Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно- кодовой модуляцией

 

<"1661789

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 2504.77(21) 2479448 18 21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет— (51)М. Кл.2

H 03 К 13/22

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК

621.373(088 ° 8) Опубликовано 0505.79, Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 0505.79 (72) Автор изобретения

«ь с 3

A.P.Øïèãåëü (71) Заявитель центральный научно-исследовательский институт связи (54) КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ

И ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение касается связи и может быть использовано при построении универсального кодера, имеющего выходы дельта-модулированной (дМ) и импульснокодомодулированнои (ИКМ) последовательности,при преобразовании

ДМ-последовательности в ИКМ-сигнал.

Известно кодирующее устройство классической дельта-модулированной последовательности, в котором анало10 говый сигнал подключен к одному входу блока разности, выход которого подключен к входу компаратора, выход последнего подключен к управляющему входу ключа, противофазные выходы которого подключены к входам интегратора, выход которого подключен к второму входу блока разности,при этом импульсный вход ключа соединен с выходом генерат.ора тактовой частоты (1).20

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности, выражающиеся в отсутствии выхода с

ИКМ-последовательностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является кодирующее устройство с дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, в которсм выход источника аналогового сигнала подключен к одному входу блока разности, к второму входу которого подключен выход интегратора. Выход блока разности соединен с входом компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключа, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора тактовой частоты, а противофаэные выходы ключа подключены к входам интегратора. Один из выходов ключа является выходом ДМ. Одновременно один выход клйча подключен к входу сложения, а другой - к входу вычитания реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с входом дискретизатора, управляющий вход которого подключен к.второму .выходу генератора тактовой частоты

Выходы дискретизатора являются-выходом сигнала ИКМ в параллельном коде (21 °

В этой схеме состояние реверсивного счетчика отражает с погрешностьк квантования цифровой эквивалент аналогового сигнала, поступающего на первый вход блока разности. Опробование ячеек реверсивного счетчика с тактовой частотой, удовлетворяющей требованиям теоремы Котельникова, производимое с помощью дискретнзато66.1789 ходу генератора тактовой частоты, второй выход которого соединен с управляющим входом дискретизатора,при этом сигнальные входы дискретизатора соединены с выходами ячеек первого реверсивного счетчика, а выходы ре20 версивного счетчика являются выходом сигнала с импульсно-кодовой модуляцией, введены второй реверсивный счетчик, дешифратор, делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь, триггер знака, источник эталонного напряжения, переключатель, два элемента задержки, блок совпаде30 ния и девять элементов И, причем первый из противофазных выходов ключа подключен через элемент задержки к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а второй выход ключа подключен через элемент задержки к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а выходы первого и третьего элементов И подключены к входу сложения первого реверсивного счетчика, выходы второ го и четвертого элементов И соединены с входом вычитания реверсивного счетчика, кроме того, первый выход ключа подключен к первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к единичному входу триггера знака, а второй выход ключа соединен с первым входом шестого элемента И, выход"которого соединен с нулевым входом триггера знака, а вторые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом блока совпадения, входы которого подключены к выходам ячеек первого и второго реверсивных счетчиков, при этом выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с входами второго реверсивного счетчика, одновременно выходы ячеек первого реверсивного счетчика соединены с входами цифроаналогового ра и генератора тактовой частоты, позволяет получить выход ИКИ-последовательности.

Однако в этом устройстве кодирование производится по линейному закону, а не по компрессированному закону А = 87,6 линейно-ломаного типа.

Цель изобретения — получение линейно-ломаного закона компрессии.

Цель достигается тем, что в кодирующее устройство с дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, со- l0 держащее блок разности, к первому входу которого подключен выход источника аналогового сигнала, а выход блока разности соединен С входом компаратора, выход которого соединен с уп-)5 равляющим входом ключа, импульсный вход которсго подключен к первому выпреобразователя, а выходы ячеек второго реверсивного счетчика подключены к входу дешифратора, выходы дешифратора подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя и к первым входам седьмого, восьмого, девятого элементов И, входы которых подключены к выходам делителя частоты, причем его вход соединен с выходом переключателя, вход которого соединен с положительным и отрицательным выходами источника эталонных напряжений, а управляющий вход переключателя подключен к единичному выходу триггера знака, при этом выходы седьмого, восьмого и девятого элементов

И подключены к эталонному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока разности, кроме того, выходы ячеек второго реверсивного счетчика и единичный выход триггера знака подключены к сигнальным входам дискретизатора, управляющий вход которо го соединен с вторым выходом генератора тактовой частоты, а.выходы дискретизатора служат выходом импульсно- кодомодулированного сигнала в параллельном коде.

На чертеже показана структурная электрическая схема устройства.

Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно-кодовой модуляцией содержит блок 1 разности, компаратор 2, ключ 3, генератор 4 тактовой частоты, элементы И 5-8, элементы 9 и 10 задержки, первый реверсивный счетчик 11, триггер 12 знака, элементы И 13 и 14, блок 15 совпадения, дискретизатор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, делитель 18 напряжения, элементы И 19-21, дешифратор 22, второй реверсивный счетчик 23, переключатель 24, источник 25 эталонного напряжения, источник 26 аналогового напряжения, причем последний подключен к первому входу блока 1 разности, выход которого соединен с входом компаратора 2, выход которого подключен к управляющему входу ключа 3, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора 4 тактовой частоты. Один иэ противофазных выходов ключа 3 подключен через элемент 9 задержки к первым входам первого и второго элементов И 5 и б. Второй выход ключа

3 является выходом Нр1-последовательности и одновременно он подключен через элемент 10 задержки к первым .входам третьего и четвертого элементов И 7, 8. Вторые входы элементов

И 5 и 8 подключены к единичному выходу триггера 12 знака. Вторые вхо» ды элементов И б и. 7 соединены с нулевым выходом триггера 12 знака.

Кроме того, выходы ключа 3 подключены к первым входам элементов И 13 и

14, вторые входы которых соединены

661789

В предлагаемом устройстве триггер

12 знака регистрирует знак, реверсивный счетчик 23 регистрирует номер сегмента, а реверсивный счетчик 11 — onс выходом блока 15 совпадения. Вы ходы элементов И 13 и 14 соединены соответственно с единичным и нул .вым входами триггера 12 знака. Выходы элементов И 5 и 7 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 11, а к его входу вычитания подключены выходы элементов И 6 и 8. Выходы первого реверсивного счетчика 11 подключены к соответствующим входам второго реверсивного счетчика 23. Выходы ячеек реверсивных счетчиков 11 и 23 подключены к входам блока 15 совпадения, а также вместе с единичным выходом триггера знака — к сигнальным входам дискретизатора 16, выходы которого и служат выходом ИКМ-сигнала в параллельном и-разрядном коде.

Управляющий вход дискретиэатора 16 соединен с вторым выходом генератора 4 тактовой частоты. Кроме того, выходы ячеек реверсивного счетчика 11 подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 17,.а выходы ячеек реверсивного счетчика 23 соединены с входами дешифратора 22, выходы которых подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 17 и к первым входам элементов И 19-21, вторые входы которых подключены к выходам делителя 18 напряжения, а выходы — к эталонному входу цифроаналогового преобразователя 17. Вход делителя 18 напряжения соединен с выходом переключателя 24, входы которого подключены к положительному и отрицательному выходам источника 25 эталонного напряжения.

Управляющий вход переключателя 24 соединен с единичным выходом триггера 12 знака. Выход цифроаналогового преобразователя 17 подключен к второму входу блока 1 разности.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Линейно-ломаное компрессирование заключается в следующем. Для каждой полуволны имеется одинаковое число сегментов. В пределах каждого сегмента шаг квантования постоянен. При переходе на соседний сегмент, соответствующий большему уровню кодируемого сигнала, шаг квантования удваивается. Число шагов квантования в пределах каждого сегмента, как правило, одинаково. Кодовое слово ИКМсигнала состоит, например, для аппаратуры ИКМ-30 рекомендованной МККТТ, из разряда .знака, трех разрядов номера сегмента и четырех разрядов номера уровня квантования в пределах сегмента. Для кодируемых мгновенных значений разной полярности, но одинакового абсолютного значения разница только в разряде знака. педеляет номер урорня квантования э пределах сегмента. Одновременно реверсивные счетчики 11 и 23, делитель

18 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 17 совместно и с другими элементами участвуют в получении ап5 проксимирующего напряжения, поступа" ющего на второй вход блока 1 разности. При подаче на первый вход блока 1 разности. положительной полуволны аналогового напряжения триггер 12 знака р находится в исходном нулевом состоянии, при этом открыты элементы И 5 и

8, число, накапливающееся в реверсивном счетчике 11 в каждое мгновение времени с точностью до шага квантования, соответствует аналоговому сигналу. Если уровень этого сигнала мал, то кодированиЕ происходит на первом сегменте характеристики компрессирования, при этом реверсивный счетчик

23 находится в нулевом состоянии.

Дешифратор 22 открывает элемент И 19, соответствующий минимальному напряжению П.1эт, снимаемому с дели=еля 18 эталонного напряжения. На эталонный вход цифроаналогового преобразовате ля 17 поступает минимальное эталонное напряжение. Этот преобразователь выдает на своем выходе аппроксимирующее напряжение. При повышении уровня положительной полуволны аналогового

30 сигнала число в счетчике ll растет, счетчик ll переполняется и, допустим, в счетчике 23 записывается единица.

Это значит,что кодирование происходит на втором сегменте. С помощью дешифратора 22 открывается элемент И 20, на эталонный вход цифроаналогового преобразователя 17 поступает эталон- . ное напряжение Uz, = 2Uq, т.е. на втором сегменте кодирование происходит с увеличенным вдвое шагом квантования и т.д. Если в реэерсивный счетчик 23 записывалась единица, а в реверсивном счетчике 11 нуль, то на выходе цифроаналогового преобразователя 17 обеспечивается необходимое напряжение (это напряжение соответствует концу -первого сегмента характеристики компрессирования) путем подачи сигнала с .соответствующего выхода дешифратора 22 на упраэляюп. ие

50 входы цифроаналогового преобразователя 17. При повышении числа в счетчике 23 увеличивается и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 17 э соответствии с законом

56 изменения уровней, соответствующих концам сегментов характеристики компандирования.

Когда триггер 12 знака находится в нулевом состоянии, это определяет такое положение переключателя 24, в котором к входу 18 делителя напряжения подается положительное эталонное напряжение E g . При уменьшении мгновенных значений аналогового сигнала до нуля импульсы на вход вычитания проходят через элемент И 8, умень661789 8 шается до нуля число в реверсивном счетчике 23, а затем также уменьшается до нуля число в реверсивном счетчике 11. При нулевом состоянии этих счетчиков блок 15 совпадения срабатывает и открывает элементы

И 13 и 14. Если при этом увеличивают. ся отрицательные мгновенные значения аналогового сигнала, то появится импульс на входе элемента 10 задержки и на входе элемента И 14, а значит и на нулевом входе триггера 12 знака.

Последний переходит в единичное состояние и закрывает .элементы И 5 и 8 и открывает элементы И 6 и 7. Импульс на выходе элемента 10. задержки проходит через элемент И 7 на вход сложения реверсивного счетчика 11. При этом одинаковые пб абсолютному значению положительные и отрицательные мгновенные значения аналогового сигнала кодируются одинаковыми комбинациями ячеек счетчиков 11 и 23, а состояние триггера знака свидетельствует о знаке кодируемого мгновенного значейия. При единичном состоянии триггера 12 знака переключатель 24 подключает к входу делителя 18 напряжения источник отрицательного эталонного напряжения. В моменты времени, определяемые генератором 4. тактовых частот в соответствии с требованиями теоремы Котельникова, отпирается дискретизатор 16, и на его выходах в параллельном коде появляется сигнал ИКМ.

Положительный эффект от внедрения данного предложения заключается в следующем:

Экономически является целесообразным иметь один универсальный кодер для ДМ и ИКМ (а не :различные их типы с различными законами компрессирования и с необходимостью их после.дующей стыковки). упрощается стыковка между аппаратурой уплотнения с ДМ и аппаратурой уплотнения с ИКМ.

Формула изобретения

Кодирукиаее устройство с дельта-модуляцией и импульсно- кодовой модуляцией, содержащее блок разности, к первому входу которого подключен выход источника аналогового сигнала, а выход блока разности соединен с. входом компаратора, выход которого соеДинен с управляющим входом ключа, импульсный вход которого подключен к первому выходу генератора тактовой частоты, второй выход которого соединен с управляющим входом дискретизатора, при этом сигнальные входы дискретизатора соединены с выходами ячеек первого реверсивного счетчика, а выходы реверсивного счетчиха являются выходом сигнала с импульсно-кодовой модуляцией, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, о целью получения линейно-ломаного закона компрессии, введены второй реверсивный счетчик, дешифратор, делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь, триггер знака, источник эталонного напряжения, переключатель, два элемента задержки, блок совпадения и девять элементов И, причем первый из противофазных выходов ключа подключен через элемент задержки к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а второй выход ключа подключен через элемент задержки к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы кото15 рых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а выходы первого и третьего элементов И подключены к входу сложения первого реверсивного счетчика, выходы второго и четвертого элемен-

_#_ тов И соединены с входом вычитания реверсивного счетчика, кроме того, первый выход ключа подключен к первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к единичному вхо25 ду триггера знака, а второй выход ключа соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера знака, а вторые входы пятого и шестого элементов И,соединены с выходом блока совпадения, входы. которого подключены к выходам ячеек первого и второго реверсивных счетчиков,при этом выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с входами второго реверсивного счетчика,одновременно выходы ячеек первого реверсивного счетчика соединены с входами цифроаналогового преобразователя,а выходы ячеек второго реверсивного счет-, 40 чика подключены к входу демифратора, выходы дешифратора подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя: и к первым входам седьмого, восьмого, девятого элемен45 тов И, входы которых подключены к выходам делителя частоты, причем его вход соединен с выходом переключателя, вход которого соединен с положительным и отрицательным выходами

50 йсточника эталонных напряжений, а управляющий вход переключателя подключен к единичному выходу триггера знака, при этом выходы седьмого, восьмого и девятого элементов И подключены к эталонному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока разности, кроме того, выходы ячеек второго реверсивного счетчика и едийичный выход триггера знака подклю60 чейы к сигнальным входам дискретизатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовой частоты,а выходы дискретизатора служат выходом импульсно-кодомодули65 рованного сигнала в параллельном коде.

08 дм

Составитель Г.Смелова

Редактор Л.устинова Техредо,андрейко Корректор О. Билак.

Л- М» " . . =»

Заказ 2512/65 Тираж 1059 Подписное

ПИИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Источники инФсрмацин, принятые во внимание при экспертизе

1. Венедиктов h1.Д. и др. Дельтамодуляция, М., Связь, 1976, с. 28.

661789 10

2. David Coodman."The AppIication

of DeIta ModuIation to AnaIog — РСМ .Encoding", BST3, voI 48, February, 1969, М 2, р 332, Fig 6.