DE1289874B

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Publication number: DE1289874B
Application number: DE1964S0090377
Authority: DE
Priority date: 1963-07-26
Filing date: 1964-04-04
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR1379663A; US3281610A; DE1289874C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- _: Signal proportional und bei den stärkeren Signalen anordnung zum logarithmischen Umsetzen von peri- dem Logarithmus dieses Signals proportional ist. Die odisch auftretenden amplitudenmodulierten Impulsen Kompression kann an dem Nachrichtensignal selbst in zeitmodulierte Impulse, mit einem die Periodizität vorgenommen werden oder gleichzeitig mit der Coder amplitudenmodulierten Impulse bestimmenden 5 dierung oder auch in einer Zwischenstufe.
Taktimpulsgenerator und mit einer vom Taktimpuls- Es sind bereits PAM-PLM-Umsetzer bekannt, in generator gesteuerten Torschaltung zur Aufladung denen eine lineare Modulationsumsetzung erfolgt, eines Kondensators auf ein Potential, das der Am- Bei diesen Umsetzern wird die zeitlineare Entladung plitude der amplitudenmodulierten Impulse propor- (d. h. stromkonstante Entladung) eines Kondensators tional ist, und mit einem Entladeweg mit einem io angewendet, der zuvor auf eine Spannung aufgeladen Widerstand zur Entladung des Kondensators unter worden ist, die der Amplitude des PAM-SignaIs Steuerung durch den Taktimpulsgenerator. proportional ist. Es ist auch bekannt, mit den Klem-Schaltungsanordnungen dieser Art sind in erster men des Kondensators eine Schwellwertschaltung zu Linie zur Anwendung auf der Sendeseite von Multi- verbinden, die beim Erreichen bestimmter Werte der plex-Pulscodemodulationssystemen bestimmt, ob- 15 Kondensatorspannung geschaltet wird. Die Dauer gleich auch andere Anwendungsgebiete möglich sind. oder die zeitliche Lage des Ausgangssignals der Bekanntlich werden bei Pulscodemodulationssystemen Schwellwertschaltung hängt dann von der Amplitude (nachstehend als PCM-Systeme bezeichnet) Informa- des zur Aufladung des Kondensators verwendeten tionssignale am Ausgang der Sendeeinrichtung in Impulses ab, so daß die gewünschte Umsetzung in Form von binärverschlüsselten Impulsgruppen ab- 20 einen zeitmodulierten Impuls vorgenommen ist. gegeben, von denen jede die Amplitude eines Abtast- Solche Umsetzer bewirken aber keine Kompression, werts darstellt, der in einem von periodisch wieder- da die Dauer des von ihnen abgegebenen Ausgangskehrenden Zeitpunkten aus einem Nachrichtensignal impulses im wesentlichen der Amplitude des dem mit kontinuierlich veränderlicher Amplitude in einem Eingang zugeführten Signals proportional ist.
Übertragungskanal abgetastet wird. Die eingangs an- as Bei den bekannten Schaltungen der eingangs angegegebene Schaltungsanordnung eignet sich für die gebenen Art wird zunächst der Kondensator auf eine Sendeeinrichtung derartiger Systeme für den Fall, Spannung aufgeladen, welche der Amplitude des daß jede abgetastete Amplitude vor der Codierung in umzusetzenden PAM-Signals gleich (oder wenigstens einen entsprechenden Impuls einer Folge von regel- proportional) ist. Anschließend erfolgt die Entladung mäßig und periodisch wiederkehrenden amplituden- 30 des Kondensators über einen Widerstand, was zur modulierten Impulsen (nachstehend als PAM-SignaIe Folge hat, daß die in jedem Zeitpunkt des Entladebezeichnet) umgewandelt wird und daß anschließend Vorgangs am Kondensator noch verfügbare Spannung jeder dieser Impulse in eine entsprechende Impuls- sich nach einer in Abhängigkeit von der Zeit abcodegruppe umgewandelt wird. fallenden Exponentialkurve ändert. Ferner folgt darEs ist ferner bekannt, daß in Multiplex-Uber- 35 aus, daß das Zeitintervall zwischen der Einleitung tragungssystemen für PAM-Signale diese Signale im der Entladung und dem Zeitpunkt, in welchem die allgemeinen im Zeitmultiplexverfahren übertragen Kondensatorspannung auf einen vorgegebenen Bewerden, daß also die zu verschiedenen Nachrichten- zugswert abgefallen ist, sich wie der Logarithmus der kanälen gehörenden amplitudenmodulierten Impulse ursprünglichen Ladespannung ändert,
zeitlich zyklisch ineinandergeschachtelt werden. 40 Die einfache Entladung des Kondensators über Die Codierungsanordnung, welche jedes PAM- . einen Widerstand ergibt aber nicht die gewünschte Signal in eine Impulscodegruppe umwandelt, führt Kompressionsfunktion, die durch den folgenden Ausdiese Umwandlung jedoch nicht kontinuierlich aus. druck bestimmt ist:
Bei diesem Verfahren wird nämlich jedes PAM-

Signal durch den am nächsten liegenden Amplituden- 45 In (oc χ + 1)

wert aus einer Folge von diskreten Amplitudenwerten ^v = ]_n (_K + fj~~
ansteigender Größe ersetzt, welche voneinander um

einen konstanten Betrag verschieden sind, der als ^mu: 1 ^un^ O ^ χ <J 1, Quantisierungsstufe bezeichnet wird. Der Quantisierungsvorgang ruft einen Fehler hervor, dessen Größt- 50 wenn χ der Amplitude des amplitudenmodulierten wert gleich der Hälfte der Quantisierungsstufe ist. Impulses proportional ist. Die Entladung eines Kon-Dieser Fehler fällt bei niedrigeren Signalwerten ver- densators C mit der Anfangsspannung U über einen hältnismäßig stark ins Gewicht, weil er dort in der Widerstand R erfolgt nämlich nacTT'dem allgemein gleichen Größenordnung wie das eigentliche Signal bekannten Gesetz für die Klemmenspannung κ des liegen kann. Dies hat eine Verzerrung des Signals 55 Kondensators C als Funktion der Zeit t:
und das sogenannte »Quantisierungsrauschen« zur

Folge; diese beiden Erscheinungen beeinträchtigen i__f-

die Gesamtübertragungsgüte des Systems. u — C/ - e ^RC ~.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es bereits
bekannt, die Amplitude des zu übertragenden Nach- 60 Der Ausdruck für die Zeit t kann also nur dann richtensignals zu komprimieren, d. h., die Amplitude näherungsweise gleich dem Zähler
bei den schwächeren Signalen verhältnismäßig anzuheben und bei den stärkeren Signalen verhältnismäßig .
herabzusetzen. Theorie und Erfahrung haben gezeigt, In (α χ + 1)
daß das günstigste Kompressionsgesetz das söge- 65

nannte »logarithmische Kompressionsgesetz« ist, bei des obigen Ausdrucks für y gesetzt werden, wenn

welchem die Amplitude des komprimierten Signals U eine lineare Funktion der Amplitude des ampli-

bei den schwächeren Signalen dem ursprünglichen tudenmodulierten Impulses und u eine Konstante ist.

In diesem Fall läßt sich aber nur ein Zuordnungsgesetz der folgenden Form erhalten:

_ In α λ" ^y E7"

Eine zweite Schwierigkeit bei Verwendung einer solchen Schaltungsanordnung mit einfacher Entladung über einen Widerstand besteht darin, daß bei Verwendung einer an den Kondensator angeschlossenen Schwellwertschaltung der die Umschaltung bewirkende Schwellwert nicht beliebig nahe an den Wert Null gelegt werden kann, da dieser Wert der Kondensatorspannung nur asymptotisch erreicht wird. Ein höherer Schwellwert hat aber zur Folge, daß jeder amplitudenmodulierte Impuls, dessen Amplitude diesem Schwellwert entspricht, einen zeitmodulierten Impuls der Dauer bzw. der Phase ergibt, während noch kleinere amplitudenmodulierte Impulse überhaupt nicht mehr wiedergegeben werden können.

Eine einwandfreie logarithmische Umsetzung könnte als mit solchen bekannten Schaltungen nur in zwei Stufen erreicht werden, von denen die eine Stufe eine lineare Umsetzung des amplitudenmodulierten Impulses in einen zeitmodulierten Impuls bewirkt, während die zweite Stufe entweder vorher den amplitudenmodulierten Impuls in einen komprimierten amplitudenmodulierten Impuls oder anschließend den logarithmisch zeitmodulierten Impuls in einen logarithmisch komprimierten zeitmodulierten Impuls umformt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art, welche in einer einzigen, einfach aufgebauten Stufe einen amplitudenmodulierten Impuls in einen nach dem gewünschten Gesetz logarithmisch komprimierten zeitmodulierten Impuls umsetzt und auch bei sehr kleinen Amplituden wirksam ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in dem Entladeweg in Serie mit dem Widerstand eine Gleichspannungsquelle mit solcher Polung geschaltet ist, daß sich ihre Spannung zu derjenigen des Kondensators addiert, daß mit den Klemmen des Kondensators in an sich bekannter Weise eine Schwellwertschaltung verbunden ist und daß die Schwellwertschaltung so ausgeführt ist, daß sie einen Impuls in dem Zeitpunkt erzeugt, in welchem die Kondensatorspannung bei der Entladung auf einen vorgegebenen konstanten sehr kleinen Bezugswert gefallen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird durch die im Entladeweg angeordnete Gleichspannungsquelle in Verbindung mit der Bemessung des Bezugswerts der Schwellwertschaltung erreicht, daß die Umsetzung der zuvor angegebenen gewünschten logarithmischen Funktion folgt. Da dieser Bezugswert sehr klein ist und vorzugsweise den Wert Null hat, wird zugleich erreicht, daß auch amplitudenmodulierte Impulse mit sehr kleiner Amplitude richtig umgesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild der Hauptbestandteile einer nach der Erfindung ausgeführten Schaltungsanordnung,

Fi g. 2 das Schaltbild einer Ausführungsform der Schwellwertschaltung der Schaltungsanordnung von F i g. 1 unter Verwendung einer Tunneldiode,

F i g. 3 die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode,

Fig. 4 Zeitdiagramme von Spannungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung von Fig. 1 und 2,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer vereinfachten Anordnung zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips und
F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 5.

Als Beispiel wird angenommen, daß die beschriebene Anordnung bei einem 12-Kanal-MuItiplex-Fernsprechsystem angewendet wird, bei welchem die Sprechströme in jedem Kanal 8000mal pro Sekunde abgetastet werden. Entsprechend dem bekannten Prinzip des Zeitmultiplexverfahrens ergibt dies ein Zeitintervall von Vgeooo Sekunde für den vollständigen Arbeitszyklus der beschriebenen Anordnung bei jedem zugeführten amplitudenmodulierten Impuls. Damit aber ein Nebensprechen zwischen zwei benachbarten Kanälen vermieden wird, muß in der Praxis die Zeit für einen solchen vollständigen Arbeitszyklus noch etwas kürzer gewählt werden.
Da der ganze Vorgang der Modulationsumsetzung und Kompression in einem kürzeren Zeitintervall durchgeführt werden muß, als es für einen Kanal zur Verfügung steht, soll in der nachstehenden Beschreibung angenommen werden, daß dieses Zeitintervall (d. h. Voeooo Sekunde) in sechs Teilintervalle der gleichen Dauer T₁ unterteilt wird, von denen das letzte nicht benutzt wird.

Bei der Anordnung von F i g. 1 werden die Sprechsignale (oder andere Nachrichtensignale) den Klemmen 1 und G zugeführt, von denen die Klemme G an Masse liegt. Die Klemmenl und G sind die Signaleingangsklemmen eines Pulsamplitudenmodulators 19, dessen Betrieb durch Impulse gesteuert wird, die von einem Taktimpulsgenerator 26 abgegeben werden. Diese Impulse haben eine sehr kurze Dauer, die beispielsweise gleich wie oder kleiner als die Dauer T₁ eines Teilintervalls ist. Es wird angenommen, daß die am Ausgang des Modulators 19 abgegebenen Signale eine einzige Polarität, beispielsweise die positive Polarität, haben.
Der Modulator 19 liefert somit amplitudenmodulierte Impulse der Dauer T₁ zu dem Signaleingang einer Torschaltung 3, deren Betrieb durch Impulse gesteuert wird, welche von dem Taktimpulsgenerator 26 über eine Verbindung 4 zugeführt werden. Diese Impulse haben gleichfalls die Dauer T₁ und sind synchron mit den Impulsen, die der Taktimpulsgenerator 26 zum Modulator 19 abgibt. Daraus folgt, daß die Torschaltung 3 für die Dauer jedes ihr von dem Modulator 19 gelieferten amplitudenmodulierten Impulses geöffnet und während der ganzen übrigen Zeit geschlossen ist. Somit wird am Ausgang der Torschaltung 3 ein Impuls von positiver Polarität und der Dauer T₁ abgegeben. Dieser Ausgang ist unmittelbar mit der einen Klemme eines Kondensators 2 verbunden, dessen andere Klemme an Masse liegt. Wenn mit U die Spannung dieses Impulses bezeichnet wird (dessen maximale Amplitude mit U_m bezeichnet werden soll), wird der Kondensator 2 auf ein positives Potential U gegen Masse aufgeladen, und er bleibt auf diesem Potential von dem Zeitpunkt i₀, in welchem sich die Torschaltung 3 öffnet bis zu dem Zeitpunkt t_v in welchem sich die Torschaltung schließt; die Zeit (^₁- 1₀) ist offensichtlich gleich T₁.

Dem Kondensator 2 ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand 5 und einer Batterie 6 parallel geschaltet, wobei die Batterie mit der positiven Klemme an Masse liegt und die Spannung ν hat. Da der Kondensator 2 nach dem Zeitpunkt Z₁ keine Ladeströme von der Torschaltung 3 mehr empfängt, beginnt er sich über den aus dem Widerstand 5 und der Batterie 6 bestehenden Entladeweg zu entladen.

Mit dem gemeinsamen Punkt 8 dieser Schaltung und mit Masse sind die Eingangsklemmen einer Schwellwertschaltung 20 verbunden, die so ausgeführt ist, daß sie an ihren Ausgangsklemmen 21, 22 einen sehr kurzen Impuls in dem Zeitpunkt abgibt, in welchem die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsklemmen während des Abfalls der Spannung des Kondensators 2 von einem positiven Anfangswert durch den Wert Null geht oder einen nahe bei Null liegenden Wert geht. Damit die Schwellwertschaltung diese Funktion ausführen kann, muß sie zuvor in einen definierten Anfangszustand gebracht werden. Dies wird durch die Verbindung erreicht, die in F i g. 1 zwischen der Schwellwertschaltung 20 und dem Taktimpulsgenerator 26 dargestellt ist. DerTaktimpulsgenerator liefert zur Schwellwertschaltung 20 einen Steuerimpuls, der synchron mit den Impulsen ist, welche dem Modulator 19 und der Torschaltung 3 zugeführt werden. Dadurch wird erreicht, daß die Schwellwertschaltung vor dem Beginn der Entladung des Kondensators 2 in den richtigen Zustand gebracht wird.

Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Schaltung soll an Hand des vereinfachten Ersatzschaltbildes von F i g. 5 erläutert werden. Dabei ist angenommen, daß der Kondensator 5 die Kapazität C und der Widerstand 6 den Wert R hat. Die Ansprechschwelle der Schwellwertschaltung ist mit U bezeichnet. Der Schalters ist zunächst geschlossen, so daß die Kapazität C auf die Anfangsspannung U aufgeladen ist. Im Zeitpunkt des Öffnens des Schalters 5 beginnt die Entladung der Kapazität C, und nach einem Zeitintervall t ist die Kondensatorspannung auf den Schwellwert U abgefallen, so daß die Schwellwertschaltung einen Ausgangsimpuls abgibt. In diesem Augenblick gilt die folgende Beziehung:

U_s=(U + v)e

rc

Dies entspricht der zuvor angegebenen gewünschten Funktion.

Für v = 0 gilt dagegen: η = 0. In diesem Fall ist

t = RC-Inocx.

Der unterschiedliche Verlauf der Umsetzung für die verschiedenen Werte von η ist in dem Diagramm von F i g. 6 dargestellt. Dieses zeigt die Dauer des

Zeitintervalls t (bezogen auf die Zeitkonstante -^_r) in Abhängigkeit von der Amplitude U des amplitudenmodulierten Impulses (bezogen auf die maximale Amplitude U_M) für verschiedene Werte von n.

Aus dem Verlauf der Kurven ist unmittelbar zu erkennen, daß nur die Kurve für η = 1 eine richtige Umsetzung bis zu den kleinsten Amplitudenwerten herab ergibt. Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, kann diese Kurve nur dann erhalten werden, wenn

U_s = O,
v=f=0.

Die Kurve von F i g. 4 a zeigt den zeitlichen Verlauf des Potentials F₈ am Schaltungspunkt 8 vom Zeitpunkt t₀, in welchem die Aufladung des Kondensators 2 beginnt, bis zu dem Zeitpunkt t (der zwischen t_i und t₅ angenommen wird), in welchem V₈ den Wert Null, also den Schwellwert U_s der Schwellwertschaltung 20 erreicht. Es ist angenommen, daß alle Zeitintervalle zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₀, ... Z₀ in F i g. 4 den Wert T₁ haben.

Aus dieser Darstellung lassen sich einige Besonderheiten bezüglich der richtigen Verhältnisse zwischen den Werten entnehmen, weiche zur Erzielung des gewünschten Kompressionsverhältnisses für die Maximalamplitude U_m der PAM-Signale, den höchstzulässigen Wert t_M des Zeitintervalls t und die Spannung ν der Batterie 6 zu wählen sind. Da der Maximalwert U_m der Impulsamplitude U bekannt ist, muß eine obere Grenze für den entsprechenden maximalen Wert t_M des Zeitintervalls t gewählt werden. Im Fall von Fig. 4a und 4b ist angenommen, daß t_M den Wert(Z₅-^₁), also 4 T₁ hat. Da gilt

t = RC-

tM = T₀- In

U_m + V

+ ν

(4)

+ ν

t = RC-In

U_k

U_s+ ν U_m

U_s + v)^; und das Kompressionsverhältnis r durch folgende Beziehung gegeben ist:

Um U_m+ ν

In

folgt offensichtlich

t = RC · 1η(αΛ + η),

U_m·

T₀

rtM

X =

K =

U_s+ ν

η =

U_s+ ν

Somit gilt η = 1 nur für U_s
daß ν von Null verschieden ist.
Dann ist:

0, vorausgesetzt,

t = R C •In (xx + 1).

Dabei ist T₀ die Zeitkonstante des Entladekreises. Die letzte Formel gibt ν als Funktion von U_M, r, t, t_M und T₀. Da für einen gewünschten Wert von r der Wert von ν für einen vorgegebenen Wert U_m eindeutig bestimmt ist, ergibt die Formel (6) den entsprechenden Wert von T₀.

Der von der Schwellwertschaltung 20 abgegebene Impuls tritt um eine Zeit t nach der (im Zeitpunkt i_x erfolgenden) Sperrung der Torschaltung 3 auf, die

nach dem gewünschten logarithmischen Gesetz von der Amplitude des zugeführten amplitudenmodulierten Impulses abhängt. Es handelt sich dabei also um einen pulsphasenmodulierten Impuls, der als solcher unmittelbar verwendet werden könnte. Da man für die Pulscodemodulation jedoch im allgemeinen einen pulslängenmodulierten Impuls benötigt, ist bei der Anordnung von F i g. 1 an die Ausgangsklemmen 21, 22 der Schwellwertschaltung 20 ein Pulsphasenmodulations-Pulslängenmodulations-Umsetzer 23 angeschlossen. Dieser Umsetzer empfängt die zu veränderlichen Zeitpunkten von der Schwellwertschaltung abgegebenen kurzen Impulse, und er gibt an seinen Ausgangsklemmen 24, 25 pulslängenmodulierte Impulse ab, deren Vorderflanke zeitlich im wesentlichen mit der Vorderflanke der den Klemmen 21 und 22 zugeführten Impulse zusammenfällt, während die Hinterflanke mit periodischen Impulsen zusammenfällt, welche vom Taktimpulsgenerator 26 abgegeben werden. PPM-PLM-Umsetzer sind an sich bekannt (beispielsweise einfach in Form eines üblichen Flip-Flops), so daß sie hier nicht näher beschrieben zu werden brauchen. An die Ausgangsklemmen 24, 25 der Anordnung von F i g. 1 kann eine Verwertungsschaltung, beispielsweise ein üblicher Verschlüßler, für pulslängenmodulierte Impulse angeschlossen sein, der pulscodemodulierte Impulse abgibt.

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Schwellwertschaltung 20 von F i g. 1. Sie enthält einen Transistor 1, dessen Basiselektrode mit dem Punkt 8 von F i g. 1 verbunden ist und dessen Kollektor an einem konstanten Potential liegt, das gleich dem Potential an der negativen Klemme einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Gleichstromquelle ist. Die positive Klemme dieser Gleichstromquelle ist über einen Widerstand 10 mit dem Emitter des Transistors 7 verbunden, der außerdem über den Widerstand 9 an Masse liegt. Das Massepotential liegt auf einem Zwischenwert zwischen den Potentialen an der positiven Klemme (+) und der negativen Klemme (—) der Gleichstromquelle des Transistors 7.

An den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 9 und 10 ist ein Lastkreis für den Emitter des Transistors 7 angeschlossen, der in Serie einen Widerstand 12 und eine Tunneldiode 13 enthält. Der Tunneldiode wird somit eine Sperrspannung von der positiven Klemme (+) der Gleichstromquelle über den Widerstand 12 zugeführt. Der Verbindungspunkt 14 zwischen dem Widerstand 12 und der Tunneldiode 13 ist ferner über einen Widerstand 16 von verhältnismäßig großem Wert mit einer Klemme 15 verbunden, an welche Steuerimpulse von dem Taktgenerator 26 von F i g. 1 angelegt werden können. Ferner wird die an der Tunneldiode 13 abfallende Spannung den Eingangsklemmen eines Wechselstromverstärkers 17 zugeführt, dessen Ausgangssignal an den Klemmen 21, 22 erscheint, welche die gleiche Rolle wie in F i g. 1 haben. Ein Richtleiter 18 in Form einer Diode ist zwischen den Verstärker 17 und die Klemme 22 eingefügt, damit keine Signale unrichtiger Polarität zu den Ausgangsklemmen kommen.

Die Steuerimpulse werden der Klemme 15 synchron mit den vom Taktimpulsgenerator 26 zu den Anordnungen 19 und 3 gelieferten Impulsen zugeführt.

Zum besseren Verständnis des Betriebs der Anordnung von F i g. 2 muß auf die in F i g. 3 dargestellte Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode Bezug genommen werden. Der Teil A der dargestellten Kurve entspricht dem Sperrstrom in der Diode (also in F i g. 2 einem vom Punkt 14 nach Masse fließenden Strom). Der Teil B entspricht einem Strom in der Durchlaßrichtung der Tunneldiode mit einer Stromstärke, die zwischen Null und einem Spitzenwert liegt, der bekanntlich einem sehr kleinen Spannungsabfall an der Diode entspricht. Der Teil C der

ίο Kurve stellt den instabilen Bereich (negativer Widerstand) dar, und der Teil D ist der Kennlinie einer in der Durchlaßrichtung betriebenen herkömmlichen Halbleiterdiode sehr ähnlich.

F i g. 4 b zeigt den zeitlichen Verlauf des Potentials F₁₄ am Punkt 14 von F i g. 2. Es ist folgendes zu erkennen: Während des ersten Zeitintervalls (i₀—i_t) bringt der an die Klemme 15 (Fig. 2) angelegte Steuerimpuls den Arbeitspunkt der Tunneldiode 13 an irgendeine Stelle des Bereichs A der Kurve von Fig. 3, und der Punkt 14 von Fig. 2 wird auf ein kleines positives Potential gegen Masse gebracht, wie in F i g. 4 b dargestellt ist.

In der sich an den Zeitpunkti₁ anschließenden Zeit bleibt dieser Zustand bestehen, weil am Punkt 11 (F i g. 2) weiter ein positives Potential besteht. Wie aus F i g. 4 a erkennbar ist, folgt dies aus der Tatsache, daß das Potential V₈ am Punkt 8 positiver als das Potential F₁₁ am Punkt 11 ist, so daß kein Strom durch den Transistor 7 fließt. Wenn dagegen das Potential V_g niedriger als das Potential F₁₁ wäre, würde der folgende Teil des Vorgangs, der nun beschrieben wird, nicht bestehen.

Die Werte der Widerstände 9, 10 und 12 können so gewählt werden, daß der Arbeitspunkt der Tunneldiode 13 sich während einer beträchtlichen Zeit nach dem Zeitpunkti₁ nicht ändert, wie in Fig. 4b gezeigt ist. Somit bleibt der im Zeitpunkt t_t bestehende Zustand aufrechterhalten, bis die Spannung am Kondensator 2 von F i g. 1 auf den Punkt abgefallen ist, in welchem der Transistor 7 von F i g. 2 Strom zu führen beginnt.

Von diesem Zeitpunkt an ändert sich das Potential F₁₁ am Punkt 11 in gleicher Weise wie das Potential am Punkt 8, wie in F i g. 4 a dargestellt ist (wobei die Darstellung allerdings dem Fall eines idealen Transistors entspricht). Dementsprechend ändert sich das Potential am Punkt 14, wobei es dem aufsteigenden Teil A der Kurve von F i g. 3 und später dem Teil B dieser Kurve folgt. Sobald dieses Potential den dem Spitzenwert entsprechenden Punkt des Teiles B erreicht hat, springt es unmittelbar zum Teil D der Kurve. Der durch den Transistor 7 fließende Strom geht nahezu vollständig durch die Tunneldiode 13 (F i g. 2) in den Widerstand 12, so daß eine verhältnismäßig hohe Spannung plötzlich an der Tunneldiode in der Durchlaßrichtung erscheint (rechterTeil vonFig. 3). Der dadurch erreichte neue Zustand bewirkt einen plötzlichen Abfall des Potentials am Punkt 14, so daß ein entsprechender Impuls zum Eingang des Verstärkers 17 (F i g. 2) abgegeben wird. Dieser im Diagramm von Fig. 4b deutlich erkennbare plötzliche Abfall wird im Verstärker 17 (Fig. 2) verstärkt. Da dieser Verstärker als Wechselstromverstärker ausgeführt ist, wandelt er den Potentialabfall in einen sehr kurzen Impuls um, der an den Ausgangsklemmen 21 und 22 der Anordnung von F i g. 2 erscheint und zur Steuerung einer nachgeschalteten Anordnung dienen kann, beispielsweise

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Claims

des PPM-PLM-Umsetzers von F i g. 1 oder eines bistabilen Elements in einem Verschlüßler oder einer zugehörigen Schaltung. Die Anordnung von F i g. 1 kann durch verschiedene Hilfsanordnungen vervollständigt werden, beispielsweise durch ein Potentiometer zur Einstellung der von der Batterie 6 gelieferten Gegenspannung. Ferner kann eine Elektrode der Tunneldiode 13 von F i g. 2 über eine einstellbare Quelle positiver Spannung mit Masse verbunden sein; durch eine genaue Einstellung dieser Spannung können die Empfindlichkeit des Systems und die Genauigkeit des Betriebs in der Nähe des Nullpotentials des Punkts 8 von F i g. 2 verbessert werden. Wenn die beschriebene Anordnung bei Mehrkanal-Pulscodemodulations-Fernsprechsystem angewendet wird, haben die den Klemmen 1 und G (Fig. 1) zugeführten Fernsprechsignale beide Polaritäten. Daher können die am Ausgang des Modulators 19 abgegebenen amplitudenmodulierten Impulse sowohl so positiv als auch negativ sein. Aus vorstehender Beschreibung folgt, daß die Torschaltung 3 und die nachfolgendee Schaltung nur mit positiven Signalen betrieben werden können. Daher muß eine zweite Anordnung vorgesehen werden, die eine weitere Torschaltung enthält, die mit negativen Signalen betrieben werden kann, und an die sich eine Schaltungskette anschließt, die derjenigen von Fig. 1 mit der Ausnahme entspricht, daß alle Polaritäten umgekehrt . sind. Diese zweite Schaltungskette endet in einem zweiten Paar Ausgangsklemmen, welche den Klemmen 24 und 25 von F i g. 1 entsprechen. Zur endgültigen Umsetzung der Signale in Impulscodegruppen kann irgendein herkömmlicher Verschlüßler verwendet werden, der Signale unterschiedlicher Dauer verarbeiten kann, die je nach der Polarität der ursprünglichen amplitudenmodulierten Signale an dem einen oder dem anderen von zwei Klemmenpaaren erscheinen, wobei in jeder Impulscodegruppe ein besonderer Impuls diese Polarität darstellt. Ein Multiplexbetrieb kann ebenfalls leicht dadurch erreicht werden, daß für jeden Kanal des Zeitmultiplexsystems ein besonderer Modulator nach Art des Modulators 19 von Fig. 1 vorgesehen wird und daß die Ausgangssignale aller Modulatoren einer gemeinsamen Torschaltung zugeführt werden. Diese Verbindung ergibt keine gegenseitige Störung, da in jedem Zeitpunkt nur ein einziger Modulator in Betrieb ist und die Ausgangsimpedanzen der außer Betrieb befindlichen Modulatoren üblicherweise einen sehr hohen Wert haben, so daß sie dem gerade aktiven Modulator keine merkbare Leistung entziehen. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum logarithmischen Umsetzen von periodisch auftretenden amplitudenmodulierten Impulsen in zeitmodulierte Impulse mit einem die Periodizität der amplitudenmodulierten Impulse bestimmenden Taktimpulsgenerator und mit einer vom Taktimpulsgenerator gesteuerten Torschaltung zur Aufladung eines Kondensators auf ein Potential, das der Amplitude der amplitudenmodulierten Impulse proportional ist, und mit einem Entladeweg mit einem Widerstand zur Entladung des Kondensators unter Steuerung durch den Taktimpulsgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Entladeweg in Serie mit dem Widerstand eine Gleichspannungsquelle mit solcher Polung geschaltet ist, daß sich ihre Spannung zu derjenigen des Kondensators addiert, daß mit den Klemmen des Kondensators in an sich bekannter Weise eine Schwellwertschaltung verbunden ist und daß

die Schwellwertschaltung derart ausgeführt ist, daß sie einen Impuls in dem Zeitpunkt erzeugt, in welchem die Kondensatorspannung bei der Entladung auf einen vorgegebenen konstanten sehr kleinen Bezugswert gefallen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung eine Tunneldiode enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kondensator und die Schwellwertschaltung ein Transistorverstärker eingefügt ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Schwellwertschaltung ein Pulsphasenmodulation-Pulslängenmodulations-Umsetzer angeschlossen ist, der gleichfalls von dem Taktimpulsgenerator gesteuert wird.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang der Schwellwertschaltung ein Wechselstromverstärker nachgeschaltet ist, dessen Ausgang über einen Richtleiter mit einer Verwertungsschaltung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen