DE1224357C2

DE1224357C2 - Modulator mit Momentanwertkompander fuer mit Pulsmodulation arbeitende Geraete

Info

Publication number: DE1224357C2
Application number: DE1964S0093172
Authority: DE
Inventors: Manfred Hanni
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-09-16
Filing date: 1964-09-16
Publication date: 1973-07-12
Also published as: CH452596A; NL143090B; GB1073035A; BE669721A; SE305673B; NL6511715A; DE1224357B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Modulator mit Momentanwertkompander für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik.

Bei der Nachrichtenübertragung mittels Funk oder auf Kabel wird vielfach von der sogenannten Pulsmodulation Gebrauch gemacht, da sie, abgesehen von der Pulsamplitudenmodulation, wesentlich weniger störanfällig ist als die klassische Amplitudenmodulation und außerdem eine einfache Regenerierung der Impulse längs der Übertragungsstrecke insbesondere dann ermöglicht, wenn bei der Modulation eine Quantisierung vorgenommen wird. Zur Durchführung einer Pulsdauer-, Pulsphasen- oder Pulscodemodulation wird das zu übertragende kontinuierliche Eingangssignal regelmäßig in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Abtasteinrichtung in ein pulsamplitudenmoduliertes Signal umgesetzt, das dann anschließend einem das pulsamplitudenmodulierte Signal in ein pulsdauermoduliertes Signal umformenden Pulsmodulationswandler zugeführt wird. Hieraus kann dann im Bedarfsfall mittels eines weiteren Pulsmodulationswandlers in verhältnismäßig einfacher Weise ein pulsphasenmoduliertes oder ein pulscodemoduliertes Signal erzeugt werden. Da die wenigstens bei Pulscodemodulation erforderliche Unterteilung der Amplitude des zu übertragenden Wechselstromsignals in einzelne Stufen (Quantisierung) mit Rücksicht auf einen möglichst geringen Aufwand nicht beliebig fein gestaltet werden kann, weisen mit quantisierter Pulsmodulation arbeitende Nachrichtenübertragungssysteme ein vom Grad der Quantisierung abhängiges Eigengeräusch, -sogenanntes »Quantisierungsgeräusch« auf. Dieses Quantisierungsgeräusch kann auch bei verhältnismäßig grober Stufenunterteilung dadurch in ausreichendem Maße klein gehalten werden, daß die Stufengröße in Abhängigkeit von der

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Größe der Amplitude des Signals in geeigneter Weise Vielzahl von Kanälen in einem Zeitmultiplexsystem

unterschiedlich bemessen wird. Günstige Ergebnisse hohe Anforderungen an die Unterdrückung des Ne-.

lassen sich bereits erreichen, wenn die Stufenunter- bensprechens erfüllt.

teilung bei kleinen Amplitudenwerten wesentlich fei- Ausgehend von einem Modulator für mit Pulsmo-

ner gestaltet wird als bei großen Amplitudenwerten 5 dulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der

des Signals. Auch bei der Übertragung von Gleich- elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik mit we-

strommeßwerten mittels quantisierter Pulsmodula- nigstens einem aus einer Umladevorrichtung mit

tion ist oftmals eine unterschiedliche Bewertung ver- einem Ladekondensator bestehenden Pulsmodula-

schiedener Amplitudenbereiche im Sinne der vorste- tionswandler, bei dem sich der Ladekondensator mit

henden Ausführungen günstig. io jeder von einer Signalabtasteinrichtung dem Pulsmo-

Einrichtungen, die eine solche Funktion leisten, dulationswandler zugeführten Abtastprobe kurzzeitig

sind unter dem Namen »Momentanwertkompander« auf den Wert der Abtastprobe auflädt und im Zeitin-

bekanntgeworden. Üblicherweise wird die Kompan- tervall zweier aufeinanderfolgender Abtastproben

dierung des zu übertragenden Signals vorgenommen, wenigstens annähernd zeitlinear entlädt und bei dem

bevor es an den eigentlichen Modulatoreingang ge- 15 der Pulsmodulationswandler durch eine· die Entlade-

langt. Zu diesem Zweck wird es über eine Einrich- zeit des Ladekondensators im Sinne eines gewünsch-

tung mit einer das Kompandierungsverhältnis für je- ten Kompandierungsverhältnisses steuernde Anord-

den Amplitudenwert bestimmenden nichtlinearen nung zu einem Momentanwertkompander erweitert

