Устройство для дельта-модуляции Советский патент 1984 года по МПК H03K13/22 

111 Изобретение относится к импульсной технике и технике связи, конкрет но к устройствам для дельта-модуляци и может быть использовано при разработке блоков кодирования сигналов в системах автоматического управления„ Известно устройство для кодирования аналоговых сигналов с использованием дельта-модуляции, содержа щеепоследовательно соединенные ин тегратор, блок сравнения и компаратор, другой вход блока сравнения чевходной иирез фильтр подключен к не ij. Недостаток устройства - невысокая точность кодирования. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устрой ство 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 соответственно к дополнительньгм входам управляемого счетчика, и логический блок 2 Недостаток этого устройства заключается в невысокой точности преобразования входного сигнала, поскольку при формировании импульснрй последовательности в нем не учитыва ется величина ошибки квантования и характер изменения этой ошибки. Цель изобретения - повьш1ение точности преобразования сигнала. Поставленная цель достигается тем что в устройство для дельта-модуляции, содержащее высокочастотный дель та-модулятор, вход которого подключен к входной шине устройства, синхронизирующий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы подкпючены к соответствующим входам управляемого счетчика, информационный выход которого соединен с информационным входом блока памяти, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к дополнительньм входам управляемого счетчика, введен анализатор ошибки и формирователь дельта-сигнааа, выход которого соединен с выходом устройства, входы анализатора ошибки подключены к соответствующим выходам управляемого счетчика, а выходы - к соответствующим управляющим входам 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. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы поясняющие его работу. Устройство для дельта-модуляции содержит (фиг. 1) высокочастотный дельта-модулятор 1, вход которого подключен к входной шине устройства, а прямой и инверсный выходы подключены cof ответственно к первому и второму входам управляемого счетчика 2, информационный выход (которого соединен С информационным входом блока 3 памяти, прямой и инверсньй выходы которого подключены соответственно к первому и второму дополнительным входам управляемого счетчика 2, выходы которого соединены с входами анализатора А ошибки, ВЫХОДЫкоторого подключены к управляющим входам формирователя 5 дельта-сигнала, выход которого соединен с выходом усфройст ва, дополнительный выход формиррвате-, 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 визирующими 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 Тц, выраженных в шаге квантования; В - разряды управляемого счетчика 2, отражающие разность между приращением сигнала, поступающего на дельта-модулятор 1 и приращением сигнала на выхог.., формирователя 5 дельта-сигнала; Г - выходной сигнал переноса управляемого счетчика 2, Двыходной сигнал блока 3 памяти Е выходной сигнал устройства FU импульс низкой тактовой частоты. Устройство работает следующим образом (фиг. 1 и 2). 3113 Входной аналоговый сигнал x(t) подается на вход высокочастотного дельта-модулятора 1, работающего на такто вой частоте F, поступающей от генератора 6 тактовых импульсов. На выходах высокочастотного дельта-модулятора 1 образуются две цифровые последсвательности, представляющие собой пря мой и инверсный дельта-сигналы, в которых положительными импульсами отражается соответственно количество положительных (фиг. 2А) и отрицательных .(фиг. 2 Б) приращений аналоговых сигналов, выраженных в шаге квантования & . Эти последовательности поступают 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 памяти посредством дополнительного выхода формирователя 5, присутствует 1, то обеспечивается режим вычита«кия управляемого счетчика 2 при помощи В его дополнительных входов, в пpoтив ном случае осупдествляется сложение, Если тактирование блока 3 памяти пр водится на более низкой частоте FH т (фиг. 2,Рц), а его выходной сигнал равен, например, 1, то в , управляемом счетчике 2 за период Т 1/F запишется в обратном коде чийдо h, равное количеству отри цательных приращений за период, а число положительных приращений за этот же период составит ч.РтТ„-п, где произведениеF-Тц - число опробований сигнала высокочастотным дельта-модулятором 1 за такт Т . При восстановлении аппро. симирую щей входной функции х (-i) из выходного сигнала блока 3 памяти, оценивая вес каждого тактируемого символа О шагом Квантования, равным Р -( Ь 3 символа 1 шагом Р (FT /F)u , можно считать, что в управляемом счетчике 2 младшие разряды (фиг. 2В) отражают разницу между входной функцией j((-t) и аппроксимацией x(i),пронормированну к шагу квантования ft , Действительно в счетчик 2 записывается только чис ло приращений, которые отличают аппроксимирующую функцию х(-1) от вхо ной функции x(i), а это отличие определяется алгоритмом работы управл мого счетчика 2. Таким образом, в устройстве имеется возможность управлят1 его работой по анализу ошибки квантовани:я. Это условие реализуют по выходной цифровой последовательности, для чего в устройство введен анализатор А ошибки и формирователь 5 дельта-сиг-, нала. Анализатор t 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 зна- ка дельта-сигнала только втех случаях, когда ошибка велика (больше Р/2). Если в момент tj (фиг. 2) ошибка квантования меньше допустимой, то в формирователе 5 дельта-сигнала знак приращения аппроксимирующей функции сохраняется, что обеспечивает меньшую ошибку квантования Гобласть 51). той же ситуации при обычной дельтамодуляции после изменения шага квантования ошибка квантования увеличивается (область 52). В данном устройстве точность преобразования повышается за счет того, что тактирование блока 3 памяти осуществляется только при наличии на выходе анализатора 4 ощибки 1, которая разрешает прохождение положительных фронтов импульсов, следующих с частотой F(, . Повьш1ение точности преобразования Iсигнала также достигается изменение1м знака дёльта-сигнала в тех случаях, когда предьщущее 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 х() изменяет знак своей производной. Для выполнения второго условия введено ограничение, заключающееся в том, что при ошнбке 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, когда ошибка квантования превьшает ве- -личину Р, на его выходе переноса появляется импульс (фиг. 2Д), а в счетчике 2 записывается число, обратное предьщущему, что эквивалентно .5 .11 тому, как если Оы отсчет ошибки квантования осуществляется от аппроксимирующей функции х(-1) дельта-сигнала, в котором сделан противоположный по знаку шаг. Для повьппения точности преобразова ния сигнала формирователь 5 дельтасигнала может быть вьтолнен с использованией известных алгоритмов компандйрования. В этом случае формируется так.ой дельта-Сигнал, в котором вес каждого символа зависит от статистичерких характеристик входного сигнала 9 как в адаптивных дельта-модуляторах. В предлагаемом устройстве операция компандирования может осуществляться не только по анализу выходной последовательности импуль ов, но и по результатам анализа ошибки квантования. Наибольший технический эффект достигается при использовании устройства в области низких скоростей передачи, когда необходимо обеспечить достаточную разборчивость речи, передаваемой с использованием 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

FH A

Г