ЗК 21+1 31+1 ЗХгося в том же регистре с предыдущего такта, и выходного кодового слова сумматора 19 в регистр 17, ПолученНное слово делится на 2 в делителе 18 кода, поступает на первый вход 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для цифроаналогового преобразования двух цифровых сигналов иможет быть использовано в цифровыхстереофонических устройствах воспроизведения звука, в системах связи симпульсно-кодовой модуляцией.Цель изобретения - повышение быст.родействия и улучшение устройства 10цифроаналогового преобразования,На фиг,1 приведена функциональная схема устройства цифроаналогового преобразования; на фиг, 2 - функциональная схема цифрового интерполятора; на фиг. 3 - функциональнаясхема блока управления,Устройство цифроаналогового преобразования (фиг.1) содержит цифровой интерполятор 1, блок 2 формирования спектра шума усечения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3,аналоговый демультиплексор 4, первыйи второй фильтры 5 и 6 нижних частот, блок 7 управления, Блок 2 может быть выполнен на сумматоре 8, регистре 9, элементе 10 задержки, информационный вход цифрового интерполятора 1 является входной шиной 11,блок 7 имеет первый, второй и третийвыходы 12 - 14,Цифровой интерполятор 1 (фиг,2)выполнен на первом регистре 15, первом вычитающем устройстве 16, второмрегистре 17, делителе 18 кода, первом сумматоре 19, третьем регистре20, элементе 21 задержки, втором сумматоре 22, четвертом регистре 23,втором вычитающем устройстве 24, оперативном запоминающем устройстве 25. 40Блок 7 управления (фиг,З) выполненна генераторе 26 тактовых импульсов,Такой преобразователь кода можно реализовать различно, например, на основе постоянного запоминающего устройства или в виде логического ком-. бинационного устройства.Пусть на вход устройства цифроаналогового преобразования последова. тельно во времени через тактовый интервал Т/2 поступают кодовые слова 2делителе 27 частоты, счетчике 28 импульсов, преобразователе 29 кода,мультиплексоре 30,разомВ основу работы устройства положено выполнение цифровой интерполяции по линейному закону между двумясоседними выборками без локальногоразделения.Для иллюстрации работы устройства примем коэффициент передискретиНзации К, где И - целое положительное число, При этом коэффициентделения в делителе 18 кода равен 2",что реализуется для цифровых двоичных слов сдвигом кодового слова наЛ разрядов в сторону младших разря"дов, а величины задержек в элементах21 и 10 задержки соответственно рав- "ны Т/2 и Т/2", где Т - интервал дискретизации выборок входной кодовойпоследовательности для каждого канала. Генератор 26 тактовых импульсовгенерирует последовательность. с частотой Г = 2/Т, а делитель 27частоты выполнен с коэффициентом деления, равным 2 , т,е, частоты слеМдования импульсов на его выходе 2/Т,Счетчик 28 импульсов - (И+2)-разрядный, т.е. считает импульсы от 0 донт(2 - 1),после чего сбрасывается внулевое состояние и происходит новыйцикл счетаПреобразователь 29 двоичного кода осуществляет преобразование входного (И+2)-разрядного двоичного числа в выходное (И+2)-разрядное число в соответствии с таблицей,Мв которой К = 2 (для сокращения записи числа представлены в десятичной, а не в двоичной форме),первого Ь и второго К каналов. Одновременно с записью текущего кодовогослова в регистр 15 происходит запись разности предыдущего слова, храняще1361716 сумматора 19, складываясь 2" раз в течение периода длительностью Т/2 с выходным кодовым словом регистра 20, записывающего с тактовым интерваломи+ 5 Т/2 выходное кодовое слово сумматора 19. Через тактовый интервал В,-Ь 0х = Ь + 3. 1 1 щ 0 1 е 2е (2 1)Далее из последовательности х 3 каналов в отдельности с тактовымУнеобходимо сформировать интерполи- .интервалом Т/2рованные кодовые слова по каждому иэ 20- Ь,,(2) где .ш = О, 1, 2: О, 1, 2 (2 1) но во времени с тактовым интерва лом Т/2 . Задача состоит в нахож"денни алгоритма, преобразующего последовательность х; в последовательность Гу . В соответствии с фор 35 муламии (2) можно полу- чить у = 3. = Ь = х + х - х о 0 о 2 й(В - В) = х + + х,х 2 и ф 2+2 У ин Объединяя обе последовательности в одну по правилу 3. , г , 3 ге., получим последовательность: 1 у; 3(ь = 0,1,2) = 1 г г,.), представляющую интерполированные выборки для каждого канала в отдельности, поступающие поочеред 11 оследовательность кодовых слов х;поступает на вход элемента 21 задержки на время Т/2 или на Т/2/Т/2 = 2 тактовых интервалов, Задержанные и неэадержанные слова суммируются в сумматоре 22, выТ/2 происходит новая запись в регистры 15 и 17Нетрудно видеть, что описанная часть устройства на выходе регистра 20 памяти формирует интерполированную кодовую последовательность х;, определяемую формулой ходные кодовые слова которого определяются выражением х + х + Одновременно один раз в течение времени Т/2 выходное слово элемента 21 задержки записывается в регистр 23 и после вычитания выходных слов сум1361716 ментом 10 задержки ( УД означаетусечение значение выборки у ) на два1тактовых интервала длительностьюТ/2 , С учетом ошибки усечения(суммируемой с текущей выборкой у ),усеченное значение уД, поступающеена вход ЦАП, будет равно УД = у1 + 1; г Р где 11- ошибка усечения10 .-й выборки.Таким образом, происходит дифференцирование ошибки усечения, в результате ее спектор мощности перераспределяться в область верхних15 частот. Выходной сигнал ЦАП 3 поступает на аналоговый демультиплексор4, разделяющий сигналы первого и второго каналов, которые проходят фильтры 5 и 6 нижних частот, выходы кото 20 рых являются выходами устройства.Запись информации в регистры 15,17, 20, 9 и 23, управление работойОЗУ 25, мультиплексора 30, аналогового демультиплексора 4 осуществляют последовательности импульсов, формируемые генератором 26 тактовых импульсов и делителя 27 частоты.Устройство позволяет, используяодин А-разрядный ЦАП, производитьцифроаналоговое преобразование двухканального (А+В)-разрядного цифрового сигнала (В0), причем при соответствующем выборе коэффициента пере"дискретизации точность преобразоваЗ 5 ния может быть доведена до (А+В)-разрядной,матора 22 и регистра 23 в вычитающемустройстве 24, на его выходе имеемпоследовательность к = х +х и 1 112"х, 2 н- (1 1- означает целую часть, числа) или в соответствии с обозна чениями в (3) е =Ур Уфу нуузу 2 мну 2 н2 - 2у ине у 2 нт р у йУ 2 фУ 2 "-1Для получения последовательности1 уиз последовательности к, следует изменить очередность поступления кодовых слов. Эту операцию выполняет оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25 емкостью 2 слов.К+2И 1, Каждый такт длительностью Т/2 производит запись выходного слова вычитающего устройства 24 в ячейкупамяти ОЗУ 25 с адресом, определяемым верхней строкой приведенной таблицы, а затем последовательно во времени, в течение того же такта - считывание из ОЗУ кодового слова с адресом, определяемым нижней строкой таблицы. Т,е. при записи в 0-ю ячейкупоследующее считывание производитсяиз 2 Е-й ячейки, при записи в 1-ю считывание - из ЗК-й и т.д, На выходесчетчика 28 импульсов формируетсявременная последовательность кодовыхслов, определяемая верхней строкойтаблицы, а на выходе преобразователя 29 кодов имеем временную кодовуюпоследовательность, определяемую нижней строкой таблицы,Мультиплексор 30 в течение тактасначала соединяет адресный входОЗУ 25 с выходом счетчика 28 импульсов, а затем с выходом преобразователя 29 кода. При этом на выходеОЗУ 25 из последовательности к,формируется последовательность ( у ) =.У, у у., соответствующая чередующимся интерполированным выборкам первого и второго каналов. В сумматоре 8 происходит сложение выборки у из кодовой последовательности1ус кодовым словом, определяющимошибку усечения (.-2)-й выборки, которая происходит в регистре 9,поскольку на ЦАП 3 подаются старшиеразряды, количество которых определяется разрядностью ЦАП 3, Ошибкаусечения 3.; = у; - у;. , поступающая на вход сумматора 8, имеет индекс (-2), так как задерживается поотношению к текущей выборке у; элеФормула изобретения 40 1. Устройство цифроаналоговогопреобразования, содержащее первыйи второй фильтры нижних частот, выходы которых являются соответственнопервой и второй выходными шинами,циф ровой интерполятор, первый, второйи третий управляющие входы которогоподключены соответственно к первому,второму и третьему выходам блока управления, выход подключен к информа ционному входу блока формированияспектра шума усечения, управляющийвход которого подключен к первомувыходу блока управления, выход подключен к входу цифроаналогового пре образователя, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повьппениябыстродействия и упрощения устройства, введен аналоговый демультиплексор, информационный вход которогоподключен к выходу цифроаналогового преобразователя, первый и второй выходы подключены соответственно к входам первого и второго фильтров нижних частот, управляющий вход подключен к первому выходу блока управления, при этом информационный вход цифрового интерполятора является входной шиной102. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что цифровой интерполятор выполнен на первом,втором, третьем и четвертом регистрах первом и втором вычитающих устройст вах, делителе кода, первом и втором сумматорах, элементе задержки, оперативном запоминающем устройстве, выход которого является выходом цифрового интерполятора, адресный вход 20 является третьим управляющим входом цифрового интерполятора, вход записи- чтения объединен с управляющим входомтретьего регистра и является первым управляющим входом цифрового интерпо лятора, информационный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу второго вычитающего устройства, вход уменьшаемого которого подключен к выходу второго сумма тора, вход вычитаемого подключен к выходу четвертого регистра, управляющий вход четвертого регистра объединен с управляющими входами первого и второго регистров и является вторым управляющим входом цифрового интерполятора, информационный вход объединен с первым входом второго сумматора и подключен к выходу элемента задержки, вход которого объединен свторым входом второго сумматора ипервым входом первого сумматора иподключен к второму выходу третьегорегистра, информационный вход которого объединен с входом вычитаемогопервого вычитающего устройства и подключен к выходу первого сумматора,второй вход которого подключен к Вьгходу делителя кода, вход которогоподключен к выходу второго регистра,информационный вход которого подключен к выходу первого вычитающего устройства, вход уменьшаемого которогоподключен к выходу первого регистра,информационный вход которого является информационным входом цифровогоинтерполятора.3. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на генераторе тактовых импульсов, делителе частоты,счетчике импульсов, преобразователеакода и мультиплексоре, выход которого является третьим выходом блока уп-.равления, первый вход подключен квыходу преобразователя кода, второйвход объединен с входом преобразователя кода и подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого объединен с входом делителя частоты, подключен к выходу генератора тактовыхимпульсов и является первым выходомблока управления, выход делителя частоты является вторым выходом блокауправления,Заказ 6303/56ВН ое 4/ 113 ая наб,Производственно и Проектная,фическое предприя г.ужгоро 13 У 2 й Тираж И Госу о дела 5, Мос 900 рственного коми изобретений и а, Ж, Раушс Подпиета СССкрытый