CS217613B1

CS217613B1 - Způsob okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace

Info

Publication number: CS217613B1
Application number: CS405477A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Fenik
Original assignee: Frantisek Fenik
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Komprese signálu pulsní modulace podle vynálezu je vytvářena v procesu analogově- -digítálního převodu, přičemž vlastní analogově-digitáiní převod je realizován ve dvou krocích. Spínací signál je přitom tvarován signálem odpovídajícím kódu nejvýznamnějších bitů tak, že jeho převodní charakteristika je určena aproximací požadovaného průběhu lineárními úseky, jejichž pořadnice v koncových bodech i sklony jsou určeny pracovním bodem a ziskem lineárního zesilovače, kterým komprimovaný signál prochází.

Description

Vynález se týká způsobu okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace. Dynamická převodní charakteristika kompandoru aproximuje s předem zadanou přesností požadovanou závislost okamžité hodnoty jeho výstupního napětí na okamžité hodnotě napětí přivedeného ke vstupu obvodu. Vstupním signálem, jakož i výstupním signálem kompandoru je signál pulsně amplitudové modulace vedený na obvod analogově -digitálního převodníku kódovače.

V současné době jsou kompandory používané v kódovacích zařízeních pulsně modulovaných signálů řešeny v podstatě trojím způsobem.

Kompandory mžikové, u kterých převodní charakteristika je aproximována nelineárními průběhy voltampérových charakteristik polovodičových součástek, zpravidla polovodičových diod. Nedostatek takového řešení spočívá nejen v obtížné reprodukovatelnosti takového obvodu, vyplývající bezprostředně z výrobních tolerancí užitých nelineárních prvků, nýbrž spoěívá i ve značné teplotní závislostí převodní charakteristiky kompandoru, vyplývající z teplotních závislostí voltampérových charakteristik polovodičových součástek. Odchylky požadovaných průběhů od průběhů normálních, způsobené těmito příčinami, mají nepříznivý vliv na linearitu přenosu kanálem, obsahujícím dvojice kompandor- expandor, kde expandorem je rozuměn nelineární obvod s převodní charakteristikou, inverzní k charakteristice kompandoru.

Kompandory téměř mžikové, ti kterých je dynamický rozsah vstupního signálu rozložen například na čtyři úseky, z nichž prvý zahrnuje úroveň vstupního signálu O s á u_vst vst max , kde U_{vst max} je maximální úroveň vstupního signálu kompandoru. Vstupní signál, jehož úroveň vyhovuje této nerovnosti je v procesu analogově-digitálního převodu kvantizován v rozsahu O až Q, kde Q je max. počet kvantizačních stupňů rozsahu analogově-digitálního převodníku. Okamžité úrovně signálu, vyhovující podmínce _Uvst j_30U R_Vanaž Q atd. Informa- —^-tizovány v rozsahu ce o rozsahu, ve kterém kompandor pracuje je přenášena adresním dvoubitovým kódem. Adresní kód je zpravidla přenášen s opakovacím kmitočtem zpravidla více než lOkrát nižším než opakovači kmitočet signálu pulsně amplitudové modulace. Je zřejmé, že požadavky kladené na přenos redundantního adresního kódu snižují efektivní kapacitu přenosového kanálu signálu pulsní modulace. S analogickým nedostatkem se setkáváme i v případě, kdy adresní kód je přiřazen nižšímu počtu, v mezním případě jednomu, kódových skupin pulsně modulovaného signálu. Četnější přiřazení adresních kódů však odstraňuje setrvačnost funkce téměř mžikových dvojic kompandor-expandor, znemožňující vícekanálové přenosy stereo- či kvadrofonního typu. Obdobné nepříznivé vlastnosti vykazuje i kompandor hláskový, používající k přenosu informace o průběhu kompresní charakteristiky pilotní signál superponovaný k signálu analogovému, který je zpracován v průběhu analogově-digitálního převodu.

Kompandory digitální pracují mžikově s tím, že aplikují v prvním kroku kódování lineární kvantizaci a následný digitálně-analogový převod s využitím kódových skupin s dimenzí, tj. s počtem bitů ve skupině vyšší, než je dimenze přenášených kódových skupin. Přiřazení přenášených kódů kódům výstupního signálu digitálně-analogového převodníku je provedeno logickou kombinační sítí s počtem kombinací 2ⁿ, kde n je dimenze kódových skupin výstupního signálu digitálně-analogového převodníku. V procesu přiřazení je zajištěno kódování do skupin s menší dimenzí. Nedostatkem takového řešení je požadavek užití nákladných kombinačních sítí nejen na straně kódovacího zařízení, nýbrž i na straně zařízení dekódovacího. Kombinační sít dekódovacího zařízení pracuje potom způsobem inverzním ke kombinační síti kódovače. Dalším nedostatkem aplikace digitálního kompandoru je požadavek na objemnější řešení digitálně-analogového převodníku dekodéru. Výše uvedené nedostatky kompandorů známých typů jsou odstraněny způsobem okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace podle vynálezu.

Předmětem vynálezu je způsob okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace, vyznačený tím, že komprese signálu se vytváří v procesu analogově-digitálního převodu, který se realizuje ve dvou krocích, kdy se jednak signálem odpovídajícímu kódu nejvýznamnějších bitů tvaruje spínací signál, jehož převodní charakteristika je určena zvolenou aproximací požadovaného průběhu lineárními úseky, jejichž pořadnice v koncových bodech i sklony jsou určeny požadovaným režimem lineárního zesílení, definujícím průběh kompresního zákona, přičemž následný analogově-digitální převod se realizuje pouze pro rozdílový signál, vytvořený diferencí mezi vstupním signálem a výstupním signálem přiřazujícím kódu řídicího signálu adekvátní analogovou úroveň, zatímco kód přenášeného výstupního signálu se tvoří složením kódu rozdílového signálu a kódu příslušného řídicímu signálu.

V dalším bude vysvětlen způsob okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace podle vynálezu pro případ, kdy převodní charakteristika kompresoru je aproximována sedmi lineárními úseky při dimenzi přenášených kódů n = 8, jak je znázorněno na obr. 1. Obdobným způsobem lze postupovat i při řešení kompresoru, jehož převodní cha217613 rakteristíka je aproximována větším počtem lineárních úseků, případně při řešení kompresoru, který zpracovává signál PAM pro analogově-digitální převod s užitím kódů s odlišnou dimenzí.

Na obr. 2 je uvedeno skupinové schéma kompresoru, na obr. 3 je graficky zachycen princip činnosti, příklad skupinového schématu kompresoru s částečným převodem je na obr. 4.

Při aproximaci převodní charakteristiky podle obr. 1 je dynamický rozsah výstupního napětí U_vyst lineárně rozčleněn na osm úseků s koncovými body Qo až CU, kterým přísluší úrovně vyjádřené v osmibitovém binárním kódu 00000000, 00100000 atd. až 11111111, přičemž kód 00000000 prvních tří nejvýznamnějších bitů je pro všechny kvantizační úrovně daného úseku konstantní a udává pořadí úseku převodní charakteristiTABULKA 1

Kód tří nejvýznam- Výstupní signál analogově-digitálního převodníku ADP-l-bit č.

nějších bitů, identifikující pořadí úseku převodní charakteristiky 0 1

000	1. úsek	0	1
001	2. úsek	1	0
010	3. úsek	1	1
011,100	4. úsek	1	1
101	5. úsek	1	1
110	6. úsek	1	1
111	7. úsek	1	1
Zlomy	převodní	charakteristiky	kompre

soru označené na obr. 1 číslicemi 0 až 8 jsou odvozeny z referenčního napětí.

Výstupní signál analogově-digitálního převodníku ADP-1 je veden na vstupní svorky 0 až 6 řídícího zesilovače spínače kompresoru RZS-1, tvarujícího z výstupního signálu bloku analogově-digitálního převodníku ADP-1 spínací impulsy odebírané ze svorek Ao až As, které jsou propojeny s vstupními svorkami A# až Ae spínače kompresoru SPK-1. Spínač SPK-1 obsahuje analogové spínací obvody, k jejichž vstupům je přiveden signál vzniklý součtem vstupního signálu U_vst přivedeného ke svorce 4 a napětí odpovídajícího rozdílu mezi úrovňovým přenosem kompresoru ve dvou sousedních úsecích, napětí zlomu. Současně je spínačem regulován zisk kompresoru v jednotlivých úsecích jeho převodní charakteristiky, sklon lineárních úseků převodní charakteristiky podle obr. 1. Princip spínání spínače SPK-1 je znázorněn na obr. 3, kde symbolika je shodná se symbolikou užívanou na obr. 1. Výstupní signál spínače SPK-1 je veden ze sedmé svorky 7 na vstupní svorku 8 výstupního zesilovače VZK-1 a z jeho výstupní svorky 9 na vstup lineárního analogicky-di6 ky, ve kterém se vyhodnocovaná úroveň nachází. Koncovým bodům Qo až Qo odpovídají na ose vstupního napětí body 0 až 8 definující rozdělení osy vstupních úrovní U_vst na u_vst.

Příklad skupinového schématu kompresoru je zakreslen na obr. 2. Vstupní signál U_vst pulsně amplitudové modulace je přiveden ke vstupní svorce U analogově-digitálního převodníku ADP-1 s výstupními svorkami 0 až 6 pracujícího s paralelním převodem v sedmi úrovňových krocích, odpovídajících binárním kódům výstupního signálu 000ΧΧΧΧΧ, 001XXXXX, 010XXXXX, 011XXXXX, resp. 100XXXXX, 101XXXXX, 110XXXXX, 111XXXXX. Výstupní kód analogově-digitálního převodníku ADP-1 je typu „jeden ze sedmi“ vytvořený podle následující pravdivostní tabulky:

2	3	4 5	8
1	1	1	1	1
1	1	1	1	1
0	1	1	1	1
1	0	1	1	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	1
1	1	1	1	0
	gitálního převodníku.	Převodní	charakteris-

tika kompresoru znázorňuje závislost zisku v 1. a 2. úseku. Rozdíl výstupního napětí v důsledku změny zisku v obvodu kompresoru je kompenzován kompenzačním napětím.

Výstupní signál analogově-digitálního převodníku kompresoru může být využit též v procesu převodu v kódovacím zařízení tak, že analogově-digitální převodník kompresoru obsahuje osm převodních stupňů, rovnoměrně rozložených v plném rozsahu výstupního signálu kompresoru. Každý z těchto stupňů identifikuje tedy kód prvních tří míst výstupní kódové skupiny převodníku, tj. rozlišuje úseky, definované kódem 011XXXXX a kódem 100XXXXX. V procesu vlastní komprese je však využit pro řízení přenosu kompresoru pouze sedmibitový kód, analogicky předchozímu případu. Plný osmibitový kód je převodníkem kódu PKD-2 transformován na tříbitový binární kód, shodný s kódem prvních tří nejvýznamnějších bitů přenášených kódových skupin. Vlastní převod je potom realizován pouze v pětibitovém převodníku, zpracovávajícím rozdílový signál, vzniklý diferencí mezi reálnou zpracovávanou úrovní a úrovní, odpovídající kóI

217 du „hrubého“ převodu, realizovaného v převodníku kompresoru, tj. úrovní, příslušnou osmibitovému kódu typu „jeden z osmi“.

Rozdílový signál je vytvořen v rozdílovém zesilovači RZP-1 obsahujícím převodník kódu „jeden z osmi“ a rozdílový obvod, jehož pracovní režim je řízen povely přiváděnými k nulové až sedmé svorce D — 7 a výstupní signál je odebírán z jedenácté svorky 11. Zapojení převodníku ADP-2, obr. 4, je ob613 dobné zapojení převodníku ADP-1 s tím rozdílem, že výstupním kódem je kód osmibitový, identifikující separátně kvantizační rozsah, definovaný v binárním kódu intervalem 10000000, 10011111. Výstupní zesilovač VZK-1 je obdobný výstupnímu zesilovači v obr. 2. Převodník kódu PKD-2 zpracovává signály přivedené k nulové až sedmé svorce 0 — 7 na výstupní signály odebírané z první, druhé, třetí výstupní svorky ABC.

Claims

Způsob okamžité úrovňové komprese signálu pulsní modulace, vyznačený tím, že komprese signálu se vytváří v procesu analogově-digitálního převodu, který se realizuje ve dvou krocích, kdy se jednak signálem odpovídajícímu kódu nejvýznamnějších bitů tvaruje spínací signál, jehož převodní charakteristika je určena zvolenou aproximací požadovaného průběhu lineárními úseky, jejichž pořadnice v koncových bodech i sklony jsou určeny požadovaným režimem

VYNÁLEZU lineárního zesílení, definujícím průběh kompresního zákona, přičemž následný analogově-digitální převod se realizuje pouze pro rozdílový signál, vytvořený diferencí mezi vstupním signálem a výstupním signálem přiřazujícím kódu řídicího signálu adekvátní analogovou úroveň, zatímco kód přenášeného výstupního signálu se tvoří složením kódu rozdílového signálu a kódu příslušného řídícímu signálu.