DE1269648B - Pulse code modulation system with ideal companding taking into account the basic noise - Google Patents

Pulse code modulation system with ideal companding taking into account the basic noise

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DE1269648B
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Dipl-Ing Johannes Schmitz
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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Description

Puls-Code-Modulationssystem mit unter Berücksichtigung des Grundgeräusches idealer Kompandierung Die Erfindung betrifft ein Puls-Code-Modulations-(PCM-)system mit unter Berücksichtigung des Grundgeräusches idealer Kompandierung, mit einem Analog-Digital-Umsetzer und einem Digital-Analog-Umsetzer.Pulse code modulation system taking into account the background noise Ideal Companding The invention relates to a pulse code modulation (PCM) system with ideal companding taking into account the background noise, with a Analog-to-digital converter and a digital-to-analog converter.

Bekanntlich kann bei PCM-Systemen durch eine Kompandierung der erreichbare Dynamikbereich bei gleicher Kanalkapazität des Systems erheblich vergrößert werden. Dabei soll unter Dynamikbereich der Aussteuerungsbereich eines Kanals verstanden werden, bei welchem der Quantisierungsgeräuschabstand, d. h. das Verhältnis von mittlerer Signalleistung zur mittleren Quantisierungsgeräuschleistung, einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Die Erweiterung des Dynamikbereiches durch Kompandierung erfolgt hierbei unter Verzicht auf einen unnötig großen Geräuschabstand bei großen Aussteuerungen.As is well known, in PCM systems the achievable Dynamic range can be increased significantly with the same channel capacity of the system. The dynamic range should be understood to mean the dynamic range of a channel at which the quantization signal-to-noise ratio, i.e. H. the ratio of mean signal power to mean quantization noise power, a specific one Does not fall below the value. The expansion of the dynamic range through companding takes place here without an unnecessarily large signal-to-noise ratio for large ones Levels.

Die Kompandierung kann erfolgen entweder durch Kompression der Signale auf der Sendeseite mit nachfolgender linearer Quantisierung und auf der Empfangsseite durch eine einer linear arbeitenden Dekodiereinrichtung folgenden, zur Kompression auf der Sendeseite inversen Expansion oder durch eine nichtlineare Quantisierung auf der Sendeseite und eine nichtlineare Dekodierung auf der Empfangsseite.Companding can be done either by compressing the signals on the sending side with subsequent linear quantization and on the receiving side by a decoder following a linear decoder, for compression inverse expansion on the transmission side or through non-linear quantization on the transmitting side and a non-linear decoding on the receiving side.

Es sind verschiedene PCM-Systeme bekanntgeworden, die nach den genannten Prinzipien arbeiten. Sie unterscheiden sich durch die Art der angestrebten Kompressor- und der dazu inversen Expandercharakteristik, durch die Art der Verwirklichung dieser Charakteristik und durch die Art der Bildung der Kodezeichen und der Rückgewinnung der Analogzeichen.Various PCM systems have become known that are based on the above Working principles. They differ in the type of desired compressor and the inverse expander characteristic, due to the way they are implemented Characteristics and the way in which the code characters are created and recovered the analog characters.

Uber Uberlegungen und Schlußfolgerungen in bezug auf eine günstige Form der Kompandierungskennlinie wurde von S m i t h, Bernard, unter dem Titel: »Instantaneous Companding of Quantized Signals« in »Bell System Technical Journal«, Vol. XXXVI, Nr. 3, Mai 1957, S. 653 bis 709, berichtet. Als vorteilhaft wird dort eine logarithmische Kennlinie bezeichnet. Noch im Februar 1964 berichtet 1 n g r a m, D. G. W ., in einem Referat über: »A High Spead Non-Linear Coder and Decoder for a P. C. M. System« auf der Konferenz über »Transmission Aspects of Communications Networks«, veranstaltet von 1.E.E. Electronics Division, Konferenzbericht ohne Ort und Datum des Erscheinens, über Kodierer und Dekodierer mit logarithmischer Kompandierungskennlinie.About considerations and conclusions regarding a favorable The shape of the companding curve was published by S m i t h, Bernard, under the title: "Instantaneous Companding of Quantized Signals" in "Bell System Technical Journal", Vol. XXXVI, No. 3, May 1957, pp. 653-709. It is considered beneficial there denotes a logarithmic characteristic. In February 1964, 1 n g r reported a m, D. G. W., in a paper on: »A High Spead Non-Linear Coder and Decoder for a P. C. M. System "at the conference on" Transmission Aspects of Communications Networks «, organized by 1.E.E. Electronics Division, conference report with no location and date of publication, via encoders and decoders with logarithmic companding characteristics.

Schaltungen für Kodierer mit ausschließlich logarithmischer Kennlinie sind außer durch die genannten Veröffentlichungen auch durch die deutsche Auslegeschrift 1076 758 bekanntgeworden.Circuits for encoders with exclusively logarithmic characteristics are not only through the publications mentioned, but also through the German interpretative document 1076 758 became known.

Nach dem durch die deutsche Auslegeschrift 1076 758 bekannten Verfahren wird der analoge Abtastweri einem Speicherelement, z. B. einem Kondensator, als Grundladung zugeführt und dann die Zeit festgestellt, die notwendig ist, um nach einer weiteren Ladung einen vorgegebenen Grenzwert der Ladespannung zu erreichen. Dieser Grenzwert muß zumindest gleich oder etwas größer sein als der größte zu erwartende Analogwert.According to the method known from German Auslegeschrift 1076 758, the analog scanning unit is a memory element, e.g. B. a capacitor, supplied as a base charge and then the time is determined which is necessary to reach a predetermined limit value of the charging voltage after a further charge. This limit value must be at least equal to or slightly greater than the largest analog value to be expected.

Beim vorgeschlagenen Verfahren nach der älteren Erfindung, deutsche Auslegeschrift 1216 927, wird einem Kondensator eine Ladung zugeführt, die gleich oder etwas größer ist als der größte zu erwartende Analogwert. Beim anschließenden Entladen des Kondensators wird die Zeit festgestellt, in der die Spannung des Kondensators einen der Spannung des analogen Abtastwertes gleichen Wert erreicht.In the proposed method according to the older invention, German Auslegeschrift 1216 927, a capacitor is supplied with a charge that is equal to or slightly greater than the largest expected analog value. When the capacitor is subsequently discharged, the time is determined in which the voltage of the capacitor reaches a value equal to the voltage of the analog sampled value.

Bei beiden Verfahren wird der Spannungsunterschied zwischen einem festgelegten Höchstwert und dem analogen Abtastwert festgestellt und der ermittelte Spannungsunterschied in eine logarithmisch verlaufende Zeitfunktion umgesetzt. Daher sind beide Verfahren grundsätzlich identisch. Die nach diesen Verfahren erzeugte rein logarithmische Kennlinie wurde zur Zeit der Entwicklung entsprechender Schaltungen als ideal angesehen.With both methods, the voltage difference between one determined maximum value and the analog sample value and the determined Voltage difference converted into a logarithmic time function. Therefore both procedures are basically identical. The one produced by this process purely logarithmic characteristic curve was used at the time of the development of corresponding circuits regarded as ideal.

Nach neueren Erkenntnissen hat jedoch eine rein logarithmische Kennlinie Nachteile in Zusammenhang mit dem Verlauf des Geräuschabstandes in Abhängigkeit von der Größe der zu übertragenden Analogwerte. So wird in einem zusammenfassenden Aufsatz von B 1 c i c k a r d t, W, »Auswirkungen der Quantisier trüg in PCM-Systemen« in den »llasler Mitteilungen«, 23. Jahrgang (1964), H. 2, S. 41 bis 64, vorgeschlagen, eine unter Berücksichtigung des Quantisierungs- und des Grundgeräusches bessere Annäherung der Kompressorcharakteristik an die ideale Form durch »stückweise lineare Kompression« zu verwirklichen. Nachteilig ist dabei, daß der Verlauf des Quantisierungsgeräuschabstandes in Abhängigkeit von der Aussteuerung bei Sprachsignalen eine gewisse Welligkeit und bei sinus- und impulsförmigen Geräuschen Unstetigkeiten zeigt. In dem von B I e i c k a r d t beschriebenen, verwirklichten System macht sich dies durch einen unstetigen Verlauf des Klirrfaktors in Abhängigkeit von der Aussteuerung bemerkbar.According to more recent findings, however, it has a purely logarithmic characteristic Disadvantages in connection with the course of the signal-to-noise ratio as a function on the size of the analog values to be transmitted. So will be in a summary Article by B 1 c i c k a r d t, W, "Effects of quantization in PCM systems" in the »llasler Mitteilungen «, 23rd year (1964), no. 2, p. 41 to 64, proposed, one taking into account the quantization and the background noise better approximation of the compressor characteristics to the ideal shape through »piece by piece linear compression «. The disadvantage here is that the course of the The quantization signal-to-noise ratio as a function of the modulation for speech signals a certain ripple and discontinuities in the case of sinusoidal and pulse-shaped noises shows. In the implemented system described by B I e i c k a r d t this is due to a discontinuous course of the distortion factor depending on the Modulation noticeable.

Während die genannten bekannten Anordnungen zum Teil eine Kompandierungskennlinie in der früher als ideal angesehen logarithmischen Form anstreben, zum anderen Teil sich der nach neueren Erkenntnissen günstigeren Form mit einem logarithmischen und einem linearen Teil dadurch annähern, daß die` gesamte Kennlinie aus einer Vielzahl linearer Teilstücke verschiedener Neigung zusammengesetzt wird, ist das Ziel der Erfindung, eine stetig verlaufende Kennlinie zu verwirklichen, die sich aus einem logarithmischen und einem linearen Teilstück zusammensetzt und die die genannten Nachteile vermeidet.While the known arrangements mentioned in part have a companding characteristic in the logarithmic form that was previously considered ideal, on the other hand the more favorable form according to more recent findings with a logarithmic and approximate a linear part in that the entire characteristic curve is made up of a multitude of is composed of linear sections of different inclination, is the goal of Invention to realize a steadily running characteristic curve that consists of a logarithmic and a linear section and the said Avoids disadvantages.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digital-Umsetzer zwei Funktionsgeneratoren enthält, von denen der eine einen nichtlinearen, exponentiellen Spannungsverlauf, der zweite einen linearen Spannungsverlauf erzeugt. Die beiden Spannungsverläufe stellen Teilfunktionen der gesamten Kompandierungskennlinie dar. Durch eine geeignete Bemessung der zwei Funktionsgeneratoren kann erreicht werden, daß die Kurven der beiden Teilfunktionen sich in einem vorgegebenen Punkt tangieren, so daß zu diesem Zeitpunkt die Ausgangsspannungen beider Funktionsgeneratoren gleich sind und ein stetiger TJbergang von der einen zur anderen Teilfunktion möglich ist. Der Analog-Digital-Umsetzer enthält weiterhin eine an sich bekannte getaktete Zähleinrichtung, die beim Beginn eines Kodiervorganges und des Ablaufes der beiden durch die Funktionsgeneratoren erzeugten Spannungsverläufe gestartet wird. Das zu kodierende Signal liegt an einem Eingang einer an sich bekannten Vergleichsschaltung, deren zweiter Eingang über einen Umschalter zunächst mit dem Ausgang des ersten Funktionsgenerators verbunden ist. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Takten zum Zeitpunkt gleicher Spannungen an den Ausgängen der beiden Funktionsgeneratoren schaltet der Umschalter den zweiten Eingang der Vergleichsschaltung vom Ausgang des ersten auf den Ausgang des zweiten Funktionsgenerators. Die Vergleichsschaltung liefert, wie bekannt, ein Ausgangssignal, sobald die an ihren Eingängen liegenden Spannungen gleich sind. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung setzt die Zähleinrichtung still. Ihre Endstellung bildet die Grundlage für die Bildung des digitalen Kodesignals.The invention is characterized in that the analog-digital converter contains two function generators, one of which is a non-linear, exponential Voltage curve, the second generates a linear voltage curve. The two Voltage curves represent partial functions of the entire companding characteristic. A suitable dimensioning of the two function generators can achieve that the curves of the two sub-functions are tangent at a given point, so that at this point in time the output voltages of both function generators are the same and a continuous transition from one to the other sub-function is possible. The analog-to-digital converter also contains a clocked counting device known per se, at the beginning of a coding process and the sequence of the two by the function generators generated voltage curves is started. The signal to be coded is due to one Input of a comparison circuit known per se, the second input of which is via a changeover switch is initially connected to the output of the first function generator is. After a specified number of cycles at the time of equal voltages at the outputs of the two function generators, the switch switches the second Input of the comparison circuit from the output of the first to the output of the second Function generator. As is known, the comparison circuit supplies an output signal, as soon as the voltages at their inputs are equal. The output signal the comparison circuit stops the counter. Your final position forms the basis for the formation of the digital code signal.

Der Digital-Analog-Umsetzer enthält in ähnlicher Weise ebenfalls zwei Funktionsgeneratoren, von denen der eine einen nichtlinearen, exponentiellen Spannungsverlauf, der zweite einen linearen Spannungsverlauf erzeugt. Auch hier stellen die beiden Spannungsverläufe Teilfunktionen der gesamten Kompandierungskennlinie dar. Die Kurven beider Funktionen tangieren einander in einem vorgegebenen Punkt.The digital-to-analog converter similarly contains two as well Function generators, one of which has a non-linear, exponential voltage curve, the second generates a linear voltage curve. Here, too, the two pose Voltage curves represent partial functions of the entire companding curve. The curves both functions are tangent to each other at a given point.

Der Digital-Analog-Umsetzer enthält weiterhin eine an sich bekannte getaktete Zähleinrichtung, die durch die empfangenen digitalen Kodesignale in eine bestimmte Zählstellung gebracht und gleichzeitig mit dem Beginn eines Dekodiervorganges und des Ablaufs der beiden durch die Funktionsgeneratoren erzeugten Spannungsverläufe gestartet wird. Zum Beginn eines Dekodiervorganges liegt der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers über einen Umschalter am Ausgang des ersten Funktionsgenerators. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Takten zum Zeitpunkt gleicher Spannungen an den Ausgängen der Funktionsgeneratoren schaltet der Umschalter den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers auf den Ausgang des zweiten Funktionsgenerators. Erreicht die Zähleinrichtung ihre Nullstellung, so verhindert sie weitere Spannungsänderungen an den Funktionsgeneratoren, und der gerade erreichte Spannungswert des zum Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers geschalteten Funktionsgenerators bildet das dekodierte Signal.The digital-to-analog converter also contains a known one clocked counter that is converted into a brought certain counting position and simultaneously with the start of a decoding process and the sequence of the two voltage curves generated by the function generators is started. The output of the digital-to-analog converter is available at the beginning of a decoding process via a switch at the output of the first function generator. According to a predetermined Number of cycles at the time of equal voltages at the outputs of the function generators the switch switches the output of the digital-to-analog converter to the output of the second function generator. When the counter reaches its zero position, so it prevents further voltage changes on the function generators, and the voltage value just reached of the switched to the output of the digital-to-analog converter Function generator forms the decoded signal.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

F i g. 1 zeigt die Kurven des Abstandes von Quantisierungs- und Grundgeräusch vom Signal; F i g. 2 zeigt den Verlauf der idealen Kompressorcharakteristik in normierter Darstellung; F i g. 3 a zeigt einen erfindungsgemäßen Analog-Digital-Umsetzer als Beispiel; F i g. 3 b zeigt den Spannungsverlauf am Ausgang der Funktionsgeneratoren; F i g. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Digital-Analog-Umsetzer als Beispiel.F i g. 1 shows the curves of the distance between quantization and background noise from the signal; F i g. 2 shows the course of the ideal compressor characteristic in normalized form Depiction; F i g. 3 a shows an analog-to-digital converter according to the invention as Example; F i g. 3 b shows the voltage profile at the output of the function generators; F i g. 4 shows a digital-to-analog converter according to the invention as an example.

Die F i g. 1 zeigt als Beispiel in doppelt logarithmischem Maßstab den Geräuschabstand S N [db] in Abhängigkeit von der Aussteuerung X,,l.f. Die gesamte Geräuschleistung besteht, wenn man vom Beschneidungsgeräusch bei sehr hohen Amplituden absieht, im wesentlichen aus den Anteilen Quantisierungsgeräusch und Grundgeräusch. Mit Rücksicht auf geforderte Ubertragungswerte eines Systems darf in einem weiten Bereich mittlerer und hoher Aussteuerung der Quantisierungsgeräuschabstand einen gewissen Betrag nicht unterschreiten, d. h., das Verhältnis des Quantisierungsgeräusches zum Signal muß gleich oder größer sein als der durch die Kurve h gegebene Grenzwert. Bei kleiner Aussteuerung ist der Grundgeräuschabstand u kleiner als der Quantisierungsgeräuschabstand und bestimmt daher im wesentlichen den Gesamtgeräuschabstand. Das Quantisierungsgeräusch ist im wesentlichen abhängig von der Zahl der Quantisierungsstufen. die durch den geforderten Geräuschabstand bestimmt wird.The F i g. 1 shows as an example on a double logarithmic scale the signal-to-noise ratio S N [db] as a function of the modulation X ,, l.f. The whole Noise power exists when speaking of the circumcision noise at very high amplitudes disregards, essentially from the proportions of quantization noise and background noise. With regard to the required transmission values of a system, in a wide range The range of medium and high modulation of the quantization signal-to-noise ratio Do not fall below a certain amount, d. i.e., the ratio of the quantization noise for the signal must be equal to or greater than the limit value given by curve h. If the modulation is small, the basic signal-to-noise ratio u is smaller than the quantization signal-to-noise ratio and therefore essentially determines the overall signal-to-noise ratio. The quantization noise is essentially dependent on the number of quantization levels. through the required signal-to-noise ratio is determined.

Die Wirkung der früher angestrebten rein logarithmischen Kompandierungskennlinie mit dem Verlauf unterscheidet sich von der beschriebenen zusammengesetzten Kennlinie dadurch. daß sie zwar bei größeren Aussteuerungen einen etwas größeren Quantisierungsgeräuschabstand als erforderlich ergibt. daß jedoch bei kleineren Aussteuerungen eine Verkleinerung des Geräuschabstandes auftritt, d. h. in einem Bereich, der besonders bei Telefonie wichtig ist. Dagegen wird durch die in F i g. 2 gezeigte Kompressorcharakteristik der bestmögliche Geräuschabstand über den gesamten Aussteuerungsbereich erreicht.The effect of the purely logarithmic companding characteristic curve that was previously aimed for with the course differs from the composite characteristic described here. that although it results in a slightly larger quantization signal-to-noise ratio than necessary at larger levels. that, however, a reduction in the signal-to-noise ratio occurs at lower levels, ie in an area that is particularly important for telephony. In contrast, the in F i g. 2 the best possible signal-to-noise ratio over the entire modulation range is achieved.

Die Kompressorcharakteristik gibt den Zusammenhang zwischen den Eingangssignalen x und den Ausgangssignalen y des Kompressors. Sie besteht aus einem Teil der Kurve c mit dem geraden Verlauf und aus einem Teil der Kurve d mit dem logarithmischen Verlauf Die Kurven haben an einem gemeinsamen Punkt T mit den Koordinaten xT und yT, der dem Punkt T in F i g. 1 entspricht, die gleiche Steigung. In der Figur ist die Kompressorcharakteristik stark ausgezogen, während der nicht zur Kompressorcharakteristik gehörende Teil der Kurve c strichpunktiert und der entsprechende Teil der Kurve cl gestrichelt ist.The compressor characteristic gives the relationship between the input signals x and the output signals y of the compressor. It consists of a part of curve c with the straight course and from a part of curve d with the logarithmic course The curves have a common point T with the coordinates xT and yT, which corresponds to the point T in FIG. 1 corresponds to the same slope. In the figure, the compressor characteristic is strongly drawn out, while the part of curve c that does not belong to the compressor characteristic is dashed- dotted and the corresponding part of curve cl is dashed.

In den als Ausführungsbeispiel erläuterten Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzern werden fair die Funktionsgeneratoren die seit sehr langer Zeit als Erzeuger eines exponentiellen Spannungsverlaufes bekannten RC-Glieder beschrieben, bei denen die Wirkungsweise besonders übersichtlich ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Art von Funktionsgeneratoren beschränkt. Selbstverständlich können auch die zwei Funktionsgeneratoren, die Bestandteile der erfindungsgemäßen Analog-Digital-Umsetzer bzw. Digital-Analog-Umsetzer sind, vollkommen verschieden aufgebaut sein.In the analog-to-digital and digital-to-analog converters explained as an exemplary embodiment the function generators who have been generating a fair for a very long time Exponential voltage curve known RC elements described in which the How it works is particularly clear. However, the invention is not directed to one certain types of function generators are limited. Of course you can too the two function generators, the components of the analog-to-digital converter according to the invention or digital-to-analog converters are designed to be completely different.

Der in F i g. 3 a vereinfacht dargestellte erfindungsgemäße Analog-Digital-Umsetzer enthält zwei unterschiedlich bemessene Funktionsgeneratoren K 1 und K2, eine Umschalteeinrichtung U und eine Vergleichsschaltung V. Seine Wirkungsweise wird in Verbindung mit der F i g. 3b beschrieben. die die bei einem Kodiervorgang an den Ausgängen A 1 bzw. A 2 der Funktionsgeneratoren K1 bzw. K2 auftretenden Spannungsverläufe u 1 und n2 zeigt. Die Kurven a 1 und a2 der F i g. 3 b entstehen durch Inversion. Spiegelung und Transformation auf eine Zeitskala aus den Kurven c und d der F i g. ?. Der Funktionsgenerator K 1 besteht aus einem RC-Glied mit dem Widerstand R 1 und dem dazu parallelgeschalteten Kondensator Cl. Das RC-Glied liegt auf einer Seite am Bezugspotential 0V, die andere Seite liegt am Ausgang .41 und kann über einen Schalter. dargestellt als Transistor TI, an eine Spannung L' 11 gelegt werden. wobei die Spannung L' 11 gleich sein muß dem höchsten erwarteten Abtastwert. Sobald der Schalter T 1 leitend wird, lädt sich der Kondensator C i in kurzer Zeit auf die Spannung C' 11 und behält diese Spannung. bis der Schalter T 1 sperrt. Dann entlädt sich der Kondensator C1 über den Widerstand R 1, und die Spannung am Ausgang.41 Fällt entsprechend der Zeitkonstante des RC-Gliedes exponentiell ab. Der Spannungsverlaufal in Abhängigkeit von der Zeit t am Ausgang .41 des Funktionsgenerators K 1 ist in F i g. 3 b dargestellt. wobei die Fortsetzung der Kurve für Zeiten größer t 1 punktiert ist. Wie bekannt. erreicht diese Kurve den Wert v = 0 erst zum Zeitpunkt t = z .The in F i g. 3a, a simplified analog-digital converter according to the invention contains two differently dimensioned function generators K 1 and K2, a switchover device U and a comparison circuit V. Its mode of operation is illustrated in connection with FIG. 3b described. which shows the voltage curves u 1 and n2 occurring at the outputs A 1 and A 2 of the function generators K1 and K2 during a coding process. Curves a 1 and a2 in FIG. 3 b arise from inversion. Reflection and transformation on a time scale from curves c and d in FIG. ?. The function generator K 1 consists of an RC element with the resistor R 1 and the capacitor C1 connected in parallel to it. One side of the RC element is connected to the reference potential 0V, the other side is connected to output .41 and can be switched via a switch. shown as transistor TI, can be applied to a voltage L '11 . where the voltage L '11 must be equal to the highest sample expected. As soon as the switch T 1 becomes conductive, the capacitor C i charges in a short time to the voltage C '11 and maintains this voltage. until switch T 1 locks. Then the capacitor C1 discharges through the resistor R 1, and the voltage at the output. 41 drops exponentially according to the time constant of the RC element. The voltage curve as a function of the time t at the output .41 of the function generator K 1 is shown in FIG. 3 b shown. where the continuation of the curve is dotted for times greater than t 1. As known. this curve reaches the value v = 0 only at time t = z.

Der Aufbau des Funktionsgenerators K2 kann. wie im gezeigten Beispiel, dem des Funktionsgenerators K 1 entsprechen. Er besteht dann aus einem RC-Glied mit dem Widerstand R2 und dem dazu parallelgeschalteten Kondensator C2. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes R2, C2 ist wesentlich größer als die des RC-Gliedes R 1, C1. Das RC-Glied des Funktionsgenerators K2 liegt auf einer Seite an einer Spannung - U2, die andere Seite liegt am Ausgang A 2 und kann über einen Schalter, dargestellt als Transistor T2, an eine Spannung U21 gelegt werden. Der Absolutwert der Spannung U21 ist viel kleiner als der Absolutwert der Spannung U 11. Wenn der Schalter T2 leitend wird, lädt sich der Kondensator C2 auf eine Spannung von U21 + U2 und behält diese Spannung, bis der Schalter T2 sperrt. Nun entlädt sich der Kondensator C2 über den Widerstand R2. Infolge der großen Zeitkonstante des RC-Gliedes R2, C2 verläuft der Spannungsausgleich zwischen den Belägen des Kondensators C2 nahezu linear, und die Spannung am Ausgang A 2 gegen das Bezugspotential erreicht wegen der unterschiedlichen Polarität der Ladung in endlicher Zeit den Wert 0. Dieser Teil der Entladekurve des RC-Gliedes R2# C2 ist in der F i g. 3 b teils gestrichelt, teils ausgezogen dargestellt und mit a2 bezeichnet.The structure of the function generator K2 can. as in the example shown, correspond to that of the function generator K 1 . It then consists of an RC element with resistor R2 and capacitor C2 connected in parallel to it. The time constant of the RC element R2, C2 is significantly greater than that of the RC element R 1, C1. The RC element of the function generator K2 is connected to a voltage - U2 on one side, the other side is connected to output A 2 and can be connected to a voltage U21 via a switch, shown as transistor T2. The absolute value of the voltage U21 is much smaller than the absolute value of the voltage U 11. When the switch T2 becomes conductive, the capacitor C2 charges to a voltage of U21 + U2 and maintains this voltage until the switch T2 blocks. The capacitor C2 is now discharged through the resistor R2. Due to the large time constant of the RC element R2, C2, the voltage equalization between the layers of the capacitor C2 is almost linear, and the voltage at the output A 2 against the reference potential reaches the value 0 in a finite time due to the different polarity of the charge The discharge curve of the RC element R2 # C2 is shown in FIG. 3 b shown partly in dashed lines, partly in solid lines and denoted by a2.

Die Vergleichseinrichtung V hat zwei Eingänge E 1 und E2, von denen der eine, im Beispiel E2, über den Umschalter u mit einem der Ausgänge A 1 oder ..12 der Funktionsgeneratoren K 1 bzw. K2 verbunden ist, während an den zweiten Eingang, im Beispiel EI. der gespeicherte analoge Abtastwert des Modulationssignals angelegt wird. Die Vergleichsschaltung V gibt an ihrem Ausgang AK ein Signal ab, sobald die an ihren Eingängen E1 und E2 anliegenden Spannungen gleich groß sind.The comparison device V has two inputs E 1 and E2, one of which, in the example E2, is connected via the changeover switch u to one of the outputs A 1 or ..12 of the function generators K 1 or K2 , while to the second input, in the example EI. the stored analog sample of the modulation signal is applied. The comparison circuit V emits a signal at its output AK as soon as the voltages applied to its inputs E1 and E2 are equal.

Vor dem Ablauf des eigentlichen Kodiervorganges wird zunächst in bekannter Weise ein Augenblickswert des Modulationssignals ausgetastet und seine Polarität festgestellt. Der Betrag des Abtastwertes wird gespeichert und dem Eingang E1 der Vergleichsschaltung zugeführt. Gleichzeitig hat eine nicht gezeichnete Steuerschaltung die Schalter T 1 und T 2 geschlossen, so daß die Kondensatoren C1 und C2 aufgeladen werden, und die Anfangslage des Umschalters u mit einer Verbindung zwischen dem Ausgang .41 des Funktionsgenerators K 1 und dem Eingang E2 der Vergleichsschaltung sichergestellt.Before the actual coding process begins, an instantaneous value of the modulation signal is first scanned in a known manner and its polarity is determined. The magnitude of the sample is stored and fed to the input E1 of the comparison circuit. At the same time, a control circuit (not shown) has closed switches T 1 and T 2 so that capacitors C1 and C2 are charged, and the initial position of switch u with a connection between output .41 of function generator K 1 and input E2 of the comparison circuit is ensured .

Zum Zeitpunkt t = 0 öffnet die Steuerschaltung die Schalter T 1 und T 2 und startet eine ebenfalls nicht dargestellte Zähleinrichtung. Die Spannung am Kondensator C 1 und am Ausgang A 1 fällt exponentiell nach Kurve a1 in F i g. 3b, die Spannung am Kondensator C2 und am Ausgang A 2 dagegen mit ausreichender Genauigkeit linear nach Kurve a2 in F i g. 3 b. Wenn die Zähleinrichtung, gesteuert durch einen nicht dargestellten Taktgeber, nach einer vorgegebenen Zeit t 1 eine bestimmte Zählstellung erreicht hat und wenn bis zu diesem Zeitpunkt die Vergleichseinrichtung noch kein Ausgangssignal abgegeben hat. wird der Umschalter u vom Ausgang A 1 des Funktionsgenerators K1. auf den Ausgang A2 des Funktionsgenerators K2 umgeschaltet und damit der Eingang E2 der Vergleichsschaltung an den Funktionsgenerator K2 gelegt. Zu diesem Zeitpunkt t 1 sind die Spannungen an den Ausgängen A 1 und A 2 der Funktionsgeneratoren gleich groß, und die Kurven a1 und a2 in F i g. 3 haben die gleiche Neigung. Sobald die Spannungen an den Eingängen E1 und E2 der Vergleichseinrichtung übereinstimmen, d. h. sobald entweder im Zeitabschnitt t0 bis t 1 die Spannung am Ausgang A 1 des Funktionsgenerators K 1 oder im Zeitabschnitt t 1 bis t max die Spannung am Ausgang A 2 des Funktionsgenerators K2 auf den Betrag des Abtastwertes des Modulationssignals abgesunken ist, liefert die Vergleichseinrichtung ein Ausgangssignal, das die Zähleinrichtung stillsetzt. Die von ihr erreichte Zählstellung dient zum Bilden des digitalen Kodesignals, das dann zusammen mit dem die Polarität des Abtastwertes kennzeichnenden Polaritätsbit zur Gegenstelle übertragen wird.At time t = 0, the control circuit opens switches T 1 and T 2 and starts a counter, also not shown. The voltage across the capacitor C 1 and at the output A 1 falls exponentially according to curve a1 in FIG. 3b, the voltage across capacitor C2 and output A2, on the other hand, is linear with sufficient accuracy according to curve a2 in FIG. 3 b. When the counting device, controlled by a clock generator (not shown ) , has reached a specific counting position after a predetermined time t 1 and if the comparison device has not yet emitted an output signal up to this point in time. the switch u from the output A 1 of the function generator K1. switched to the output A2 of the function generator K2 and thus the input E2 of the comparison circuit is applied to the function generator K2. At this point in time t 1, the voltages at the outputs A 1 and A 2 of the function generators are the same, and the curves a1 and a2 in FIG. 3 have the same inclination. As soon as the voltages at the inputs E1 and E2 of the comparison device match, ie as soon as the voltage at the output A 1 of the function generator K 1 or the voltage at the output A 2 of the function generator K2 in the time interval t 1 to t max the magnitude of the sample value of the modulation signal has decreased, the comparison device supplies an output signal which stops the counting device. The counting position reached by it serves to form the digital code signal, which is then transmitted to the remote station together with the polarity bit characterizing the polarity of the sample.

Der in F i g. 4 als Beispiel vereinfacht dargestellte Digital-Analog-Umsetzer enthält zwei unterschiedlich bemessene Funktionsgeneratoren D 1 und D2, eine Umschalteeinrichtung w und eine Ausgabeeinrichtung Z. Die Funktionsgeneratoren werden im allgemeinen grundsätzlich denselben Aufbau haben wie die Funktionsgeneratoren im Analog-Digital-Umsetzer und sind daher im gegebenen Beispiel ebenfalls als RC-Glieder dargestellt und beschrieben. Das RC-Glied des Funktionsgenerators D 1 besteht aus dem Widerstand R 11 und dem Kondensator C 11, das des Funktionsgenerators D2 aus dem Widerstand R21 und dem Kondensator C21. Die Funktionsgeneratoren des Digital-Analog-Umsetzers unterscheiden sich von den Funktionsgeneratoren des Analog-Digital-Umsetzers dadurch, daß sie eine Einrichtung enthalten, die es erlaubt, den in F i g. 3 b dargestellten Spannungsablauf zu unterbrechen und die zu diesem Zeitpunkt erreichte Spannung festzuhalten. Im gegebenen Beispiel geschieht dies durch Offnen der Schalter S1 und S2, wodurch ein weiteres Entladen der Kondensatoren C11 und C21 verhindert wird.The in F i g. 4 digital-to-analog converter, shown in simplified form as an example, contains two differently sized function generators D 1 and D2, a switching device w and an output device Z. The function generators are generally basically the same structure as the function generators in the analog-to-digital converter and are therefore in given example also shown and described as RC elements. The RC element of the function generator D 1 consists of the resistor R 11 and the capacitor C 11, that of the function generator D2 consists of the resistor R21 and the capacitor C21. The function generators of the digital-to-analog converter differ from the function generators of the analog-to-digital converter in that they contain a device which allows the process shown in FIG. 3 b to interrupt the voltage sequence shown and to record the voltage reached at this point in time. In the example given, this is done by opening switches S1 and S2, which prevents the capacitors C11 and C21 from discharging further.

Das RC-Glied R 11, C 11 des Funktionsgenerators D 1 liegt auf einer Seite am Bezugspotbntial 0 V, die andere Seite liegt am Ausgang D11 und kann über einen Schalter, dargestellt als Transistor T 11, an eine Spannung U 11 gelegt werden. Wenn der Schalter T11 leitend wird, lädt sich der Kondensator C 11 in kurzer Zeit auf die Spannung U 11 auf und behält diese Spannung, bis der Schalter T 11 sperrt und der Kondensator C 11 sich über den Widerstand R 11 entlädt. Dabei ergibt sich am Ausgang D 11 ein exponentieller Spannungsverlauf, wie in der Kurve a1 der F i g. 3b dargestellt.The RC element R 11, C 11 of the function generator D 1 is on one side at the reference potential 0 V, the other side is on the output D11 and can be connected to a voltage U 11 via a switch, shown as transistor T 11. When the switch T11 is rendered conductive, the capacitor C 11 charges quickly to the voltage U 11 and retains this voltage until the switch T 11 closes and the capacitor C 11 is discharged through the resistor R. 11 This results in an exponential voltage curve at output D 11, as in curve a1 in FIG. 3b shown.

Das RC-Glied R21, C21 des Funktionsgenerators D2 mit einer wesentlich größeren Zeitkonstante als die des RC-Gliedes R11, C11 liegt auf einer Seite an einer Spannung -U2; die andere Seite ist mit dem Ausgang D21 verbunden und kann über einen Schalter, dargestellt als Transistor T21, an eine Spannung U21 gelegt werden. Offnet der Schalter T21 nach beendeter Ladung des Kondensators C21, so entlädt sich dieser über den Widerstand R21 infolge der großen Zeitkonstante nahezu linear, und die Spannung am Ausgang D21 erreicht entsprechend der Kurve a2 in F i g. 3b in endlicher Zeit den Wert 0.The RC element R21, C21 of the function generator D2 with a significantly larger time constant than that of the RC element R11, C11 is connected to a voltage -U2 on one side; the other side is connected to output D21 and can be connected to a voltage U21 via a switch, shown as transistor T21. If the switch T21 opens after the capacitor C21 has been charged, it discharges almost linearly through the resistor R21 due to the large time constant, and the voltage at the output D21 reaches a2 in FIG. 3b has the value 0 in finite time.

Durch die Umschalteeinrichtung w kann die Ausgabeeinrichtung Z entweder mit dem Ausgang D11 des Funktionsgenerators D 1 oder mit dem Ausgang D21 des Funktionsgenerators D2 verbunden werden.By means of the switching device w, the output device Z can either with the output D11 of the function generator D 1 or with the output D21 of the function generator D2 can be connected.

Vor dem Ablauf des eigentlichen Dekodiervorganges wird in bekannter Weise entsprechend dem empfangenen Kodesignal eine nicht dargestellte Zähleinrichtung in eine bestimmte Zählstellung gebracht. Eine ebenfalls nicht dargestellte Steuerschaltung schließt die Schalter T11 und T21, so daß die Kondensatoren C 11 und C21 aufgeladen werden, und stellt sicher, daß der Umschalter w die Anfangslage einnimmt, bei der die Ausgabeeinrichtung Z mit dem Funktionsgenerator D 1 verbunden ist.Before the actual decoding process takes place, a counter (not shown) is brought into a specific counting position in a known manner in accordance with the received code signal. A control circuit, also not shown, closes the switches T11 and T21 so that the capacitors C 11 and C21 are charged, and ensures that the changeover switch w assumes the initial position in which the output device Z is connected to the function generator D 1.

Zum Zeitpunkt t0 öffnet die Steuereinrichtung die Schalter T11 und T21 und startet die Zähleinrichtung. Die Spannung am Kondensator C 11 fällt nun exponentiell nach der Kurve a 1 in F i g. 3 b, die Spannung am Kondensator C21 jedoch etwa linear nach der Kurve a2. Gleichzeitig zählt die Zähleinrichtung, gesteuert durch einen nicht dargestellten Taktgeber, vom voreingestellten Wert rückwärts. Erreicht der Zähler seine Nullstellung, so öffnen die Schalter S1 und S2, und die Entladung der Kondensatoren C11 und C21 wird abgebrochen. Erreicht die Zähleinrichtung ihre Nullstellung im Zeitabschnitt t0 bis t 1; F i g. 3 b, d. h. während des im Anfang exponentiellen Verlaufs der Kennlinie, so wird die am Ausgang D 11 des Funktionsgenerators D 1 liegende Spannung über den Umschalter w an die Ausgabeeinrichtung Z gegeben.At time t0, the control device opens switches T11 and T21 and starts the counting device. The voltage across the capacitor C 11 now falls exponentially according to the curve a 1 in FIG. 3 b, but the voltage across capacitor C21 is approximately linear according to curve a2. At the same time, the counter, controlled by a clock generator, not shown, counts down from the preset value. When the counter reaches its zero position, switches S1 and S2 open and the discharge of capacitors C11 and C21 is aborted. If the counter reaches its zero position in the time segment t0 to t 1; F i g. 3 b, ie during the initially exponential course of the characteristic, the voltage at the output D 11 of the function generator D 1 is passed to the output device Z via the switch w.

Erreicht jedoch die Zählschaltung ihre Nullstellung zu einem späteren Zeitpunkt, d. h. im Zeitabschnitt t1 bis t max und während des linearen Verlaufs der Kennlinie, so schaltet zum Zeitpunkt t 1 nach einer vorgegebenen Anzahl der vorn Impulsgeber abgegebenen Impulse der Umschalter iv die Ausgabeeinrichtung Z auf den Ausgang D21 des Funktionsgenerators D2. Die Ausgabeeinrichtung Z übernimmt daher bei der Nullstellung des Zählers die dann am Ausgang D21 liegende Spannung.However, if the counting circuit reaches its zero position at a later point in time, ie in the time segment t1 to t max and during the linear course of the characteristic curve, at time t 1 after a predetermined number of the pulses emitted by the pulse generator, the switch iv switches the output device Z to the output D21 of the function generator D2. The output device Z therefore takes over the voltage then present at the output D21 when the counter is reset.

Die Ausgabeeinrichtung Z gibt je nach dem empfangenen Polaritätsbit die übernommene Spannung unverändert oder invertiert zum Ausgang AD des Digital-Analog-Umsetzers.The output device Z, depending on the received polarity bit, outputs the voltage accepted unchanged or inverted to the output AD of the digital-to-analog converter.

Der grundsätzliche Erfindungsgedanke ist nicht auf die Ausführung nach dem angegebenen Beispiel beschränkt. So können, wieder als Beispiel, in einem System der beschriebene Analog-Digital-Umsetzer und/oder der beschriebene Digital-Analog-Umsetzer zweimal vorhanden sein und diese an Spannungen entgegengesetzter Polarität liegen, so daß der in F i g. 3 b dargestellte Spannungsverlauf einmal mit positivem und einmal mit negativem Vorzeichen, spiegelbildlich zur Zeitachse, gleichzeitig abläuft. Es kann dann für die Analog-Digital-Umsetzung der Abtastwert des Modulationssignals zwei Vergleichsschaltungen zugeführt werden, wobei je nach der Polarität des Abtastwertes nur eine der beiden Vergleichsschaltungen ein Ausgangssignal abgibt und damit auch das Polaritätsbit bestimmt. Im Gegensatz zum erstbeschriebenen Beispiel, bei dem der Vergleichsschaltung der Betrag des Abtastwertes zugeführt wird, der Abtastwert also gegebenenfalls zunächst invertiert werden muß, kann in eine solche Einrichtung der Abtastwert mit beliebiger Polarität eingespeist werden.The basic idea of the invention is not on the execution limited according to the example given. So, again as an example, in one System of the described analog-to-digital converter and / or the described digital-to-analog converter exist twice and these are due to voltages of opposite polarity, so that the in F i g. 3 b shown voltage curve once with positive and once with a negative sign, a mirror image of the time axis, expires at the same time. The sample value of the modulation signal can then be used for the analog-digital conversion two comparison circuits are supplied, depending on the polarity of the sample only one of the two comparison circuits emits an output signal and thus also determines the polarity bit. In contrast to the first example described, in the the comparison circuit is supplied with the amount of the sample, the sample so it may have to be inverted first, can be used in such a device the sample value can be fed in with any polarity.

In entsprechender Weise kann bei der Digital-Analog-Umsetzung mit zwei Umsetzern für verschiedene Polarität zu Beginn des Dekodiervorganges durch das Polaritätsbit entschieden werden, welcher der beiden Wandler das Ausgangssignal der richtigen Polarität liefern muß. Es kann dann die für das erste Beispiel genannte Ausgabeeinrichtung entfallen.In a corresponding way, with the digital-to-analog conversion two converters for different polarity at the beginning of the decoding process the polarity bit to decide which of the two converters the output signal the correct polarity. It can then be the one mentioned for the first example Output device is omitted.

Claims (10)

Patentansprüche: 1. Puls-Code-Modulationssystem mit einem Analog-Digital-Umsetzer und einem D1gital-Analog -Umsetzer mit unter Berücksichtigung des Grundgeräusches idealer Kompandierung, wobei die Kompandierungskennlinie für den Bereich mittlerer und großer Aussteuerung einen logarithmischen und für den Bereich kleiner Aussteuerung einen linearen Verlauf hat, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Analog-Digital-Umsetzer einen ersten und einen zweiten Funktionsgenerator(K1, K2) enthält, wobei der erste Funktionsgenerator (K1) einen nichtlinearen, exponentiellen Spannungsverlauf (a l) und der zweite (K2) einen linearen Spannungsverlauf (a2) als Teilfunktionen der gesamten Kompandierungskennlinie erzeugt und wobei der Verlauf dieser Funktionen derart ist,,, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt die Spannungen an den Ausgängen beider Funktionsgeneratoren (A 1, A2) gleich sind, daß er eine an sich bekannte getaktete Zähleinrichtung enthält, die beim Beginn eines Kodiervorganges und des Ablaufs der beiden durch die Funktionsgeneratoren (K1, K2) erzeugten Spannungsverläufe (a1, a2) gestartet wird, daß nach einer vorgegebenen Anzahl von Takten zum Zeitpunkt gleicher Spannungen an den Ausgängen (A 1, A2) der Funktionsgeneratoren (K 1, K2) durch einen Umschalter (u) ein Eingang (E2) einer an sich bekannten Vergleichsschaltung (V) vom Ausgang (A 1) des ersten Funktionsgenerators (K 1) auf den Ausgang (A 2) des zweiten Funktionsgenerators (K2) umgeschaltet wird, daß die Vergleichsschaltung (V) in bekannter Weise ein Ausgangssignal abgibt, sobald der ihr über einen zweiten Eingang (E1) zugeführte analoge Abtastwert des Modulationssignals mit der . Ausgangsspannung des gleichzeitig über den Umschalter (u) an ihren ersten Eingang (E2) angeschlossenen Funktionsgenerators übereinstimmt, daß das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (V) in bekannter Weise die Zähleinrichtung in einer zur Bildung des digitalen Kodesignals dienenden Zählstellung stillsetzt, daß der Digital-Analog-Umsetzer zwei Funktionsgeneratoren (D1, D2) enthält, von denen der erste (D1) einen nichtlinearen, exponentiellen Spannungsverlauf (a1), der zweite (D2) einen linearen Spannungsablauf (a2) als Teilfunktionen der gesamten Kompandierungskennlinie erzeugt und wobei der Verlauf dieser Funktionen derart ist, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt die Spannung an den Ausgängen (D11, D21) beider Funktionsgeneratoren (D1, D2) gleich ist, daß er eine an sich bekannte getaktete Zähleinrichtung enthält, die durch die empfangenen digitalen Kodesignale in bekannter Weise in eine bestimmte Zählstellung gebracht und gleichzeitig mit dem Beginn eines Dekodiervorganges und des Ablaufs der beiden durch die Funktionsgeneratoren (D1, D2) erzeugten Spannungsverläufe (a1, a2) gestartet wird, daß zum Beginn eines Dekodiervorganges der Ausgang (AD) des Digital-Analog-Umsetzers über einen Umschalter (w) und eine Ausgabeeinrichtung (Z) mit dem Ausgang (D11) des ersten Funktionsgenerators (D1) verbunden ist und daß nach einer vorgegebenen Anzahl von Takten zum Zeitpunkt gleicher Spannungen an den Ausgängen (D 11, D21) der Funktionsgeneratoren (D 1, D2) der Umschalter (w) den Ausgang (AD) des Digital-Analog-Umsetzers auf den Ausgang (D21) des zweiten Funktionsgenerators (D2) umschaltet, daß in bekannter Weise die Zähleinrichtung beim Erreichen ihrer Nullstellung die Ausgangsspannungen der beiden Funktionsgeneratoren (D 1, D2) auf dem gerade erreichten Wert festhält, so daß das dekodierte Signal am Ausgang (AD) des Digital-Analog-Umsetzers abnehmbar ist. Claims: 1. Pulse-code modulation system with an analog-to-digital converter and a digital-to-analog converter with ideal companding taking into account the background noise, the companding characteristic curve being logarithmic for the range of medium and large modulation and a logarithmic one for the range of low modulation has a linear curve, characterized in that the analog-digital converter contains a first and a second function generator (K1, K2), the first function generator (K1) having a non-linear, exponential voltage curve (a1) and the second (K2) a linear one Voltage curve (a2) generated as partial functions of the entire companding characteristic and the curve of these functions is such that at a given point in time the voltages at the outputs of both function generators (A 1, A2) are the same that it is a known clocked counter contains that at the beginning of a coding process and the sequence of the two en by the function generators (K1, K2) generated voltage curves (a1, a2) is started that after a predetermined number of clocks at the time of the same voltages at the outputs (A 1, A2) of the function generators (K 1, K2) by a switch (u) an input (E2) of a comparison circuit (V) known per se is switched from the output (A 1) of the first function generator (K 1) to the output (A 2) of the second function generator (K2) so that the comparison circuit (V ) emits an output signal in a known manner as soon as the analog sample of the modulation signal fed to it via a second input (E1) with the. Output voltage of the function generator connected to its first input (E2) at the same time via the changeover switch (u) agrees that the output signal of the comparison device (V) stops the counting device in a known manner in a counting position used to generate the digital code signal, that the digital-analogue Converter contains two function generators (D1, D2) , of which the first (D1) generates a non-linear, exponential voltage curve (a1), the second (D2) generates a linear voltage curve (a2) as sub-functions of the entire companding characteristic, and the curve of these functions in such a way is that at a given point in time the voltage at the outputs (D11, D21) of both function generators (D1, D2) is the same, that it contains a clocked counting device known per se, which is set in a known manner by the received digital code signals in a certain counting position brought and at the same time with the beginning of a decoding process and the Ab During the two voltage curves (a1, a2) generated by the function generators (D1, D2), the output (AD) of the digital-to-analog converter via a switch (w) and an output device (Z) is started at the beginning of a decoding process the output (D11) of the first function generator (D1) is connected and that after a predetermined number of clocks at the time of equal voltages at the outputs (D 11, D21) of the function generators (D 1, D2) of the changeover switch (w) the output ( AD) of the digital-to-analog converter switches over to the output (D21) of the second function generator (D2) so that in a known manner the counter holds the output voltages of the two function generators (D 1, D2) at the value just reached when it reaches its zero position, so that the decoded signal can be removed from the output (AD) of the digital-to-analog converter. 2. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Analog-Digital-Umsetzer vor jedem Kodiervorgang die Polarität des Abtastwertes festgestellt und ein die Polarität kennzeichnendes Polaritätsbit zur Gegenstelle übertragen wird, daß der Abtastwert je nach Polarität entweder unverändert oder invertiert mit einheitlicher Polarität der Vergleichsschaltung (V) zugeführt wird. 2. Pulse code modulation system according to claim 1, characterized in that in the analog-digital converter before each Coding process, the polarity of the sample is determined and the polarity characterizing polarity bit is transmitted to the remote station that the sample Depending on the polarity, either unchanged or inverted with the same polarity the comparison circuit (V) is supplied. 3. Puls-Code-Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Digital-Analog-Umsetzer aus dem empfangenen Digitalzeichen zunächst ein Analogzeichen mit einheitlicher Polarität gewonnen wird, das je nach dem empfangenen Polaritätsbit durch eine Ausgabeeinrichtung (Z) entweder unverändert oder invertiert zum Ausgang (AD) gegeben wird. 3. Pulse code modulation system according to Claim 1, characterized in that in the digital-to-analog converter from the received Digital characters first an analog character with uniform polarity is obtained, depending on the received polarity bit by an output device (Z) either is given unchanged or inverted to the output (AD). 4. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen sind, von denen der eine auf positive, der andere auf negative Abtastwerte anspricht, daß der Abtastwert beiden Umsetzern zugeführt wird und daß am Ende des Kodiervorganges je nach dem Auftreten eines Ausgangssignals am Ausgang des einen oder anderen Analog-Digital-Umsetzers die Polarität des Abtastwertes festgestellt und ein diese Polarität kennzeichnendes Polaritätsbit zur Gegenstelle übertragen wird. 4. Pulse code modulation system according to claim 1, characterized in that two analog-digital converters are provided of which one responds to positive, the other to negative samples, that the sample is fed to both converters and that at the end of the coding process depending on the occurrence of an output signal at the output of one or the other analog-to-digital converter the polarity of the sample is determined and a characterizing this polarity Polarity bit is transmitted to the remote station. 5. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Digital-Analog-Umsetzer vorgesehen sind, von denen der eine positive, der andere negative Analogwerte liefert, daß die zwei Digital-Analog-Umsetzer gleichzeitig bei jedem einlaufenden Kodesignal ablaufen und daß durch das empfangene Polaritätsbit bestimmt wird, ob das von einem oder vom anderen Wandler gelieferte Analogsignal ausgewertet wird. 5. Pulse code modulation system according to claim 1, characterized in that two digital-to-analog converters are provided are, of which one delivers positive, the other negative analog values that the two digital-to-analog converters simultaneously for each incoming code signal expire and that it is determined by the received polarity bit whether that of a or the analog signal supplied by the other converter is evaluated. 6. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Funktionsgenerator (K1) des Analog-Digital-Umsetzers aus einem Parallel-RC-Glied (R 1, C 1) besteht, dessen eines Ende auf Bezugspotential (0 V) liegt und dessen anderes Ende durch einen Schalter (T1) an eine Spannung (U11) gelegt werden kann, die gleich der größten zu kodierenden Amplitude des analogen Signals ist, daß das schalterseitige Ende des RC-Gliedes (R1, C1) mit dem Ausgang (A 1) des ersten Funktionsgenerators (K 1) verbunden ist und daß die Zeitkonstante des RC-Gliedes (R1, Cl) so gewählt ist, daß nach erfolgter Aufladung des Kondensators (C1) und anschließend geöffnetem Schalter (T 1) sich während eines Kodiervorganges am Ausgang (A 1) des ersten Funktionsgenerators (K1) ein exponentieller, dem logarithmischen Teil der Kompressorcharakteristik entsprechender Spannungsverlauf (a1) ergibt. 6. pulse - code - modulation system according to claim 1, characterized in that the first function generator (K1) of the analog-digital converter consists of a parallel RC element (R 1, C 1) , one end of which is at reference potential (0 V) and the other end of which can be connected through a switch (T1) to a voltage (U11) which is equal to the largest amplitude to be coded of the analog signal that the switch-side end of the RC element (R1, C1) with the Output (A 1) of the first function generator (K 1) is connected and that the time constant of the RC element (R1, Cl) is chosen so that after charging of the capacitor (C1) and then the switch (T 1) is open during a coding process at the output (A 1) of the first function generator (K1) results in an exponential voltage curve (a1) corresponding to the logarithmic part of the compressor characteristic. 7. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Funktionsgenerator (K2) des Analog-Digital-Umse tzers aus einem Parallel-RC-Glied (R2, C2) besteht, dessen eines Ende an einer Spannung (- U2) mit zur Ladespannung (U 11) des Kondensators (C1) des ersten Funktionsgenerators (K1) entgegengesetzter Polarität liegt und dessen anderes Ende durch einen Schalter (T2) an eine Spannung (U21) mit gleicher Polarität wie die Ladespannung (U 11) des Kondensators (C 1) des ersten Funktionsgenerators (K1) gelegt werden kann, daß das schalterseitige Ende des RC-Gliedes (R2, C2) mit dem Ausgang (A2) des zweiten Funktionsgenerators (K2) verbunden ist, daß die Ladespannungen (- U2, U21) und die Zeitkonstante des RC-Gliedes so gewählt sind, daß nach erfolgter Aufladung des Kondensators (C2) und anschließend geöffnetem Schalter (T2) sich während eines Kodiervorganges am Ausgang (A2) des zweiten Funktionsgenerators (K2) ein linearer Spannungsverlauf (a2) entsprechend dem linearen Teil der Kompressorcharakteristik ergibt und daß diese Spannung in endlicher Zeit den Wert 0 erreicht. B. 7. pulse - code - modulation system according to claim 1, characterized in that the second function generator (K2) of the analog-digital converter consists of a parallel RC element (R2, C2), one end of which is connected to a voltage (- U2) with opposite polarity to the charging voltage (U 11) of the capacitor (C1) of the first function generator (K1) and the other end of which is connected to a voltage (U21) with the same polarity as the charging voltage (U 11) of the Capacitor (C 1) of the first function generator (K1) can be placed, that the switch-side end of the RC element (R2, C2) is connected to the output (A2) of the second function generator (K2) , that the charging voltages (- U2, U21) and the time constant of the RC element are selected in such a way that after the capacitor (C2) has been charged and the switch (T2) is subsequently open, a linear voltage curve (a2) occurs at the output (A2) of the second function generator (K2) during a coding process. corresponding the linear part of the compressor characteristic and that this voltage reaches the value 0 in a finite time. B. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Funktionsgenerator (D1) des Digital-Analog-Umsetzers aus einem Parallel-RC-Glied (R 11, C 11) und einem Schalter (T11) in der gleichen Weise aufgebaut ist wie der erste Funktionsgenerator (K1) des Analog-Digital-Umsetzers nach Anspruch 6, daß ihr die gleichen Spannungen wie dieser zugeführt werden, daß sie denselben Spannungsverlauf erzeugt und daß sie in Reihe zum Widerstand (R11) des RC-Gliedes (R 11,C 11) einen Schalter (S1) enthält, der während des Dekodiervorganges geschlossen ist, der am Ende des Dekodiervorganges geöffnet wird, wodurch die Entladung des Kondensators (C11) des RC-Gliedes (R11, C11) unterbrochen wird. Pulse code modulation system according to Claim 1, characterized in that the first function generator (D1) of the digital-to-analog converter is constructed in the same way from a parallel RC element (R 11, C 11) and a switch (T11) is like the first function generator (K1) of the analog-digital converter according to claim 6, that it is supplied with the same voltages as this, that it generates the same voltage curve and that it is in series with the resistor (R11) of the RC element (R 11 , C 11) contains a switch (S1) which is closed during the decoding process, which is opened at the end of the decoding process, whereby the discharge of the capacitor (C11) of the RC element (R11, C11) is interrupted. 9. Puls - Code - Modulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Funktionsgenerator (D2) des Digital-Analog-Um-Setzers aus einem Parallel-RC-Glied (R21, C21) und einem Schalter (T21) in der gleichen Weise aufgebaut ist wie der zweite Funktionsgenerator (K2) des Analog-Digital-Umsetzers nach Anspruch 7, daß ihr die gleichen Spannungen wie dieser zugeführt werden, daß sie denselben Spannungsverlauf erzeugt und daß sie in Reihe zum Widerstand (R21) des RC-Gliedes (R21, C21) einen Schalter (S2) enthält, der während des Dekodiervorganges geschlossen ist, der am Ende des Dekodiervorganges geöffnet wird, wodurch die Entladung des Kondensators (C21) des RC-Gliedes (R21, C21) unterbrochen wird. 9. Pulse code modulation system according to Claim 1, characterized in that the second function generator (D2) of the digital-to-analog converter from a parallel RC element (R21, C21) and a switch (T21) in the same It is structured like the second function generator (K2) of the analog-digital converter according to claim 7, that it is supplied with the same voltages as this, that it generates the same voltage curve and that it is in series with the resistor (R21) of the RC element (R21, C21) contains a switch (S2) which during the decoding process is closed, which is opened at the end of the decoding process, whereby the discharge of the capacitor (C21) of the RC element (R21, C21) is interrupted. 10. Puls -Code - Modulationssystem nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen genannten Schalter gesteuerte Halbleiterbauelemente sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1076 758.10. pulse code - modulation system according to claims 1 to 9, characterized in that the switches mentioned in these claims are controlled semiconductor components. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1076 758.
DEP1269A 1966-01-21 1966-01-21 Pulse code modulation system with ideal companding taking into account the basic noise Withdrawn DE1269648B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2552369A1 (en) * 1974-11-22 1976-05-26 Western Electric Co CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DIGITAL PROCESSING OF NON-LINEAR PULSE CODE MODULATION SIGNALS

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1076758B (en) * 1955-12-30 1960-03-03 Siemens Ag Time division multiplex system with instantaneous companding

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