Кодирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для аналого-дискретного преобразования сигналов, в цифровых системах связи,5

Известно кодирующее устройство, содержащее аналоговое запоминающее ус-тройство в виде последовательно соединенных входного операционного усилителя, ключа, запоминающего конденсатора tO и буферного усилителя,преобразователь . напряжения в код с дополнительным компаратором, соединенным выходом с логическим устройством, а входом - со входом аналого-цифрового преобразова- j теля, источник опорных напряжений, резистивную цепь и дополнительный ключ, управляемый логическим устройств ом 1 ,

Недостаток известного кодирующего 20 устройства заключается в ограниченном динамическом диапазоне и малом отношении сигнал-шум квантования.

Известно также кодирующее устройство, содержащее амплитудно-импульс- 25 ный модулятор, состоящий из двух клю- чей и запоминающего конденсатора, первый вывод которого соединен с выходами первого и второго ключей, управляющие входы которьлх соединены с гене- ЗО

ратором управляющих .импульсов формирователь линейного сигнала, первый вход которого соединен с выходом компаратора и с управляющим входом блока логического управления, а его управляющий вход и вход блока логического управления соединены с генератором управляющих импульсов,источник эталонных напряжений,соединенный входами с соответствующими выходами блока логического управления, а выходом - с nepBfcJM входом компаратора 2,

Недостатком, этого кодирующего устройства также является ограниченный диапазон и малое отношение сигналшум квантования.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и улучшение отношения сигнал-шум квантования.

Поставленная цель достигается тем, что в кодирующее устройство, содержащее амплитудно-импульсный модулятор, состоящий из двух ключей и запоми.нающего конденсатора, первый вы.вод которого соединен с выходами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с генератором управляющих импульсов, формирователь линейного сигнала, первый вход которого соединен с выходом компаратора и с управляющим входом блока логического управления, а его управляющий вход и вход блока логического управления соединены с генератором .управляющих импульсов, источник эталонных напряжений, соединенный входами с соответствующими выходами блока логического управления, а выходом с первьм входом компаратора, введены дополнительный запоминающий конденсатор, два дополнительных ключа, зарядный резистор и усилитель, причем усилитель подключен между выходом первого ключа и вторым входом компаратора, второй вывод запоминающего конденсатора и первый вывод дополнительного запоминающего конденсатора подключены к выходу первого дополнительного ключа, второй вывод дополнительного запоминающего конденсатора и первый вывод зарядного-резистора подключены к выходу второго дополнительного ключа, второй вывод зарядного резистора соединен с первым входом компаратора, входы дополнительных ключей подключены к общей шине, а их управляющие входы и управляющий вход усилителя подключены к генератору управляющих импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема кодирующего устройства

Кодирующее устройство содержит амплитудно-импульсный модулятор, состоящий из двух ключей 1 и 2. и запоминающего конденсатора 3, первый вывод которого соединен с выходом первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с генераторо

4управляющих импульсов, формировате

5линейного сигнала, первый вход которого соединен с выходом компаратора 6 и с управляющим входом блока 7 логического управления, а его управляющий вход и вход блока логического управления соединены с генератором управляющих импульсов, источник 8 эталонных напряжений, соединен ный входами; с соответствующими выходами блока логического управления,

а выходом - с первым входом.компаратора, дополнительно запоминающий конденсатор 9, два дополнительных ключа 10 и 11, зарядный резистор 12- и усилитель 13, причем усилитель подключен между выходом первого ключа и вторым входом компаратора , второй вывод запоминающего конденсатора и первы1 вывод дополнительного запоминающёго конденсатора подключены к выход первого дополнительного ключа,второй вывод дополнительного запоминающего конденсатора и первый вывод резистор подключенык .выходу BTOpojro дополнительного ключа, второй вывод резистора соединен с первым входом компаратора, входы дополнительных ключей объединены и подключены к общей шине, а их. управляющие входы и управля

|ющий вход усилителя подключены к генератору управляющих импульсов.

Усилитель 13 представляет собой усилитель с двумя дискретно устанавливаемьми значениями коэффициента усиления , соотношение между, которыми равно ди-намическому диапазону кодируемых сигналов.