Kennlinie geführt. Auf der Empfangsseite wird dann ist, wird gemäß der Erfindung die Aufgabe dadurch

die Kompandierung in gleicher Weise wieder aufge- 20 gelöst, daß die steuernde Anordnung einen von den

hoben. Bei Zeitmultiplexsystemen ist es bereits be- dauermodulierten Impulsen gesteuerten, auf einen

kannt, den die Amplitudenproben in dauermodu- Zähler arbeitenden Start-Stop-Generator und eine

lierte Impulse umsetzenden, aus einer Umladeschal- vom Zähler über eine Schaltung zur Durchführung

tung und einem Ladekondensator bestehenden Puls- logischer Funktionen gesteuerte Schalteinrichtung

modulationswandler dadurch zu einem Momentan- 25 umfaßt und die gesteuerte Schalteinrichtung wenig-

wertkompander zu erweitern, daß das Ende der Ent- stens bei einer, durch den zu kompandierenden Am-

ladung des mit jeder Abtastprobe kurzzeitig aufgela- plitudenbereich bestimmten Zählstellung des Zählers

denen Ladekondensators von einer die gewünschte die Entladezeitkonstante der Umladevorrichtung ent-

Kompandierung für jeden Amplitudenwert bestim- sprechend dem gewünschten Kompandierungsver-

menden elektrischen Größe gesteuert wird. Auf der 30 hältnis umschaltet.

Empfangsseite erfolgt dann die Aufhebung der Korn- Durch die deutsche Auslegeschrift 1 170 464 ist

pandierung in entsprechender Weise im Demodula- bereits ein Pulscodemodulator bekannt, der nach

tor. An die Konstanz und die genaue Übereinstim- dem Zählverfahren arbeitet und bei dem die Signal-

mung der elektrischen Eigenschaften der sende- und abtastproben zunächst in dauermodulierte Impulse

empfangsseitigen Kompandierungseinrichtungen 35 zur Steuerung eines Start-Stop-Generators umgewan-

müssen in jedem Fall sehr hohe Anforderungen ge- delt werden, dessen Impulse einen Binärzähler steu-

stellt werden, da bereits geringe Unterschiede den ern. Hierbei ist zum Zwecke einer Momentanwert-

mit der Kompandierung angestrebten Gewinn an kompandierung dem Start-Stop-Generator ein Fre-

SignalrGeräusch-Verhältnis in Frage stellen. quenzteiler mit ab- und zuschaltbaren bistabilen

Der durch diese hohen Anforderungen bedingte 40 Kippstufen nachgeschaltet, deren Zu- und Abschalgroße fertigungstechnische Aufwand läßt sich da- tung mittels einer Schalteinrichtung erfolgt, die in durch verringern, daß die gewünschte Kompander- Abhängigkeit der Zählstellung des Binärzählers gekennlinie durch eine Knickkennlinie mit linearen Ab- steuert wird. Abgesehen davon, daß die bekannte schnitten angenähert wird. Eine solche als »Knick- Anordnung gegenüber dem Erfindungsgegenstand kompander« bezeichnete Einrichtung kann beispiels- 45 mehr Aufwand mit sich bringt, lassen sich hiermit leweise ein mit unterschiedlich vorgespannten Dioden diglich Kompandierungskennlinien, und zwar Knickaufgebautes Schaltelement sein. Die Annäherung der . kennlinien, verwirklichen, deren Bewertungssprünge Kompanderkennlinie durch eine Knickkennlinie er- ganze Vielfache von Zwei sind. Auch ist die hier zur möglicht es zwar, die einzelnen Knickpunkte und da- Anwendung gelangende Momentanwertkompandiemit auch die zwischen diesen Knickpunkten verlau- 50 rung ausschließlich für· einen Pulscodemodulator gefenden linearen Abschnitte bei durchaus tragbarem eignet, während sich mit dem Erfindungsgegenstand Aufwand ausreichend genau festzulegen. Jedoch be- wahlweise ein Pulsdauer-, ein Pulsphasen- und ein reitet es hier wiederum erhebliche Schwierigkeiten, Pulscodemodulator mit Momentanwertkompandiedas von diesen Einrichtungen hervorgerufene söge- rung verwirklichen läßt. Die erfindungsgemäße Umnannte »Nebensprechen« ausreichend klein zu hai- 55 schaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung ten. Um diesen Schwierigkeiten aus dem Weg zu ge- beim Pulsmodulationswandler ermöglicht einen hen, ist dazu übergegangen worden, bei Zeitmulti- Schaltungsaufbau, der auf die Nebensprecheigenplexsystemen an Stelle eines mehreren Kanälen ge- schäften des Modulators praktisch keinen Einfluß meinsamen Kompanders (Gruppenkompander) für hat, und zwar unabhängig davon, ob der Modulator jeden einzelnen Kanal einen eigenen Kompander 60 als Pulsdauer-, Pulsphasen- oder Pulscodemodulator (Einzelkompander) vorzusehen. zur Anwendung gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorzugsweise weist der die Abtastproben in dauerweiteren zu einem Momentanwertkompander erwei- modulierte Pulse umsetzende Pulsmodulationswandterten Modulator für pulsmodulierte Signale anzuge- ler einen von der Umladevorrichtung gesteuerten ben, der hohen Anforderungen an die Konstanz und 65 elektronischen Schalter auf, der hierbei ein Schalt-Genauigkeit der gewünschten nichtlinearen Kennlinie transistor in Emitterschaltung sein kann. Die UmIabei relativ geringem technischem Aufwand genügt devorrichtung selbst umfaßt außerdem einen mit dem und darüber hinaus bei seiner Anwendung für eine Steuereingang des elektronischen Schalters in Reihe

liegenden Ladekondensator, einen den Eingang des Pulsmodulationswandlers im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastproben kurzschließenden Schalter und wenigstens zwei in Reihe geschaltete Entladewiderstände, die dabei zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Ladekondensators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters und einer Betriebsgleichspannung angeschaltet sind. Von diesen Entladewiderständen sind bis auf einen alle von Schaltern überbrückt. Diese Schalter (bei zwei Entladewiderständen ein Schalter) stellen die Schalteinrichtung der zur Kompandierung vorgesehenen Schaltvorrichtung dar.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem der Modulator dadurch zu einem Pulscodemodulator ausgestaltet ist, daß die dauermodulierten Pulse dem Eingang eines Start-Stop-Generators zugeführt sind, der während der Dauer eines dauermodulierten Pulses mit einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz einen Binärzähler speist, an dessen Stufenausgängen jeweils am Ende eines Zählvorgangs die Elemente des gewünschten Codes zeitparallel anstehen, sind der Start-Stop-Generator und der Binärzähler in die der Kompandierung dienende Schaltvorrichtung einbezogen.

Zur scharfen Begrenzung des Binärzählers bei seiner maximalen Zählstellung ist es zweckmäßig, ihm neben der die Umschaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung vornehmenden Schalteinrichtung eine weitere, auf den Zählvorgang einwirkende Schalteinrichtung zuzuordnen, die mit ihrem Steuereingang gegebenenfalls über eine Schaltung zur Durchführung logischer Funktionen derart an den Binärzähler angeschaltet ist, daß sie bei seiner maximalen Zählstellung anspricht und damit den weiteren Zählablauf unterbindet.

Damit das ursprüngliche Signal bei der empfangsseitigen Dehnung möglichst verzerrungsfrei zurückgewonnen werden kann, muß der Nullwert der Signalspannung möglichst genau über der Zeit mit einem vorgegebenen Ort auf der Kompanderkennlinie übereinstimmen. Bei der Übertragung von Wechselspannungen beispielsweise, für die die Kennlinie des Kompanders zwei Knicke aufweist, soll der Nullwert der Signalspannung in der Mitte der Kompandierungsschwelle liegen. Dies kann gemäß einer Weiterbildung bei einem Pulscodemodulator nach der Erfindung in einfacher Weise mittels einer einen Regelverstärker aufweisenden automatischen Regelschaltung dadurch erreicht werden, daß als Kriterium das über der Zeit gemittelte Verhältnis der beiden möglichen Schaltstellungen der letzten Stufe des Binärzählers verwendet ist. Hierzu ist der Steuereingang des Regelverstärkers über ein Siebglied an einen der beiden Ausgänge der letzten Zählerstufe angeschaltet. Die Regelspannung des Regelverstärkers kann beispielsweise eine Varakterdiode steuern, die dabei auf die Frequenz des Start-Stop-Generators einwirkt.

Im allgemeinen ist es vorteilhaft, das Eingangssignal der Abtasteinrichtung des Modulators zusammen mit einer ihm überlagerten Gleichspannung zuzuführen, deren Größe gleich der maximalen Amplitude des Signals gewählt ist. Für einen in dieser Weise bemessenen Modulator ist es dann zweckmäßig, die automatische Einstellung der Nullage des Signals dadurch vorzunehmen, daß die dem Signal am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerte Gleichspannung wenigstens teilweise vom Regelverstärker erzeugt wird.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Codeschema für den gewöhnlichen binären Code,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm der in der Schaltung nach der F i g. 1 auftretenden Spannungen,

Fig.4 eine Begrenzerschaltung für das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1.

Die F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines nach dem Zählverfahren arbeitenden Pulscodemodulators, der gemäß der Erfindung mit einer der Kompandierung dienenden Vorrichtung ausgerüstet ist und sich für die Modulation mehrerer Kanäle (Gruppenmodulator) eines Zeitmultiplexsystems eignet. Der Modulator weist eingangsseitig für jeden Kanal einen Tiefpaß TP auf, an dessen Eingang E das Modulationssignal Si ansteht. An jeden Tiefpaß schließt sich eine Abtasteinrichtung an, die hierbei aus dem elektronischen Schalter 5₀ besteht. Entsprechend der Anzahl der zu einer Gruppe zusammengefaßten Kanäle sind eine entsprechende Anzahl von Tiefpässen mit nachfolgenden Abtasteinrichtungen ausgangsseitig parallel auf den Eingang des nachfolgenden Pulsmodulationswandlers geschaltet. Der in der Fig. 1 dargestellte Tiefpaß TP mit nachfolgender Abtasteinrichtung stellt die Modulatoreingangsschaltung für den Kanal 1 dar. Die Modulatoreingangsschaltungen für die übrigen Kanäle 2... η sind in der F i g. 1 lediglich durch die Sammelschiene am Ausgang des Schalters s₀ angedeutet. Jeder Schalter S₀ wird von einem Takt Tl (1... n) gesteuert, d. h. der Schalter s₀ für den Kanal 1 mit dem Takt T 1,1, dessen Folgefrequenz zur Erfüllung des Abtasttheorems wenigstens doppelt so groß gewählt ist wie die höchste Frequenz des Signals Si.

Der Pulsmodulationswandler, in dem die Abtastproben der einzelnen Kanäle in dauermodülierte Pulse umgesetzt werden, weist einen Schalttransistor Tr 1 auf, dessen Basis über die Reihenschaltung der beiden Widerstände R 1 und R 2 und dessen Kollektor über den Widerstand R 3 an der positiven Betriebsgleichspannung Ub anliegen. Die Widerstände R 1 und R 2 sowie der in Reihe mit der Basis des Schalttransistors geschaltete Kondensator C1 und der vom Eingang des Modulatorwandlers gegen Bezugspotential liegende elektronische Schalter S₀' bilden zusammen eine Umladevorrichtung, von der der Schalttransistor Tr 1 im Sinne der gewünschten Umwandlung der Abtastproben gesteuert wird. Der Takt T 2, mit dem der Schalter s_n' gesteuert wird, hat eine um die Anzahl der in Zeitmultiplex zu einer Gruppe zusammengefaßten Kanäle höhere Folgefrequenz wie der Takt Tl (1... ή) und ist so bemessen, daß der Schalter s₀' im Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten geschlossen ist.

Der dem Ausgang des Schalttransistors Tr 1 nachfolgende Verstärker V verstärkt die dauermodulierten Impulse und führt sie dem Eingang eines Start-Stop-Generators G zu, der.während der Dauer eines dauermodulierten Pulses eine seiner Dauer proportionale Anzahl von Impulsen dem Eingang des Bi-

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närzählers Z zuführt, der im Ausführungsbeispiel Zählstellung 00010 über die logische Schaltung Lo fünf Stufen Kl...K5 aufweist. Das Zählergebnis den Schalter s₀" öffnen und falls der Zähler beim am Ende eines. Zählvorgangs, das an den »Eins«- weiteren Zählablauf die Zählstellung 00011 erreicht, Ausgängen der Zählstufen ansteht und bereits den den Schalter s₀" wieder schließen soll, gewünschten binären Code in Paralleldarstellung sei- 5 Wie die Bemessung der logischen Schaltung Lo in ner Elemente repräsentiert, wird über die vom Über- der Schaltung nach der F i g. 1 ohne weiteres erkengabepuls T 3 gesteuerten Schalter si.. .s5 an eine nen läßt, erfüllt sie diese Bedingungen. Nimmt die Lauf zeitkette La abgegeben, an deren Ausgang ,4 die Stufe K 4 die Schaltstellung »eins« und die Stufe K 5 Elemente der Codezeichen nacheinander auftreten. die Schaltstellung »Null« ein, dann gibt das Und-Anschließend wird der Zähler mit dem Rückstellpuls io Gatter ί/l an die bistabile Kippstufe K0 einen ImK T 4 in seine Nullstellung zurückgeschaltet und damit puls ab, der sie in die Null-Lage umkippen läßt und für den nächsten Zählvorgang vorbereitet. damit den Schalter S₀" in die Stellung »offen« um-

Der Start-Stop-Generator und der Zähler Z sind in steuert. Erreichen dagegen die Zählstufen K 4 und die für die erfindungsgemäße Kompandierung erfor- K 5 beide die Schaltstellung »eins«, so wird die bistaderliche Schaltvorrichtung mit einbezogen. Zu die- 15 bile Kippstufe K 0 über den Ausgang des Und-Gatsem Zweck steuert der Zähler über den »Eins«-Aus- ters U 2 wiederum in die Ausgangsstellung umgegang seiner Zählstufe K 4 und die beiden Ausgänge schaltet und damit der Schalter S₀" wiederum in die seiner Zählstufe K S eine aus zwei Und-Gattern U1 Stellung »zu« umgesteuert.

und U 2 und einer bistabilen Kippstufe K 0 beste- Entsprechend seiner Bezeichnung stellt das oberste

hende Logik, die ihrerseits über den »Eins«-Ausgang 20 Diagramm der Fig. 3 die Signalspannung des ersten der bistabilen Kippstufe K 0 den den Widerstand R 2 Kanals am Eingang der ihm zugeordneten, durch den überbrückenden Schalter s₀" betätigt. Zur automati- Schalter J₀ dargestellten Abtasteinrichtung dar. Dem sehen Einregelung des Nullwertes der Signalspan- eigentlichen Signal ist dabei die Gleichspannung i/0 nung auf die Mitte der Kompandierungsschwelle überlagert, die gerade so groß gewählt ist, daß der dient der Regelverstärker RV, dessen Eingang über 25 negative Wert der Soll-Maximal-Amplitude des Siden Widerstand R 4 an den »Null«-Ausgang der letz- gnals den Wert »Null« annimmt. Die Gleichspanten Stufe K S des Binärzählers Z angeschaltet ist. Der nung U 0 markiert mit anderen Worten die NuIl-Li-Widerstand R 4 stellt zusammen mit dem vom Ein- . nie des eine Wechselspannung darstellenden Signals gang des Regelverstärkers RV gegen Bezugspotential und hat unter anderem den Zweck, dem der Abtastliegenden Kondensator C 2 ein Siebglied dar, über 30 einrichtung nachgeschalteten Pulsmodulationswandler das am Regelverstärkereingang lediglich der zeitliche die Abtastproben nur in einer Polarität zuMittelwert der am Nullausgang der Stufe K 5 auftre- zuführen. Um anzudeuten, daß der die Abtasteinrichtenden Spannung anliegt. Der Ausgang des Regelver- tung steuernde Takt T 1,1 mit entsprechender Phastärkers ist mit dem Ausgang der Tiefpässe der Mo- senverschiebung an den Abtasteinrichtungen der übdulatoreingangsschältungen für die einzelnen Kanäle 35 rigen Kanäle wirksam ist, sind im zweiten Diagramm in Reihe geschaltet, so daß die an ihm anstehende der Fig.4 von oben die aufeinanderfolgenden Pulse Regelgleichspannung den Signalspannungen an den der Takte T1,1... Tl, 4 für die ersten vier Kanäle Eingängen der Abtasteinrichtungen überlagert ist. dargestellt.

Hierbei ist die Sollgleichspannung UO am Ausgang Der Binärzähler nach dem Ausführungsbeispiel

des Regelverstärkers gleich der Soll-Maximal-Ampli- 40 der F i g. 1 kann insgesamt 32 Amplitudenstufen dartude der Signalspannungen gewählt, stellen. Um dies anzudeuten, ist dem die Abtastpro-

Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise des ben der aufeinanderfolgenden Kanäle Kal...Ka4 Erfindungsgegenstandes sind in der F i g. 2 das darstellenden Diagramm ein entsprechender Stufen-Schema des natürlichen binären Codes mit fünf Stel- maßstab beigefügt.

len, wie ihn der Binärzähler Z erzeugt, angegeben. 45 Die im Pulsrahmen aufeinanderfolgenden Abtast-Ferner sind in der F i g. 3 in zeitlicher Darstellung proben laden den Ladekondensator C1 kurzzeitig untereinander die wesentlichen Verläufe der in der über die Emitter-Basis-Strecke des Schalttransistors Schaltung nach der F i g. 1 auftretenden Spannungen Tr 1 auf. Der Takt T 2 schließt den Schalter s_ft' im dargestellt. Dabei sind die einzelnen Diagramme mit Zeitintervall zweier aufeinanderfolgender Abtastpro-Bezugsbuchstaben versehen, die sich auch in der 5° ben, so daß in diesen Zeiträumen der Ladekondensa-F i g. 1 finden und jeweils den Ort markieren, an dem tor C1 auf Bezugspotential liegt. Sobald der Schalter die einzelnen Spannungen gegen das Bezugspotential S₀' geschlossen wird, wird deshalb an der Basis des wirksam sind. im Ruhezustand leitenden Schalttransistors eine ne-

Die Kompandierung wird, wie das bereits erwähnt gative Spannung wirksam, deren Betrag gleich dem wurde, beim Modulator nach der Erfindung dadurch 55 Amplitudenwert der Abtastprobe ist, die den Ladegewonnen, daß in Abhängigkeit der Zählstellung des kondensator Cl vorausgehend aufgeladen hat. Da-Binärzählers Z die Zeitkonstante der Umladevorrich- mit wird der Schalttransistor gesperrt, und an seinem tung des die Abtastproben in dauermodulierte Pulse Kollektor tritt eine positive Spannung auf, die über umwandelnden Pulsmodulationswandlers umgeschal- den Verstärker V den Start-Stop-Generator G in Betet wird. Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 60 trieb setzt. Gleichzeitig beginnt der Binärzähler Z die geschieht dies mittels des Schalters s₀", der in Ruhe- am Ausgang des Start-Stop-Generators auftretenden stellung den Widerstand R 2, der einen Teil des Ent- Impulse zu zählen. Bis zur Zählstellung »8« ist der ladewiderstandes des Ladekondensators Cl bildet, Schalter S₀" geschlossen. Die Entladung des Ladekurzschließt. Im vorliegenden Fall sei angenommen, kondensators C1 erfolgt somit nur über den Widerdaß die Kompandierungsschwelle in den Grenzen der 65 stand R 1. Bei der Zählstellung »8« wird der Schalter Stufen 8 und 24 — vgl. F i g. 2 — liegen soll. Das be- S₀" geöffnet, so daß nunmehr entsprechend dem Verdeutet, daß der die Impulse am Ausgang des Start- hältnis der Widerstände R 1 + R 2 zum Widerstand Stop-Generators G zählende Binärzähler Z bei der Rl die Entladung langsamer verläuft. Der dreieck-

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förmige Verlauf der Spannung an der Basis des Schalttransistors erhält somit bei der Zählstellung »8« des Binärzählers einen Knick, dessen Größe durch das erwähnte Verhältnis bestimmt ist. Die verzögerte Entladung bedeutet, daß die Bewertung des Signals im Bereich um seine Null-Linie herum gegenüber dem Bereich seines negativen Maximalwertes besser ist. Das gleiche gilt für den Bereich seines positiven Maximalwertes, weil die Entladung durch Öffnen des Schalters S_n" wiederum beschleunigt wird, sobald der Zähler die Zählstellung »24« erreicht.

Ist der Entladevorgang beendet, dann geht der Schalttransistor Tr 1 wiederum in den leitenden Zustand über und beendet den dauermodulierten Impuls am Eingang des Start-Stop-Generators G, der damit in den Ruhezustand übergeht.

Die Abtastprobe Ka 3 im Diagramm b hat eine Amplitudenhöhe von 22 Stufen. Dementsprechend ist der Entladevorgang des Ladekondensators C1 bereits beendet, bevor der Zähler die Zählstellung »24« erreicht und damit über die logische Schaltung Lo den Schalter S₀" (Diagramm /) wieder schließt. Dieser Schalter muß bei Beginn einer neuen Entladung des Ladekondensators aber wieder geschlossen sein. Dies besorgt der unmittelbar auf den Übergabepuls Γ 3 folgende Rückstellpuls T 4. Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist dieser Sachverhalt durch den mit Γ 4 bezeichneten Pfeil am »Eins«-Eingang der bistabilen Kippstufe K 0 zum Ausdruck gebracht.

Der Vollständigkeit halber sind im letzten Diagramm der F i g. 3 noch die am Ausgang A der Laufzeitkette La anstehenden Codezeichen dargestellt.

Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist eine Kompanderkennlinie mit zwei zum Nullwert symmetrisch liegenden Knicken angenommen. Selbstverständlich lassen sich mit dem Erfindungsgegenstand auch Kompanderkennlinien mit mehr als zwei Knickpunkten bei beliebiger Lage durch entsprechende Bemessung der logischen Schaltung und der von der Schaltvorrichtung umfaßten Schalteinrichtung realisieren.

Bei der automatischen Regelung für die Übereinstimmung der Null-Lage des Signals mit der Mitte der Kompandierungsschwelle wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß bei richtiger Einstellung die letzte Stufe des Binärzählers im Mittel die »Null«- Stellung ebensooft einnehmen muß wie die »Eins«- Stellung. Kommt im Mittel die »Eins«-Stellung öfter vor als die »Null«-Stellung, oder umgekehrt, so kann die hierdurch hervorgerufene Änderung des Mittelwertes der an den Ausgängen der letzten Zählerstufe auftretenden Spannung in der bereits beschriebenen einfachen Weise zur Nachregelung der dem Signal

ίο am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerten Gleichspannung ausgenutzt werden.

An Stelle einer Regelung der Gleichspannung U 0 kann die Regelausgangsspannung des Regelverstärkers RV auch mit dem gleichen Erfolg zur Steuerung der Frequenz des Start-Stop-Generators verwendet werden.

Das geschilderte, der Regeleinrichtung zugrunde liegende Regelkriterium setzt voraus, daß der Binär^ zähler bis zu seiner maximalen Zählstellung auch

ao voll ausgenutzt wird. Dies wiederum bedingt eine Begrenzerschaltung, die, bei ausreichender Sicherheit der Begrenzung des Zählers auf seine maximale Zählstellung dessen volle Ausnutzung zuläßt. Eine solche Begrenzerschaltung für einen nach dem Zählverfahren arbeitenden Pulscodedemodulator ist beispielsweise in der F i g. 4 angegeben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier die Vorrichtungen für die Kompandierung und die automatische Regelung nicht in das Schaltbild mit aufgenommen.

Die Begrenzerschaltung besteht einerseits aus einem Sperrgatter Sp und andererseits aus einem Und-Gatter U 3. Das Sperrgatter Sp ist zwischen den Ausgang des Start-Stop-Generators G und den Eingang des Binärzählers Z geschaltet und steht über seinen Sperreingang mit dem Ausgang des Und-Gatters U 3 in Verbindung. Das Und-Gatter U 3 weist eine der Anzahl der Stufen des Zählers entsprechende Zahl von Eingängen auf, von denen jeder mit einem »Eins«-Ausgang einer Zählstufe verbunden ist. Sobald der Zähler seine maximale Zählstellung bei der alle Stufen die »Eins«-Lage annehmen, erreicht, wird das Sperrgatter Sp über dem Ausgang des Und-Gatters 173 gesperrt und damit der weitere Zählablauf unterbrochen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Modulator mit Momentanwertkompander für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik mit wenigstens einem aus einer Umladevorrichtung mit einem Ladekondensator bestehenden Pulsmodulationswandler, bei dem sich der Ladekondensator mit jeder von einer Signalabtasteinrichtung dem Pulsmodulationswandler zugeführten Abtastprobe kurzzeitig auf den Wert der Abtastprobe auflädt und im Zeitintervall zweier aufeinanderfolgender Abtastproben wenigstens annähernd zeitlinear entlädt und bei dem der Pulsmodulationswandler durch eine die Entladezeit des Ladekondensators im Sinne eines gewünschten Kompandierungsverhältnisses steuernde Anordnung zu einem Momentanwertkompander erweitert ist, insbesondere für eine Vielzahl von Kanälen eines Zeitmultiplexsystems, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernde Anordnung einen von den dauermodulierten Impulsen gesteuerten, auf einen Zähler arbeitenden Start-Stop-Generator und eine vom Zähler über eine Schaltung zur Durchführung logischer Funktionen gesteuerte Schalteinrichtung umfaßt und die gesteuerte Schalteinrichtung wenigstens bei einer, durch den zu kompandierenden Amplitudenbereich bestimmten Zählstellung des Zählers die Entladezeitkonstante der UmIadevorrichtung entsprechend dem gewünschten Kompandierungsverhältnis umschaltet.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abtastproben in dauermodulierte Pulse umsetzende Pulsmodulationwandler einen von der Umladevorrichtung gesteuerten elektronischen Schalter aufweist, daß ferner die Umladevorrichtung außer dem mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters in Reihe liegenden Ladekondensator einen den Eingang des Pulsmodulationswandlers im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastproben kurzschließenden Schalter und wenigstens zwei in Reihe geschaltete Entladewiderstände umfaßt, die hierbei zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Ladekondensators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters und einer Betriebsgleichspannung angeschaltet sind, und daß die Entladewiderstände bis auf einen von die Schalteinrichtung der zur Kompandierung vorgesehenen Schaltvorrichtung darstellenden Schaltern überbrückt sind.

3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzeugung eines pulscoderiiodulierten Signals nach dem Zählverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stufenäusgängen des Binärzählers der steuernden Anordnung jeweils am Ende eines Zählvorganges die Elemente des gewünschten Codes zeitparallel anstehen.

4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Binärzähler neben der der Umschaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung dienenden Schalteinrichtung eine weitere, auf den Zählvorgang einwirkende Schalteinrichtung zugeordnet ist, die mit ihrem Steuereingang, gegebenenfalls über eine Schaltung zur Durchführung logischer Funktionen derart an den Binärzähler angeschaltet ist, daß sie bei seiner maximalen Zählstellung anspricht und damit den weiteren Zählablauf unterbindet.

5. Modulator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Nullwerteinstellung der zu codierenden Signalspannung eine Regelschaltung mit einem Regelverstärker vorgesehen ist, für die als Kriterium das über der Zeit gemittelte Verhältnis der beiden möglichen Schaltstellungen der letzten Stufe des Binärzählers dadurch verwendet ist, daß der Steuereingang des Regelverstärkers über ein Siebglied an einen der beiden Ausgänge der letzten Zählerstufe angeschaltet ist.

6. Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker ausgangsseitig mit einer auf die Frequenz des Start-Stop-Generators einwirkenden Varaktordiode in Verbindung steht.

7. Modulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtasteinrichtung das Signal zusammen mit einer ihm überlagerten Gleichspannung zugeführt ist, deren Größe gleich der maximalen Amplitude des Signals gewählt ist.

8. Modulator nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Signal am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerte Gleichspannung wenigstens teilweise vom Regelverstärker erzeugt ist.