Низкоскоростной дельта-модулятор

 

НИЗКОСКОРОСТНОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР , содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом дельта-модулятора, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки Иодключен к выходу дельтагмодулятора и входам индивидуальных цепей компандирования, каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/щум, в него в.веден сумматор, выход которого соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепей компандирования, в каждую из которых введены соединенные последователь HO выпрямитель, слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен с выходом индивидуальной цепи (Л компандирования,а другой вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом дру .гой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом полосового фильтра..

СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

950 А () 9) (! )) 4(5)) Н 03 М 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ;П=НИЙ И ОТНРЫТ1Ф (21) 3597524/24-21 (22) 27 ° 05.83 (46) 07.02.85.Бюл.1(- 5 (72) Г.Н.Котович (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621. 376.56 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 558411, кл. Н 03 К 13/22, 1974.

2. Труды НИИР, 1974, 9. 4, с.108 рис.4 (прототип). (54)(57) НИЗКОСКОРОСТНОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом дельта-модулятора, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу дельта-.модулятора и входам индивидуальных цепей компандирования, каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/шум, в него введен сумматор, выход которого соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепей компандирования, в каждую из которых введены соединенные последователь но выпрямитель, слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен с выходом индивидуальной цепи компандирования а другой вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом . другой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом полосового фильтра..

950 модулятора 12.

1 1138

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи и может быть использовано в системах преобразования аналоговых (речевых) сигналов в цифровой вид.

Известен низкоскоростной дельтамодулятор, содержащий интегратор, триггер и компаратор, к первому входу которого через сумматор подключены три индивидуальных цепи. компандирова-ip ния, состоящие из соединенных последовательно полосового фильтра, компрессора, детектора, слогового фильтра и амплитудного модулятора, и цепь выделения сигналов компрес- 15 сии fl) .

Недостатками этого устройства

I являются сложность исполнения и нестабильность амплитудной характеристики. 20

Наиболее близким техническим решением к изобретению является низкоскоростной дельта-модулятор, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом устройст- 25 ва, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компарато- 30 ра и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу уст ройства и входам индивидуальных цепей компандирования,tкаждая из кото рых содержит подключеннный к ее входу полосовой фильтр и соединенный последовательно с ним экспандер, причем выходы всех экспандеров, соединенные с выходами индивидуальных цепей компандировайия,,подключены 40 к интегратору (2) .

Недостатком известного, устройства.. является невозможность обеспечения большого динамического диапазона при заданном отношении сигнал/шум из-за отсутствия управления шагом квантования.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона при сохранении требуемого отношения снгнл/шум.

Цель достигается тем, что в низкоскоростной дельта-модулятор, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом дельтамодулятора, интегратор, выход кото- 55 рого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу дельта-модулятора и входам индивидуальных цепей компандирования, каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр, введен сумматор, выход которого.соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепей компандирования,в каждую из которых введены соединенные последовательно выпрямитель, слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен.с выходом индивидуальной цепи компандирования, а другой

I. вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом другой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом йолосового фильтра.

На чертеже представлена блок-схема низкоскоростного дельта-модулятора.

Первый вход компаратора 1 соединен с входом 2 дельта-модулятора, а к второму входу компаратора 1 подключен выход интегратора 3. Выход компаратора 1 соединен с информационным входом триггера 4 задержки, тактовый вход которого подключен к тактовой шине 5, а выход триггера 4 задержки соединен с выходом 6 дельта-модулятора и входами индивидуальных цепей 7 компандирования, выходы которых подключены к входам сумматора 8, соединенного своим выходом с входом интегратора 3. Каждая цепь ? компандирования состоит из соединенных последовательно полосового фильтра 9, выпрямителя 10, слогового фильтра 11, амплитудно-импульсного модулятора (АИИ ) 12 и перемножителя 13 другой вход которого подключен к выходу полосового фильтра 9, вход которого соединен с другим входом амплитудно-импульсного

Низкоскоростной дельта-модулятор работает следующим образом, Поступающий на вход 2 дельта-модулятора аналоговый сигнал U (t) сравнивается в компараторе 1 с выходным сигналом U (t) интеграто% ра 3. С выхода комларатора 1 снимаются уровни единицы, если разность этих сигналов положительна, и нуля, 1 1 38950

3 если она отрицательна. Тактируемый триггер 4 задержки преобразует эти уровни в последовательность 1 (t) импульсов, поступающую на выход 6 дельта-модулятора, а также

Ю на индивидуальные цепи 7.компандирования. Имеющийся в i-ой цепи 7 полосовой фильтр 9 выделяет, с точностью до ошибки квантования, составляющие U (С) входного аналогового сигнала, лежащие Ь пределах полосы этого фильтра 9. Полосы фильтров 9 во всех цепях 7 не перекрываются друг с другом, но все вместе перекрывают частотный диапазон входного сигнала. Следующие за полосовым фильтром 9 выпрямитель 10 и слоговый фильтр 11 выделяют огибающую VC, сигнала с выхода фильтра 9, которая, поступая на амплитудно-импульсный модулятор 12, модулирует по.амплитуде импульсную последовательность 1 (t), в результате

% чего получается сигнал Чс, . Этот сигнал вместе с сигналом U. (с) с 25

11 I выхода фильтра 9 поступает на перемножитель 13, с выхода которого сигнал 1, (t) приходит на соответствующий вход сумматора 8. С его выхода уммарный сигнал V (t) всех цепей 7компандирования поступает на вход интегратора 3.

Пусть на вход 2 дельта-модулятора поступает гармонический сигнал (t) = U ; sin g t с частотой

И1

f = -- — -- лежащей в полосе фильт2бъ ф ра 9 первой из цепей 7 компандирования. На выходе слогового фильтра 11

Ч 11, этой цепи будет сигнал Чс,= д y, 411 где коэффициент а имеет постоянную величину, определяемую амплитудой импульсов последовательности 1 (с) на входе цепи 7 компандирования, постоянной Т времени интегратора 3 45 и частотой

Передача сигнала через амплитудно-импульсный модулятор 12 возможна только тогда, когда на его другой вход поступают импульсы, т.е. при условии 1((t) = 1. Дельта-модулированный сигнал Т (t) принимает значения 0 или 1 (отсутствие и наличие импульсов) в дискретные моменты с периодом Тс тактовой частоты Й

Таким образом, сигнал с выхода АИИ (полагая коэффициент передачи АИМ

U равным единице) "ñc 1 ЧС 1 (тс)=Vс *а

С С1 С Cl* 1, °

На выходе перемножителя 13

Ч,= 0 () Ч„=о (tj.à, Сигнал V(t) =

= Ч (t), так как работает. лишь первая цепь 7 компандирования . Сигнал

Ь на выходе полосового фильтра 9 с точностью до ошибки квантования

U (t) = U(t) и при амплитудном

1 значении U„z, входного сигнала -U(t), когда опасность перегрузки дельта. М. модулятора особенно велика, U,(t)

= U . -"да для сигнала с выхода

m1 перемножителя 13 можно записать

2 а

0 или Ч1= a О 1 .Те.

Ч

1 напряжение V управления шагом квантования пропорционально амплитуде входного сигнала. Следовательно, отношение сигнал/шум, пропорциональное

О будет постоянно при измеV нении амплитуды входного сигнала. U

Аналогичный анализ для дельтамодулятора с нелинейными элементами дает зависимость Ч = а 0,1,, где /к коэффициент пропорциональности, К— показатель степени нелинейного элемента. Отсюда. следует, что отношение сигнал/шум может оставаться . примерно постоянным лишь для очень больших степеней k., что требует весьма громоздких нелинейных элементов, пределы нелинейности кбторых ограничивают диапазон возможных входных сигналов.

Таким образом, введение новых элементов и связей между ними обеспечивает расширение. динамического диапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/шум. Это эквивалентно повышению разборчивости речи и.узнаваемости по голосу в случае использования изобретения в системах связи

ll38950

Составитель О.Ревинский

Техред А.Бабинец

Корректор В.Синицкая

Редактор А.Шандор

Подписное

Фиилал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ l0706/45 Тираж 878

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5