. Кодирующее устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 1 и дополнительный ключ 11 разомкнуты, ключ 2 и дополнительный ключ 10 замкнуты. Усилитель 13 имеет минимальное усиление (например, единичное). Формирователь 5 линейного сигнала, источник 8 э-галонных напряжений и 6.ПОК 7 логического управления находятся в исходном нулевом состоянии. В первом такте работы кодирующего устройства ключ 1 переводится в замкнутое состояние, ключ 2 - в разомкнутое, в результате чего запоминающий конденсатор 3 заряжается до на- . пряжения, равного напряжению входного сигнала в данный момент времени. Во втором такте работы ключ 1 раэтмыкается и начинается преобразование запомненной на конденсаторе 3 выборки. Для этого с источника 8 эталонных напряжений под действием подаваемых на блок 7 логического упровления управляющих импульсов последовательно выдаются, начиная со старшего разряда, эталонные значения компенсирующего напряжения, которые с помощью компаратора 6 сравниваются с амплитудой выборки сигнала, поступающей на компаратор через усилитель 13 в каждом такте, в зависимости от результата сравнения в формирователе 5 линейных сигналов и блоке 7 логического управления фиксируется i или О двоичного кода. В последнем такте преобразования (количество тактов определяется числом разрядов источника 8 эталонных напряжений и блока

7логического управления) на выходе источника 8 эталонных напряжений формируется компенсирующее напряжение, равное напряжению выборки сигнала или отличное .от нее на величину - эквивалент младшего разряда источника

8эталонных напряжений. Кодирование этой разницы осуществляется во втором цикле работы .кодирующего устройства. Для этого сигналами, поступающими с генератора управляющих импульсов, логический ключ 10 переводится в разо.мкнутое состояние, дополнительный ключ,11 - в замкнутое состояние, а усилитель 13 - в состояние, при котором его коэффициент усиления увеличивается на ДгдБ (Д - динамический диапазон кодируемых сигналов.) При этом заряженный до выходного напряжения источника 8 эталонных напряжений дополнительный запоминающий конденсатор 9 оказывается последовательно включённым с запоминающим конденсатором 3. Поскольку полярность напряжений на этих конденсаторах противоположная, то на выходе усилителя 13 формируется усиленная на Д децибелл разность напряжений выборки сигнала и компенсирующего напряжения, полученного на выходе источника 8 опорны напряжений в последнем такте первого цикла преобразования. Кодирование во втором цикле производится таким ж образом,как и в первом. Как и в первом цикле, код разности фиксируется в блоке 7 логического управления, который перед началом каждого цикла приводится в исходное нулевое состояние, и в формирователе 5 линейного сигнала, однако уже в качестве младших разрядов полученного в первом цикле кода,

Таким образом, введение новых узлов и элементов в известное кодирующее устройство по-зволяет увеличит его разрядность в 2 раза. Так, например, если имеется шестиразрядное кодирующее устройство с шагом квантования 32 мВ, то его динамический диапазон составит 64 при максимальном входном сигнале 2048 мВ, Следовательно, соотношение между минимальным и максимальным крэф ияентамк усилителя 13 должно быть равным 64 и .разница между компенсирующим напряжением выборки 32 мВ будет поступать на кодирование усиленной в 64 раза. Учитывая, что код этой разницы фиксируется в формирователе в качестве младших разрядов полученног в предьщущем цикле крд|а, шаг квантования в кодирующем устройстве будет в 64 раза меньше и составит 0,5 мВ. Кодирующее устройство позволит решит ряд задач цифровых методов связи, в частности задач объединения каналов (например,, объединение двух телефонных каналов с целью получения канала вещан11я) .

.Формула изобретения

Кодирующее устройство, содержащее амплитудно-импульсный модулятор, соетоящий из двух ключей и запоминающего конденсатора, первый вывод которого соединен с выходами первого и второго ключей, управляющие входы которых Соединены с генератором управляющих импульсов, формирователь линейного, сигнала, первый вход которого соединен с выходом компаратора и с управляющим входом блока логического управления, а его управляющий вход и вход блока логического управления соедине«ны с генератором управляющих импульсов, {сточник эталонных напряжений, соединенный входами с соответствующими выходами блока логического управления, а выходом - с первьм входом компара5тора, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и улучшения отношения сигнал-шум квантования-j в него введены дополнительный запоминающий кон0|денсатор, два дополнительных ключа, зарядный резистор и усилитель, причем усилитель подключен между выходом первого ключа и вторым входом компаратора, второй вывод запоминающего конденсатора и первый вьшод дополни5тельного запоминающего конденсатора подключены к выходу первого дополни- . те.льного ключа, второй вывод дополнительного запоминающего конденсатора и первый вывод зарядного резистора

0 подключены к выходу второго дополнительного ключа, второй вьшод зарядного резистора соединен с первым входом компаратора, входы дополнительных ключей подключены к общей шине, а их уп5равляющие входы и управляющий вход усилителя подключены к генератору управляющих импульсов.

; Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 498732, кл. Н 03 К 13/02, 17.06.76. ; 2. Гуревич В.Э., Лопушнян Ю.Г. и Рабинович Г.В. Импульсно-кодовая

5 ;модуляция в многоканальной телефонной связи. М., Связь, 1973, с. 112 рис. 5.18 (прототип).