DE1300967B - Rueckkopplungscoder fuer die Pulscodemodulation - Google Patents

Description

kann so aufgebaut werden, daß er eine nichtlineare 15 Die zu codierenden abgetasteten Signale werden über Charakteristik hat, jedoch nur unter der Vorausset- den Eingang 1 an einen Amplitudenvergleicher 2 angelegt, an dessen zweiten Eingang ein Bezugssignal vom Decoder 3 angelegt wird. Gesteuert duich einen

logischen Kreis, der durch Taktsignale und die Ziffern

zung, daß die zu codierenden Signale nur eine Polarität haben.

Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 3 065 422

ein Rückkopplungscoder bekannt, bei dem in Ab- 20 des codierten Signals eingestellt wird, wird die Amplihängigkeit von der Polarität des zu codierenden tude des Bezugssignals nacheinander in Abhängigkeit Signals die Bezugsspannung entsprechend gepolt wird. von den Werten der höchstwertigen Ziffer bis zur Eine ähnliche Anordnung, bei der für positive und niederwertigsten Ziffer geändert,
negative Signale getrennte Wege vorgesehen sind, ist Aus dem Vergleich jedes zu codierenden Abtastaus der schweizerischen Patentschrift 332 679 be- 35 wertes des Analogsignals mit der Folge der Bezugskannt. signale und durch entsprechende logische Entschei-

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift düngen erhält man am Ausgang des Vergleichers 1207 436 ein Rückkopplungscoder mit symmetri- einen Digitalcode in Serienform. Eine ausführliche scher nichtlinearer Kennlinie bekannt, bei dem die Beschreibung eines solchen Coders kann z. B. dem bipolaren Signale durch Vollweggleichrichtung in ein 30 Aufsatz von R. L. Carbrey, »Pulse Code Moduunipolares Signal unter gleichzeitiger Abgabe eines lation«, Teil 2, in Electronic Design, Vol. 8 Polaritätsbits umgewandelt und erst dann codiert (22.6.1960), auf den S. 66 bis 69 entnommen werden. Bei einer Umwandlung von analogen Signalen mit nur geringen Amplituden durch Vollweggleichrichtung, also durch Anordnungen mit nicht- 35 dargestellte Form hat, dann hat die Kennlinie des linearer Kennlinie, treten sehr leicht Codierverzerrun- Coders insgesamt die in F i g. 3 dargestellte Form, gen auf. Diese Kennlinie kann bei der Codierung von Sprach-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalen nicht verwendet werden, da sie nicht symme-

Rückkopplungscoder mit symmetrischer nichtlinearer trisch ist. Mit dem Coder nach F i g. 4 kann man die

Kennlinie für die Pulscodemodulation bipolarer 40 in F i g. 5 dargestellte Kennlinie erreichen, die in be-

Analogwerte mit Decoder und Vergleicher zu schaf- zug auf den Wert 0 symmetrisch ist. Die Kennlinie

werden.
Wenn die Kennlinie des Decoders3 die in Fig.2

fen, bei dem derartige Verzerrungen nicht auftreten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem ersten Vergleicher ein zweiter Vergleicher mit einem vorgeschalteten Inverter parallel geschaltet ist und daß ein Schalter vorgesehen ist, über den der der jeweiligen Polarität des Eingangssignals zugeordnete Vergleicher mit dem Ausgang verbunden wird.

Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die posi-

wird jedoch von einem Decoder erzeugt, der die in F i g. 2 dargestellte Kennlinie hat, d. h. eine unsymmetrische Kennlinie.

Der Unterschied zwischen den Codern nach F i g. 2 und 4 besteht darin, daß bei dem Coder nach F i g. 4 ein zweiter Vergleicher 6 zusammen mit einem Inverter 7 und einem Umschalter 8 verwendet wird. Dieser Umschalter8 ist zur Vereinfachung der Darstellung

tiven und negativen Analogsignale zuerst getrennt 50 als üblicher Schalter dargestellt und verbindet für das codiert und erst dann in digitaler Form kombiniert Codesignal entweder den Vergleicher 2 oder den

Vergleicher 6 mit dem Ausgang 5. An einem Eingang der Vergleicher wird das vom Decoder 3 abgegebene unipolare Bezugssignal angelegt. An den zweiten

werden.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß an die Ausgänge der beiden Vergleicher

eine logische Anordnung angeschlossen wird, die bei 55 Eingang des Vergleichers 2 wird das Eingangssignal gleichem Ausgangssignal beider Vergleicher die an direkt angelegt und an den zweiten Eingang des Verden Eingang eines Vergleichers angelegte Vorspannung in Richtung auf Gleichgewicht der Schwellwerte

der Vergleicher nachregelt. Es ist dadurch eine ein-

gleichers 6 nach Polaritätsumkehr im Inverter 7.

Jeder Vergleicher ist so aufgebaut, daß er ein Ausgangssignal 1 abgibt, wenn das an den zweiten Einfache Korrektur möglich. 60 gang angelegte Signal positiver als das an den ersten Die Erfindung wird nun an Hand der in den Zeich- Eingang angelegte Signal ist und ein Ausgangsnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Coders, F i g. 2 und 3 die Presser bzw. Dehnerkennlinie eines Coders nach Fi g. 1,
Fi g. 4 ein Blockschaltbild eines Coders gemäß der

Erfindung,

signal 0, wenn das an den ersten Eingang angelegte Signal positiver als das an den zweiten Eingang angelegte Signal ist.

Unter der Annahme, daß die unipolaren Bezugssignale positive Impulse sind, codiert der Vergleicher 2 die positiven und der Vergleicher 6 die negativen Eingangssignale.

3 4

Da bei dem Coder nach Fig. 4 das Ausgangs- tigt werden. Diese Prüfung kann z. B. in einem PCM-signal des Decoders 3 nur mit der Abweichnung der Multiplexsystem jeweils in der Zeitlage durchgeführt Eingangssignale vom Wert 0 verglichen wird, ist die werden, die für die Übertragung der Synchronisier-Zahl der Quantisierungsschritte des Decoders nur information vorgesehen ist. Üblicherweise ist in einem halb so groß, wie sie für den gesamten Coder be- 5 solchen System während dieser Zeitlage bereits ein nötigt wird. Das heißt in anderen Worten, wenn ein Bezugssignal mit dem Wert 0 vorhanden, mit dem Analogsignal in einen n-stelligen Code umgewandelt die Preßerkennlinie des Coders auf das Eingangswerden muß, muß der Decoder n-1 Stufen haben. signal auszurichten ist.

Die erste Ziffer in einem symmetrischen Binärcode Der Korrekturkreis für die Vorspannung ist in

kennzeichnet die Polarität, wenn ein Eingangssignal 0 io F i g. 6 dargestellt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem eine

in der Mitte des Codebereiches liegt. Die erste Ziffer Überprüfung der Vergleicher stattfinden soll, wird

des Codes wird bestimmt, indem man das Ausgangs- ein Impuls über die Leitung 9 an den logischen Kreis

signal eines Vergleichers prüft, wenn das Bezugssignal 10 angelegt, der die Ausgangssignale der Vergleicher

den Wert 0 hat. durchschaltet und eine logische Prüfung durchführt.

Jeder Vergleicher gibt ein Kennzeichen für die 15 Dieser Kreis ist so aufgebaut, daß er den bistabilen Polarität des Eingangssignals, und es ist nicht ent- Kreis 11 in den einen Zustand kippt, wenn beide Ausscheidend, welches Kennzeichen verwendet wird, um gangssignale den Wert 1 haben und in den anderen die Entscheidung zu treffen. Da sie jedoch Ausgangs- Zustand, wenn beide Ausgangssignale den Wert 0 signale entgegengesetzter Aussage haben, muß die haben. Sind die Ausgangssignale der Vergleicher Entscheidung immer vom Ausgangssignal des gleichen ao unterschiedlich, beeinflussen sie den Zustand des bi-Vergleichers abgeleitet werden. Das Ergebnis dieser stabilen Kreises nicht.

Entscheidung stellt nicht nur die erste Ziffer des Das Ausgangssignal des bistabilen Kreises 11 wird

Codes dar, sondern wird auch zur Betätigung des in dem Widerstands-Kondensator-Netzwerk 12, 13

Schalters 8 verwendet, der damit den Ausgang des integriert, und die Spannung über dem Kondensator

richtigen Vergleichers mit dem Ausgang 5 verbindet. 25 12 steuert die Vorspannung eines der Vergleicher

Wenn der Schalter 8 in der in der Fig.4 darge- über einen Steuerkreis 14, der z.B. eine Anordnung stellten Lage ist und der zu codierende Wert positiv mit veränderlicher Spannung oder Strom sein kann, ist, bleibt der Schalter in dieser Stellung. Wenn der zu Die Korrekturvorspannung ändert sich deshalb fortcodierende Wert jedoch negativ ist, schaltet der Schal- laufend. Sie steigt langsam an, wenn sich die Kippter 8 auf den Vergleicher 6 um. 30 schaltung in einem Zustand befindet und fällt lang-

Nach jeder Codierung wird der Schalter wieder sam ab, wenn sie im anderen Zustand ist.

zum Vergleicher 2 umgeschaltet, so daß die Polarität Die differentielle Abweichung zwischen den beiden

des nächsten Abtastwertes bestimmt werden kann. Vergleichern ändert sich also auch. Die Amplitude

Man erkennt, daß unabhängig von der Kennlinie des der Änderung hängt von der Zeitkonstanten des Inte-

Decoders die Kennlinie des Coders immer symme- 35 grations-Netzwerkes, der Zeit zwischen zwei Prüfun-

trisch zum Wert 0 ist. gen und der Übertragungsverstärkung des Vorspan-

Es werden jetzt noch einige Forderungen beschrie- nungs-Steuerkreises ab. Die Zeitkonstante des Inte-

ben, die für die richtige Arbeitsweise des Coders grations-Netzwerkes wird zweckmäßigerweise so ge-

nach F i g. 4 notwendig sind, sowie die Mittel, mit wählt, daß sie größer als das Zeitintervall zwischen

denen sie erfüllt werden. 40 zwei aufeinanderfolgenden Prüfungen ist.

Die Vorspannung an den Eingangskreisen des Ver- Mit dieser Anordnung kann eine Abweichung der

gleichers muß so gewählt werden, daß dann, wenn Vergleicher auch festgestellt werden, wenn keine Zeit-

sowohl das Eingangssignal als auch das Bezugssignal lage verfügbar ist, in der ein Bezugssignal mit dem

den Wert 0 haben, das Ausgangssignal des Verglei- Wert 0 an den Coder angelegt werden kann,

chers auf der Schwelle zwischen diesen beiden Be- 45 Wie schon oben erwähnt, sollen die Ausgangs-

dingungen liegt. Wenn dieses nicht der Fall ist, ändert signale der beiden Vergleicher unterschiedliche Werte

sich die Kennlinie. haben, wenn das Ausgangssignal des Decoders den

Aus der Fig. 4 erkennt man, daß dann, wenn das Wert 0 hat, unabhängig davon, welche Amplitude das Ausgangssignal des Decoders den WertO hat, das Eingangssignal hat. Eine Abweichung kann jedoch Ausgangssignal eines Vergleichers den Wert 1 und 50 nur festgestellt werden, wenn die Amplitude des Eindas des anderen den Wert 0 haben muß. Wenn zwi- gangssignals kleiner als die differentielle Abweichung sehen den Vorspannungen der beiden Vergleicher ist. Zu Beginn der Codierung jedes Abtastwertes, eine Verschiebung um die Spannung v_c besteht, dann d. h., wenn die Polarität festgestellt wird, ist das Auskönnen bei Eingangssignalen, deren Amplitude kleiner gangssignal des Decoders 0, so daß jede Abweichung, als νc ist, die Ausgangssignale der beiden Vergleicher 55 die größer als das zu diesem Zeitpunkt anliegende gleich sein und beide den Wert 0 oder 1 haben. Eingangssignal ist, festgestellt werden kann. Um die

Bei dem symmetrischen Coder nach F i g. 4 sind Amplitude der differentiellen Abweichung zu begrendeshalb Mittel vorgesehen, mit denen festgestellt wer- zen, ist es deshalb notwendig zu wissen, welche Zeit, den kann, wenn die Ausgangssignale der beiden Ver- zwischen dem Auftreten von Abtastwerten mit einer gleicher den gleichen Wert haben, und mit denen in 60 Amplitude, die unterhalb dieser Grenze liegt, verAbhängigkeit davon die Vorspannung eines Ver- geht. Diese Zeit hängt von der statistischen Verteilung gleichers geändert wird, um die Größe der Abwei- der Amplitude des Eingangssignals ab.
chung zu verringern. Die mittlere Periode zwischen Zeitpunkten, zu

Wenn Mittel vorhanden sind, mit denen ein ge- denen die Amplitude des Abtastwertes geringer als naues Eingangssignal mit dem Wert 0 zu bestimmten 65 die Abweichung ist, wird mit T bezeichnet. Dann ist

Zeiten angelegt werden kann, dann kann eine perio- auch die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Steuerdische Überprüfung auf Abweichungen durchgeführt befehlen zum Kippen des bistabilen Kreises gleich T. und in Abhängigkeit davon die Vorspannung berich- Die Größe des Intervalls T hängt von der Art des

Signals ab und kann mit bekannten statistischen Methoden bestimmt werden. Die Korrektur-Vorspannung ändert sich also langsam in einer Richtung, bis sie einen Steuerbefehl zur Richtungsumkehr erhält. Wenn das maximale Intervall zwischen diesen Steuerbefehlen gleich T ist, dann muß die Zeitkonstante des Integrationsnetzwerkes so groß gewählt werden, daß sich während der Zeit T die differentielle Abweichung nicht über die vorgegebenen Grenzen ändern kann.

Wenn also die statistische Verteilung der Amplituden der Eingangssignale so ist, daß die Zeit T nicht so groß wird, daß noch eine vernünftige Realisierung der Komponenten des Integrations-Netzwerkes möglich ist, kann die differentielle Abweichung begrenzt werden, auch wenn keine freie Zeitlage während der Codierung zur Verfügung steht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rückkopplungscoder mit symmetrischer ao nichtlinearer Kennlinie für die Pulscodemodulation bipolarer Analogwerte mit Decoder und Vergleicher, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Vergleicher (2) ein zweiter Vergleicher (6) mit einem vorgeschalteten Inverter (7) parallel geschaltet ist und daß ein Schalter (8) vorgesehen ist, über den der der jeweiligen Polarität des Eingangssignals zugeordnete Vergleicher mit dem Ausgang (5) verbunden wird.

2. Rückkopplungscoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge der beiden Vergleicher (2, 6) eine logische Anordnung angeschlossen wird, die bei gleichem Ausgangssignal beider Vergleicher die an den Eingang eines Vergleichers angelegte Vorspannung in Richtung auf Gleichheit der Schwellwerte der Vergleicher nachregelt.

3. Rückkopplungscoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Schalters (8) und die die Polarität des Schalters kennzeichnende Ziffer des Codes bestimmt wird, wenn der Decoder ein Ausgangssignal 0 abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen