DE1000861B

DE1000861B - Schaltungsanordnung zur Herstellung eines binaeren Codes

Info

Publication number: DE1000861B
Application number: DEI3008A
Authority: DE
Inventors: Pierre Raoul Aigrain
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1948-01-20
Filing date: 1950-09-30
Publication date: 1957-01-17
Also published as: ES186667A1; GB649376A; CH288031A; FR979329A; US2660618A; NL84983C; BE486896A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Signalumwandlung, insbesondere zur Umsetzung eines Signals in einen Binärcode, zum Gebrauch bei einer Einrichtung zur Übertragung elektrischer Wellen nach Hauptpatentanmeldung M 6772 VIII a/21 a¹.

Beim Codieren ist die Herstellung einer Beziehung zwischen den Spannungsstufen und der Impulskombination notwendig. Diese Beziehung kann zwar willkürlich sein, doch hat die Betrachtung des Pegelverhältnisses: Signal- zu Störgeräusch und die Möglichkeit der einfacheren Decodierung in der Praxis zur ausschließlichen Verwendung von binären Coden geführt. Bei solchen Coden kann die Impulskombination als das erste Glied der binären Ausdehnung der Spannungsamplitude betrachtet werden.

Binäre Coder können in zwei Klassen eingeteilt werden. In die erste Klasse können die sogenannten nichtlinearen Coder eingeordnet werden. Bei diesen gelangt die Eingangsspannung in p nichtlineare Kreise (für 2^-Stufen). Der Ausgang jedes dieser Kreise hat entweder eine positive Spannung oder gar keine, je nachdem, ob das entsprechende Codeglied 1 oder 0 ist.

In diese Klasse gehört der von A. H. Reeves ursprünglich angegebene Coder; desgleichen die in der Dezemberausgabe 1947 von Electronics beschriebene Codierröhre (Electronics, Dezember 1947, S. 126 bis 131). Der Hauptnachteil dieser Coder ist das bisweilen auftretende »Überspringen«. Wenn z. B. das Eingangssignal auf einer Linie zwischen den Stufen 15 (»01111«) und 16 (;.> 10000«) ist, kann es geschehen, daß die entstehende Impulsgruppe eine Kombination der beiden ist, etwa »Hill«, d. h. 31. Das Überspringen kann durch genaue Unterteilung des Signals vor seiner Einführung in die Codiervorrichtung vermieden werden. Aber dies kompliziert den Codiervorgang, denn der Hauptvorteil des nichtlinearen Coders ist gerade seine Einfachheit.

Coder der zweiten Art können als Subtraktionscoder bezeichnet werden. Bei diesen Codern sind die Glieder nicht nur vom eingehenden Signal, sondern auch von den vorhergehenden Gliedern abhängig. Im allgemeinen sind die Subtraktionscoder viel komplizierter als die nichtlinearen Coder.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Verbesserung der in der Hauptpatentanmeldung angegebenen Codierungsschaltung unter Benutzung nichtlinearer Coder, derart, daß ein überspringfreier Binärcode erzeugt wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiter eine vereinfachte Schaltungsanordnung zur Überführung eines Signals in den üblichen Binärcode.

Gemäß der Erfindung werden nichtlineare Coder benutzt, aus denen ein bestimmter, von sich aus überspringfreier Code erzeugt und dann in den Binärcode umgesetzt wird.

Schaltungsanordnung zur Herstellung
eines binären Codes

Zusatz zur Patentanmeldung M 6772 Villa/21 a¹

Anmelder: International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Januar 1948

Pierre Raoul Aigrain, New York, N. Y. (V. St. A.)_r
ist als Erfinder genannt worden

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein bestimmter, leicht mittels einfacher Kreise in einen Binärcode umzusetzender Code erzeugt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird aus dem Eingangssignal ein Zwischencode erzeugt, bei dem sich die benachbarten Stufen nur durch den Charakter eines Gliedes unterscheiden. Dieser Zwischencode wird dann einem Kippkreis zur Erzeugung des erforderlichen Binärcodes zugeführt.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung, die beispielsweise schematisch Schaltungsanordnungen der Erfindung zeigt, besprochen werden.

In dieser Zeichnung stellt dar:

Fig. 1 eine spezielle Codegruppe und ihren Vertreter im binären Codesystem,

Fig. 2 ein Diagramm der Schaltungsanordnung zur Herstellung eines überspringfreien Codes,

Fig. 3 ein Diagramm der Schaltungsanordnung zur Herstellung des Zwischencodes,

Fig. 4 die Kennlinien einiger Kreise der Fig. 3,

Fig. 5 ein Diagramm einzelner Schaltungsanordnungen zur Erzeugung eines Binärcodes, der ein gegebenes Signal vertritt,

Fig. 6 schließlich einen Kreis gemäß Fig. 5 im einzelnen.

Nichtlineare Coder können ohne besondere Schwierigkeiten derart aufgebaut werden, daß sie z. B. einen willkürlich gewählten Code mit zwei Elementen, ebensogut wie einen binären Code als Vertreter der Signalampli-

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tuden erzeugen. Um nun die Schwierigkeiten zu ver- Ausgänge, und diese fünf Ausgänge bilden zusammen den meiden, die bei der unmittelbaren Erzeugung eines Code. Wenn einer der der Kurve B entsprechenden AusBinärcodes z. B. in einem nichtlinearen Coder auftreten, gänge positiv ist, so ist das entsprechende Glied 1; wenn ist es von Vorteil, mit Hilfe des nichtlinearen Coders zu- er nicht positiv ist, so ist das entsprechende Glied 0. nächst einen Code zu erzeugen, für den es kein Über- 5 Offenbar ist für jeden Ausgang eine geeignete Impulsspringen geben kann, und erst dann diesen Zwischencode formstufe notwendig, wenn alle Glieder einer gegebenen in den Binärcode zu verwandeln. Um das Überspringen Codegruppe gleichzeitig übermittelt werden sollen. Wenn auszuschalten, muß der Zwischencode so ausgebildet andererseits die Glieder eines gegebenen Codes in zeitsein, daß sich nebeneinanderliegende Stufen des Codes licher Folge übermittelt werden sollen, so müssen in den lediglich durch den Charakter eines einzelnen Elements io Verbraucherkreis 4 oder zwischen die Verstärker 3 Verunterscheiden. Ein derartiger Code möge »zyklischer zögerungsglieder eingefügt werden; alle diese Ausgänge Permutationscode« (CP) genannt werden. Beispielsweise können dann an eine gemeinsame Impulsformstufe gelegt wird ein 32stufiger CP-Code nachstehend gegeben: werden.

Q 00000 11 OHIO 22 11101 ^ⁿ ^S-^ kann die Kurvet wie folgt dargestellt

1 — 00001 12 — 01010 23 — 11100 ^{15 werden:}

2 — 00011 13 — 01011 24 — 10100

3 — 00010 14 — 01001 25 —10101 ^v» = ^2Vi ^für "* < ^Fm

4 — 00110 15 — 01000 26 — 10111 V₀ = 2[2V_n-V₁) für V₁ > V_n.

5 — 00111 16 — 11000 27 — 10110

6 — 00101 17 — 11001 28 — 10010 ²⁰ _TT. . . _k „ ,. _.. „ ,. _A

7 — 00100 18 — 11011 29 — 10011 Hierin ist V₁ die Eingangsspannung, V₀ die Ausgangs-

g 01100 19 11010 30 10001 spannung und V_m eine Zwischenspannung. Kurve B

g 01101 20 11110 31 10000 ^ ^nur dadurch gekennzeichnet, daß sie für V_t<iV_m = 0

10 — 01111 21 — 11111 ist und für Ff > F_m positiv ist.

25 Jeder Verstärker der Fig. 3 sendet dementsprechend

Ein CP-Code eignet sich nicht für die Übertragung, da kein Code-Element aus, wenn V₁ < V_m. Er multipliziert er in mancher Hinsicht schwerer zu decodieren ist als ein die Eingangsspannung mit 2 und gibt sie an den nächsten binärer Code; er muß deshalb vor der Decodierung im Verstärker weiter. Wenn aber die Eingangsspannung Empfänger in den entsprechenden binären Code ver- V₁ > V_7n, so gibt der Verstärker einen Codeimpuls an wandelt werden. Darüber hinaus ist der CP-Code emp- 30 den Verbraucherkreis. Er zieht auch die Eingangsfindlicher gegen Störgeräusche in dem Übermittlungs- spannung V₁ von 2F_m ab, multipliziert die Differenz mit 2 medium; so kann z. B. ein Störgeräuschimpuls auf dem und gibt sie an den nächsten Verstärker. Im nächsten ersten Glied den Vertreter für 0 in den Vertreter für 31 Verstärker wiederholt sich dieser Vorgang, verwandeln. Es ist aber klar, daß ein CP-Code leicht aus Es kann leicht gezeigt werden, daß bei stetigem Anstieg

einem nichtlinearen Code erzeugt werden kann, ohne daß 35 des Eingangssignals das codierte Ausgangssignal sich nur Überspringen auftreten kann. Gemäß der Erfindung durch den Charakter eines einzelnen Elements der Codekann ein CP-Code, wie er oben aufgezeichnet wurde, gruppe je Zeitabschnitt ändern wird. Die Schaltungsleicht in den normalen binären Code umgesetzt werden, anordnung nach Fig. 3 kann durch die Benutzung nur indem er einem Kippkreis aufgegeben wird. Dies ist eines Verstärkers vereinfacht werden. Dies ist insbein Fig. 1 für einen Code dargestellt, der der Vertreter 40 sondere für den Fall möglich, in dem die Impulse in für die 19. Stufe ist. Der CP-Vertreter lautet 11010 zeitlicher Folge erhalten werden. Tatsächlich sind ja die (obere Zeile der Figur). Verstärker der Fig. 3 alle identisch. Es ist deshalb

Die Bedingung für einen Kippkreis, in den diese möglich, die der Kurve A der Fig. 4 entsprechende Impulse eingeführt werden, ist die folgende: nach dem Ausgangsspannung nach Verzögerung dem Eingang des ersten Impuls »ein«, nach dem zweiten Impuls »aus«, 45 Verstärkers wieder aufzugeben, so daß schließlich derselbe nach dem dritten Impuls »aus«, nach dem vierten Impuls Verstärker an Stelle aller Verstärker der Fig. 3 tritt, »ein«, nach dem fünften Impuls »ein«. Der Kippkreis, In Fig. 5 ist im einzelnen in Diagrammform eine

■der durch die Codegruppe 11010 gespeist wird, wird also Schaltungsanordnung, die auf der Fig. 3 beruht, darals ihren Vertreter die Gruppe 10011 erzeugen. Diese gestellt. Hier wird die Ausgangsspannung des Verletztere Codegruppe ist der Binärcodevertreter von 19 50 stärkers, wie oben auseinandergesetzt, an den Eingang (untere Zeile von Fig. 1). zurückgeliefert. Die Ausgangsspannung der Signal-

In Fig. 2 ist ein allgemeines Diagramm der Schaltungs- quelle 5 wird in einen amplitudenmodulierten Impuls im anordnung zur Herstellung eines nicht überspringenden Kreis 6 synchron mit den von dem Taktimpulsgenerator 7 Codes gezeigt. Die Signale werden dem CP-Coder 1 erzeugten Impulsen umgewandelt. Die amplitudenzugeführt, der jede Art von Coder sein kann, z. B. ein 55 modulierten Impulse von 6 werden unmittelbar an einen nichtlinearer Coder. Der Ausgang des CP-Coders wird auf kombinierenden Kreis 8 und entsprechend an eine den Kippkreis 2 gegeben, und der Ausgang des Kipp- Abschneidstufe 9 gelegt, die nur denjenigen Teil der kreises liefert dann einen binären Code als Vertreter des Spannung durchläßt, der größer ist als eine willkürlich Eingangssignals. Der CP-Coder der Schaltungsanordnung wählbare Spannungsstufe V_m. Der Ausgang des Kreises 9 nach Fig. 1 kann von behebiger Art sein. In Fig. 3 ist 60 wird an den Umkehrverstärker 10 gelegt. Offenbar wird beispielsweise ein Coder gezeigt, der zur Herstellung des am Ausgang des Verstärkers 10 keine Spannung er-CP-Codes gut geeignet ist. Der Coder besteht aus einer scheinen, bis die der Abschneidstufe 9 aufgegebene Folge von Verstärkern 3, von denen jeder die Über- Spannung größer ist als die vorgegebene Stufe V_m. Die tragungskennlinien nach Fig. 4 hat, die die Ausgangs- Ausgangsspannung des Verstärkers 10 und ein Teil der Spannungen als Funktion der Eingangsspannungen 65 ursprünglichen amplitudenmodulierten Impulseingangszeigen. Jeder der nichtlinearen Verstärker 3 ist mit spannung werden in den Kombinierungskreis 8 eingezwei Ausgängen versehen. Ein Ausgang entspricht der führt. Die Ausgangsspannung des Kreises 8 wird dem Kurve A der Fig. 4 und ist mit dem Eingang des nächsten Verstärker 11 aufgegeben. Die Ausgangsspannung des Verstärkers der Reihe verbunden. Der andere Ausgang Umkehrverstärkers 10 wird so eingestellt, daß ihre entspricht der Kurve B der Fig. 4. Es gibt fünf solcher 70 Amplitude zweimal so groß wird wie der Teil des ampli-

tudenmodulierten Impulses, der dem Kombinierungskreis 8 aufgegeben wird, so daß beim Hindurchgehen einer Spannung durch die Abschneidstufe 9 der Ausgang des Kombinierungskreises eine Kennlinie hat, die im Verhältnis zu der Eingangsamplitude des amplitudenmodulierten Impulses ins Negative abfällt.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 11 wird über ein Verzögerungsglied 12 auf den Eingang der Anordnung zurückgeführt, und der Vorgang wiederholt sich. Die Verzögerung des Gliedes 12 wird länger eingestellt, als die Dauer des amplitudenmodulierten Impulses am Eingang ist. Nach der erforderlichen Anzahl von Wiederholungen entsprechend der Anzahl von Elementen, aus denen die Codegruppe besteht, wird der Verstärker 11 für eine Zeitdauer gesperrt, die größer ist als die Verzögerung der Anordnung, um die Anordnung für den nächsten amplitudenmodulierten Impuls am Eingang vorzubereiten. Der beschriebene Verstärker hat eine Kennlinie nach Kurve A der Fig. 4. Der Ausgang des Verstärkers 10 hat die durch Kurve B der Fig. 4 dargestellte Kennlinie. Der Ausgang des Umkehrverstärkers 10 bildet entsprechend den gesuchten CP-Code. Der Ausgang des Verstärkers 10 wird an den Kippkreis 13 gelegt, aus dem schließlich der gewünschte Binärcode als Vertreter des amplitudenmodulierten Impulses am Eingang herauskommt.

Um Schwingungen zu vermeiden, ist es erwünscht, den Verstärker 11 für kurze Zeitperioden zu öffnen, die synchron mit den amplitudenmodulierten Impulsen am Eingang sind, und mit Zwischenräumen, die den Verzögerungen des Verzögerungsgliedes 12 gleich sind. Nach Vollendung jeder Codegruppe wird der Verstärker 11 gesperrt für eine Zeitdauer, die größer ist als die Verzögerung des Systems. Diese Impulse werden dem Taktimpulsgenerator 7 entnommen und über die Leitung 14 zugeführt. Der Kippkreis wird gleichzeitig durch einen Impuls aus dem Taktimpulsgenerator 7, der ihm über die Leitung 15 zugeführt wird, zurückgestellt. In Fig. 6 ist ein einzelner Kreis entsprechend Fig. 5 dargestellt. An ihm sollen nähere Einzelheiten bezüglich der Impulsbreiten, der Verzögerung und der Öffnungsimpulse klargestellt werden. An den Eingang 26 wird ein amplitudenmodulierter Impuls für die Dauer ¹Z₄ ^asec gelegt. Der Abstand zwischen den einzelnen Impulsen beträgt 7 /«see. Diese Impulse werden aus den Signalen nach bekannten Verfahren gewonnen und mögen ein zeitunterteiltes Vielfach einer Anzahl von Eingangssignalen bilden. Diese Impulse haben am Eingang Amplituden zwischen 0 und 96 Volt in Stufen von je 3 Volt. Die Spannung am Punkt 16 wird normalerweise auf 48 Volt gehalten, so daß die Eingangsspannung am Punkt 17, wenn sie weniger als 48 Volt beträgt, einfach Die Widerstände R₁, R₂, R₃ und A₄ werden für ihre Zusammenarbeit mit G_m wie folgt gewählt:

2 G_mR,

R₁ + A₂ R₃ + R₄, Die Anodenspannung bei Punkt 17 wird dann gleich:

— V-

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ist, worin V₁ die Eingangsspannung bedeutet.
Wenn die Eingangsspannung 48 Volt überschreitet, so wird die Spannung an der Röhre 18

60

(7,-48)

und die Anodenspannung bei Punkt 17 wird

V,

R₁+ R₂

■(7,-48)

R₃

Hierin ist G_m gleich der Steilheit der Verstärkerröhre 18.

Durch das Vorhandensein des Verzögerungsgliedes 19 wird die Spannung erst nach Ablauf 1 ,«see durch die Röhre 20 ohne Phasenumkehr verstärkt. Die Verstärkung wird so eingerichtet, daß die sich ergebende Ausgangsspannung in der Leitung 21 durch die Kurve .4 der Fig. 3 dargestellt wird, worin V_m = 48 ist.

