Устройство для компандированной дельта-модуляции Советский патент 1984 года по МПК H04J3/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в установках передачи информации с генератором величины шага. Известно устройство для компандированной дельта-модуляции, содерж щее последовательно соединенные бло сравнения и триггер, выход котррого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов lj . Однако известное устройство имеет большой уровень шума. Цель изобретения - уменьшение уровня шума. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для компандированной дельта-модуляции, содержащее последовательно соединенные бло сравнения и триггер, выход которого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, введены ген ратор компандирующих сигналов и узе преобразования компандирующих сигна лов, причем выход триггера соединен с входом генератора компандирующих сигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов второй вход которого соединен с выходом генератора компандирующих сигналов, причем дополнительный вхо интегратора соединен с выходом узла преобразования компандирующих сигналов, третий вход которого соедине с генератором тактовых импульсов. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства, на фиг. 2 - вариан выполнения узла преобразования компандирующих сигналов, на фиг. Зи4 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство для компандированной дельта-модуляции содержит блок 1 сравнения, генератор 2 тактовых импульсов, триггер 3, интегратор 4, состоящий из цифро-аналогового преобразователя 5 и цифрового накапливающего сумматора 6, генератор 7 компандирующих сигналов, узел 8 преобразования компандирующих сигналов, содержащий блок 9 сравнения (фиг. 2), регистр 10 сдвига, первый второй, третий и четвертый элементы И 11-14 соответственно, первый, второй и третий элементы ИЛИ 15-17 соответственно, первый и второй инверторы 18 и 19 соответственно. Устройство работает следующим образом. Подводимый от микрофона или аналогичного источника аналоговый сигнал подается к блоку 1 сравнения. Выходной сигнал этого блока подается к триггеру 3, который на основе сигнала считьшания сохраняет на тактовом входе действительное мгновенное значение считываемой величины. Цифровой накапливающий сумматор 6 и цифро-аналоговый преобразователь 5 работают совместно и представляют обычный для дельта-модуляции интегратор 4, Выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя 5 подается на вход блока 1 сравнения. Таким путем выходной сигнал блока 1 сравнения дает полярность разности между входным аналоговым сигналом и выходной величиной цифро-аналогового преобразователя 5. Эта полярность в виде считываемой величины запоминается триггером 3 путем управляющего действия тактового сигнала на входе. Триггер 3 дает дельта-модулированный выходной двоичный сигнал Dj. Генератор 7 вычисляет для каждой считываемой величины требуемую величину шага на основании заданного алгоритма, необходимую для получения компандированной величины шага в соответствии с прошедшей кривой заданного напряжения. Величина шага подается в накапливаюш.ий сумматор 6, где она складывается с величиной, вырабатываемой сумматором, или вычитается из нее. В представленном примере осуществления между генератором и накапливающим сумматором 6 дополнительно добавлен узел 8. В соответствии с алгоритмом, предусмотренным в генераторе 7, вычисленная величина шага должна проходить через узел 8 и модифицироваться в соответствии с рассматриваемьяизобретением. Выходной сигнал триггера 3 управ- ляет сложением и вычитанием в накапливающем сумматоре 6. Если блок 1 сравнения обнаруживает, что выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя 5 меньше чем входной аналотовый сигнал, тогда величина шага добавляется к величине сигнала в накапливающем сумматоре 6. Если, на борот, выходной сигнал цифро-аналоговоро преобразователя больше, чем входной аналоговый сигнал, тогда блок сравнения ставит триггер в положение, вместо положения О, вследствие чего величина шага генератора 7 вычитается из величины сигнала в накапливающем сумматоре 6 Генератор 7 вычисляет требуемую величину шага в соответствии с содержащимся в нем алгоритмом компандирования, который со своей стороны не имеет существенного значения для данного изобретения. Важно однако, что алгоритм компандирования величи ны шага обеспечивает минимальную величину шага и в нем предусмотрены устройства, распознающие когда достигнута минимальная величина шага. Входной аналоговый сигнал совместно с прямоугольными импульсами накапливающего сумматора, следующим с частотой считывания, изображен на фиг. За. При приближении величины аналого вого сигнала к сигналу накапливающего сумматора возникает один шаг в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от разни цы между аналоговым сигналом и сигналом накапливающего сумматора. Это процесс протекает при управлении со сторонь генератора 7. Если, наприме как показано в точке X на фиг. За, аналогоЁый сигнал предположительно достигает такой величины, которая соответствует сигналу накапливающег сумматора в данный момент считывани то при этом возникает дополнительны нуль, который прерывает серию, из последовательно чередующихся единиц и нулей, характерную для типичного сигнала покоя, и смещает вверх сигнал накапливающего сумматора на такую величину, которая соответству минимальному шагу генератора 7. Пр этом (на выходе демодулятора, на другом конце участка передачи сигналов) возникает сигнал с увеличенной амплитудой вместо нормального сигнала покоя. Частота таких спорадически возникающих отклонений- неве лика, но лежит в диапазоне звуковых частот, которые проходят через обыч 434 но.применяемый фильтр низкой частоты, служаш.ий для отфильтровывания составляющих частоты считывания. Это явление, как показано в точке У на фиг. За, может повторяться через спорадические интервалы и приводит к неразборчивости передачи, если сигнал накапливающего сумматора, как это показано в точках Z, проходит вблизи уровня сигналов покоя. При этом могут возникать дополн-ительные шаги в том или другом направлении вместо обычной неискаженной серии из единиц и нулей. Получаемая в рассматриваемом примере серия двоичных сигналов показана на фиг. 36. Начальная неискаженная передача сигналов покоя, состоящая из чередующихся единиц и нулей, в точке X и в дальнейших точках У, Z и т.д. прерывается серией более или менее случайных сигналов. При этом возникают нежелательные компоненты шума, хотя и с низким уровнем, но в диапазоне звуковой частоты, причем этот шум сльшен за демодулятором. Вычисленная генератором 7 величина шага подается в узел 8 в виде кодированной серии двоичных сигналов, в которой двоичный сигнал О является максимальной величиной, а двоичный сигнал 8 - минимальной величиной. Двоичные сигналы от О до 6 без изменений проходят к накапливающему сумматору. Двоичные сигналы от О до 7 анализир тотся посредством первого элемента ИЛИ 15, выходной сигнал которого поступает в виде двоичной единицы 1, если входной сигнал, поступающий на двоичные линии от О до 7, будет 1. Эта величина шага, поступающая от генератора 7, больше, чем заданное минимальное значение, поэтому она не нуждается в модификации посредством модифицир тощего устройства при передаче величины шага накапливающему счмматору. Эта задача решается посредством выходного сигнала первого элемента ИЛИ 15, который применяется в качестве подготовительного звена перед двумя элементами И 13 и 14, которые пропускают без изменений двоичные сигналы 7 и 8 через элементы ИЛИ 17 и 16, подавая их к накапливающему сумматору. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ 15

инвертируется посредством второго инвертора 19, выходной сигнал которого при указанных условиях снова запирает элементы И 11 и 12, причем оба эти элемента И подают двоичный сигнал О к элементам ИЛИ 16 и 17 и не препятствуют прохождению двоичных сигналов 7 и 8.

Если от генератора 7 должен передаваться двоичный сигнал 8 в качестве двоичной величины 1, тогда должно начинать работать модифицирующее устройство и изменять величины шагов, вводимых в накапливающий сумматор. Это критическое условие распознается с помощью первого элемента ИЛИ 15 и посредством выходного сигнала с последнего превращается в состояние О. Сигнал О, поступающий из первого элемента ИЛИ 15, препятствует непосредственному переходу двоичных сигналов 7 и 8 через элементы И 14 и 13 в элементы ИЛИ 17 и 16. Одновременно происходит инвертирование сигнала О, поступающего от первого элемента ИЛИ 15, во втором инверторе 19 и осуществляется подготовка элементов И 11 и 12. Вследствие этого сигнал 1 с выхода блока 9 сравнения передается посредством первого инвертора 18 и через первый элемент И 11 и третий элемент ИЛИ 17 передается на выходную линию двоичного сигнала 8. При этих условиях выявляются величины всех шагов, передаваемых в накапливающий сумматор, во всех двоичных положениях от О до 6 для сигнала О, таким же образом передается сигнал О в двоичном положении 7 с выхода блока сравнения, но в этом случае передается сигнал 1 в двоичном положении 8. Б дальнейшем регистр 10 сдвига выполняет сдвиг на одну двоичную единицу. При каждом такте, считывания последний переданный сигнал дельта-модуляции выдается этим регистром сдвига, в то время как новый двоичный сигнал подается с выхода триггера 3. Сокращение Dj, применяется для обозначения самого последнего двоичного сигнала дельтамодуляции, а Dj, обозначается предшествующий двоичный сигнал дельта-модуляции. Во время каждого такте ц - сигналы поступают, совместно на вход блока 9 сравнения, выходной сигнал которого в виде двоичного сигнала 7 или 8 определяет величину шага, передаваемого в накапливающий сумматор.

В приведенной таблице представлены выходные величины для двоичных сигналов 7 и 8 в зависимости от двоичных сигналов D и 0„ дельта-модуляции

В этой таблице даны величины выходных двоичных сигналов 7 и 8 в функции от БП и D . , когда двоичные сигналы от О до 7 все вместе определяют уровень О и модификация должна работать. Если двоичные сигналы от О до 7 не все определяют О, тогда передаются двоичные сигналы от О до 8 по мере их поступления, и в этом случае узел 8 не работает.

На. фиг. 4а и 4б представлены результаты этого метода.

Когда вычисленная величина соответствует минима льной величине шага, а новый двоичный сигнал дельта-моду ляции не равен предшествующему сигналу, то в качестве величины шага в накапливающий сумматор подается удвоенное значение минимальной величины шага (фиг. 4а). Результатом этой модификации является автоматическая подстройка величины шага в целях растягивания уровня сигнала. На фиг. 4а прямоугольные сигналы накапливающего сумматора увеличены вдвое, как только достигнута точка X и сигнал накапливающего сумматора равен аналоговому сигналу или меньше его, получается минимальная величина шага и передается двойной сигнал О вследствие чего прерывается предшествующая серия из чередующихся нулей и

единиц. При последующем такте снова начинается удвоение минимальной величины шага, за которой следует снова серия чередующихся нулей и единиц. Таким образом, сигнал накапливающего сумматора изменяется для растягивания уровня сигнала покоя, чем исключаются нежелательные сигналы шума, которые, как было показано на фиг. 3 могли бы возникать.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПАНДИРОВАННОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и триггер, выход которого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня шумов, введены генератор компаНдирующих сигналов и узел преобразования компандирующих сигналов, причем выход триггера соединен с входом генератора компандирующих сигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов, второй вход которого .соединен с выходом генератора компандирующих сигналов , причем дополнительный вход с (О интегратора соединен с выходом узла преобразования компандирующих сигна /) лов, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов.

Ф(1г.2

Аналоговый сигнал

TJOJarUTl-JTIIIlIIXI

V А

1082343

Напряжение накапливающего сумматора

2 Z г г 1

nOKOi

| т го1 шйайа

Спорадические

Серия dS0u4Hbin сигналов

Фиг.З

Напряжение накапливающего сумматора

Чй.

ilmTJ rijijiJijnLr Ln

Cef)ufl двоичны), сигналов

Фме.Ч