Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно-кодовой модуляцией Советский патент 1979 года по МПК H03K13/22 

(54) КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ И ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ pa и генератора тактовой частоты, позволяет получить выход ИКМ-последоватольности. Однако в этом устройстве кгдирование производится по линейному закону, а не по компрессированному за ,кону А 87,6 линейно-ломаного типа Цель изобретения - получение лине но-ломаного закона компрессии Цель достигается тем, что в кодирующее устройство с дельта-модуляцие и Кмпуйьсно-кодовбй модуляцией, содержащее блок разности, к первому входу которого подключен выход источ ника аналогового сигнала, а выход бл ка разности соединен с входом компаратора, выход которого соединен с уп равляющим входом ключа, импульсный вход которого подключен к первому вы 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 реверсивного 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 совпадения и девять элементов И, причем пер вый 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 второго и четвертого элементов И соединены с входом вычитания реверсивного счетчика,.кроме того, первый выход ключа подключен к первому входу пятого элемента И, выход которого под ключён к единичному входу триггера знака, авторой выход ключа соедине с яервым входом шестого элемента И, выходкоторого соединен с нулевым входом триггера знака, а вторые вхо ды пятого и шестого элементов И сое динены 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 реве сивного -счетчика, одновременно выход ячеек первого реверсивного счетчика соединены с входами дифроаналогового преобразователя, а выходы ячеек второго реверсивного счетчика подключены к дешифратора, выходы демифратора 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 которого соединен с вторым выходом генератора тактовой частоты, а выходы дискретизатора служат выходом импульсно-о кодомодулированного сигнала в параллельном коде. . На чертеже показана структурная электрическая схема .устройства. Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно-кодовой модул-яцией содержит блок 1 разности, компаратор 2, ключ 3,.генератор 4 тактовой частотьЗ, элементы И 5-8, элементы 9 и 10 задержки, первый реверсивный счетчик 11, триггер 1-2 знака, элементы И 13 и 14, блок 15 совпадения, дискретизатор 16, цифроаналоговый преобразоратель 17, делитель 18 н.апряжения, элементы И 19-21, дешифратор 22, второй реверсивный счетчик 23, переключатель 24, источник 25 эталонногс напряжения, источ.ник 6 аналогового напряжения, причем последний подключен к первому входу блоки 1 разности, 1зЫход 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 из противофазных выходов ключа 3 подключен через элемент 9 задержки к первым входам первого и второго элементов И 5 и 6. Второй выход ключа 3 является выходом .ЦМ-последовате.льности 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 входы элементов И 6 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 с выходом блока 15 совпадения. Выходы элементов И 13 и 14 соединены соответственно с единичным и нулевым 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 подклю чены 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 ИЮ-1-сиг нала в параллельном п-разрядном коде Управляющий вход дискретизатора 1 соединен с вторым выходом генератора 4 тактовой частоты. Кроме того, выходы ячеек реверсивного счетчика 1 подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 17,,а выходы ячеек реверсивного счетчика 2 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 нап ряжения, а выходы - к эталонному входу цифроаналогового преобразовате ля. 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 цифроаналоговог 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 сегмен та 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 ЙКМсигнала 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. В предлагаемом устройстве триггер 12 знака регистрирует знак, реверсив ный счетчик 23 регистрирует номер се мента, а реверсивный счетчик 11 - оп 896 ределяет номер уровня квантования в пределах сегмента. Одновременно реверсивные счетчики 11 и 23, делитель 18 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 17 совместно и с другими элементами участвуют в получении аппроксимирующего напряжения, поступающего на второй вход блока 1 разности. При подаче на первый вход блока 1 разности- положительной полуволны аналогового напряжения триггер 12 знака находится в исходном нулевом состоянии , при этом открыты элементы И 5 и В, число, накапл-ивающееся в реверсивном счетчике 11 в каждое мгновение времени с точностью до мага 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 и,1эт , снимаемому с делителя 18 эталонного напряжения. На эталонный вход цифроаналогового преобразовате-ля 17поступает минимальное эталонное напряжение. Этот преобразователь выдает на своем выходе аппроксимирующее напряжение. При повышении уровня положительной полуволны аналогового сигнала число в счетчике 11 растет, счетчик 11 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 2Ui3T , т.е. на втором сегменте кодирование происходит с увеличенным вдвое шагом квантования и т.д. Если в реверсивный . счетчик 23 записывалась единица, а в реверсивном счетчике 11 нуль,, то на выходе цифроаналогового преобразователя 17 обеспечивается необходимое напряженке (это напряжение соответствует концу -первого сегмента характеристики компрессирования) путем подачи сигнала с .соответствующего выхода дешифратора 22 на управляющие входы цифроаналогового преобразователя 17. При повышении числа в счетчике 23 увеличивается и напряжение на выходе, цифроаналогового преобразователя 17 в соответствии с законом изменения уровней, соответствующих концам сегментов характеристики компандирования. Когда триггер 12 знака находится JB нулевом состоянии, это определяет такое положение переключателя 24, в котором к входу 18 делителя напряжения подается положительное эталонное напряжение Еэт. При уменьшении мгновенных значений аналогового сигнала о нуля импульсы на вход вычитания роходят через элемент И 8, уменьшается 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 увеличиваются 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 б и 7. Импуль на выходе элемента 10..задержки проходит через элемент И7 на вход сложения реверсивного счетчика 11. При этом одинаковые по 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 значения. При единичном состоянии триггера 12 знака переключатель 24 подключает к входу делителя 18 напр жения источник отрицательного эталонного напряжения. В моменты времени, определяемые генератором 4 такто ь1х частот в соответствии с требованиями теоремы Котёльникова, 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 раэличнь1ми законами компрессирования и с необходимостью их после.дующей стыковки). Упрощается стыковк между аппаратурой уплотнения с ДМ и. аппаратурой уплотнения с ИКМ.

Формула изобретения

Кодируйщее устройство с дельта-модуляццей и импуль сн5-кодовой модуляцией, содержащее блок разности, к .первому входу которого подключен выход Источника аналогового сигнала, а вьрсод блока разности соединен свходом компаратора, выход которого 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 выходйми ячеек первого реверсивного счетчика, а выходы реверсивного счетчика являются выходом сигнала с импульсно-кодовой мсщуляцйей, отличающееся тем, что, о целью получения линейно-ломаного закона компрес8

сии, 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 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 второго 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 входам.и цифроаналогового преобразователя,а выходы ячеек второго реверсивного счетчика подключены к входу детоифратора, 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 дейятого 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 с игнальным входам дискретизатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовой частоты,а выходы дискретизатора служат выходом импульсно-кодомодулировапного сигнала в параллельном коде

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2 . David Coodinan.The Application of ,DeIta Modulation to Analog - PCM Encoding, BST3, vol 48, February, 1969, № 2, p 332, Fig 6.