Ein kleiner Widerstand in dem Schirmgitterkreis des Verstärkers 18 (zwischen Punkt 28 und Masse) prüft, ob die Diode 22 leitend ist oder nicht. Die dadurch bei Punkt 28 erhaltenen Impulse werden dem Kippkreis 24 zugeführt, an dessen Ausgang 27 ein binärer Code als Vertreter der Eingangsimpulse auftritt.

Die auf bekannte Weise erhaltenen Sperrimpulse werden der Verstärkerröhre 20 für kurze Perioden

— /isecj in Abständen von 1 /isec zugeführt. Die Rückkopplung in diesem System ist daher nicht dauernd vorhanden. Nach Ablauf von 5 /isec, entsprechend einer Fünfergruppe, wird die Röhre 20 für 2 ,«see durch Impulse geöffnet, die über die Leitung 23 zugeführt werden, um hierdurch den Ablauf zu beenden und den Code für den nächsten Eingangsimpuls vorzubereiten. Entsprechend wird der Kippkreis 24 über die Leitung 25 in bekannter Weise zurückgeschaltet.

Claims

Patentansprüche.·

1. Schaltungsanordnung zur Herstellung eines binären Codes als Vertreter einer gegebenen Signalspannung, insbesondere für eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Wellen nach Hauptpatentanmeldung M 6772 VIII a/21 a¹, gekennzeichnet durch ein Codierungsmittel zur Erzeugung eines sich laufend in Abhängigkeit von der Signalspannung wiederholenden Zwischencodes, aus dem über einen Übermittler der binäre Code erzeugt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der binäre Code aus dem Zwischencode im Übermittler von einem Kippkreis erzeugt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Codierungsmittel eine Mehrzahl nichtlinearer Kreise mit gemeinsamen Eingängen und getrennten Ausgängen enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineares Codierungsmittel zur Erzeugung des Zwischencodes eine an sich bekannte Codierröhre verwendet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Codierungsmittel eine Mehrzahl von Verstärkerstufen enthält, von denen jede einen ersten Ausgang aufweist, an dem eine dreieckförmige Spannung auftritt und der mit der folgenden Verstärkerstufe in Kaskade geschaltet ist, und von denen jede ferner über einen zweiten Ausgang an einen Verbraucherkreis derart angeschlossen ist, daß an diesem entweder gleichzeitig oder in zeitlicher Folge die Glieder einer gegebenen Codegruppe auftreten, wobei im letzteren Fall entweder in den Ver-

braucherkreis oder zwischen die Verstärker Verzögerungsglieder eingefügt werden.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen mit dreieckiger Kennlinie durch die Formel F₀ = 2 F₄ für Vi<V_m und durch F₀ = 2 (2F^-F₄) für Vi > V_m bestimmt werden, wobei Y₁ die Eingangsspannung jedes Verstärkers, V_m eine bestimmte Spannung und V₀ die Ausgangsspannung des Verstärkers ist, während die Spannung am zweiten Ausgang = 0 für Vi < V_m und > 0 für V₁ > V_m ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Eingangssignalen gewonnene amplituden- ¹S modulierte Impulse im Coder einer Abschneidstufe (9, Fig. 5) zugeführt werden, die nur die Impulse, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, an einen Kombinierungskreis durchläßt, der min- _ao destens einen Teil der Eingangsimpulse mit der Ausgangsspannung der Abschneidstufe kombiniert und einem zweiten Verstärker (11, Fig. 5) zuführt, dessen Ausgangsspannung über ein Verzögerungsglied (12, Fig. 5) dem Eingang des Coders wieder zugeführt wird, und daß gleichzeitig an dem erstgenannten Verstärker ein Codeimpuls auftritt, wenn der Verstärker durchlässig ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (11, Fig. 5) durch einen Steuerkreis zu Zeitabschnitten gesperrt wird, die im wesentlichen gleich der Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes (12, Fig. 5) sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung des Verzögerungskreises größer ist als die Dauer eines amplitudenmodulierten Impulses.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung F₀ des Verzögerungsgliedes im wesentlichen durch die Formel F₀ = 2 F_£ für Vi < V_m und durch F₀ = 2 (2 V_m — V₁) für F, > V_m bestimmt ist, worin V₁ die an den Eingangskreis gelegte Spannung und V_m eine vorbestimmte Spannung ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker bis zu einem lmearen Teil seiner Kennlinie vorgespannt ist und in seinem Eingang einen Gleichrichter und eine Vorspannungsquelle enthält, die den Verstärker nur ansprechen läßt, wenn die an ihn gelegten Spannungen einen bestimmten Wert überschreiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen