DE69711312T2 - Programmierbarer digitaler Phasenschieber und Analog-Digital-Umsetzer damit - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen programmierbaren Phasenschieber mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines Eingangssignals, in der Phase zu verschieben, einem zweiten Eingang für den Erhalt eines digitalen, sogenannten Steuersignals und einem Ausgang zur Abgabe eines Ausgangssignals mit einer Phasenschiebung in bezug auf das Eingangssignal, deren Wert X von dem Steuersignal definiert wird, wobei der programmierbare Phasenschieber enthält:
• - ein sogenanntes quadratisches Modul mit einem Eingang, der mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers und einem Ausgang zur Abgabe eines Signals in Phasenquadratur mit dem Eingangssignal verbunden ist,
• - ein erstes und ein zweites Multiplizierwerk mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang des ersten Multiplizierwerks mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers verbunden ist, der erste Eingang des zweiten Multiplizierwerks mit dem Ausgang des quadratischen Moduls verbunden ist, der Ausgang des ersten Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals mit einem weitgehend bei V·cos(X) liegenden Wert erhalten wurde, wobei V eine Gleichspannung darstellt, der Ausgang des zweiten Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Werts mit einem weitgehend bei V·sin(X) liegenden Wert erhalten wurde, wobei die Werte von V·cos(X) und von V·sin(X) von Signalen definiert werden, die auf Grundlage des Steuersignals erzeugt und von den Multiplizierwerken an ihrem zweiten Eingang erhalten werden,
• - ein Addierwerk mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des ersten Multiplizierwerks verbunden, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des zweiten Multiplizierwerks verbunden und dazu bestimmt, an einem Ausgang, mit dem Ausgang des programmierbaren Phasenschiebers verbunden, ein Signal abzugeben, das aus der Summe der an seinen ersten und zweiten Eingängen erhaltenen Signalen erhalten wird.
• Ein solcher programmierbarer Phasenschieber ist aus dem englischen Patent Nr. 1 527 603 bekannt. Der dort beschriebene Phasenschieber enthält ein Potentiometer, das auf der Grundlage eines analogen Steuersignals eine erste analoge Spannung erzeugt, deren Wert weitgehend gleich V·sin(X) ist, und eine zweite analoge Spannung, deren Wert weitgehend gleich V·cos(X) ist. Das Eingangssignal, das z.B. die Form A·cosωt hat, wird im Rahmendes ersten Multiplizierwerks mit dem Signal multipliziert, das dieser an seinem zweiten Eingang erhält, also V·cos(X), während ein Signal in Phasenquadratur mit dem Eingangssignal mit folglich dem Ausdruck A·sinωt im Rahmen des zweiten Multiplizierwerks mit dem Signal multipliziert wird, das dieser an seinem zweiten Eingang erhält, also V·sin(X). Das Ausgangssignal des Addierwerks hat folglich die Form A'·(cosωt·cos(X) + sin ωt·sin(X)), was A'·cos(ωt-X) entspricht. Der Wert von X, implizit von dem Steuersignal definiert, bestimmt folglich die Phasenschiebung, die das Ausgangssignal in bezug auf das Eingangssignal aufweist.
• Das Dokument "a high accuracy phase shifter based on a vector modulator", RF Design, Band 16, Nr. 11, 1. Oktober 1993, Seiten 106-112, 114, enthüllt einen programmierbaren Phasenschieber, in dem das Steuersignal ein analoges oder digitales Signal ist. Dieser programmierbare Phasenschieber enthält zwei Generatoren von trigonometrischen Funktionen, die - im Falle eines digitalen Steuersignals - von einem Digital-Analog-Umsetzer gesteuert werden, und zwei analoge Multiplizierwerke. So wird ein digitales Steuersignal zuerst in ein analoges Signal umgesetzt, bevor man es dem Eingang der beiden Generatoren von trigonometrischen Funktionen zuführt, die beiden Generatoren generieren respektive ein erstes analoges Signal, das proportional zu cos(X) ist, und ein zweites analoges Signal, das proportional zu sin(X) ist. Jedes der so generierten analogen Signale wird dann einem Eingang der jeweiligen analogen Multiplizierwerke zugeführt.
