DE1290180B - Einrichtung zum Umsetzen von Analogwerten in Zahlenwerte nach dem Vergleichsverfahren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Zeitgebungsimpulsen werden in dem erfindungsgezum Umsetzen von Analogwerten in Zahlenwerte, mäßen Analog-Digital-Umsetzer verwendet: ein »Bitweiche Einrichtung z. B. zusammen mit Mehrkanal- anteilsignal« mit einer Impulswiederholungsfrequenz Fernmeldeanlagen benutzt werden kann, bei denen gleich der Impulswiederholungsgrundfrequenz der eine binäre Impulskodemodulation verwendet wird. 5 Anlage, ein Ziffer-1-Impulssignal (Dl) mit einer

Es sind Analog-Digital-Umsetzer der genannten Wiederholungsfrequenz, die gleich der Kanalfrequenz

Art bekannt, bei denen bei jeder Kodierung der ist und eine Phase aufweist, bei der jeder Impuls mit

Analogsignalpegel der Reihe nach mit verschiedenen dem ersten Impuls einer Kanalgruppe zusammenfällt,

Pegeln eines wert- oder größenmäßig bestimmten und gleiche D 2- bis D8-Signale mit einer entspre-

Signals verglichen wird, wobei bei jedem Vergleich io chenden Phase.

eine Ziffer der geforderten Digitaldarstellung des Nach der F i g. 1 werden dem Anschlußpunkt 1

Analogsignals erzeugt wird. Das wert- oder großen- der Reihe nach die vierundzwanzig Tonsignale zuge-

mäßig bestimmte Signal besteht aus einem Signal, führt. An die Klemme 1 ist ein Abtast- und Halte-

dessen Pegel einen von mehreren festgesetzten vor- kreis 2 angeschlossen, dem die Bitfrequenz-, die D 7-

herbestimmten Werten aufweist, welche Signale all- 15 und die D8-Signale zugeführt werden, und der jedes

gemein mit Hilfe von z. B. »Stromadditions«-Kreisen Tonsignal, mit der Ziffer acht beginnend, abtastet,

erhalten wurden, und aus einem Vorspannungssignal. sieben Stellen lang aufrechterhält und von dem

Bei der Kodierung eines Analogsignals entspre- Ziffer-7-Signal zurückgesetzt wird. Der Abtast- und

chend dessen in Intervallen bestehenden Signalpegel Haltekreis steht mit einem Polaritätsdetektorkreis 3

ist es erwünscht, daß für die Darstellung des Analog- 20 in Verbindung, der je nach der Höhe des abgetaste-

signalpegels der gesamte Digitalbereich der Kodie- ten Signals einen positiven oder einen negativen

rungseinrichtung zur Verfügung steht. Strom erzeugt. Dem Detektor 3 werden ferner zuge-

Einige bekannte Analog-Digital-Umsetzer sind auf führt ein Vorspannungssignal über einen Widerdie Kodierung von Analogsignalen mit einer einzigen stand 4 aus einer Quelle 6 negativer Signale, ein in Polarität beschränkt. Einige weisen einen Fehler auf, 25 binären Schritten veränderlicher Strom aus einer der sich aus der Nulldrift des Analogsignals und der positiven Quelle 39 über einen Stromaddierungs-Veränderung der Bauteilwerte auf Grund von Tem- kreis 7 sowie zwei Zeitgebungssignale, das Bitperatur- oder der Versorgungsspannungsänderungen frequenzsignal und das Stelle-8-Signal, wobei der ergibt. Detektor 3 bei einem bestimmten abgetasteten Signal

Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein 30 nacheinander die Polarität überprüft und zurückge-

Kodierer, bei dem der gesamte Bereich der Digital- setzt wird, nachdem die endgültige Überprüfung

werte für das Kodieren zugänglich ist, gleichgültig, durchgeführt worden ist.

ob das Analogsignal eine oder zwei Polaritäten auf- Das Ausgangssignal des Detektors 3 wird über

weist, und bei dem selbsttätig die Drift der Bezugs- einen Sperrtorkreis 5 zu einer Digitalausgangsklemme

signalpegel und der Bauteilwerte kompensiert wird. 35 19 geleitet zwecks Übertragung durch die Anlage

Gemäß der Erfindung ist der Umsetzer dadurch sowie zu einer Gruppe von sechs UND-Torkreisen gekennzeichnet, daß das Vorspannungssignal durch 21 bis 26, die den Stromaddierungskreis steuern. Dem Vorrichtungen geliefert wird, die eine Vorrichtung Sperrtorkreis 5 werden die Stelle-8-Impulse zugemit veränderlicher Impedanz enthalten, deren Impe- führt, wobei während dieser Impulse jeder Ausgang danzwert die Größe des Vorspannungssignals be- 40 gesperrt wird. Der Detektor 3 addiert die entgegenstimmt, wobei die Vorrichtung mit veränderlicher gesetzten Ströme aus der Quelle 6 und dem Kreis 7 Impedanz gemäß dem Auftreten des Pegels des wert- zu dem Strom aus dem Abtastkreis 2 und erzeugt je mäßig bestimmten Signals oberhalb seines Mittel- nach der Polarität der algebraischen Summe der drei wertes gesteuert wird, so daß der Veränderlichkeits- Ströme einen oder keinen Impuls. Hieraus ist zu erbereich des wertmäßig bestimmten Signals selbsttätig 45 sehen, daß dieses Ausgangssignal für jedes abgemit dem Veränderlichkeitsbereich des Analogsignals tastete Tonsignal aus einer Folge von sieben Ziffern in Übereinstimmung gebracht wird. besteht, von denen jede Ziffer durch einen vorliegen-

Nunmehr wird ein Analog-Digital-Umsetzer gemäß den oder fehlenden Impuls dargestellt wird, wobei

der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist die jeder vorliegende Impuls das Fehlen des entsprechen-

F i g. 1 ein Schaltplan eines in einen Impulskode- 50 den binären Pegels bei dem betreffenden abgetasteten

modulations-Fernmeldesender eingeschalteten Ana- Signal darstellt.

Iog-Digital-Umsetzers gemäß der Erfindung und die Der Stromaddierungskreis 7 weist eine Gruppe von

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Ab- sieben Widerständen R1, R 2, R 4 bis R 64 auf, deren

Wandlung des Umsetzers nach der Fig. 1. Werte den betreffenden Kennziffern entsprechen und

Der Analog-Digital-Umsetzer soll in einer Anlage 55 -die daher den aufeinanderfolgenden Potenzen von zum Übertragen von vierundzwanzig Tonkanälen Zwei porportional sind. Jedem Widerstand R ist ein verwendet werden, die durch eine Zeitmultiplex- Transistorkreis Gl bis G 7 nachgeschaltet, der in schaltung in der üblichen Weise miteinander verbun- leitendem Zustand seinen zugeordneten Widerstand R den sind. Die vierundzwanzig Tonsignale werden der zwischen eine Quelle 39 und den Detektor 3 und par-Reihe nach abgetastet, wobei jedem abgetasteten 60 allel zu allen anderen Widerständen R schaltet, deren Signal für dessen Kodierung sieben binäre Zahlen Torkreise leitend sind. Der durch den Kreis 7 fliezugeordnet sind. Jeder Kodegruppe von sieben ßende Strom kann daher in 127 gleichen Abstufungen Ziffern folgt eine Signalziffer, wobei die acht Ziffern zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert vereine Kanalgruppe bilden, von der jeweils vierund- ändert werden.

zwanzig in einer Periode des übertragenen Signals 65 Die Torkreise G sind als mechanische Schalter

vorgesehen sind. Im Sender vorgesehene Zeitge- dargestellt, bestehen jedoch aus Transistorstufen,

bungskreise erzeugen Zeitgebungsimpulse der Ziffer-, von denen jede Stufe mit Ausnahme des Torkreises

Kanal- und der Rahmenfrequenz, und von diesen G 7 von einem der sechs bistabilen Kreise 8 bis 13

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gesteuert wird. Der Torkreis G 7 wird direkt von dem und der Torkreis 21 bewirkt nunmehr bei Ausblei-

Stelle-7-Signal gesteuert und bei Vorliegen eines ben eines Detektorimpulses während dieser Stelle

Stelle-7-Impulses geschlossen und bleibt im übrigen keine Korrektur durch Sperren dieses Torkreises G1.

geöffnet. Allen bistabilen Kreisen 8 bis 13 wird von Bei Auftreten der Rückflanke des D 1-Impulses schal-

der Klemme 38 aus das Stelle-8-Signal zugeführt, das 5 tet jedoch das Differenzierglied 42 den bistabilen

als Rücksetzsignal nach jeder Polaritätsüberprüfung Kreis 9 um und macht den Torkreis G 2 leitend, so

wirkt. Die sechs bistabilen Kreise 8 bis 13 sind mit daß beim Auftreten von D 2 der Strom des Kreises 7

den entsprechenden Torkreisen in der gleichen Weise um den von R 2 geführten Strom verstärkt wird.

verbunden, jedoch bewirkt die Verbindung zum bi- Während D 2 erfolgt eine weitere Überprüfung der

stabilen Kreis 8, daß dieser in den zu den anderen io Polarität, und das entsprechende Ausgangssignal des

fünf Fällen entgegengesetzten Betriebszustand ver- Detektors 3 bereitet den Torkreis 22 vor oder auch

setzt wird, so daß nach einem Rücksetzimpuls die nicht, um den bistabilen Kreis 9 zurück in den Zu-

Torkreise G den dargestellten Betriebszustand auf- stand zu setzen, bei dem der Torkreis G 2 gesperrt

weisen, und zwar ist G1 leitend und die übrigen Tor- wird. Wie zu ersehen ist, kann eine Polaritätsprüfung

kreise sind nichtleitend (G 7 wegen des Fehlens eines 15 während eines jeden Stellenimpulses erfolgen, dessen

Z)7-Impulses). Der Widerstand R1 ist der wichtigste Rückflanke den nächsten Torkreis G für die nächste

Widerstand, so daß nach einer Rücksetzung, d. h. Prüfung leitend macht.

kurz vor einer neuen Polaritätsüberprüfung, der Nach sechs Polaritätsprüfungen macht das Stelle-7-

wichtigste Strompegel des Stromaddierungskreises Signal den Torkreis 7 leitend, wobei die nächste

vorliegt. ao Prüfung durchgeführt wird und am Ausgang des

Die bistabilen Kreise werden zusätzlich von den Detektors 3 eine richtige oder eine falsche Anzeige UND-Torkreisen 21 bis 26 und von fünf Differen- erscheint. War jedoch das öffnen (leitend) des Torziergliedern 42 bis 46 gesteuert. Die sechs UND- kreises G 7 falsch, so wird keine Korrektureinrich-Torkreise stehen mit den bistabilen Kreisen 8 bis 13 tung, wie ein weiterer UND-Torkreis 21 bis 26, bein Verbindung, so daß ein Ausgangsimpuls aus einem 25 nötigt, denn er fällt bei Entfernen des Z>7-Impulses bestimmten UND-Torkreis eine Sperrung des ent- aus und ist nicht mehr von Bedeutung,
sprechenden Torkreises G bewirkt. Die fünf Diffe- Ohne die Vorspannungsquelle 6 und den Widerrenzierglieder 42 bis 46 bewirken auf Grund eines stand 4 könnten mit der beschriebenen Schaltung nur Ausgangssignals, daß die betreffenden bistabilen negative Analogströme (d. h. aus einer Quelle nega-Kreise 9 bis 13 in den Betriebszustand versetzt wer- 30 tiven Potentials in bezug auf Erde) zahlenmäßig darden, bei dem der betreffende Torkreis G 2 bis G 6 gestellt werden. Wird der Wert des Widerstandes 4 leitend wird. Den fünf Differenziergliedern 42 bis 46 gleich R1 gewählt, d. h. gleich dem wichtigsten wird das Stelle-1- bzw. bis zum Stelle-5-Signal züge- Widerstand der Schaltung 7, so steht ein im wesentführt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die liehen gleicher Bereich der Digitaldarstellung ober-Rückflanke eines jeden Impulses dieser Signale ein 35 halb und unterhalb eines Analogeinganges mit dem Ausgangssignal aus dem betreffenden Differenzier- Wert Null zur Verfügung.

glied einleitet. Ein Stelle-1-Impuls bewirkt z. B. ein Bei einem Analogeingangssignal mit dem Wert Setzen des bistabilen Kreises 9 in denjenigen Null wird daher der kodierte Digitalausgang in der Betriebszustand, bei dem der Torkreis 9 leitend Mitte des Bereichs registriert, der im vorliegenden wird, und zwar bei der Rückflanke des Stelle-1- 40 Fall eines »geraden« binären Kodes 1000000 beImpulses, trägt. Liegt das Analogsignal symmetrisch um den

Allen UND-Torkreisen 21 bis 26 werden zwei Wert Null herum, so wird innerhalb des ganzen Be-Eingangssignale zugeführt, und zwar zum einen das reiches symmetrisch kodiert. Da bei der beschrie-Ausgangssignal des Detektors 3 und zum anderen ein benen Schaltung der größte Ausgleichsstrom aus dem »Wähl«-Signal, eines der Stellensignale, von den 45 Kreis 7 den negativsten Werten des Analogsignals Klemmen 31 bis 36. Daher wird ein bestimmter entspricht, so können, wenn es erwünscht ist, Mittel UND-Torkreis vorbereitet und leitet einen Impuls vorgesehen werden, die die Digitalanzeige umkehren, weiter, der den entsprechenden Torkreis Gl bis G 6 z. B. durch die Bestimmung, daß der »leitende« Zusperrt, wenn der besondere Stellenimpuls zu der- stand der Torkreise Gl bis G 7 einem binären Beselben Zeit vorliegt, wie ein Impuls aus dem Detek- 50 triebszustand »0« der bistabilen Kreise 8 bis 14 enttor 3 (der das Vorliegen von zuviel Strom aus dem spricht. Im vorliegenden Fall ist jedoch eine solche Stromaddierungskreis 7 anzeigt). komplementierende Arbeitsweise nicht erforderlich,

Die Ausgangsimpulse aus dem Detektor 3 sind da ohne diese das Signal nach dem Entschlüsseln

daher unter diesem Blickwinkel Korrekturimpulse einfach die entgegengesetzte Phase aufweist und bei

und suchen zu bewirken, daß durch den Komparator 55 Sprechsignalen keine Folgen hat.

ein Strom Null fließt. Sollte in der Schaltung nach der F i g. 1 bei den

Die Einrichtung arbeitet dann in der folgenden Speisespannungen eine Unstabilität auftreten, eine Weise: Während eines Stelle-8-Impulses greift der Änderung der Werte der Schaltungselemente oder Abtastkreis 2 eine neue Probe des betrachteten eine Nullverschiebung des Analogeingangssignals, so Analogsignals ab. Während eines Stelle-1-Impulses 60 besteht um die Mitte des Bereichs herum keine vollüberprüft der Detektor 3 die Polarität, welche Prü- ständige Symmetrie der Digitaldarstellung. Diese fung den negativen Vorspannungsstrom, den positi- Schwierigkeit wird durch die Abänderung der Schalven Strom aus dem Kreis 7 und den Strom des abge- tung nach der F i g. 2 beseitigt,
tasteten Signals umfaßt. Ist die Summe negativ, so Nach der F i g. 2 ist in den Strompfad zwischen der erzeugt der Detektor 3 keinen Ausgangsimpuls, und 65 Klemme 6 und dem Widerstand 4 ein Transistor 18 dieses Ausbleiben eines Impulses ist die erste Stelle eingeschaltet. Dessen Basiselektrode steht mit einem des übertragenen Signals. Wie bereits beschrieben, Kondensator 17 sowie mit einem Widerstand 16 in wurde der Torkreis Gl während Dl leitend gemacht. Verbindung. Der Widerstand 16 weist eine Verbin-

dung mit dem bistabilen Kreis 8 auf. Die Schaltung ist im übrigen dieselbe wie in der F i g. 1 dargestellt.

Der Kondensator 17 wird über den Widerstand 16 aufgeladen wenn sich der bistabile Kreis 8 in einem Betriebszustand befindet, bei dem der Torkreis Gl 5 leitend ist. Die Zeitkonstante des i?C-Kreises (16,17) ist groß bemessen in bezug auf die Abtastperiode, so daß der vom Transistor 18 beeinflußte Vorspannungsstrom einer Verschiebung des durchschnittlichen Auftretens des geschlossenen (leitenden) Betriebszustandes des bistabilen Kreises 8 langsam folgt. Durch eine Steuerung vom Kreis 8 aus und nicht von irgendeinem anderen Speicherelement aus und unter Verwendung eines abgeänderten Wertes des Widerstandes 4 derart, daß bei einem Analogsignal mit dem Wert Null die Digitaldarstellung immer noch bei der Hälfte des Höchstwertes erfolgt, wird der Vorspannungsstrom so beeinflußt, daß der Durchschnittswert des Analogsignals der Mitte des Digitalbereiches entspricht. so

Diese Schaltung weist den Vorzug auf, daß die Schaltungselemente und die Speisespannungen nicht einen so hohen Grad von Stabilität besitzen müssen im Vergleich zu den Erfordernissen der Schaltung nach der F i g. 1.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Analog-Digital-Umsetzer, bei dem bei jeder Kodierung der Analogsignalpegel der Reihe nach mit verschiedenen Pegeln eines wert- oder größenmäßig bestimmten Signals verglichen wird, wobei bei jedem Vergleich eine Ziffer der geforderten Digitaldarstellung des Analogsignals erzeugt wird, wobei das wert- oder größenmäßig bestimmte Signal aus der Summe eines in Stufen veränderlichen Signals und eines Vorspannungssignals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungssignal durch Vorrichtungen (4, 18) geliefert wird, die eine Vorrichtung mit veränderlicher Impedanz (18) enthalten, deren Impedanzwert die Größe des Vorspannungssignals bestimmt, wobei die Vorrichtung mit veränderlicher Impedanz (18) gemäß dem Auftreten des Pegels des wertmäßig bestimmten Signals oberhalb seines Mittelwertes gesteuert wird, so daß der Veränderlichkeitsbereich des wertmäßig bestimmten Signals selbsttätig mit dem Veränderlichkeitsbereich des Analogsignals in Übereinstimmung gebracht wird.

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die genannte Vorrichtung mit veränderlicher Impedanz aus dem Emitter-Kollektor-Pfad eines Transistors (18) besteht, der eine Emitter-, Kollektor- und eine Basiselektrode aufweist und mit einem Widerstand (4) in Reihe geschaltet ist.

3. Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte wertmäßig bestimmte Signal aus der Summe der Ströme besteht, die von ausgewählten Strompfaden einer Anzahl von Strompfaden (Rl bis jR64) geführt werden, deren Impedanzen den aufeinanderfolgenden Potenzen von Zwei proportional sind.

4. Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strompfad (Rl bis i?64) so gewählt wird, daß er das wertmäßig bestimmte Signal über einen betreffenden Torkreis (Gl bis G 7) erhöht, der von einem betreffenden binären Speicherelement (8 bis 14) gesteuert wird, und daß das wertmäßig bestimmte Signal von einer Zahlenkombination dargestellt wird, die in den binären Speicherelementen (8 bis 14) gespeichert wird.

5. Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein i?C-Kreis (16, 17) vorgesehen ist, der eine Verbindung mit der Basiselektrode des Transistors und mit dem höchstwertigen Speicherelement (8) aufweist, so daß das der Basiselektrode des Transistors (18) zugeführte Signal den Durchschnittswert der Zahlen darstellt, die von dem Element (8) bei einer großen Anzahl von Kodierungen gespeichert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen