Устройство цифроаналогового преобразования

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для дифроаналогового преобразования двух цифровых сигналов и может быть использовано в цифровых стереофонических устройствах воспроизведения звука, в системах связи с импульсно-кодовой модуляцией. Цель - повьпиение быстродействия и упрощение устройства. Устройство содержит циф ровой интерполятор 1, блок 2 формирования спектра шума усечения, цифроаналоговый преобразователь 3, аналоговый демультиплексор 4, первый и второй фильтры 5,6 нижних частот, блок 7 упр.авления. Блок 2 может быть выполнен на сумматоре 8, регистре 9, элементе 10 задержки. Цель достигается за счет выполнения цифровой интерполяции по линейному закону между двумя соседними выборками без поканального разделения. 2 з,п, ф-лы, 3 ил,, 1 табл. (О 11 : 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 03 М 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3876064/24-24 (22) 02,04.85 (46) 23.12.87.Бюл. М 47 (72) О.Б.Семенов (53) 681.325 (088.8) (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". — Philips. Tech. Rev., !

982, т.40, М6, с.174-179. (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для цифроаналогового преобразования двух цифровых ° сигналов и может быть использовано в цифровых стереофонических устройствах воспро» изведения звука, в системах связи с импульсно-кодовой модуляцией. Цельповышение быстродействия и упрощение устройства. Устройство содержит цифровой интерполятор 1, блок 2 формирования спектра шума усечения, цифроаналоговый преобразователь 3, аналоговый демультиплексор 4, первый и второй фильтры 5 6 нижних частот, блок 7 управления. Блок 2 может быть выполнен на сумматоре 8, регистре 9, элементе 10 задержки. Цель достигается эа счет выполнения цифровой интерполяции по линейному закону между двумя соседними выборками беэ поканального разделения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл

1361716

Устройство работает следующим об1

Вход 0 1 2 3... 2k-2 Zk-1 2k 2k+1... 4k-2 4k-1

k-1 2k-1

4k-1 0 k.

Вход 2k Çk 2k+ 1 ЗК+ 1 ЗХ-1 гося в том же регистре с предыдущего такта, и выходного кодового слова сумматора 19 в регистр 17. Получен—

«« ное слово делится на 2 в делителе

18 кода поступает на первый вход

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для цифроаналогового преобразования двух цифровых сигналов и может быть использовано в цифровых стереофонических устройствах воспроизведения звука, в системах связи с импульсно-кодовой модуляцией.

Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение устройства цифроаналогового преобразования.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства цифроаналогового преобразования; на фиг, 2 — функциональная схема цифрового интерполятора; на фиг. 3 — функциональная схема блока управления, Устройство цифроаналогового преобразования (фиг ° 1) содержит цифровой интерполятор 1, блок 2 формиро- 20 вания спектра шума усечения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналоговый демультиплексор 4, первый и 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 третий выходы 12 — 14, Цифровой интерполятор 1 (фиг.2) выполнен на первом регистре 15, первом вычитающем устройстве 16, втором регистре 17, делителе 18 кода, пер- 35 вом сумматоре 19, третьем регистре

20, элементе 21 задержки, втором сумматоре 22, четвертом регистре 23,втором вычитающем устройстве 24, оперативном запоминающем устройстве 25. 40

Блок 7 управления (фиг,З) выполнен на генераторе 26 тактовых импульсов, Такой преобразователь кода можно реалиэ ов ать различно, например, на основе постоянного запоминающего устройства или в виде логического ком-. бинационного устройства.

Пусть на вход устройства цифроаналогового преобразования последовательно во времени через тактовый интервал Т/2 поступают кодовые слова

2 делителе 27 частоты, счетчике 28 импульсов, преобразователе 29 кода, мультиплексоре 30, разом „

В основу работы устройства положено выполнение цифровой интерполяции по линейному закону между двумя соседними выборками без локального разделения.

Для иллюстрации работы устройства примем коэффициент передискретиН зации К-2, где N — целое положительное число. При этом коэффициент деления в делителе 18 кода равен 2", что реализуется для цифровых двоичных слов сдвигом кодового слова на

N разрядов в сторону младших разря дов, а величины задержек в элементах

21 и 10 задержки соответственно рав- = ны Т/2 и Т/2", где Т вЂ” интервал дискретизации выборок входной кодовой последовательности для каждого канала. Генератор 26 тактовых импульсов генерирует последовательность. с частотой Г = 2 /Т, а делитель 27 частоты выполнен с коэффициентом деления, равным 2, т,е, частоты сле1« дования импульсов на его выходе 2/Т.

Счетчик 28 импульсов - (N+2)-разрядный, т. е. считает импульсы от 0 до

««+ r (2 — 1),после чего сбрасывается в нулевое состояние и происходит новый цикл счета..Преобразователь 29 двоичного кода осуществляет преобразование входного (N+2)-разрядного двоичного числа в выходное (И+2)-разрядное число в соответствии с таблицей, «« в которой k = 2 (для сокращения записи числа представлены в десятичной, а не в двоичной форме). первого L и второго R каналов. Одновременно с записью текущего кодового

° слова 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 интервалом

И+ 5

Т/2 выходное кодовое слово сумматора 19. Через тактовый интервал

R оLî И

L(» + i - — — ((— - » i = 0» 1» 2» ° ° ° » (2 -1) (2 + 1),..., (2 — 1) (1) И L(R, . И х =R + (х-2 ) — — - — j =2 о 2и

И»! R, Ь, х =L +(i 2 ) — - — — °! 2и е

Далее из последовательности jx3 каналов в отдельности с тактовым ! И

» необходимо сформировать интерполи- . интервалом Т/ 2 рованные кодовые слова по каждому иэ 2р

Ь о(+ Lm

1И =Ь + J — — — -„— --; rÄ

2 пн1

2"

I.(2) где -ш = 0 I 2,, J = 0 1» 2 » (2 1)(но во времени с тактовым интерва"(((-( лом Т/2 . Задача состоит в нахождении алгоритма, преобразующего последовательность х;) в последовательность (у 1 . В соответствии с фора

Зб мулами (1) и (2) можно получить у = 1 = Ь = х + х - х о о о 2И

Ь, — Ь у =1 =L + — — — — — = х +х „õ о 2»(! 2И+! 2И (3) И

2-1

=1 =Ь + — -. - (L -L) =х +х -х о Z о 2И 2И»! (оИ

У

2ИФ! у =r =В

+ х 2и»(2 — х 2и(.(В(-R, И . + х и(!

+!. 2 +! у =r =R + э о х и+!

2

В + — —— о (В Во ) Х И(+ Х И Х2!(И

4 о 2И(.! (»2И 2

Г2И, У и(-!

Объединяя обе последовательности в одну по правилу 1, r,, l,, r!..., получим последовательность: 1 у;) (1 = 0,1,2...) = floi г, 1,, r...,.), представляющую интерполированные выборки для каждого канала в отдельности, поступающие поочеред11оследовательность 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 17 ° Нетрудно 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;, 2и Од" новреукенно один раз в течение времени Т/2 выходное слово элемента 21 задержки записывается в регистр 23 и после вычитания выходных слов сум136 I 716 матора 22 и регистра 23 в вычитающем устройстве 24, на его выходе имеем последовательность z = х +х и1 И х ; н- „(()- означает целую часть н, числа) или в соответствии с обозна чениями в (3) z„= jy, у у н у у ° ° у ми у и в

2 — 2 у, ° ° ° у н у у N%

"2 r y24 -1 J

Для получения последовательности (у из последовательности Pz;) следует изменить очередность поступления кодовых слов. Эту операцию выполняет оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25 емкостью 2 слов.

8+ 2.

К 1, Каждый такт длительностью Т/2 производит запись выходного слова вычитающего устройства 24 в ячейку памяти 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 ячейку последующее считывание производится из 2k-й ячейки, при записи в 1-ю считывание — из 3К-й и т.д. На выходе счетчика 28 импульсов формируется временная последовательность кодовых слов, определяемая верхней строкой таблицы, а на выходе преобразователя 29 кодов имеем временную кодовую последовательность, определяемую нижней строкой таблицы, !

Мультиплексор 30 в течение такта сначала соединяет адресный вход

ОЗУ 25 с выходом счетчика 28 импульсов, а затем с выходом преобразователя 29 кода. При этом на выходе

ОЗУ 25 из последовательности { z;$ формируется последовательность (у ) = . ° ° ° у,, у,, у ., ° ) соответствующая чередующимся интерполированным выборкам первого и второго каналов. В сумматоре 8 происходит сложение выборки у из кодовой последовательности

1 у с кодовым словом, определяющим ошибку усечения (i-2}-й выборки, которая происходит в регистре 9, поскольку на ЦАП 3 подаются старшие разряды, количество которых определяется разрядностью ЦАП 3. Ошибка усечения 1; = y, — (y; zg, поступающая на вход сумматора 8, имеет индекс (i-2), так как задерживается по отношению к текущей выборке у; элементом 10 задержки ((уд означает усечение значение выборки у ) на два

1 тактовых интервала длительностью

Т/2 "", С учетом ошибки усечения (суммируемой с текущей выборкой у ), усеченное значение (уД, поступающее на вход ЦАП, будет равно (уД = у.

1, + 1 „, где 1 — ошибка усечения

10 i-й выборки.

Таким образом, происходит дифференцирование ошибки усечения, в результате ее спектор мощности перераспределяться в область верхних частот. Выходной сигнал ЦАП 3 поступает на аналоговый демультиплексор

4, разделяющий сигналы первого и второго каналов, которые проходят фильтры 5 и 6 нижних частот, выходы кото2Р рых являются выходами устройства.

Запись информации в регистры 15, 17, 20, 9 и 23, управление работой

ОЗУ 25, мультиплексора 30, аналогового демультиплексора 4 осуществляют последовательности импульсов, фор. мируемые генератором 26 тактовых импульсов и делителя 27 частоты, Устройство позволяет, используя один А-разрядный ЦАП, производить цифроаналоговое преобразование двухканального (А+В)-разрядного цифрового сигнала (В О), причем при соответствующем выборе коэффициента пере" дискретизации точность преобразования может быть доведена до (А+В)-разрядной.

-Формула изобретения

4р 1. Устройство цифроаналогового преобразования, содержащее первый и второй фильтры нижних частот, выходы которых являются соответственно первой и второй выходными шинами,цифровой интерполятор, первый, второй и третий управляющие входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока управления, выход подключен к информаВр ционному входу блока формирования спектра шума усечения, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, выход подключен к входу цифроаналогового пре55 образователя, о т л и ч а ю щ e e— с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и упрощения устройства, введен аналоговый демультиплексор, информационный вход которого

1361716 ( подключен 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 шиной °

2. 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- 16 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 записичтения объединен с управляющим входом

I третьего регистра и является первым управляющим входом цифрового интерпо- 25 лятора, информационный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу второго вычитающего устройства, вход уменьшаемого которого подключен к выходу второго сумма- 30 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 с вторым входом второго сумматора и первым входом первого сумматора и подключен к второму выходу третьего регистра, информационный вход которого объединен с входом вычитаемого первого вычитающего устройства и подключен к выходу первого сумматора, второй вход которого подключен к Вьг ходу делителя кода, вход которого подключен к выходу второго регистра, информационный вход которого подключен к выходу первого вычитающего устройства, вход уменьшаемого которого подключен к выходу первого регистра, информационный вход которого является информационным входом цифрового интерполятора.

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, преобразователе о кода и мультиплексоре, выход которого является третьим выходом блока уп-. равления, первый вход подключен к выходу преобразователя кода, второй вход объединен с входом преобразователя кода и подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого объединен с входом делителя частоты, подключен к выходу генератора тактовых импульсов и является первым выходом блока управления, выход делителя частоты является вторым выходом блока управления, 1361716

Фиг. 2

Составитель В.Першиков

Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Редактор E.Ïàïï

Заказ 6303/56 . Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4