• Aufgrund der analogen Beschaffenheit des Potentiometers oder des Generators von trigonometrischen Funktionen laufen die Spannungen, die er auf Grundlage des Steuersignals generiert, Gefahr, unpräzise zu sein. Der über diese Spannungen erzeugte und an sich schwer meisterbare Fehler wird im Rahmen der Multiplizierwerke multipliziert, die aufgrund ihrer analogen Beschaffenheit außerdem einen zusätzlichen Fehler erzeugen. Diese Fehleranhäufung birgt dann die Gefahr, eine bedeutende Abweichung zwischen der gewünschten Phasenschiebung und der mit dem programmierbaren Phasenschieber effektiv erhaltenen zu bewirken.
• Ziel der Erfindung ist, diesen Nachteil weitgehend zu beheben, indem ein programmierbarer Phasenschieber vorgeschlagen wird, in dem die Operationen, bei denen die meisten Fehler auftreten können, in digitaler Form vorgenommen werden.
• Denn ein programmierbarer Phasenschieber nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal aus einem ersten Steuerwort gebildet wird, das einen Wert definiert, der weitgehend gleich mit V·cos(X) ist, und einem zweiten Steuerwort, das einen Wert definiert, der weitgehend gleich mit V·sin(X) ist, daß die Multiplizierwerke digitale Multiplizierwerke sind, daß der zweite Eingang jedes Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, eines der Steuerwörter zu erhalten und dadurch, daß jedes Multiplizierwerk Verfahren aufweist, um eine Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals mit dem an seinem zweiten Eingang erhaltenen vorzunehmen.
• In solch einem programmierbaren Phasenschieber nehmen die Inhalte der Steuerwörter diskrete digitale Werte und führen unweigerlich Annäherungsfehler ein, doch diese Fehler sind perfekt bekannt und gemeistert. Sie können minimiert werden, durch eine geeignete Wahl der Formate der Steuerwörter, die eine um so bessere Definition ermöglichen, und folglich um so geringere Annäherungsfehler, je größer ihr Format.
• Eine Durchführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplizierwerke digitale Multiplizierwerke sind. Solche Multiplizierwerke führen keine zusätzlichen Fehler ein, im Gegensatz zu analogen Multiplizierwerken.
• Es sind verschiedene Durchführungsformen der Multiplizierwerke möglich, je nach dem verwendeten Kode zur Definition der Werte von V·cos(X) und von V·sin(X) im Rahmen der Steuerworte und der gewünschten Präzision.
• Eine besondere Durchführungsform der Erfindung besteht in einem programmierbaren Phasenschieber gemäß der vorangehenden Beschreibung, dadurch gekennzeichnet, daß das Format der Steuerwörter N Bits aufweist und jedes Multiplizierwerk besteht aus:
• - einer sogenannten Schaltstufe, bestehend aus N-1 Unterbrechern, von denen jeder eine erste und eine zweite Klemme und einen sogenannten Steuereingang aufweist, der es ermöglicht, ihre Schaltung zu steuern, wobei die erste Klemme jedes Unterbrechers mit dem ersten Eingang des Multiplizierwerks verbunden ist und die N-1 Steuereingänge N-1 Bits aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks erhalten,
• - einem Addierwerk mit einem Ausgang und N-1 Eingängen, jeder mit der zweiten Klemme einer der N-1 Unterbrecher der Schaltstufe verbunden, und
• - einem sogenannten Umkehrungsmodul mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Addierwerks verbunden, einem Steuereingang, der dasjenige der Bits aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks erhält, das keinen der Unterbrecher der Schaltstufe steuert, das sogenannte Zeichenbit, und einem Ausgang, der den Ausgang des Multiplizierwerks bildet, wobei das Umkehrungsmodul dazu bestimmt ist, die Umkehrung des Vorzeichens eines an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals vorzunehmen, wenn das Zeichenbit in aktivem Zustand ist, und ansonsten wie ein Folger zu arbeiten.
• In solch einem programmierbaren Phasenschieber entspricht der digitale Wert jedes Steuerworts der Summe der Bits, mit Ausnahme des Zeichenbits, die auf einem aktiven Zustand sind, was es demnach ermöglicht, die Unterbrecher einzuschalten. Diese Kodierung ist günstig, denn die Werte der Steuerwörter ergänzen sich gegenseitig, mit Ausnahme des Zeichenbits. Die Erarbeitung des Steuersignals wird demnach vereinfacht.
• Eine vorgezogene Durchführungsform der Erfindung ermöglicht es, die Größe der Steuerwörter zu verringern, und somit die Größe der Addierwerke, die in den Multiplizierwerken enthalten sind, ohne jedoch die Präzision des Phasenschiebers zu beeinträchtigen.
• Ein programmierbarer Phasenschieber nach dieser Durchführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerstufe, bestehend aus N-1 Verstärkern, im Rahmen jedes Multiplizierwerks eingefügt ist, wobei jeder Verstärker einen Eingang aufweist, mit dem ersten Eingang des Multiplizierwerks verbunden, und einen Ausgang, dessen Aktivierung und Deaktivierung von einem der N-1 Unterbrecher der Schaltstufe gesteuert wird, mit einem der Eingänge des Addierwerks verbunden, wobei die Leistung Gi des i-ten Verstärkers (für i = 1 bei N-1) gleich K mal das Gewicht ist, im Rahmen des Steuerworts, von der sie kommt, und des Bits, das den Unterbrecher schaltet, der die Aktivierung und Deaktivierung des Ausgangs des besagten i-ten Verstärkers steuert.
• Ein solches Kodiersystem ermöglicht es mit der Zuteilung eines spezifischen Gewichtes an jedes ein Steuerwort bildendes Bit, den mit den Kombinationen der besagten Bits generierte Wertebereich zu erweitern. Das Beispiel des binären Kodes, in dem N Bits 2N ganze Werte beschreiben können, veranschaulicht diesen Vorteil gut.
• Ein programmierbarer Phasenschieber nach der Erfindung kann in jeder Anwendung vorgesehen werden, die eine zeitweilige Signalprüfung erfordert. In Anwendungen mit einer Analog-Digital-Umsetzung von Bildsignalen hoher Frequenz z.B. muß eine Probenahme des Signals über einen Zeitraum stattfinden, an dem das besagte Signal eine Bezugsgröße hat. Bei hoher Frequenz ist dieser Zeitraum sehr kurz, und eine zeitweilige Prüfung des Signals, um den Zeitpunkt bestimmen, an dem die Probeentnahme der Bezugsgröße stattfinden muß, ermöglicht die Gewährleistung, daß die besagte Probeentnahme den erforderlichen Bedingungen gemäß stattfindet.
• Die Erfindung betrifft folglich zugleich einen Analog-Digital-Umsetzer für den Erhalt einer analogen Eingangsspannung zur Umsetzung in ein digitales Ausgangssignal mit:
• - einer Widerstandsleiter, in Serie zwischen zwei Versorgungsklemmen geschaltet, die Widerstände sind dazu bestimmt, eine Vielzahl sogenannter Bezugsspannungen an ihre Zwischenknoten zu liefern,
• - einer Vergleicherstufe mit zwei Eingängen und einem Ausgang, jeder dazu bestimmt, an einem Eingang die analoge Eingangsspannung und am anderen Eingang eine der Bezugsspannungen zu erhalten,
• - einer Speicherstufe, bestehend aus Kippspeichern, die jeweils mit dem Ausgang einer der Vergleicher verbunden sind, um das Ergebnis eines Vergleichs zu speichern, und dazu bestimmt, um an einem Uhreingang ein sogenanntes Probenahmesignal zu erhalten,
• - einem binären Kodierer, an die Speicherstufe angeschlossen, um gespeicherte Daten zu erhalten und das digitale Ausgangssignal des Umsetzers zu liefern,
• dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer zudem einen programmierbaren Phasenschieber gemäß der vorangehenden Beschreibung aufweist, dazu bestimmt, an seinem ersten Eingang ein Ursignal, dessen Frequenz fest ist, an seinem zweiten Signal ein digitales Steuersignal zu erhalten und am Ausgang das Probenahmesignal zu liefern, das in bezug auf das Uhrsignal eine Phasenschiebung aufweist, deren Wert von dem Steuersignal definiert wird.
• Die Erfindung wird besser anhand der folgenden Beschreibung einiger Durchführungsformen verstanden, als nicht erschöpfendes Beispiel und hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen gegeben, von denen:
• - Fig. 1 ein Funktionsschema zur teilweisen Beschreibung eines programmierbaren Phasenschiebers nach der Erfindung ist,
• - Fig. 2 ein Fresnel-Diagramm zur Beschreibung eines Phasenschiebungsbereichs ist, mit verschiedenen digitalen Werten der Steuerwörter erhalten,
• - Fig. 3 ein Funktionsschema zur teilweisen Beschreibung eines Multiplizierwerks ist, in einem programmierbaren Phasenschieber nach einer Durchführungsform der Erfindung vorhanden,
• - Fig. 4 ein Funktionsschema zur teilweisen Beschreibung eines Multiplizierwerks ist, in einem programmierbaren Phasenschieber nach einer vorgezogenen Durchführungsform der Erfindung vorhanden, und
• - Fig. 5 ein teilweises Funktionsschema eines Analog-Digital-Umsetzers ist, der einen der Erfindung entsprechenden programmierbaren Phasenschieber verwendet.
• Fig. 1 zeigt schematisch einen programmierbaren Phasenschieber PS nach der Erfindung. Ein solcher programmierbarer Phasenschieber hat einen ersten Eingang für den Erhalt eines in der Phase zu verschiebenden Eingangssignals Vin, z.B. der Form A·cos ωt, einen zweiten Eingang für den Erhalt eines digitalen, sogenannten Steuersignals CM[0:2N-1] und einen Ausgang, um ein Ausgangssignal Vout abzugeben, in diesem Fall der Form A'cos(ωt-X), das somit in bezug auf das Eingangssignal eine Phasenschiebung aufweist, deren Wert X vom Steuersignal CM[0:2N-1] definiert wird. Dieser programmierbare Phasenschieber PS enthält:
• - ein sogenanntes quadratische Modul 10, mit einem Eingang, der mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers PS verbunden ist, und einem Ausgang, um ein Signal in Phasenquadratur mit dem Eingangssignal Vin abzugeben, d.h. in diesem Falle der Form A·sinωt,
• - ein erstes und ein zweites Multiplizierwerk 20 und 30 mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang des Multiplizierwerks 20 mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers PS, der erste Eingang des zweiten Multiplizierwerks 30 mit dem Ausgang des quadratischen Moduls 10 verbunden ist, der Ausgang des ersten Multiplizierwerks 20 dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des Signals Vin, der Form A·cosωt, erhalten an seinem ersten Eingang, mit einem Wert weitgehend gleich V·cos(X), hervorging, wobei V eine Gleichspannung darstellt, der Ausgang des zweiten Multiplizierwerks 30 dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des Signals, der Form A·sinωt, an seinem ersten Eingang erhalten, mit einem Wert weitgehend gleich V·sin(X), hervorging, wobei die Werte von V·cos(X) und von V·sin(X) von den Signalen definiert werden, die auf der Grundlage des Steuersignals CM[0:2N-1] erarbeitet und von den Multiplizierwerken 20 und 30 an ihrem zweiten Eingang erhalten wurden,
• - ein Addierwerk 40 mit einem Eingang, mit dem Ausgang des ersten Multiplizierwerks 20 verbunden, und einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des zweiten Multiplizierwerks 30 verbunden, dazu bestimmt, an einem Ausgang, mit dem Ausgang des programmierbaren Phasenschiebers PS verbunden, ein Signal Vout der Form A'·cos(ωt-X) abzugeben, das aus der Summe der an seinem ersten und zweiten Eingang erhaltenen Signale hervorgeht.
• Das Steuersignal CM[0:2N-1] wird aus einem ersten Steuerwort C[C0:N-1] gebildet, das einen zu V·cos(X) weitgehend gleichen Wert definiert, und aus einem zweiten Steuerwort S[0:N-1], das einen zu V·sin(X) weitgehend gleichen Wert definiert. Der zweite Eingang jedes der Multiplizierwerke 20 und 30 ist digitaler Art, und jedes Multiplizierwerk 20 und 30 verfügt über Verfahren, um eine digitale Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals mit dem an seinem zweiten Eingang erhaltenen Signal vorzunehmen, wobei der zweite Eingang jedes der Multiplizierwerke dazu bestimmt ist, eines der Steuerwörter C[0:N-1] oder S[0:N-1] zu erhalten.
• Fig. 2 zeigt ein Fresnel-Diagramm, anhand dessen man die digitalen Werte Si und Ci der Steuerwörter S[0:N-1] und C[0:N-1] ableiten kann, entsprechend der gewünschten Phasenschiebung X, und der in den Steuerwörtern enthaltenen Kodierung. Die am Ausgang des programmierbaren Phasenschiebers erhaltene Phasenschiebung X wird in Grad ausgedrückt. Es wurde vereinbart, X in Schritte zu 11,25º zu unterteilen, was den Erhalt von insgesamt 32 verschiedenen Werte für X ermöglicht. Es wurden nur die Fälle dargestellt, in denen die Phasenschiebung X zwischen 0 und 90º enthalten ist, wobei der Fall, in dem X zwischen 90º und 360º enthalten ist, von dieser Figur aufgrund der Parität der Kosinusfunktion und der Imparität der Sinusfunktion leicht abgeleitet werden kann. Die weißen Kreise stehen für Wertepaare (Ci, Si), im Falle diese von 0 bis 8 unterteilt sind. Die schwarzen Kreise stehen für ganze Wertepaare (Ci, Si), im Falle diese von 0 bis 5 unterteilt sind. Das im ersten Fall am besten geeignete Paar (Ci, Si), um eine Phasenschiebung eines Wertes X nahe z.B. 22,5º zu erhalten, ist (6,2). Im zweiten Falle ist das am besten geeignete Paar für den Erhalt einer Phasenschiebung derselben Größenordnung (5,2). Die in diese Annäherungen eingeführten Fehler sind geringfügig und ändern sich kaum, da sie das Ergebnis einer digitalen Annäherung sind. Sie sind von einem Falle zum anderen weitgehend gleichwertig.
• Fig. 3 zeigt schematisch ein Multiplizierwerk 30, das in einem programmierbaren Phasenschieber PS nach einer Durchführungsform der Erfindung vorhanden ist, falls das Format jedes Steuerwortes 9 Bits (N = 9) beträgt. Ein solches Multiplizierwerk besteht aus:
• - einer sogenannten Schaltstufe 31, bestehend aus 8 Unterbrechern, von denen jeder eine erste und eine zweite Klemme und einen sogenannten Steuereingang aufweist, der es ermöglicht, ihre Schaltung zu steuern, wobei die erste Klemme jedes Unterbrechers mit dem ersten Eingang IN des Multiplizierwerks 30 verbunden ist, und die 8 Steuereingänge 8 Bits S1, S2, ... S8 aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks 30 erhalten,
• - einem Addierwerk 32 mit einem Ausgang und 8 Eingängen, jeder mit der zweiten Klemme einer der 8 Unterbrecher der Schaltstufe 31 verbunden, und
• - einem sogenannten Umkehrungsmodul 33 mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Addierwerks 32 verbunden, einem Steuereingang, der das Bit SO aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks erhält, wobei das Zeichenbit SO keinen der Unterbrecher der Schaltstufe 31 steuert, und einem Ausgang OUT, der den Ausgang des Multiplizierwerks 30 bildet, wobei das Umkehrungsmodul 33 dazu bestimmt ist, die Umkehrung des Vorzeichens eines an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals vorzunehmen, wenn das Zeichenbit SO in aktivem Zustand ist, und ansonsten wie ein Folger zu arbeiten.
• Die Struktur des Multiplizierwerks 20 ist identisch mit der des Multiplizierwerks 30. Der digitale Wert des Inhalts jedes der Steuerwörter entspricht der Summe der Bits unter S1, S2, ... S8, deren aktiver Zustand das Einschalten der Unterbrecher ermöglicht. So gibt Fig. 2, wenn man eine Phasenschiebung X von 22,5º wünscht, (Ci,Si) = (6,2). Geht man davon aus, daß das Zeichenbit bei einem Wert 0 in inaktivem Zustand ist, wird diese Bedingung mit der Wahl z.B. eines Wertes 000000110 für Ci und eines Wertes 111111000 für Si bestätigt. Diese Kodierung ist vorteilhaft, da die Werte der Steuerwörter untereinander ergänzend sind, mit Ausnahme des Zeichenbits. Der Erhalt des Steuersignals wird demnach vereinfacht.
• Fig. 4 zeigt schematisch ein Multiplizierwerk 30, das in einem programmierbaren Phasenschieber PS nach einer vorgezogenen Durchführungsform der Erfindung vorhanden ist, im Falle das Format jeden Steuerwortes aus 4 Bits (N = 4) reduziert ist, ohne jedoch der Präzision der erhaltenen Phasenschiebung zu schaden. Das auf Fig. 4 gezeigte Multiplizierwerk 30 enthält eine Schaltstufe 31, bestehend aus drei Unterbrechern, gesteuert von drei Bits S1, S2, S3, die aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks 30 kommen, der ein Signal S[0:3] erhält. Der Multiplizierwerk 30 enthält zudem ein Addierwerk 32 mit einem Ausgang und 3 Eingängen und einem Umkehrungsmodul 33, von dem Zeichenbit SO gesteuert, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang des Addierwerks 32 verbunden ist und der zweite Ausgang den Ausgang OUT des Multiplizierwerks 30 bildet.
• Eine Verstärkerstufe 34, bestehend aus 3 Verstärkern, ist in das Multiplizierwerk 30 eingefügt, wobei jeder Verstärker einen mit dem ersten Eingang IN des Multiplizierwerks 30 sowie einen Ausgang aufweist, dessen Aktivierung und Deaktivierung von einem der 3 Unterbrecher der Schaltstufe 31 gesteuert wird, mit einem der 3 Eingänge des Addierwerks 32 verbunden. Die Leistung Gi des i-ten Verstärkers (für i = 1 bis 3) ist gleich K mal das Gewicht, im Rahmen des Steuerworts, von der sie kommt, des Bits, das den Unterbrecher schaltet und der die Aktivierung und Deaktivierung des Ausgangs des besagten i-ten Verstärkers steuert.
• Die Struktur des Multiplizierwerks 20 ist identisch mit der des Multiplizierwerks 30. Fig. 2 zeigt, daß für den Erhalt einer Phasenschiebung X von 22,5º und unter der Voraussetzung, daß die Werte von Ci und Si kleiner oder gleich 5 sind, sich das Paar (Ci,Si) = (5,2) eignet. Indem man z.B. den Bits C1 und S1 der Steuerwörter C[0:N-1] und S[0:N-1] das Gewicht 1 zuteilt, den Bits C2 und S2 das Gewicht 2 und den Bits C3 und S3 ebenfalls das Gewicht 2, was mit dem derartigen Bau der Verstärkerstufen der Verstärker erreicht wird, damit G1 = K, G2 = 2·K und G3 = 2·K, wird die Bedingung (Ci,Si) = (5,2) erfüllt, indem man für Ci z.B. einen Wert 1110 und für Si einen Wert 0100 wählt. Die Systemstruktur des programmierbaren Phasenschiebers ist somit einerseits aufgrund der verminderten Komplexität der Multiplizierwerke und andererseits aufgrund des verminderten Formats des Steuersignals vereinfacht.
• Fig. 5 zeigt teilweise einen Analog-Digital-Umsetzer, der den programmierbaren Phasenschieber PS nach der Erfindung verwendet. Dieser Analog-Digital- Umsetzer, für den Erhalt einer analogen Eingangsspannung Va bestimmt, in ein digitales Ausgangssignal umzusetzen, in diesem Beispiel auf 8 Bits kodiert, Vout,[o:7], enthält:
• - eine Leiter 100 mit Widerständen in Serie zwischen zwei Versorgungsklemmen Vbot und Vtop, wobei diese Widerstände dazu dienen, eine Vielzahl sogenannter Bezugsspannungen V0, V1, ... V63 an ihre Zwischenknoten zu liefern,
• - eine Stufe 200 mit Vergleichern A0, A1, ... A63 mit zwei Eingängen und einem Ausgang, jeder dazu bestimmt, an einem Eingang die analoge Eingangsspannung Va und am anderen Eingang eine Bezugsspannung V0, V1, ... V63 zu erhalten,
• - eine Stufe 300 zur Speicherung, bestehend aus Kippspeichern M0, M1, ... M63, jeder mit dem Ausgang eines der Vergleicher A0, A1, ... A63 verbunden, um das Ergebnis eines Vergleichs zu speichern, und die an einem Uhreingang ein sogenanntes Probenahmesignal Ss erhalten,
• - und einem binären Kodierer 400, mit der Speicherstufe 300 verbunden, um die gespeicherten Informationen zu erhalten und ein digitales Ausgangssignal Vout[0:7] des Umsetzers zu liefern.
• Der Umsetzer enthält zudem einen programmierbaren Phasenschieber PS gemäß der vorangehenden Beschreibung, der an seinem ersten Eingang ein Uhrsignal Ck erhält, dessen Frequenz fest ist, an seinem zweiten Eingang ein digitales Steuersignal CM[0:2N-1], und der am Ausgang ein Probenahmesignal Ss liefert, das in bezug auf das Uhrsignal Ck eine Phasenschiebung X aufweist, deren Wert vom Steuersignal CM[0:2N-1] definiert wird.
• Wenn der Umsetzer in Anwendungen für die Analog-Digital-Umsetzung von Bildsignalen hoher Frequenz verwendet wird, ermöglicht es der programmierbare Phasenschieber über die geeignete Wahl des Wertes X, die aktive Flanke des Probenahmesignals Ss auf einer Bezugsgröße des Eingangssignals Va festzusetzen, damit die Probenahme der besagten Bezugsgröße unter optimalen Bedingungen vorgenommen wird.

Claims (4)

1. Programmierbarer Phasenschieber (PS) mit einem ersten Eingang für den Erhalt eines Eingangssignals (Vin), in der Phase zu verschieben, einem zweiten Eingang für den Erhalt eines digitalen, sogenannten Steuersignals (CM[0:2N-1]) und einem Ausgang zur Abgabe eines Ausgangssignals (Vout) mit einer Phasenschiebung in bezug auf das Eingangssignal, deren Wert X von dem Steuersignal definiert wird, wobei der programmierbare Phasenschieber enthält:

- ein sogenanntes quadratisches Modul (10) mit einem Eingang, der mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers und einem Ausgang zur Abgabe eines Signals in Phasenquadratur mit dem Eingangssignal verbunden ist,

- ein erstes (20) und ein zweites (30) Multiplizierwerk mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang des ersten Multiplizierwerks mit dem ersten Eingang des programmierbaren Phasenschiebers verbunden ist, der erste Eingang des zweiten Multiplizierwerks mit dem Ausgang des quadratischen Moduls verbunden ist, der Ausgang des ersten Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals mit einem weitgehend bei V·cos(X) liegenden Wert erhalten wurde, wobei V eine Gleichspannung darstellt, der Ausgang des zweiten Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, ein Signal abzugeben, das aus der Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Werts mit einem weitgehend bei V·sin(X) liegenden Wert erhalten wurde, wobei die Werte von V·cos(X) und von V·sin(X) von Signalen definiert werden, die auf Grundlage des Steuersignals erzeugt und von den Multiplizierwerken an ihrem zweiten Eingang erhalten werden,

- ein Addierwerk (40) mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des ersten Multiplizierwerks verbunden, einem zweiten Eingang, mit dem Ausgang des zweiten Multiplizierwerks verbunden und dazu bestimmt, an einem Ausgang, mit dem Ausgang des programmierbaren Phasenschiebers verbunden, ein Signal abzugeben, das aus der Summe der an seinen ersten und zweiten Eingängen erhaltenen Signalen erhalten wird.

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal aus einem ersten Steuerwort (C[0:N-1]) gebildet wird, das einen Wert definiert, der weitgehend gleich mit V·cos(X) ist, und einem zweiten Steuerwort (S[0:N-1]), das einen Wert definiert, der weitgehend gleich mit V·sin(X) ist, daß die Multiplizierwerke digitale Multiplizierwerke sind, daß der zweite Eingang jedes Multiplizierwerks dazu bestimmt ist, eines der Steuerwörter zu erhalten und dadurch, daß jedes Multiplizierwerk Verfahren aufweist, um eine Multiplikation des an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals mit dem an seinem zweiten Eingang erhaltenen vorzunehmen.

2. Programmierbarer Phasenschieber (PS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Format der Steuerwörter N Bits aufweist und jedes Multiplizierwerk (20,30) besteht aus:

- einer sogenannten Schaltstufe (31), bestehend aus N-1 Unterbrechern, von denen jeder eine erste und eine zweite Klemme und einen sogenannten Steuereingang aufweist, der es ermöglicht, ihre Schaltung zu steuern, wobei die erste Klemme jedes Unterbrechers mit dem ersten Eingang (IN) des Multiplizierwerks verbunden ist und die N-1 Steuereingänge N-1 Bits aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks erhalten,

- einem Addierwerk (32) mit einem Ausgang und N-1 Eingängen, jeder mit der zweiten Klemme einer der N-1 Unterbrecher der Schaltstufe verbunden, und

- einem sogenannten Umkehrungsmodul (33) mit einem ersten Eingang, mit dem Ausgang des Addierwerks verbunden, einem Steuereingang, der dasjenige der Bits aus dem zweiten Eingang des Multiplizierwerks erhält, das keinen der Unterbrecher der Schaltstufe steuert, das sogenannte Zeichenbit, und einem Ausgang (OUT), der den Ausgang des Multiplizierwerks bildet, wobei das Umkehrungsmodul dazu bestimmt ist, die Umkehrung des Vorzeichens eines an seinem ersten Eingang erhaltenen Signals vorzunehmen, wenn das Zeichenbit in aktivem Zustand ist, und ansonsten wie ein Folger zu arbeiten.

3. Programmierbarer Phasenschieber (PS) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerstufe (34), bestehend aus N-1 Verstärkern, im Rahmen jedes Multiplizierwerks (20,30) eingefügt ist, wobei jeder Verstärker einen Eingang aufweist, mit dem ersten Eingang (IN) des Multiplizierwerks verbunden, und einen Ausgang, dessen Aktivierung und Deaktivierung von einem der N-1 Unterbrecher der Schaltstufe (31) gesteuert wird, mit einem der Eingänge des Addierwerks (32) verbunden, wobei die Leistung Gi des i-ten Verstärkers (für i = 1 bei N-1) gleich K mal das Gewicht ist, im Rahmen des Steuerworts, von der sie kommt, und des Bits, das den Unterbrecher schaltet, der die Aktivierung und Deaktivierung des Ausgangs des besagten i-ten Verstärkers steuert.

4. Analog-Digital-Umsetzer für den Erhalt einer analogen Eingangsspannung (Va) zur Umsetzung in ein digitales Ausgangssignal (Vout[]) mit:

- einer Widerstandsleiter (100), in Serie zwischen zwei Versorgungsklemmen (Vbot, Vtop) geschaltet, die Widerstände sind dazu bestimmt, eine Vielzahl sogenannter Bezugsspannungen an ihre Zwischenknoten zu liefern,

- einer Vergleicherstufe (200) mit zwei Eingängen und einem Ausgang, jeder dazu bestimmt, an einem Eingang die analoge Eingangsspannung und am anderen Eingang eine der Bezugsspannungen zu erhalten,

- einer Speicherstufe (300), bestehend aus Kippspeichern, die jeweils mit dem Ausgang einer der Vergleicher verbunden sind, um das Ergebnis eines Vergleichs zu speichern, und dazu bestimmt, um an einem Uhreingang ein sogenanntes Probenahmesignal zu erhalten,

- einem binären Kodierer (400), an die Speicherstufe angeschlossen, um gespeicherte Daten zu erhalten und das digitale Ausgangssignal des Umsetzers zu liefern,

dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer zudem einen programmierbaren Phasenschieber (PS) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3 aufweist, dazu bestimmt, an seinem ersten Eingang ein Ursignal (Ck), dessen Frequenz fest ist, an seinem zweiten Signal ein digitales Steuersignal (CM[0:2N-1]) zu erhalten und am Ausgang das Probenahmesignal (Ss) zu liefern, das in bezug auf das Uhrsignal eine Phasenschiebung aufweist, deren Wert von dem Steuersignal definiert wird.