Устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией Советский патент 1980 года по МПК H03K7/10 

а инверсные выходы счетчика регистра соединены со входами элемента И и через вторую группу двухвходовых элементов И - с соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента И связан с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки - со входом счетчика-регистра и с управляющими входами группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с управляющими входами первой группы элемента И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда является выходом всего устройства. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для уменьщения щума квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит фазо-импульсный модулятор 1, генератор 2 ступенчатого напряжения, ключ 3, матрицу 4, первую группу двухвходовых элементов И 5, ячейку памяти разряда б, счетчик-регистр 7, элемент И 8, вторую группу двухвходовых элементов И 9, линию 10 задержки, генератор 11 тактовой частоты и счетчика 12, причем прямые входы счетчика-регистра 7 соединены с входами матрицы 4, и через группу двухвходовых элементов И 5 - с соответствующими входами ячейки памяти разряда 6, а инверсные выходы счетчика-регистра 7 соединены со входами элемента И 8 и через вторую группу двухвходовых элементов И 9 - с соответствующими установочными входами триггеров счетчика 12, выход элемента И 8 связан с установочным входом генератора 2 ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика 12 соединен с управляющим входом ключа 3 и через линию задержки 10 соединен со входом счетчика-регистра 7 и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И 9, выход матрицы 4 соединен через ключ 3 с информационным входом генератора 2 ступенчатого напряжения; выход генератора 2 ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора 1, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с управляющими входами группы элементов И 5, выход генератора тактовой частоты 11 соединен со счетным входом счетчика 12, выход ячейки памяти 6 является выходом всего устройства. Устройство работает следующим образом. Счетчик-регистр 7, вторая группа двухвходовых элементов И 9, линия 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов и счетчик 12 формируют временную импульсную последовательность по закону арифметической прогрессии. Если предварительно установить счетчикрегистр 7 в О, а счетчик 12 установить в состояние 2 -1 и подать на вход счетчика 12 импульсы (фиг. 2а), то первый входной импульс от генератора 11 тактовой частоты переполнит счетчик 12 и импульс переполнения занесется в счетчик-регистр 7 и перепищет код С) () - 1 в счетчик 12. Следующий импульс ДС 1 на выходе счетчика 12 появляется через ДУ2 2 -Ci-2 входных импульсов от генератора тактовой частоты. Таким образом, на каждое приращение ACg 1 должно поступить ДУг ЛСг- 1 С импульсов. Поэтому на выходе счетчика 12 (фиг. 26) дискретизирующие импульсы появляются в последовательности, определяемой членами арифметической прогрессии: l-f2 + 3-f... + С С/2(С + 1). Общее количество импульсов на входе счетчика 12 равно:„ N.,;|: Се. Заполнение разрядов счетчика-регистра 7 импульсами дискретизации будет продолжаться в течение времени t At + 2At + 3At ...-bCAt C/2(C+l)At. С прямых выходов триггеров счетчика-регистра 7 информация, записанная в разрядах, поступает на вход матрицы 4, с выхода которой сигнал, пропорциональный количестку импульсов, поступивщих на вход счетчика-регистра 7 через ключ 3, проходит на вход генератора ступенчатого напряжения 2. Ключ 3 управляется импульсом с выхода счетчика 12. В качестве генератора 2 ступенчатого напряжения может быть использовано любое другое устройство, например, фиксатор уровня напряжения. Так как емкость счетчика-регистра 7 равнаС , то числовое текущее значение напряжения на выходе матрицы 4 выразится: итек где п - количество разрядов счетчика; VK-вес К-го разряда; Z ц- логическое значеьие триггера раз- ряда. Таким образом, при линейном нарастани: количества импульсов на входе счетчика-ре.истра 7 на выходе генератора 2 ступенчатого напряжения (фиг. 2в) напряжение изленяется по закону арифметической прогрессии:UhWKc AU + 2AU + 3AU + ...-bCAU C/2(C-fl)AU Напряжение с выхода генератора 2 ступенчатого напряжения поступает, как фавнивающее, на вход фазо-импульсного модулятора 1, где входной сигнал сравнивается со ступенчатым напряжением (фиг. 2г). В момент обнуления счетчика-регистра 7 на второй вход управления гешратора 2 ступенчатого напряжения с выхода элемента И 8 подается импульс установки генератора 2 ступенчатого напряжения. При равенстве амплитуды напряжения входного сигнала и напряжения с выхода генератора 2 ступенчатого напряжения на выходе фазо-импульсного модулятора 1 появляется импульс разрешения на перенос информации с разрядов счетчика регистра 7 через первую группу двухвходовых элементов И 5 в ячейку памяти разряда 6 (фиг. 2д) Предлагаемое устройство обеспечивает следующие преимущества: возможность улучщения качества передачи слабых сигналов, так как малые сигналы в большей мере, чем большие подвержены мешающему воздействию шумов квантования; расширение динамического диапазона при неизмениом отношении сигнал/шум для малых уровней сигнала в К () - 1 раз; увеличение отношения сигнал/шум для минимального значения сигнала по отношению к максимальному его значению в раз при неизменном количестве уровней квантования. Высокая достоверность восстановления информации на приемной стороне декодером, связанная с легко восстанавливаемым линейно-нарастающим законом изменения эталонного сигнала, задающим закон кодирования и декодирования. Формула изобретения Устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых элементов И, счетчик, элемент И, тактовый генератф, фазо-импульсный модулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при малом уровне сигнала, в него введены генератор ступенчатого напряжения, ключ, матрица, счетчик-регистр. Вторая группа двухвходовых элементов И, линия задержки, причем, прямые выходы счетчика-регистра соединены с входами матрицы и через первую группу двухвходовых элементе И - с соответствующими входами ячейки памяти разряда, а четыре инверсные выхода счетчика-регистра соединены со входами элемента И и через вторую группу двухвходовых элементов И с соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента соединен с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки соединен со входом счетчика - регистра и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с входной клеммой, а выход соединен с управляющими входами первой группы элементов И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда подключен к выходной клемме. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гуревич В. Э., Лопушнян Ю. Г., Рабинович Г. В. Принципы импульсно-кодовой модуляции в системах телефонной связи. М., 1968, с. 24. 2.Кэтермоул К. В. Принципы импульснокодовой модуляции. М., 1974, с. 305 (протоип).

быхоб t

Вход

Ч

н

L -r- TTI:тп

1

. J

- -- -

- - ь

I

/2

0U8.i

Hill