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Pulscodemodulationssystem mit Kompandierung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Anordnung zur Ubertragung von Nachrichten mit einem wenigstens (n
+ m)-stelligen Code, bei der auf der Sendeseite ein eine Pressercharakteristik mit
Knickkennlinie (Knickkompander) aufweisender Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist.
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Anordnungen' dieser Art dienen der Verbesserung des Signal-Geräuschabstandes
bei der Signalübertragung. Die Pressercharakteristik ist dabei so bemessen, daß
das Signal im Bereich kleiner Amplituden zur Vergrößerung des Abstandes gegenüber
dem Geräusch auf Kosten der hohen Signalamplituden angehoben wird. Aus wirtschaftlichen
und technischen Erwägungen heraus ist es oftmals günstiger, an Stelle eines Kompanders
mit stetiger Steigungsänderung der Kennlinie einen sogenannten Knickkompander zu
verwenden. Beim Knickkompander setzt sich die Kennlinie aus linearen Abschnitten
unterschiedlicher Steigung zusammen. Weiterhin ist es angebracht, auf der Sendeseite
den Presser mit dem Codierer und auf der Empfangsseite den Dehner mit dem Decodierer
zu verknüpfen, weil sich dadurch die Knickpunkte der Kompanderkennlinie mit einfachen
Mitteln exakt definieren lassen. Diesem Sachverhalt kommt insofern eine große Bedeutung
zu, als eine von der Kompandierung herrührende zusätzliche Störung des übertragenen
Signals nur dann vermieden ist, wenn eine zur Presserkennlinie auf der Sendeseite
genau komplementäre Dehnerkennlinie auf der Empfangsseite vorliegt.
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Die Verknüpfung des Analog-Digital-Wandlers mit dem Kompander kann
auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Kompandierung dadurch herbeigeführt
werden, daß die umzuwandelnden Analogwerte zunächst in ein Codezeichen hoher Stellenzahl
und anschließend nach einer bestimmten digitalen Rechenvorschrift in ein Codezeichen
mit geringerer Stellenzahl umgewandelt werden (niederländische Auslegeschrift 6
400 538, deutsche Auslegeschrift 1 202 328). Dieses Umwandlungsverfahren ist . allerdings
nicht ohne Verlust am Nachrichteninhalt möglich. Eine andere bekannte, einen Knickkompander
mit einem Codierer verknüpfende Einrichtung . sieht einen Amplitudenwandler, einen
dessen ersten Ausgang nachgeschalteten ersten Codierer für n Stellen sowie einen
dessen zweiten Ausgang nachgeschalteten zweiten Codierer mit m Stellen (Transmission
Aspects of Communications Networks, vom 24. bis 28. Februar 1964 at Savoy Place
London WC 2, S.183 bis 186) vor. Hierbei führt der Amplitudenwandler einerseits
den ; umzusetzenden Analogwert mit einer durch seine Zuordnung zu einem der linearen
Bereiche der Knickkennlinie vorgegebenen Verstärkung dem ersten Codierer und andererseits
eine den gerade zur Anwendung gelangenden Verstärkungsgrad betreffende Information
dem zweiten Codierer zu. Der Amplitudenwandler stellt gleichsam einen in seiner
Verstärkung umschaltbaren Verstärker dar, der in Abhängigkeit der Eingangsamplitude
des umzusetzenden Analogwerts nach Maßgabe des zugehörigen linearen Abschnitts der
Knickkennlinie eingestellt wird. Dabei führt der zweite Codierer eine Grobcodierung
durch, die angibt, in welchem linearen Abschnitt der Knickkennlinie der umzuwandelnde
Analogwert mit seiner Amplitude liegt, während der erste Codierer die auf diesen
Abschnitt bezogene Feincodierung vornimmt. Zwar geht bei dieser Anordnung kein Nachrichteninhalt
verloren, doch muß der erste Codierer für eine größere Zahl von Amplitudenstufen
ausgelegt werden als ausgenutzt werden können. Von beispielsweise 2' =
128
möglichen Amplitudenstufen können lediglich 80 ausgenutzt werden. Auch
ist hier die Steilheitsänderung der einzelnen linearen Kennlinienabschnitte durch
die Verstärkungsänderung um jeweils den Faktor 2 festgelegt. Diese Einschränkung
der Gestaltung der Presserkennlinie kann nach einem weiteren bekannten Codierer
dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 151 550) dadurch aufgehoben werden, daß der
für die Feincodierung vorgesehene Codierer in Abhängigkeit von dem bei der Grobcodierung
zunächst ermittelten, einem linearen Kennlinienabschnitt entsprechenden Codierbereich
jeweils auf den diesem Codierbereich entsprechenden Wert der Einheitsstufe eingestellt
wird. Eine solche Codieranordnung benötigt einen außerordentlich großen technischen
Aufwand. Außerdem läßt sich auch hier im allgemeinen keine volle Ausnutzung der
möglichen Amplitudenstufen des die Feincodierung vornehmenden ersten Codierers für
sämtliche Codierbereiche verwirklichen.
Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung der einleitend beschriebenen Art eine weitere,
von einer Grob- und einer Feincodierung Gebrauch machende Lösung anzugeben, die
einerseits bei relativ geringem Aufwand eine freie Gestaltung der Presserkennlinie
zuläßt und andererseits eine volle Ausnutzung des vom Codierer maximal umsetzbaren
Umfangs an Amplitudenstufen ermöglicht.
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Ausgehend von einer Anordnung zur Übertragung von Nachrichten mit
einem wenigstens (n + m)-stelligen Code, bei der auf der Sendeseite ein eine Pressercharakteristik
mit Knickkennlinie (Knickkompander) aufweisender Analog-Digital-Wandler vorgesehen
ist, der aus einem anschließenden Amplitudenwandler und einem dessen ersten Ausgang
nachgeschalteten ersten Codierer für n Stellen sowie einem dessen zweiten Ausgang
nachgeschalteten zweiten Codierer mit in Stellen besteht, bei der vom Amplitudenwandler
einerseits der umzusetzende Analogwert mit einer durch seine Zuordnung zu einem
der linearen Bereiche der Knickkennlinie vorgegebenen Verstärkung dem ersten Codierer
und andererseits eine den gerade zur Anwendung gelangenden Verstärkungsgrad betreffende
Information dem zweiten Codierer zuführbar ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß der zu einem Amplitudenumsetzer erweiterte Amplitudenwandler
unter Verwendung eines von einem Entscheider gesteuerten umschaltbaren Netzwerks
derart bemessen ist, daß den unterschiedlich großen, durch die einzelnen linearen
Bereiche der Knickkennlinie bestimmten möglichen Amplitudenbereichen für einen umzusetzenden
Analogwert am Eingang des Amplitudenwandlers stets ein gleicher Schwankungsbereich
der Ausgangsgröße an seinem ersten Ausgang zugeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Erweiterung des Amplitudenwandlers können
sämtliche vom ersten Codierer erzeugbaren Codezeichen ausgenutzt werden. Außerdem
können die Steigungen der aufeinanderfolgenden linearen Abschnitte der Knickkennlinie
und damit der sie darstellende Verstärkungsgrad des Amplitudenwandlers weitgehend
frei gewählt werden.
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Besonders .einfach gestaltet sich der Aufbau, wenn die Anordnung nach
der Erfindung für einen (n+m+l)-stelligen Code ausgelegt wird. Hierbei ist dann
dem Amplitudenwandler eine Doppelweggleichrichterschaltung mit eingangsseitig angeschaltetem,
auf den Nulldurchgang einer Signalwechselspannung ansprechendem, die höchstwertige
Stelle des Codes lieferndem Vergleicher vorzuschalten. Auf diese Weise wird nämlich
erreicht, daß für die Kompandierung der Analogwerte des umzusetzenden Signals lediglich
ein Ast, beispielsweise der positive Ast der Knickkennlinie vom Amplitudenwandler,
nachgebildet werden muß.
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Weiterhin läßt sich der Aufbau des Amplitudenwandlers dadurch wesentlich
vereinfachen, daß diemit zunehmender Amplitude der umzusetzenden Analogwerte aufeinanderfolgenden,
je einem linearen Abschnitt der Knickkennlinie zugeordneten Ampli- ' tudenbereiche
in ihrer Aufeinanderfolge zunehmen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung weist
der Amplitudenwandler einen Entscheider auf, dem, eingangsseitig eine Reihenschaltung
aus den Amplitudenbereichen zugeordneten, durch die linearen Abschnitte der Knickkennlinie
bestimmten Widerständen angeschaltet ist, die hierbei in der Reihenschaltung entsprechend
der Aufeinanderfolge der sie bestimmenden Amplitudenbereiche aufeinanderfolgen.
Ferner liegt jedem Widerstand mit Ausnahme des den größten Amplitdenbereich vertretenden
Widerstandes ein Schalter parallel, und außerdem sind der Reihenschaltung an den
Verbindungspunkten der Widerstände Vorströme eingeprägt. Die Größe der einzelnen
Widerstände und die Größe wie auch die Polarität der einzelnen eingeprägten Vorströme
sind dabei derart bemessen und die Schalter vom Entscheider derart gesteuert, daß
der Schwankungsbereich der an der Reihenschaltung gewonnenen Analogwerte innerhalb
eines Amplitudenbereiches stets gleich groß bleibt.
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Zweckmäßig ist der erste Codierer an die Reihenschaltung der Widerstände
über einen weiteren, irr! Ruhezustand geöffneten Schalter angeschaltet. Dieser weitere,
ebenfalls vom Entscheider im Zuge der Umwandlung eines Analogwertes gesteuerte Schalter
ist dabei stets im Anschluß an die gegebenenfalls erforderliche Betätigung eines
oder mehrerer der den Widerständen parallelliegenden Schalter betätigt.
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Eine hohe Empfindlichkeit des Entscheiders wird dann erreicht, wenn
die Entscheiderschwelle für Nullpotential bemessen wird.
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Entsprechend der Sendeseite kann der empfangsseitige Digital-Analog-Wandler
einen ersten Decodierer für n Stellen, einen zweiten Decodierer für m Stellen, einen
dritten Decodierer für das höchstwertige Codeelement und einen Amplitudenrückwandler
aufweisen, von denen der dritte Decodierer einen dem Amplitudenrückwandler nachgeschalteten
Umpoler steuert und der Amplitudenrückwandler im wesentlichen aus einer dem sendeseitigen
Amplitudenwandler entsprechenden Reihenschaltung von Widerständen und Schaltern
mit in die Reihenschaltung an den Verbindungspunkten der Widerstände eingeprägten
Vorströmen besteht. Hierbei sind die Größe der einzelnen Widerstände und die Größe
wie auch die Polarität der einzelnen eingeprägten Vorströme derart bemessen und
die Schalter in Abhängigkeit des empfangenen digitalen Signals vom zweiten Decodierer
derart gesteuert, daß die der Reihenschaltung der Widerstände vom Ausgang des ersten
Decodiererszugeführten, rückumgesetzten kompandierten Analogwerte mit ihrer ursprünglichen
Amplitude an der Reihenschaltung wirksam werden.
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Vorteilhaft ist es, den Schwankungsbereich der kompandierten Analogwerte
am Eingang des ersten Codierers für 2' zu codierende Amplitudenstufen zu bemessen.
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Ferner empfiehlt es sich, die Knickkennlinie für 2" lineare Abschnitte
zu bemessen.
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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet
F i g. 1 das Blockschaltbild einer Anordnung nach der Erfindung, Fig.2 ein weiteres
Blockschaltbild.-einer Anordnung nach der Erfindung, F i g. 3 das Diagramm des:--positiven
Astes einer Knickkennlinie:-nach der Erfindung, F i g. 4 ein Amplitudenwandler nach
,der Erfindung, F i g. 5 eine als zweiter Codierer in Verbindung mit einem Amplitudenwandler
nach- der F i g. 4 geeignete logische Schaltung, F i g. 6 ein Teilausschnitt eines
weiterem Amplitudenwandlers nach der Erfindung,
F i g. 7 eine empfangsseitige
Decodiereinrichtung mit einem Amplitudenrückwandler nach der Erfindung.
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Das Blockschaltbild der F i g. 1 zeigt die Sendeseite eines nach der
Erfindung ausgebildeten Pulscodemodulations-Nachrichtenübertragungssystems mit Kompandierung,
das nach der Erfindung gestaltet ist. Es besteht aus einem Amplitudenwandler A W,
dessen Eingang e das zu kompandierende und in einen Code umzusetzende Analogsignal
Sig zugeführt wird. Der Amplitudenwandler AW weist einen ersten Ausgang
a
auf, an den sich der erste Codierer C 1 für n-Stellen mit seinem Eingang
anschließt. Die Ausgangsamplitude AA des gewandelten eingangsseitigen Analogsignals
am Ausgang a des Amplitudenwandlers AW kommt auf folgende Weise zustande.
Einerseits ist das Analogsignal entsprechend seiner augenblicklichen Amplitude,
abhängig von der Steilheit des linearen Abschnitts der vom Amplitudenwandler AW
nachgebildeten Knickkennlinie, verstärkt worden und andererseits ist der verstärkte
Analogwert in einen vorgegebenen, für sämtliche den einzelnen Abschnitten der Knickkennlinie
zugeordneten Amplitudenbereiche gleichen Schwankungsbereich, der hierbei auf den
Ausgang a bezogen ist, umgesetzt worden. Eine den jeweils zur Anwendung gelangenden
Verstärkungsgrad betreffende Information liefert der Amplitudenwandler AW über seinen
zweiten Ausgang a' an den Eingang des zweiten Codierers C2 für m Stellen.
Dieser zweite Codierer stellt gleichsam einen Grobcodierer dar, dessen m-stelliges
Codezeichen am Ausgang a2 angibt, in welchem Amplitudenbereich der kompandierte
Analogwert am Ausgang a des Amplitudenwandlers vorhanden ist. Dieser kompandierte
Analogwert wird im ersten Codierer C 1, der einen Feincodierer darstellt, in ein
n-stelliges Codezeichen umgewandelt, das an seinem Ausgang a 1 abgenommen wird.
Die Codezeichen am Ausgang a 1 und a2 des ersten und des zweiten Codierers C1 und
C2 ergeben gemeinsam das zur Empfangsseite hin zu übertragende Codezeichen. In der
F i g. 1 ist dies durch Zusammenfassung der beiden Ausgänge des ersten und des zweiten
Codierers zu einem Summenausgang ao zum Ausdruck gebracht.
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Eine wesentliche Vereinfachung im Aufbau des Amplitudenwandlers AW
läßt sich, wie bereits darauf hingewiesen worden ist, dann erreichen, wenn das Analogsignal
Sig dem Eingang e des Amplitudenwandlers über einen Doppelweggleichrichter
zugeführt wird und die Polarität des gerade zu kompandierenden und umzuwandelnden
Analogwertes von einem Vergleicher gleichfalls in digitaler Form geliefert wird,
der dabei auf den Vorzeichenwechsel beim Nulldurchgang des Analogsignals anspricht.
In der F i g. 2 ist der Doppelweggleichrichter mit ZG und der Vergleicher mit V
bezeichnet. Der Vergleicher liefert in diesem Fall das höchstwertige Element des
im vorliegenden Fall aus n + in + 1 Stellen aufweisenden Codes am Summenausgang
ao. Die Eingangsamplitude des dop-. pelweggleichgerichteten Analogsignals am Eingang
e des Amplitudenwandlers AW ist in der F i g. 2 mit AE bezeichnet.
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Die vom Amplitudenwandler AW nach der F i g. 2
ausgeübte Funktion
ist im Diagramm der Ausgangsamplitude AA über der Eingangsamplitude AE der
F i g. 3 einerseits durch den positiven Ast der Knickkennlinie a) und andererseits
in den Kennlinienabschnitten b zum Ausdruck gebracht. Auf der 0rdinate ist dabei
die Ausgangsgröße AA in der Einheit der vom ersten Codierer umzuwandelnden
gleich großen Amplitudenstufen aufgetragen. Wie die F i g. 3 erkennen läßt, nimmt
die Steigung der aufeinanderfolgenden linearen Abschnitte des positiven Astes der
Knickkennlinie a ständig ab. Der die ersten acht Amplitudenstufen der Ausgangsamplitude
AA erfassende lineare Abschnitt hat die größte Steilheit, was der größten
Verstärkung entspricht. Die sich daran anschließenden weiteren Abschnitte repräsentieren
jeweils eine gleiche Anzahl von Amplitudenstufen, und zwar sind sie in ihrer Aufeinanderfolge
den Amplitudenstufen 9 bis 16, 17 bis 24 und 25 bis 32 zugeordnet. Da ihre Steilheit
in der Aufeinanderfolge immer geringer, d. h. der Verstärkungsgrad des Amplitudenwandlers
immer kleiner wird, nehmen die den einzelnen Abschnitten zugeordneten Amplitudenbereiche
der Eingangsamplitude AE auf der Abszisse in ihrer Aufeinanderfolge ständig zu.
Zur besseren Übersicht sind die Knickpunkte bzw. die Endpunkte der Bereiche des
positiven Astes der Knickkennlinie mit A0, A1 ... A4 auf der
Abszisse bezeichnet. Die Eingangsamplitude AE wird demnach, bezogen auf die Ausgangsamplitude
AA, durch den Amplitudenwandler im Amplitudenbereich A4/A3 am feinsten gestuft,
während die sich daran anschließenden Amplitudenbereiche der Eingangsamplitude AE,
nämlich die Bereiche A3/A2, A2/A1 und A1/A0, entsprechend ihrer Aufeinanderfolge
eine zunehmend gröbere Stufung im gewünschten Sinne erfahren.
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Der steilste lineare Bereich des positiven Astes der Knickkennlinie
a) ist mit b3 bezeichnet und bildet gleichzeitig einen Abschnitt der in das Diagramm
zusätzlich eingetragenen summarisch mit b bezeichneten Kennlinienabschnitte b0,
b1, b2 und b3. Die Abschnitte b 0, b 1 und b 2 stellen hierbei die
parallel zur Ordinate bis zur Abszisse verschobenen aufeinanderfolgenden Bereiche
des positiven Astes der Knickkennlinie a dar. Sie sind Ausdruck für die vom Amplitudenwandler
zusätzlich ausgeführte Funktion der Umsetzung der kompandierten, zu codierenden
Analogwerte des Signals in einen für alle Amplitudenbereiche A4/A3, A3/A2, A2/A1
und Al/A0 gleichbleibenden Schwankungsbereich der Ausgangsamplitude AA am
ersten Ausgang a des Amplitudenwandlers.
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Wie die F i g. 3 ferner erkennen läßt, beträgt dieser Schwankungsbereich
im vorliegenden Fall acht Amplitudenstufen. Für dieses Ausführungsbeispiel ist folglich
der erste, die Feincodierung vornehmende Codierer C1 für einen n = 3stelligen Code
zu bemessen. Der zweite, die Grobcodierung vornehmende Codierer C2 braucht dagegen
lediglich für einen in = 2stelligen Code ausgelegt werden, da er entsprechend
der Anzahl der Abschnitte des positiven Astes der Knickkennlinie a maximal vier
verschiedene Informationen verarbeiten können muß.
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Das in der F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Amplitudenwandlers
für eine Anordnung nach der F i g. 2 und eine Bemessung des Grob- und des Feincodierers
für einen m = 3- bzw. n = 2stelligen Code besteht im wesentlichen aus einer Widerstandsreihenschaltung
und einem dieser Reihenschaltung mit seinem Eingang parallelgeschalteten Entscheider
E. Die Reihenschaltung weist vier Widerstände R 0, R 1, R 2 und R 3 auf und ist
mit dem freien Anschluß des Widerstandes R3 mit Bezugspotential verbunden. Der freie
Anschluß des Widerstandes R0 ist
mit PO bezeichnet und stellt gleichsam
den Eingang des Amplitudenwandlers dar. Die weiteren Verbindungspunkte zwischeü
den einzelnen Widerständen sind mit P1 bis P3 bezeichnet. An den Punkten PO bis
P3 sind der Reihenschaltung Vorströme i0 bis i3 eingeprägt, auf deren Größe und
Polarität im folgenden noch eingegangen werden wird. Außerdem sind den Widerständen
R l, R 2 und R 3 Schalter S l, S 2 und S3 parallel geschaltet, die
über Steuerausgänge L1, L2 und L3 vom Entscheider E in Abhängigkeit vom Entscheiderergebnis
betätigt werden. Der erste Codierer C1 liegt der Reihenschaltung der Widerstände
über den Schalter SO ebenfalls parallel. Neben den drei Steuerausgängen L1 bis L3
weist der Entscheides E ferner einen Steuerausgang L0 für den Schalter SO und einen
Informationsausgang LP für den zweiten Codierer C2 auf. Beim Ausführungsbeispiel
nach der F i g. 4 wird davon ausgegangen, daß die zu kompandierenden Signal-Analogwerte
in Form eines eingeprägten Stromes 1E dem Eingang des Amplitudenwandlers am Punkt
PO zugeführt werden.
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Um eine Kompandierung und Umsetzung der aus dem eingeprägten Strom
1E bestehenden Analogwerte des Signals in eine Ausgangsspannung Ua entsprechend
den Abschnitten b nach der F i g. 3 zu erhalten, müssen die Widerstände R0, R1,
R2 und R 3 einerseits und die eingeprägten Vorströme i0, il" , i2 und i3 in geeigneter
Weise bemessen sein.
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Hierbei wird zweckmäßig vom Diagramm der F i g. 3 ausgegangen und
die Analogstromwerte bei den Knickpunkten A0, A1, A2, A3 und A4 der
Eingangsamplitude AE entsprechend mit 10, I1, 12, 13
und 14 bezeichnet.
Als Stromdifferenzen der Analogströme zwischen aufeinanderfolgenden Knickstellen
ergibt sich sodann A10=10-11, JI1 = I1 - 12, A12=12-13,
9I3=13-14=13.
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Wird nunmehr der am Punkt PO eingeprägte Vorstrom i 0 zu i0
= -I1 gewählt, dann ergibt sich für einen Analogstrom von 1E=10
wegen der
im Ruhezustand geschlossenen Schalter S1 bis S3 die Ausgangsspannung UA=(10-I1)-RO=.JIO-RO
und für IE = Il
die Ausgangsspannung UA=0. Damit ist der Codierbereich des
ersten Codierers C 1
für den Spannungsbereich in den Grenzen_ .110 - R0 und
Null festgelegt. _ - '-Der Entscheides E hat- nunmehr zu Beginn eines Codiervorgangs
die -Aufgabe festzustellen, ob die Spannung UA an seinem Eingang größer oder kleiner
als Null ist. Ist UA größer als Null, so schließt der Entscheides über seinen Steuerausgang
L0 den Schalter S0, und der in Form des eingeprägten Stromes 1E dem Amplitudenwandler
zugeführte Analogwert wird entsprechend dem Abschnitt b0 im Diagramm der F i g.
3 linear codiert. Ist die Spannung UA kleiner als Null, dann veranlaßt der Entscheider
E über seinen Steuerausgang L1 das Offnen des Schalters S1 parallel zum Widerstand
R l. In diesem Fall wird der zweite Abschnitt b 1 nach der F i g. 3 erfaßt, wenn
der am Punkt P1 eingeprägte Vorstrom il der Beziehung
genügt und der Widerstand R 1 den Wert
hat. Ergibt sich bei geöffnetem Schalter S1 immer noch eine Spannung UA kleiner
als Null, dann veranlaßt der Entscheides E über seinen Steuerausgang L2 zusätzlich
das Offnen des Schalters S2 und gegebenenfalls auch noch das Öffnen des Schalters
S3 über seinen Steuerausgang L3, wenn bei geöffneten Schaltern S1 und S2 die Ausgangsspannung
UA immer noch kleiner als Null sein sollte. Damit bei geöffneten Schaltern S1 und
S2 bzw. S1, S2 und S3 jeweils ein Codierbereich in den Grenzen ,9l0 - R 0 und Null
entsprechend den Abschnitten b2 und b3 nach der F i g. 3 erfaßt wird, müssen die
eingeprägten Ströme i 2 und i3 an den Punkten P2 und P3 einerseits und die Werte
der Widerstände R2 und R3 andererseits den im folgenden angegebenen Beziehungen
genügen.
Der Schalter SO wird' vom Steuerausgang L0 des Entscheiders E bei jedem Codiervorgang
immer erst dann geschlossen, wenn er festgestellt hat, daß die Spannung
U A größer als Null ist.
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Die Codierung durch den ersten Codierer C1 kann in beliebiger Weise,
beispielsweise nach dem Zählverfahren, durchgeführt werden. Für die Codierung der
Informationen. in welchen der Abschnitte b0 bis b 3 nach der F i g. 3 der umzusetzende
Analogwert fällt, gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann der
zweite Codierer C2 als Binärzähler ausgebildet sein, dem über den Informationsausgang
Lp des Entscheiders E bei jedem Offnen eines der Schalter S1 bis S3 ein Impuls zugeführt
wird. Am Ausgang n2 kann dann das Zählergebnis in Form eines zweistelligen Codes
abgegeben werden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schalterstellungen der
Schalter S1 bis S3 bei jedem Codiervorgang binär zu bewerten und die Ergebnisse
durch eine logische Schaltung miteinander zu verknüpfen. Wird beispielsweise ein
geschlossener Schalter jeweils mit einer binären Eins und ein geöffneter Schalter
mit einer binären Null bewertet. dann kann der zweite Codierer C2 nach der F i g.
4. wie die F i g. 5 angibt. aus der Verknüpfung eines Volladdierers VA
mit
einem Halbaddierer
HA bestehen. Die Verknüpfung ist dadurch gegeben, daß
der erste Eingang des Halbaddierers mit dem Schalter S1 und der erste und der zweite
Eingang des Völladdierers mit den Schaltern S2 und S3 in Verbindung stehen, während
der erste Ausgang des Volladdierers mit dem zweiten Eingang des Halbaddierers zusammengeschaltet
ist. In diesem Fall liefern dann der Ausgang a21 des Halbaddierers
HA und
der zweite Ausgang des Volladdierers a22 den gewünschten Code. Die Ausgänge a21
und a22 entsprechen also gemeinsam dem Ausgang a2 des zweiten Codierers C2 nach
der F i g. 4, was in der F i g. 5 durch die mit a2 bezeichnete, die beiden Ausgänge
umfassende Klammer zum Ausdruck gebracht ist. Die Verbindungsleitungen der Eingänge
des Volladdierers und des Eingangs des Halbaddierers mit den Schaltern sind entsprechend
ihrer Zuordnung mit s1 bis s3 bezeichnet. Der Vollständigkeit halber ist in der
nachfolgenden Tabelle der Funktionsablauf der logischen Schaltung nach der F i g.
5 angegeben.
| a2 |
| Si S2, S3 a21 a22 |
| 0 0 0 0 0 |
| 0 0 1 1 0 |
| 0 1 1 0 1 |
| 1 1 1 1 1 |
Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 werden an den verschiedenen Punkten P0,
P1, P2 und P3 der Reihenschaltung der Widerstände vier verschiedener Ströme i0,
il, i2 und i3 eingespeist. Die Bemessung ist, wie im vorstehenden ausgeführt
worden ist, so vorgenommen, daß bei geöffneten Schaltern S1, S2 und S3 und einem
eingeprägten Analogstrom 1E = 0 keine Spannung an der Reihenschaltung auftreten
darf. Dies zeigt, daß an Stelle der Einspeisung der eingeprägten Ströme an vier
verschiedenen Stellen auch ein lediglich am Punkt PO eingespeister Vorstrom vorgesehen
werden kann, der in Abhängigkeit von den vom Entscheiderergebnis abhängigen Schaltstellungen
der Schalter S1 bis S3 in bestimmter Weise umzuschalten ist. Uber die Größe dieses
eingeprägten Vorstromes in Abhängigkeit der Schalterstellungen gibt die folgende
Tabelle Aufschluß.
| Vorstrom i S1 S2 S3 |
| - I l zu zu zu |
| -12 auf zu zu |
| -13 auf auf zu |
| -14 = 0 auf auf auf |
Ist die zu kompandierende und anschließend in einen Code umzuwandelnde analoge Größe
eine Spannung, so kann die Kompandierung und Umsetzung dieser Spannung in einem
vorgegebenen Codierbereich in der gleichen Weise erfolgen, wie dies hinsichtlich
des eingeprägten Stromes 1E nach der F i g. 4 geschieht. Lediglich die Ausbildung
der Reihenschaltung der Widerstände wie auch die Anordnung der Einspeisung der Analogspannung
und die Anschaltung des Entscheiders E und des ersten Codierers C
1 erfolgen
in einer abgewandelten - Form. Ein Ausführungsbeispiel hiervon ist in der F i g.
6 dargestellt. Nunmehr ist der Widerstand R0 mit seinem einen Ende mit Bezugspotential
verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstandes R0 bildet zusammen mit einem Anschluß
des Widerstandes-R1 den Verbindungspunkt P0, an den nunmehr der hier nicht näher
dargestellte Entscheider mit seinem Eingang angeschaltet ist. Der Anschlußpunkt
P3' des Widerstandes R 3, der über die Widerstände R
2 und R1 mit dem Widerstand
R0 in Verbindung steht, ist nunmehr als Einspeisepunkt für die als Spannung UE bezeichnete
eingangsseitige Analoggröße vorgesehen. Die Schalter S1 bis S3 und die an den Verbindungspunkten
PO bis P3 eingeprägten Vorströme
10' bis
13'
entsprechen im übrigen
der Anordnung nach der Fig.4.
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Bei der Bemessung der Widerstände und der Vorströme nach der F i g.
6 ist davon auszugehen, daß die AnalogspannungswerteA0 bis A4 entsprechend
den Knickpunkten der Knicktrennlinie a nach der F i g. 3 durch die Spannungen U0,
U1 bis U4 bestimmt sind. Die eingeprägten Vorströme i0' bis i3'
müssen
wiederum so bemessen sein, daß bei geschlossenen Schaltern S 1 bis 9 3 und
fehlender Analogspannung UE am Widerstand R0 keine, Spannung U,1 auftritt. Somit
wird bei geschlossenen Schaltern S1 bis S3 die Analogspannung UE im Bereich der
Spannung U4 = 0 bis zur Spannung U3 entspre-
chend dem Abschnitt b3
näch der F i g. 3 codiert. Dies bedeutet, daß der Entscheider E nunmehr für eine
Entscheiderschwelle bei der Spannung U3 bemessen sein muß. Ist die Analogspannung
UE größer als U3; so veranlaßt der .Entscheider E das öffnen des Schalters S1. Ist
die Analogspannung UE größer als U2, dann veranlaßt der Entscheider E das zusätzliche
Uffnen des Schalters S2. Ist schließlich die-Analogspannung UE größer als U1, dann
wird auch. noch der dritte Schalter geöffnet. Damit der Codier-Bereich für sämtliche
Abschnitte der Knicktrennlinie, in die der Augenblickswert der Analogspannung hineinreicht,
entsprechend den Abschnitten b nach der F i g. 3 erfolgt, müssen die Widerstände
und die Vorströme den im folgenden angegebenen Bedingungen genügen.
Hierin bedeutet 4U0 = U0 - U1,
dul = U1 - U2,
4U2
= U2 - U3,
4U3 = U3 - U4 = U3.
Selbstverständlich kann
die Reihenschaltung nach der F i g. b durch geeignete Bemessung der eingeprägten
Vorströme und eine andere Steuerung der Schalter S1 bis S3 so ausgelegt werden,
daß die Entscheiderschwelle für das, Nullpotential festgesetzt werden kann, das
hierbei nach der F i g. 3 , den zweiten Grenzwert der Abschnitte b darstellt.
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Die Decodierung und Dehnung des übertragenen Signals auf der Empfangsseite
kann in einfacher Weise in umgekehrter Reihenfolge geschehen wie seine Pressung
und Codierung auf der Sendeseite. Eine der sendeseitigen Codiereinrichtung nach
der F i g. 4 entsprechende Decodiereinrichtung ist im Ausführungsbeispiel _nach
der F i g. 7 angegeben. Dabei empfängt der Decodierer D 1 an seinem Eingang e 1
die am Ausgang a1 vom ersten Codierer Cl nach der F i g. 4 abgegebene Codegruppe.
Sie wird nach ihrer Decodierung als eingangsseitiger Analogstrom 1E am Punkt PO
der Reihenschaltung der Widerstände R0, R1, R2 und R3 zugeführt. Der zweite Decodiercr
D2 empfängt seinerseits an seinem Eingang e 2 die vom sendeseitigen zweiten Codierer
C2 an seinem Ausgang a2 abgegebene m-stellige Codegruppe. Der zweite Decodierer
D2 decodiert diese empfangene Codegruppe und steuert über seine Steuerausgänge
damit die Schalter Sl-bis S3 entsprechend der die empfangene Codegruppe darstellenden
Information in dem Sinne, daß die an der Reihenschaltung der Widerstände abfallende
Spannung UÄ dem ursprünglichen sendeseitigen Analogwert entspricht. Um das gewünschte.
Ergebnis in Form der Ausgangsspannung UÄ zu
erhalten, müssen die Widerstände
und die Vorströme den im folgenden angeführten Bedingungen genügen.