<Desc/Clms Page number 1>
Schaltungsanordnung zur Deltamodulation analoger Signale
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Deltamodulation analoger Signale.
Eine bekannte Deltamodulationsschaltung zur Gewinnung einer binärenDarstellung analoger Signale kann in sehr einfacher Weise durch die in Fig. l dargestellte Blockstruktur beschrieben werden. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Komparator COMP, der einen Rückkopplungspfad besitzt, in den ein Demodulator DEM eingeschaltet ist. Der Komparator selbst besteht aus der Reihenschaltung einer Differenzschaltung DS, einer bistabilen Schaltung BS, eines Amplitudenbegrenzers an Stelle der bistabilen Schaltung und eines Abtastschalters AS. An den beiden Eingängen e und a der Differenzschaltung liegen die in Fig. 3 gleichlautend bezeichneten Eingangsspannungen, deren Differenz ul diese Schaltung bildet.
Das am Eingang e liegende Signal ist dasAnalogsignal, dasmitHilfederDeltamodula- tionsschaltung in eine binäre Darstellung umgewandelt werden soll. Das amEingang a anliegende Signal stellt die Näherung an das Signal e dar. Die Differenzspannung u, dieser beiden Signale wird zu der bistabilen Schaltung übertragen, an deren Ausgang, je nach Polarität von ul, eine negative oder eine positive Spannung entsteht. Diese Spannung up wird von der Abtastschaltung mit der konstanten Frequenz fA = 1/At abgetastet. Die amAusgang b der Abtastschaltung entstehenden Impulse werden einerseits übertragen, anderseits aber sofort demoduliert, um die Näherung a für e zu erzeugen. Die Spannungscharakteristik der bistabilen Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt.
Als Demodulator kann ein lineares Netzwerk dienen, beispielsweise ein Integrator, derauf einen Impuls am Eingang mit einem Sprung von am Ausgang antwortet. Im oberen Teil der Fig. 3 ist die Grösse Aa angegeben. Es ist hier zu erkennen, dass jeder positive Impuls am Eingang des Demodulators DEM einen positiven Sprung Aa an seinem Ausgang bewirkt. Genauso bewirkt jeder negative Impuls einen negativen Sprung. Zu jedem Zeitpunkt einer Abtastung kann daher die Ausgangsspannung des Demodulators DEM um eine Stufe Aa grösser oder kleiner werden. Die Impulsfolge am Ausgang b des Komparators lässt sich, wie im unteren Teil der Fig. 3 dargestellt ist, als eine binäre Nachricht auffassen, wenn einem positiven Impuls die binäre Eins und einem negativen Impuls die binäre Null zugeordnet wird.
An Hand der als Beispiel angeführten Signalverläufe ist das nachteilige Verhalten des bekannten Deltamodulators bei einer Pause im Eingangssignal zu erkennen :
Sobald das analoge Eingangssignal e längere Zeit unter den Pegel Aa/2 absinkt, wird eine Folge
EMI1.1
praktisch Null. Dieses Verhalten macht die binäre Deltamodulation zur Übertragung von mehreren Signalen über einen einzigen Kanal nach dem Zeitmultiplexverfahren im wesentlichen ungeeignet.
Ein weiterer Nachteil dieses Verhaltens ergibt sich bei der Übertragung sehr langsam veränderlicher Signale, die öfters Pausen aufweisen, wie etwa bei den Kanalspannungen eines Vocoders. BeiderDeltamodulation der binären Darstellung des Nullsignals entsteht empfangsseitig eine Schwingung mit der halben Abtastfrequenz. Bei der Übertragung der Kanalspannungen eines Vocoders mit einer vernünftig niedrigenAbtastfrequenz liegt diese Schwingung im Hörbereich. Auch bei der Einfügung von Glättungschaltungen werden sich die Restschwingungen sämtlicher Kanäle des Vocoders in Form eines störenden
<Desc/Clms Page number 2>
Tores bemerkbar machen.
In der deutschenAuslegeschrift 1212140 ist nun einAnalog-Digitalumsetzer angegeben, dessen digitale Zwischensignalfolgen Leerräume an solchen Stellen enthalten, an denen die Änderung des analogen Eingangssignals unter einem bestimmten Schwellwert bleibt.
Da die digitalen Zwischensignale jedoch nicht in Abhängigkeit von einer bestimmten Abtastfrequenz, mit welcher das analoge Signal abgetastet wird, erzeugt werden, sondern von der Wahl des Schwellwertes abhängen, ist die Verwendung dieser Schaltung nicht in allen Fällen möglich, vor allem dann nicht, wenn Synchronisationsprobleme auftreten.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Deltamodulationsschaltung anzugeben, die vor allem die oben erwähnten Nachteile der bekannten Schaltungen vermeidet.
Für eine Schaltungsanordnung zur Deltamodulation analoger elektrischer Signale besteht die Erfindung darin, dass in bekannter Weise eine Differenzschaltung vorgesehen ist, die die Differenz des analogen Eingangssignals minus eines digitalen Näherungssignals bildet und die mit einer tristabilen Schaltung verbunden ist, die ein Ausgangssignal erzeugt, das zu einer Abtastschaltung übertragen wird, die
EMI2.1
modulatorschaltung übertragen wird, die das Näherungssignal erzeugt.
Die tristabile Schaltung besteht aus zwei Schmitt-Triggern, die auf einen gemeinsamen Aussenwiderstand arbeiten, wobei dieAnsprechschwelle u1 des ersten mit +Ae und die Ansprechschwelle des zweiten mit-Ae und die Hysteresebreite beider klein gegen Ae gewählt ist.
Bei der Schaltungsanordnung zur Deltamodulation analoger Signale nach der Erfindung werden die oben erwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass während einer Pause des Eingangssignals keine Übertragung stattfindet, wodurch der Übertragungskanal anderweitig verfügbar wird, und auch empfangsseitig keine störenden Schwingungen entstehen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Fig. 4-7 beispielsweise näher erläutert. Die Figuren zeigen : Fig. l das Blockschaltbild einer bekannten Deltamodulationsschaltung, Fig. 2 die Charakteristik einer in der bekannten Schaltung verwendeten bistabilen Schaltung BS, Fig. 3 eine Darstellung der Signalverläufe in einer Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 das Blockschaltbild der Deltamodulationsschaltung nach der Erfindung, Fig. 5 eine Darstellung der Charakteristik der tristabilen Schaltung TS in der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, Fig. 6 eine Darstellung der Signalverläufe in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung und Fig. 7 eine Prinzipschaltung der tristabilen Schaltung TS.
Fig. 4 zeigt nun dasBlockschaltbild einerAnordnung zurDeltamodulation nach der Erfindung. Während die bekannte Anordnung, etwa nach Fig. l, wie Fig. 3 zeigt, ein binäres Ausgangssignal der Nachricht erzeugt, liefert die Deltamodulationsschaltung nach der Erfindung, wie Fig. 6 zeigt, eine ternäre Darstellung der Nachricht.
Die in Fig. 4 der Differenzschaltung DS nachgeschaltete tristabile Schaltung TS, deren Charakteristik Fig. 5 zeigt, erzeugt mit Hilfe der Abtastschaltung AS, die das Signal mit der Abtastfrequenz fA = 1/At abtastet, abhängig von dem Eingangssignal e entweder einen positiven Ausgangsim-
EMI2.2
Wenn es sich bei dem Demodulator DEM in Fig. 4 wieder um einen Integrator handelt, so ergeben sich unter der Annahme, dass Aa = Ae ist, die in Fig. 6 dargestellten Signalverläufe. Es ist aus der unteren Signalfolge zu erkennen, dass das zu übertragende Signal b während der Pausen des Eingangssignals e verschwindet. Die entstehenden Pausen könnenhiebei leicht erkannt und dazu verwendet werden, den Übertragungskanal für die Übertragung anderer digitaler Nachrichten umzuschalten.
Das empfangene Signal, das den gleichen Verlauf wie a besitzt, verschwindet während der Pausen von e. Auf diese Weise können störende Schwingungen gar nicht erst entstehen.
Das Beispiel einer tristabilen Schaltung zeigt die Fig. 7. Hier sind zwei Schmitt-Trigger-Schaltungen verwendet, die auf einen gemeinsamen Ausgang arbeiten. An die Auslegung dieserSchmitt-Trigger müssen im wesentlichen zwei Bedingungen gestellt werden. Die erste Bedingung legt die Kippeinsatzpunkte für eine Spannung ul = Ae für den oberen Schmitt-Trigger und für ut =-Ae für den unteren Schmitt-Trigger fest. Durch die zweite Bedingung wird vorgeschrieben, dass die Hysteresen der SchmittTrigger klein gegen Ae zu wählen sind. Am Widerstand RA3 kann dann die Ausgangsspannung uz der tristabilen Schaltung abgegriffen werden.
Der obere Schmitt-Trigger besteht im wesentlichen aus den beiden Transistoren Tl und T2 sowie aus den Widerständen RA1, RB1, RB2, RE1 und RK1. In ähnlicher
<Desc/Clms Page number 3>
Weise ist der untere Schmitt-Trigger aus den Transistoren T3 und T4 sowie aus den Widerständen RA2, RB3, RB4, RE2 und RK2 aufgebaut.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Deltamodulation analoger elektrischer Signale, dadurch gekenn- zeichnet, dass in bekannter Weise eine Differenzschaltung (DS : Fig. 4) vorgesehen ist, die die Differenz (u 1) des analogen Eingangssignals (e) minus eines digitalen Näherungssignals (a) bildet und die mit einer tristabilen Schaltung (TS) verbunden ist, die ein Ausgangssignal (u :) erzeugt, das zu einer Abtastschaltung (AS) übertragen wird, die zu den Abtastzeiten (At) einen positiven oder keinen oder
EMI3.1
schliesslich das Ausgangssignal (b) auch in bekannter Weise zu einer Demodulatorschaltung (DEM) übertragen wird, die das Näherungssignal (a) erzeugt.