Дискретный адаптивный дельта-модулятор Советский патент 1979 года по МПК H03K13/22 

1

Изобретение относится к технике связи и может служить для передачи видеосигналов.

Существующие в. настоящее время системы адаптивной дельта-модуляции (АДМ) можно разделить на две группы: непрерывную АДМ (НАДМ) и дискретную АДМ (ДАДМ).

В НАДМ величина, шага квантования изменяется в соответствии со средней мощностью передаваемого сигнала за некоторый интервал времени и может принять любое значение из конечной области задания.

В ДАДМ величина шага квантования практически изменяется в соответствии с мгновенной крутизной передаваемого сигнала и может принять определенное значение из конечной области задания. Существующие в настоящее время системы ДАДМ работают таким образом, что величина шага квантован 1я увеличивается в 2 раза при совпадении полярности соседних импульсов .Дельта-потока или уменьшается в 2 раза при несовпадении полярности.

Известен дискретный адаптивный дельта-модулятор, содержащий квантователь, блок адаптации и интегратор 1.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность квантования.

Известен дискретный адаптивный дельта-модулятор, содержащий схему вычитания, подключенную через квантователь к умножителю и блоку адаптации, соединенные через интегратор со схемой вычитателя 2.

Недостатком этого известного устройства является недостаточная точность квантования при значительном перепаде значений входного сигнала.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности устройства при любой величине перепада входного сигнала и повышение точности квантования.

Она достигается тем, что в дискретный адаптивный дельта-модулятор, содержащий элемент вычитания, квантователь, выхОд которого через блок адаптации и непосредственно подключен к умножителю, соединенному через интегратор с элементом вычитания, введен блок установления, рходной зажим которого подключен к выходу элемента вычитания, выходной зажим - к входу кантователя, а зажим управляющего входа - к выходу блока адаптации; блок установле ия содержит элементы памяти, пороговый, запрета, задержки и совпадения, перемножитель, два вентиля, выпрямитель, инвертор и сумматор, при этом входной зажим подключен к обоим вентилям, выпрямителю, к первому входу элемента совпадения и через элемент задержки ко второму входу элемента совпадения, выход которого соединен с входом элемента запрета, другой вход которого через пороговый элемент, перемножитель и элемент памяти подключен к зажиму управляющего входа, выход элемента запрета соединен с управляющими входами обоих вентилей, выход первого из которых через инвертор, а второго - непосредственно подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с выходным зажимом, а выход выпрямителя подключен к управляющему входу порогового элемента.

- На чертеже представлен предлагаемый дельта-модулятор. Он состоит из элемента 1 вычитания, квантователя 2, умножителя 3, блока 4 адаптации, интегратора 5, блока 6, установления, состоящего из элемента 7 памяти, перемножителя 8, порогового элемента 9, элемента 10 запрета, выпрямителя 11, вентилей 12 и 13, инвертора 14, сумматора 15, элемента 16 задержки и элемента 17 совпадения.

Дискретный адаптивный дельта-модулятор работает следующим образом.

Входной сигнал X и аппроксимирующий сигнал л подаются ва элемент вычитания. Разностный сигнал е проходит через блок установления на квантователь и управляет его работой.

Управление блоком установления работой квантователя осуществляется путем сравнения полярности сигнала е в соседние моменты квантования , а также измерения каждым. моментом квантования величины разностного сигнала е и сравнения ее с некоторым переменным порогом И, равным велич.рне зоны А. Если полярность сигнала е в моменты квантования 1„..1 и t« совпадает и ie Н, т.е. сигнал X находится в зоне А, то блок установления мешает нормальной работе квантователя. Тогда полярность очередного импульса дельтЗПотока Zjj не совпадает с полярностью сигнала е в момент квантования. Если полярность сигнала е в моменты tn-i и tn одинакова, то блок установления йе мещает нормальной работе квантователя, при которой полярность импульса Zn совпадает с полярностью сигнала е.

В том случае, если «олярность сигнала в в моменты tn и tn-J различна, то блок установления также не мешает нормальной работе квантователя.

Выходной сигнал блока 4/адаптации, величина которого, например, в момент квантования t.j. равна .„-1 поступает, в элемент 7 памяти и хранится там до следующего момента квантования, после чего списывается, и вместо него запоминается новый снгналДп . Выход элемента 7 памяти связан с одним входом перемножителя 8. Выходной сигнал перемножителя 8 поступает на управляющий вход порогового элемента 9 для установления его порога, равного Н. На сравнивающий вход порогового элемента 9 через выпрямитель 11 поступает разностный сигнал е для сравнения по величине с порогом Н.

Если Icl Н и элемент запрета 10 открыт, то выходной сигнал порогового элемента 9 проходит через нее и размыкает вентиль 12, а вентиль 13 замыкает. Б этом случае разностный сигнал поступает на квантователь 2 через замкнутый вентиль 13 инвертор 14 и сумматор 15, причем полярность его меняется в инверторе 14 на обратную. Тогда квантователь 2 в момент t вырабатывает импульс Zn отрицательной полярности, хотя действительная полярность сигнала е положительная, т. е. блок 6 установления произвел сбой работы квантователя.

Если lei Н, то выходной сигнал порогового элемента 9 замыкает вентиль 12, а вентиль 13 размыкает. Тогда разностный сигнал поступает на квантователь 2 через вентиль 12 и сумматор 15 без изменения полярности, следовательно, сбоя работы квантователя в данном случае не происходит.

Элемент {О запрета управляется выходным сигналом элемента 17 совпадения, на один вход которой поступает сигнал в. без задержки, а на другой вход с задержкой иа величину интервала квантования .. При совпадении полярнос1и сигналов на входах элемента 17 совпадения, последний своим выходным сигналом держит элемент 10 запрета в открытом состоянии. При несовпадении полярности входных сигналов элем1 т 17 совпадения своим выходным сигналом закрывает элемент 10 запрета и отключает выход порогового элемента 9 от ключей. В таком случае вентиль 12 остается в замкнутом состоянии, а вентиль 13 в разомкнутом, и осуществляется нормальная работа квантователя 2. Элементы 10, i6 и 7 необходимы для того, чтобы избежать ошибочного решения блока 6 установления в тех случаях,- когда сигнал попадает в зону В, причем 1BI/ |А|.

Из описания работы следует, что в любой момент квантования дельта-модулятор в отличие от известного принимает такое рещение, чтобы отклонение сигнала аппроксимации от исходного сигнала было минимальным.

Независимо от величины перепада входного сигнала дельта-модулятор устанавливает величину щага квантования минимальной. В установившемся режиме расхождение величин сигналов ошибки квантования в известном и предлагаемом дельта-модуляторах становится особенно заметным и достигает нескольких децибел. Формула изобретения 1.Дискретный адаптивный дельта-модулятор, содержащий элемент вычитания, квантователь, выход которого через блок адаптации и непосредственно подключен к умножителю, соединенному через интегратор с элементом вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен блок установления, входной зажим которого подключен к выходу элемента вычитания, выходной зажим - к входу квантователя, а зажим управляющего входа - к выходу блока адаптации. 2.Дискретный адаптивный дельта-модулятор по п. I, отличающийся тем, что, с целью повышения точности квантования, блок установления содержит элементы памяти, пороговый, запрета, задержки и совпадения, перемножитель, два вентиля, выпрямитель, инвертор н сумматор, при этом входной зажим подключен к обоим веатилям, выпрямителю, к первому входу элемента совпадения и через элемент задержки ко второму входу элемента совпадения, выход которого соединен с входом элемента запрета, другой вход которого через пороговый элемент, перемножитель и элемент памяти подключен к зажиму управляющего входа, выход элемента запрета соединен с управляющими входами обоих вентилей, выход первого из которых через инвертор, а второго - непосредственно подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с выходным зажимом, а выход выпрямителя подключен к управляющему входу порогового элемента. Источники информации,-принятые во внимание при экспертизе 1.Jagant N. S., BS TY,v49, № 3, 1970, p. 321-343, 2.Патент США № 3706944, МКИ Н 03 К 13/22, 30.07.74.