Устройство для дельта-модуляции

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ , содержащее высокочастотный дельта-модулятор, вход которого подключен к входной пине устройства, синхронизируюпщй вхбд соединен е выходом генератора тактовых импульсов , а прямой и инверсный выходы подключены к соответствующим входам управляемого счетчика, информационный выход которого соединен с информационным входом блока памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам управляемого счетчика, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности преобразования сигнала , в него введены анализатор ошибки и формирователь дельта-сигнала, выход которого соединен с выходом устройства, входы анализатора ошибки подключены к соответствующим выходам управляемого cчeтчикaj а выходы к соответствующим управляющим входам формирователя дельта-сигнала, «Я синхронизируннций вход которого соединен с .выходом генератора тактовых импульсов, а дополнительный выход и информационный вход анализатора ошибки соединены соответственно с управляющим входом и прямым выходом блока памяти. :о ю ;о У1 ;о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) SU (1и зи НОЗ К 13 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ}(К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .. -"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по дЕлАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3590421/24-21 (22) 06.05.83 (46) 30.12.84. Бкл. Ф 48 (72) А.С.Данилин, В.В.Кузнецов, И.В.Ситняковскнй и В.В.Тушканов (7 1) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д.Псурцева и Государственный научно-исследовательский институт радио (53) 621. 376. 9 (088. 8) (56} 1. Венедиктов М.Д. и др. Дельта-модуляция М., "Связь", 1976, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР

У 930664, кл. Н 03 К 13/22, 24.09 ° 80 (прототип}. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ, содержащее высокочастотный дельта-модулятор, вход которого подключен к входной шине устройства, синхронизирующий вход соединен е выходом генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы подключены к соответствующим входам уп-, равляемого счетчика, информационный выход которого соединен с информационным входом блока памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам управляемого счетчика, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования сигнала, в него введены анализатор ошибки и формирователь дельта-сигнапа, выход которого соединен с выходом устройства, входы анализатора ошибки подключены к соответствующим выходам управляемого счетчика, а выходы . к соответствующим управляющим вхо- Е дам формирователя дельта-сигнала, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а дополнительный выход и информационный вход анализатора ошибки соединены соответственно с управляющим входом и прямым выходом блока памяти.

1132359

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи, конкретно к устройствам для дельта-модуляции и может быть использовано при разработке блоков кодирования сигналов в системах автоматического управления. Известно устройство для кодирования аналоговых сигналов с использованием дельта-модуляции, содержа1щее последовательно соединенные ин- 1О тегратор, блок сравнения и компара= тор, другой вход блока сравнения че,рез фильтр подключен к входной шине )1j .

Недостаток устройства — невысокая точность кодирования.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для дельта-модуляции, содержащее высокочастотный дельта-модулятор, вход которого подключен к входной шине устройства, синхронизирующий вход соединен с выходом генерато. ра тактовых импульсов, а прямой и ин. версный выходы подключены к соответствующим входам управляемого счет. чика, информационный выход которого соединен с информационным входом бло ка памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответствен- но к дополнительным входам управляемого счетчика, и логический блок C2j.

Недостаток этого устройства заключается в невысокой точности преобразования входног о сигнала, по35 скольку при формировании импульсной последовательности в нем не учитывается величина ошибки квантования и характер изменения этой ошибки.

Цель изобретения — повьппение точ40 ности преобразования сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дельта-модуляции, содержащее высокочастотный дельта-модулятор, вход которого подключен к входной шине устройства, синхронизирующий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы подклю- . чены к соответствующим входам управляемого счетчика, информационный Bblход которого соединен с информационным входом блока памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам управляемого счетчика, введены анализатор ошибки и формирователь дельта-сигнала, вькод которого соеди не н с вых одом ус тройс тва, входы анализатора ошибки подключены к соответствующим выходам управляемого счетчика, а выходы ; к соответст- вующим управляющим входам формирователя дельта-сигнала, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а допол нител ьный выход и информаци ониый вход анализатора ошибки соединены, соответственно с управляющим входом и прямым выходом блока памяти.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — временные ди-! аграммы, поясняющие его работу.

Устройство для дельта-модуляции содержит (фиг. 1) высокочастотный дельта-модулятор 1, вход которого подключен к входной шине устройства, а пря,мой и инверсный выходы подключены соГ ответственно к первому и второму входам управляемого счетчика 2, информационный выход которого соединен с информационным входом блока 3 памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму дополнительным входам управляемого счетчика 2, выхо. ды которого соединены с входами анализатора 4 ошибки, выходы которого подключены к управляющим входам формирователя 5 дельта-сигнала, выход которого соединен с выходом усФройст. ва, дополнительный выход формировате., ля 5 соединен с управляющим входом блока 3 памяти, прямой выход которого подключен к информационному. входу формирователя 5, выход генератора 6 тактовых импульсов соединен с синхро низирующими входами высокочастотного дельта-модулятора 1 и формирователя

5 дельта-сигнала.

На фиг. 2 обозначено: А и Б — соответственно число положительных и отрицательных приращений за такт обработки Т„, выраженных в шаге квантования,  — разряды управляемого счетчика 2, отражающие разность между приращением сигнала, поступающего на дельта-модулятор 1 и приращением сигнала на выход формирователя 5 дельта-сигнала; à — выходной сигнал переноса управляемого счетчика 2, Двыходной сигнал блока 3 памяти, E выходной сигнал устройства F н импульс низкой тактовой частоты.

Устройство работает следующим образом (фиг. 1 и 2) .

1132359

Входной аналоговый сигнал х(1,) па35 дается на вход высокачастотногo дельта-модулятора 1,. работающего на такто вой частоте F, поступающей от генератора 6 тактовых импульсов. На выхо— дах высокочастотного дельта-модулятора 1 образуются две цифровые последсвательности, представляющие собой прямой и инверсный дельта-сигналы, н которых положительными импульсами отра- 1О жается соответственно количество положительных (фиг, 2А) и отрицательных .(фиг. 2 Б) приращений аналоговых сигналов, выраженных в шаге квантования .

Ь . Эти последовательности поступают 15 соответственно на входы сложения и вы. читания управляемого счетчика 2. При этом, если на информационном выходе управляемого счетчика 2 (старший разряд), в моменты тактирования блока 3 2о памяти посредством дополнительного выхода формирователя 5, присутствует

" 1", то обеспечивается режим вычитааия управляемого счетчика 2 при помощи его дополнительных входов, в против 25 .ном случае осуществляется сложение.

Если тактирование блока 3 памяти произ водится на более низкой частоте

F> c FT (фиг. 2,F„), а его выходной сигнал равен, например, " 1", то в

, управляемом счетчике 2 эа период

Т> = 1/Г> запишется в обратном коде число 5 равное количеству отри. е цательных приращений за период, а число положительных приращений за этот же период составит

1ъ *F T -и ) где произведение F - Т вЂ” число опрон бований сигнала высокочастотным дельта-модулятором 1 эа такт TH . 40

При восстановлении аппро .имирующей входной функции X" (t).èç выходного сигнала блока 3 памяти, оценивая вес каждого тактируемого симво.ла "0 1 шагом Квантования, равным

Р = -(F>/FÄ) Ь, а символа "1" шагом P = (F /F>) 6, можно считать, что в управляемом счетчике 2 младшие разряды (фиг. 2В) отражают разницу между входной функцией ) (t) и ее50

Ф аппроксимацией х(1),пронормированную к шагу квантования d Действительно, в счетчик 2 записывается только число приращений, которые отличают аппроксимирующую функцию м (t) от вход-55

Ф ной функции х(1), а это отличие определяется алгоритмом работы управляемого счетчика 2.

Таким образом, в устройстве имеется возможность управлять его работой по анализу ошибки квантования.

Это условие реализуют по выходной цифровой последовательности, для чего в устройство введен анализатор 4 ошибки и формирователь 5 дельта-сиг-. нала.

Анализатор 4 ошибки (выполненный, например на элементе равнозначности) вырабатывает "1" при достижении ошибки, равной половине шага квантования

Р/2, (фиг. 2Г) и управляет работой формирователя 5 дельта-сигнала. Этим создается возможность изменения знака дельта-сигнала только в тех случаях, когда ошибка велика (больше

P/2). Если в момент ; (фиг. 2) ошибка квантования меньше допустимой, то в формирователе 5 дельта-сигнала знак приращения аппрОксимирующей функции сохраняется, что обеспечивает меньшую ошибку квантования (область 5 1) .

В той же ситуации при обычной дельта. модуляции после изменения шага квантования ошибка квантования увеличивается (область 5 2). В данном устройстве точность преобразования повышается за счет того, что тактирование блока 3 памяти осуществляетсч только при наличии на выходе анализа" тора 4 ошибки " 1", которая разрешает прохождение положительных фронтов импульсов, следующих с частотой F

Повышение точности преобразования сигнала также достигается изменениел знака дельта-сигнала в тех случаях, когда предыдущее условие не приводит к успеху. В этом случае, когда ошибка квантования меньше Р/2, выполнение первого условия дает сохранение знака дельта-сигнала, что может привести к увеличению ошибки квантования, поскольку на этом интервале исходная функция x(t) изменяет знак своей производной. Для выполнения второго условия введено ограничение, заключающееся в том, что при ошибке квантования, записанной в управляемом счетчике 2, большей Р, формирователь 5 дельта-сигнала изменяет знак последнего. Действительно, при выбранном числе разрядов управляемого счетчика 2 в момент времени, ког. да ошибка квантования превышает ве.личину Р, на его выходе перенооа появляется импульс (фиг. 2Д), а в счет"ике 2 записывается число, обрат" ное предыдущему, что эквивалентно

1132359 фиг. 1 тому, как если бы отсчет ошибки квантования осуществляется от аппроксимирующей функции х"(4) дельта-сигнала, в котором сделан противоположный по знаку шаг.

Для повышения точности преобразова. ния сигнала формирователь 5 дельтасигнала может быть выполнен с использованием известных алгоритмов компандирования. В этом случае формируется .10 такой дельта-сигнал, в котором вес каждого символа зависит от статистических характеристик входного сигнала,. как в адаптивных дельта-модуляторах.

В предлагаемом устройстве операция компандирования может осуществляться не только по анализу выходной последовательности импульсов, но и по результатам анализа ошибки квантования.

Наибольший технический эффект достигается при использовании устройства

1 в области низких скоростей передачи, когда необходимо обеспечить достаточную разборчивость речи, передаваемой с исйользованием дельта-модуляции.

1132359

Составитель С. Кривуценко

Редактор Т.Колб Техред С.Легеза Корректор М.Розами

Заказ 9805/44 . Тирак 861 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4