DE1512200C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur ternären Codierung - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zur ternären CodierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ternären Codierung unter Verwendung eines Kaskadencodierer
mit in Kaskade geschalteten Schaltkreisen, deren' Zahl der Stellenzahl der Codierung entspricht, bei
dem ein analoges Signal dem Schaltkreis in der ersten Stufe zugeführt, in jedem Schaltkreis einer vorgeschriebenen
analogen Umwandlung unterworfen und dem Schaltkreis in der letzten Stufe zugeführt wird
und ein den Wert der jeweiligen Codestelle anzeigender digitaler Impuls von jedem Schaltkreis jedesmal erzeugt
wird, wenn das analoge Signal jeden Schaltkreis durchläuft. Des weiteren betrifft die Erfindung eine
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannt sind binäre Zählercodierer, Parallel-Vergleichscodierer,
Rückkopplurigs - Vergleichscodierer und Kaskadencodierer, jedoch treten bei jedem dieser
Codierer Schwierigkeiten auf, wenn eine Codierung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit
ausgeführt werden soll. Um z. B. analoge Signale mit einem Frequenzband von 5 MHz, die bei der Fernsehübertragung
mit einem zehnstelligen binären Code verwendet werden, zu codieren, ist es notwendig, das
Intervall zwischen den Amplitudenmodulations-Pulssignalen
(PAM-Signale) 100 nsec und die Genauigkeit der Codierung ungefähr 0,1% der maximalen Amplitude
zu machen.
-3x + 2
Bei dem Zählercodierer wird die Wiederholungsfrequenz des Zählimpulses deshalb sehr hoch und beträgt
bis zu etwa 10 000 MHz, was sehr schwierig auszuführen ist.
Auch im Fall des Parallel-Vergleichscodierers
ist es erforderlich, bis zu 1000 Komparatoren vorzusehen, was notwendig ist, um die höchste Genauigkeit
in dem Codierkreis -zu erhalten, was diesen Codierer sehr teuer macht. Bei dem Rückkopplungs-Vergleichs-Codierer
ist es notwendig, die Zeitperiode für den Umlauf der Schleife sehr kurz zu machen, und
ein örtlicher Decodierer ist erforderlich, um mit einer sehr hohen Geschwindigkeit zu arbeiten, wobei der
stationäre Zustand etwa in Nanosekunden erreicht werden muß und es praktisch schwierig ist, eine solche
hohe Geschwindigkeit auszuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur ternären Codierung unter Verwendung
eines Kaskadencodierers zu schaffen, bei dem die Zahl der Schaltkreise verringert wird und gleichzeitig die
Codierung mit hoher Geschwindigkeit und großer Genauigkeit ausgeführt werden kann. Gemäß der
Erfindung ist hierfür vorgesehen, daß in jedem Schaltkreis eine Vorspannung dem Eingangssignal so zugeführt
wird, daß zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltkreises die Beziehung
oder
y = < 3 χ
-3x -
gebildet wird (wobei χ die Amplitude des Eingangsanalogsignals,
das an den Schaltkreis anzulegen ist, und j; die Amplitude des Ausgangsanalogsignals des
Schaltkreises bedeuten und das Eingangssignal χ auf 1 S: χ S: — 1 normiert ist), das so vorgespannte Eingangssignal
gleichgerichtet und verstärkt wird und entsprechend der Amplitude des Eingangssignals ein
digitaler Impuls erzeugt wird.
Der Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß durch die Verwendung eines ternären '
Codiersystems weniger Codierstufen für den gleichen Arbeitsbereich erforderlich sind, wodurch die nachteiligen
Laufzeiteinfiüsse vieler Codierstufen verringert werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der sind
F i g. 1 bis 3 Darstellungen eines bekannten binären
Kaskadencodierers,
F i g. 4 eine Darstellung der ternären Codeplatte gemäß der Erfindung,
F i g. 5 Darstellungen der Faltungskennlinien, die bei Ausführung der ternären Codierung gemäß der
Erfindung erhalten werden,
F i g. 6 ein Blockschaltbild des ternären Codierers gemäß der Erfindung,
F i g. 7 eine Darstellung einer Schaltung zum Erzeugen
der Kennlinien gemäß Fig. 5,
F i g. 8 eine Darstellung einer praktischen Ausführungsform einer Schaltung zum Erzeugen der Kennlinien
in F i g. 5, -
y =
x - 2 Λ ^ χ ^ y
3x
-3x
ix
3x + 2
x>
χ S
--j > χ ^ -Λ
F i g. 9 Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise der Teile der Schaltung nach F i g. 8,
Fig. 10 eine Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise der Schaltung der F i g. 8 für die Erzeugung
von ternären Codes und
Fig. 11 eine Darstellung eines bekannten Schmitt-Kreises,
der den Teilen 813 und 814 in F i g. 7 entspricht.
Zum Verständnis der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 3 zuerst ein binärer Kaskadencodierer mit
η Spalten beschrieben.
Mit 100 ist die Eingangsklemme zum Zuführen des
Abtastsignals bezeichnet, das dadurch erhalten wird, daß die Amplitude des vorher erwähnten Abtastimpulses
gehalten wird. Mit 101 ist die Eingangsklemme zum Anlegen der Vorspannung (oder Stromes)
bezeichnet. 111, 112 ... 11 η bezeichnen Komparatoren. 121, 122 ... 12 (« - 1) bezeichnen Vollweg-Gleichrichter.
131, 132 ... 13 (n — 1) bezeichnen Verstärker mit einem Verstärkungsgrad von 2, entsprechend
dem-binären Codierprozeß. 141,142 ... 14
(η — 1) bezeichnen Vorspannungs - Summierknoten,
und 151, 152 ... 15 η bezeichnen Ausgangsklemmen zum Aussenden von Codes entsprechend jeder Spalte.
F i g. 2 erläutert das Verfahren der oben beschriebenen Codierung. Die Ordinatenachsen bezeichnen
die Amplitude, die innerhalb des Bereiches von + 1 bis — 1 standardisiert ist. (a) zeigt den Bereich der Amplitude
des Abtastsignals mit den Symbolen — 1, —1/2, 0, 1/2 und 1 zur Unterstützung der nachfolgenden
Beschreibung, (b) zeigt die Amplitude, die durch Falten (a) durch einen Vollweg-Gleichrichter erhältlich
ist. (c) wird erhalten, indem (b) um —1/2 vorgespannt wird, (d) wird erhalten, indem (c) umgekehrt
und verstärkt wird (—2mal). Fig. 3 zeigt die Codeplatte
entsprechend den abwechselnden binären Codes, die durch dieses Codiersystem erhalten werden. Wenn
die Abtastsignaleingänge in vertikaler Richtung zugeführt werden, wie dies durch die Teile dargestellt ist,
die in der Zeichnung in gestrichelten Linien gezeigt sind, die parallel zu den Abszissenachsen liegen,
können Codes entsprechend den Amplituden getrennt von den Uberschneidungspunkten mit den Eingängen
an den Mustern entsprechend jeder Spalte wie die Codes der ersten, zweiten ... fünften Spalte erzeugt
werden, die von dem höheren Grad der binären Zahl an der linken Seite der Zeichnung beginnen.
In jedem Muster bezeichnen die schraffierten Teile »1« und die freien Teile »0«. Unter Bezugnahme
auf F i g. 1 wird das Codierverfahren beschrieben. Das zu codierende Abtastsignal tritt von der Eingangsklemme 100 ein, und zuerst wird die Polarität der
Amplitude des Signals durch den Komparator 111 diskriminiert. Wenn das Signal positiv ist, wird der
Ausgangscode von »1« (positiver Impuls) von 151 als erste Spalte ausgesendet. Wenn das Signal negativ ist,
wird der Ausgangscode von »0« (kein Impuls) ausgesendet. Der Code wird in folgender Weise in der
zweiten Spalte erzeugt. Das Eingangssignal, das von der Klemme 100 eintritt, wird vollweggl'eichgerichtet
durch 121, und die Amplitude wird gefaltet, d. h., (a) in F i g. 2 wird gefaltet in (b). Die Amplitude wird dann
um —1/2 durch den Summierknoten 141 vorgespannt, und (b) in Fig. 2 wird (c). Die Amplitude
von (c) wird — 2mal durch den Verstärker 131 verstärkt, wie dies bei (d) in F i g. 2 gezeigt ist. Dann
wird die Polarität durch 112 diskriminiert, und der Code, welcher der zweiten Spalte entspricht, wird zu
152 ausgesendet. Danach wird das Falten der Amplituden (Vollweggleichrichtung), die Vorspannungssummierung,
die Verstärkung um — 2mal und die Diskriminierung der Polarität (Vergleichung) aufeinanderfolgend
wiederholt, und der Code jeder Spalte wird von 153, 154 ... 15« ausgesendet. Wie sich aus
der obigen Beschreibung des Codierverfahrens ergibt, werden Codes der π Spalten, die von 151, 152 ... 15 η
erhalten werden, abwechselnde Binärcodes, wie dies in der Codeplatte der F i g. 3 zu sehen ist. Im Prinzip
müssen diese Codeausgänge gleichzeitig erhalten werden, jedoch werden in der Praxis die Spalten niedrigen
Grades wegen der Verzögerungen in den Verstärkern jeder Stufe später erhalten. Aus diesem Grunde wird
üblicherweise ein geeigneter Verzögerungskreis an die Ausgangsklemme für jede Spalte angefügt, und die
Codes werden als parallele Codes oder Reihencodes abgenommen. Der Nachteil dieses Systems besteht
darin, daß die Ubergangswellenform des Signals, das zu der nächsten Stufe gesendet wird, wegen der Nichtlinearität
des Amplitudenfaltkreises sehr kompliziert wird und die Zahl der Spalten groß ist. Auch ist die
Geschwindigkeit und die Genauigkeit sehr beschränkt, wenn viele Stufen in Kaskadeverbindung verwendet
werden, was bereits z. B. in »Bell System Technical Journal«, Vol. 44, Nr. 9, S. 1913, November 1965,
beschrieben ist.
Die Überlappung der Einschwingwellenformen, die in (n—l) Stücken der Vollweggleichrichter mit hoher
Geschwindigkeit auftritt, und die Verdoppelung der Verstärkerstufen wird nämlich in den Spalten geringeren
Grades größer, und eine Zeitperiode wird erforderlich, bis die Wellenform in den stationären Zustand
übergeht und sich die kleinste obere Grenze der Geschwindigkeit, die verglichen werden kann, verringert.
Aus diesem Grund sind die Geschwindigkeit und die Genauigkeit bei dem bekannten Codiersystem
beschränkt. Die Erfindung überwindet diesen Nachteil und schafft· einen Kaskaden-Codierer mit hoher
Geschwindigkeit, hoher Genauigkeit und geringen Kosten. Der Zweck der Erfindung besteht darin, es
möglich zu machen, ternäre Codierverfahren Kaskaden-Codierer anzuwenden und die Zahl der Stufen
mit nichtlinearer Charakteristik, deren Amplituden gefaltet werden, kleiner als im Fall des binären
Codiersystems zu machen und den ungünstigen Einfluß der Einschwingwellenform· zu vermeiden und
eine hohe Geschwindigkeit, eine hohe Genauigkeit und geringe Kosten zu erreichen. Um z. B. eine Codierung
von etwa V2000 der maximalen Amplitude zu erreichen, erfordert der bekannte binäre Kaskaden-Codierer
eine Zahl von Stufen, die 11 Spalten äquivalent ist, während der ternäre Codierer nach der
Erfindung nur eine Zahl von Stufen erfordert, die 7 Spalten äquivalent ist, woraus sich ergibt, daß gemäß
der Erfindung eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Genauigkeit erreicht werden können. Wenn das
ternäre Codiersystem bei einem Kaskaden-Codierer mit Hilfe der Erfindung angewendet wird, kann eine
Anzahl von Stufen, deren Amplituden gefaltet werden, von l/log23 des Falles des binären Systems verwendet
werden. Die Erfindung befaßt sich somit mit einem neuartigen ternären Reflexionscode, die für die Ausbildung
eines ternären Kaskaden-Codierers mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit geeignet ist,
und mit einem Codierer, in dem dieser Code erzeugt wird.
Nachfolgend wird das ternäre Codiersystem als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. F i g. 4
zeigt die Anordnung der Codes bei einer praktischen Ausführungsform der ternären Reflexionscodes mit
drei Spalten. Die vertikale Richtung zeigt die Eingangssignalamplituden, die innerhalb eines Bereiches
von +1 bis — 1 standardisiert werden, und die horizontale Richtung zeigt die ersten, zweiten ... Spalten
der Codes von links.
In der, nachfolgenden Beschreibung werden drei Arten von Symbolen »+1«, »0« und » — 1« als ternäre
Codes verwendet. In F i g. 4 zeigen die Schraffierungen in vertikaler Richtung das Symbol »4-1«, während
die Schraffierungen in horizontaler Richtung »—1« und die freien Teile »0« anzeigen. Aus der Zeichnung
ergibt sich, daß die erste Spalte des Codierausganges » + 1« wird, wenn die standardisierte bipolare Eingangssignalamplitude
größer als 1/3 ist, und »—1« wird, wenn diese Amplitude kleiner als —1/3 ist, und
»0« wird, wenn diese Amplitude kleiner als 1/3 und größer als —1/3 ist. In bezug auf die Spalte 2 ist bei
den Punkten 1/3 und —1/3 zu sehen, daß die Codeanordnung von 1 bis 1/3 äquivalent der Code von ,
— 1/3 bis 1/3 ist 'und gleichzeitig die obere Hälfte und untere Hälfte des Bereiches von 1/3 bis — 1 in bezug
auf — 1/3 symmetrisch zueinander sind.
Wenn deshalb die Amplitude an den Punkten 1/3 und -1/3 so gefaltet wird, daß 1 mit —1/3 und —1
mit 1/3 zusammenfallen, kann der Code der zweiten Spalte über die gesamte Amplitude bestimmt werden,
indem lediglich der Code in der Amplitude innerhalb des Bereiches von 1/3 bis —1/3 diskriminiert wird,
indem 1/32 (1/3 χ 1/3 = 1/9) und -1/32 verglichen werden. Gleichzeitig wird in dem Fall der dritten
Spalte in bezug auf die Signalamplitude des Bereiches von 1/3 bis —1/3 die Amplitude an den Punkten 1/9
und —1/9 gefaltet, und die Codierung über die gesamte Amplitude kann ausgeführt werden, indem durch
Vergleich von 1/32 mit —1/32 innerhalb des Bereiches
von 1/3 bis —1/3 codiert wird. Danach wird das Falten der Amplitude aufeinanderfolgend wiederholt, und
der Code wird aus der Amlitude bestimmt, und die Codierung kann ausgeführt werden.
Bei der Faltungskennlinie der F i g. 5 bezeichnet die Abszissenachse die Eingangsamplitude und die
Ord.inatenachse die Ausgangsamplitude. F i g. 5 (a) zeigt die Amplitudenfaltkennlinie für die Codierung
der zweiten Spalte und F i g. 5 (b) zeigt die Faltungskennlinie zum Zeitpunkt der Codierung der dritten
Spalte. Im übrigen wird der Amplitudenbereich in 1/3 aufeinanderfolgende gefaltet, jedoch wird es möglich,
falls ein Verstärker für jede Spalte vorgesehen ist und die Amplitude verdreifacht wird, immer mit dem
Signal desselben Amplitudenbereiches zu arbeiten. Die Codierung kann deshalb durch Verwendung nur
eines Kreises der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der F i g. 5 (a) ausgeführt werden. Es ist auch möglich, die
Faltungskennlinie der F i g. 5 (c) bei der Codierung der zweiten Spalte zu verwenden. In diesem Falle
wechseln die Codes »+1« und »—1« der zweiten Spalte die Plätze in der Codeanordnung der F i g. 4.
Wenn die Codierung aufeinanderfolgend durch die Verwendung dieser Faltungskennlinie (c) ausgeführt
wird, ist die Betriebsweise vollständig dieselbe wie im Falle der obenerwähnten Codeanordnung entsprechend
(b), mit der Ausnahme, daß »+1« und »—1« ihre Plätze in der Code der geradzahligen Spalte
ändern.
Eine quaternäre Codierung, eine pentanäre Codierung und im allgemeinen eine n-näre Codierung
können in derselben Weise wie im Falle der ternären Codierung ausgeführt werden.
Ein Beispiel der Ausbildung des ternären Codierers für das Codieren von (n+1) Spalten gemäß der Erfindung
ist in F i g. 6 dargestellt. Darin ist mit 700 die Eingangsklemme zum Zuführen des zu codierenden
. Amplitudenmodulation - Puls - Signals bezeichnet, während 710, 720 ... 7nO Amplitudenfaltkreise mit
einer Eingangs-Ausgangs-Amplitudenkennlinie gemäß F i g." 5 (a). bezeichnen. Mit 712, 722 ... 7 (n +1) 2
sind Komparatoren zum Vergleichen des Wertes der Eingangsamplitude mit den beiden Bezugsspannungen
(oder Strömen) bezeichnet, die von 701 und 702 zugeführt werden und drei Codes +1, 0 und —1, erzeugen.
711, 721 ... 7nl bezeichnen Verstärker mit einemVerstärkungsgradvon3und713,723.. .7(«+1)3
bezeichnen die Ausgangsklemmen zum Abgeben der Codes jeder Spalte. Ein Teil des Signals, das von 700
eintritt, wird bei 712 mit den beiden Bezugsspannungen, die von 701 und 702 zugeführt werden, verglichen.
Einer der Codes »+1«, »0« oder »—1«, die als Ergebnis
der Diskriminierung erhalten werden, wird zu 713 ausgesendet. Dieser wird als Code der ersten
Spalte abgegeben. Die Amplitude des Restes des Signals, das von 700 eintritt, wird in 710 gefaltet, wie
dies F i g. 5 (a) zeigt, und wird durch einen Verstärker mit einem Verstärkungsgrad von 3 verstärkt, und
dann wird das Signal zu dem Komparator 722 und dem Faltkreis 720 ausgesendet. Danach wird das
Verfahren der Diskriminierung der Codes, das Falten und Verstärken (n — l)mal in derselben Weise wiederholt, wie dies oben beschrieben ist, und die Codierung
wird beendet, wenn der (n+l)-te Komparator den Code aufgefunden hat.
Codeausgangswerte, die von 713, 723 ... 7 (n +1) 3
auftreten, haben verschiedene Zeitverzögerungen, und deshalb werden .die Zeitintervalle durch geeignete
ίο Verzögerungskreise gleichmäßig gemacht, und die
Codes werden als Codes von parallelen (n +1) Spalten oder in Reihe liegenden (n+1) Spalten ausgesendet.
F i g. 7 zeigt die Ausbildung des Faltkreises. Hierin
bezeichnet 800 die Eingangsklemme, 801 einen Trans-
• 5 formator zum Verteilen des Signals, 802 eine Spannungsquelle
zum Zuführen der negativen Vorspannung, .803 einen Verstärker, 804 und 805 Transistoren, die
einen Differentialverstärker zum Verstärken der Ausgangsgröße von 803 bilden, 806 einen Summierwiderstand,
um die verstärkte Ausgangsgröße zu dem Summierkreis 811 zu geben, 807 einen Kreis zum
Halten der Amplitude auf einem geeigneten Wert, 808 einen Summierwiderstand, der für das Signal
vorgesehen ist, das festgehalten und dann verstärkt worden ist, 809 eine Spannungsquelle zum Zuführen
der positiven Vorspannung und 810 einen Summierwiderstand, der nach 811 eine Signalausgangsgröße
der umgekehrten Polarität zu der von 806 ausgesendeten Ausgangsgröße abgibt. Gleichzeitig kann
eine Ausgangsgröße einer Eingangs-Ausgangs-Amplitudenkennlinie gemäß F i g. 5 (a) an der Ausgangsklemme
812 erhalten werden. Wenn hier 802 einen Wert hat, der geeignet ist, um zu dem vorherbestimmten
maximalen Amplitudenwert e00 der Eingangssignalamplitude
1/3 zu addieren, wird der Basiseingang von 804 und 805
_J_
1
falls e,- Si — ist,
und
0, falls £?; < -j ist.
0, falls £?; < -j ist.
Auch in dem Kreis mit 809 wird der Basiseingang falls et ^ -=- ist,
und
0, falls e, > -
ist.
Des weiteren ist 807 ein Kreis zum Halten der Amplituden oberhalb ± 1/3 auf einen Wert ± 1/3.
813 ist ein bekannter binärer Komparator, der ein Signal aussendet, wenn eine Ausgangsgröße von 806
vorhanden ist. 814 ist ein bekannter Komparator, der einen in Fig. 11 gezeigten Schmitt-Kreis zum Aussenden
eines Signals verwendet, wenn eine Ausgangsgröße von 810 vorhanden ist. 815 ist ein logischer Kreis
zum Bestimmen von drei Arten von Codes »+1«,
»0« oder » — 1« von den Ausgängen der beiden Komparatoren
und 816 ist die Codeausgangsklemme. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß der Kreis folgendermaßen
arbeitet: Wenn die Eingangssignalamplitude χ größer als 1/3 ist, wird 1/3 in 802 verringert, und dann
wird das Signal in 803 gleichgerichtet, und die Polarität wird in 804 umgekehrt. Gleichzeitig ist das
Signal von 808 1/3, und die Ausgangsgröße von 810 wird nicht ausgesendet, da der Eingang (x + 1/3) ist,
d. h. positiv ist. Deshalb wird die Summe des Signals von 806, -(x-i/3) und der Ausgang von 808, 1/3,
d.h. (-χ + 2/3) bei 811 erhalten, und dieser Wert wird zu 812 abgegeben. Wenn die Eingangssignalamplitude
χ ausgedrückt werden kann als
!5
erscheint das Signal von 806 nicht, da die durch 802 vorgespannte Amplitude negativ ist, und das Signal
von 810 erscheint nicht, da die durch 809 vorgespannte Amplitude positiv ist. Die Amplitude wird nicht in
807 begrenzt, und das Signal wird nach 811 ohne Änderung ausgesendet. Danach wird das Eingangssignal
zu 812 ohne Änderung abgegeben. Wenn die Eingangssignalamplitude χ kleiner als —1/3 ist, erscheint
das Signal von 806 nicht, und das Signal von
808 ist -1/3, und das Signal von 810 ist - (x + 1/3).
Deshalb wird (—x —2/3) zu 812 abgegeben. Der Code c, der von 816 ausgesendet wird, wird durch
den logischen Kreis 815 von dem Ausgang A von 813 und dem Ausgang B von 814 bestimmt. Die Beziehung
zwischen diesen Elementen ergibt sich aus der Tabelle 1.
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Tabelle 1 | B | C | |
Eingangsamplitude | 0 0 1 |
» + 1« »0«. »— 1« |
|
x > 1/3 1/3 g χ > - 1/3 - 1/3 1 χ |
|||
A | |||
1 0 0 |
|||
zum Vorspannen, 912, 922 . ..942 Summierwiderstände mit einem Widerstandswert von 3 R zum Vorspannen
und 915, 925 ... 945 Verstärker. Diese Verstärker sind Rückkopplungsverstärker, jedoch sind
ihre Rückkopplungswege verschieden in Abhängigkeit von den Vorzeichen der Ausgänge. Die positive
Rückkopplung wird durch die Dioden 916, 926... 946 und die Rückkopplungswiderstände 913, 923...943
ausgeführt, während bei der negativen Rückkopplung nur die positiven Ausgangswerte zu den Dioden 917,
927 ... 947 und den Widerständen 914, 924 ... 944 gegeben werden und nur die positiven Ausgangswerte
zu den Widerständen 918, 928 ... 948 mit einem Widerstandswert von R gelangen. 905 und 906 bezeichnen
parallele Rückkopplungsverstärker mit einem Verstärkungsgrad von 1 zum Summieren der Äusgangswerte
von 915, 925 ... 945 durch die in der Zeichnung dargestellten Kombinationen. 907 und 908
bezeichnen die Ausgangsklemmen. 9350 und 9450 bezeichnen die Ausgänge der Verstärker 935 und 945,
und die Codes dieser Ausgänge werden durch den Komparator 909 diskriminiert, und das Ergebnis
wird von 900 abgegeben. 9090 bezeichnet die Eingangsklemme zum Zuführen des Zeitsignals zum Bestimmen
des Codeauffindungs-Kontaktpunktes. Nachfolgend wird die Arbeitsweise jedes Kreises beschrieben. Zuerst
wird ein Teil des Spannungssignals e, das von 901 eintritt, zu 915 über 911 mit einem Widerstandswert
von R gesendet. Andererseits wird der Eingangsstrom von 915
(if+ Tr7 = ~R\e+TJ'
da 903 eine Spannungsquelle mit einer Spannung von +1 und 912 ein Widerstand mit einem Widerstandswert
von 3 R sind. Bei der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Eingangs-Ausgangs-Impedanz
des Verstärkers 915 gering ist und die Ubertragungsimpedanz —μ sehr hoch ist. Wenn hier der
Widerstandswert von 913 4,5 beträgt, kann die Ausgangsspannung e ausgedrückt werden
F i g. 9 zeigt eine praktische Ausführungsform eines
Komparators, eines Faltkreises und eines Verstärkerkreises, und F i g. 10 dient zur Erläuterung der Tatsache,
daß die Eingangs-Ausgangs-Amplitudenkennlinie der F i g. 5 (a) durch die Kreisanordnung der
F i g. 8 erhalten wird. In F i g. 9 zeigt die Achse der Abszissen die Eingangsamplitude, und die Achse der
Ordinaten zeigt die Ausgangsamplitude.
Bei dem Kreis der F i g. 8 werden zwei Eingangs-PAM-Signale
mit gleichem absoluten Wert der Amplitude und mit umgekehrter Polarität von 901 und
902 zugeführt, und diese beiden Signale werden gefaltet und verstärkt, und die beiden Ausgangs-PAM-Signale
mit gleichem absoluten Wert der Amplitude und umgekehrter Polarität können von 907 und 908
erhalten werden Durch die Verwendung eines solchen abgeglichenen Kreises kann der Einfluß des Rauschens
verringert werden, und eine hohe Genauigkeit kann einfacher erhalten werden. In F i g. 8 bezeichnen 901
und 902 die Eingangsklemmen, 903 und 904 die Spannungsquelle von +1 und -1, 911, 921 ... 941
Summierwiderstände mit einem Widerstand von R e = -4,5 (e+ 1/3).
Da der Strom durch 916 gleichgerichtet wird, geht die Ausgangsgröße nicht durch 918, wenn e
> — 1/3 ist. Der Strom I1, der durch 918 fließt, kann ausgedrückt
werden als
Ί —
Dies ist in F i g. 9 (a) dargestellt.
Da andererseits bei dem Verstärker 925 der Eingangsstrom -w'(e— 1/3) ist und falls der Widerstandswert
von 924 4,5 R beträgt, kann der Strom I2, der
209 624/92
durch 929 fließt, durch denselben Vorgang, wie oben zu 919, 928, 938 und 949 fließen, ausgedrückt werden
beschrieben, ausgedrückt werden als (F i g. 9 b) als
h =i
Dies ist die in F i g. 9 (c) dargestellte Kennlinie.
Wenn gleichermaßen bezüglich 945 der Widerstandswert von 943 1,5 R beträgt, kann der Strom i4, der
durch 948 fließt, ausgedrückt werden als
I4 = <
Dies ist die Kennlinie in F i g. 9 (d).
Wenn bei 906 e größer als 1/3 ist, fließen elektrische Ströme nur zu 929 und 948, und die Summe dieser
beiden Ströme wird
i = I2 + f4 = - 3 e + 2.
Wenn e ausgedrückt werden kann, als 1/3 ^ e
> —1/3, fließen elektrische Ströme zu 939 und 948, und die
Summe dieser beiden Ströme wird i = J3 + /4 = 3 e.
Wenn e ausgedrückt werden kann als —1/3 _ e,
fließen elektrische Ströme zu 918 und 939, und die Summe dieser beiden Ströme wird / = J1 + I2
= — 3 e — 2. Es kann gezeigt werden, daß diese drei Fälle zu einem Fall verbunden werden; der einer
Kennlinie äquivalent ist, die erhalten wird, indem man die in F i g. 5 (a) dargestellte Kennlinie droimal
in Richtung der Ordinatenachsen verlängert. Wenn des weiteren die Widerstandswerte von 914 und 923
1,5 R sind und die Widerstandswerte von 933 und 944 4,5 R sind, können die Ströme i\ , I2 , i3 und f4 , welche
IO
Ein Signal mit der umgekehrten Polarität zu dem Signal, das 901 zugeführt wird, d. h. — e, wird der
Eingangsklemme 902 zugeführt. Falls bezüglich des Verstärkers 935 der Widerstandswert von 934 1,5 R
beträgt, kann der Strom, der durch 939 fließt, ausgedrückt werden als
h> =
'-K-I)IW)-
20
35
und der Eingangsstrom i von 905 kann ausgedrückt werden als
45
h> 4- i3, = 3 e - 2 (e
> ~\
h. + '2/ = -3e (τ- >
~
g --i-Y
g --i-Y
h. + k, = 3e--2
und es kann bekannt sein, daß i — i' ist.
Jedes der Elemente 905 und 906 kehrt die Polarität um, und deshalb tritt in dem Element 907 eine Ausgangsgröße
auf, die dadurch erhalten wird, daß die Eingangsgröße, die dem Element 901 zugeführt wird,
gemäß der Faltungskennlinie der F i g. 5 (a) gefaltet und dann dreimal verstärkt wird. Auch tritt eine Ausgangsgröße
umgekehrter Polarität in dem Element 908 auf. Diese werden der nächsten Stufe als die beiden
Eingangsgrößen zugeführt. Die Komparatoren 909 diskriminieren die Vorzeichen der Ausgänge von 935
und 945. Ein bekannter Vorzeichendiskriminierkreis kann'als Element 909 verwendet werden. Nun wird
die Ausgangsgröße von 935 als X ausgedrückt, und wenn X positiv ist, wird dieses als X =1 ausgedrückt,
und wenn sie negativ ist, wird dieses als X = O ausgedrückt. Die Ausgangsgröße von 945 wird ausgedrückt als Y, und wenn Y positiv ist, wird dies als
Υ = 1 ausgedrückt, und wenn Y negativ ist, wird dies
ils'='O ausgedrückt. Gleichzeitig wird der ternäre Jode zu dem Element 900 ausgesandt, und X und Y
iahen die in der Tabelle 2 dargestellte Beziehung.
■;· ■■ Tabelle 2
Codeausgang
K
Y
Fernärer Code
Fernärer Code
Eingängsamplitude
+ 1
+ 1
3 =' 3
+ 1
»0«
»0«
0
0
»-1«
0
»-1«
Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Kreises zum Umwandeln
des oben beschriebenen Codes. In dieser Zeichnung bezeichnen 1101 und 1102 Eingangs-/demmen
zum Anlegen der Signale, um die Vorzeichen der Ausgänge von 935 und 945 zu zeigen. Ein positiver
impuls entspricht +1. Mit 1103 und 1104 sind Dioden
bezeichnet, die einen »UND«-Kreis bilden. 1109 bezeichnet einen n-p-n-Transistor, 1110 bezeichnet einen
p-n-p-Transistor, 1105 und 1108 bezeichnen Widerstände zum Einstellen von geeigneten Arbeitspunkten
für die Transistoren. 1106 und 1107 bezeichnen Dioden /um Verschieben der Gleichspannung. 1111 bezeichnet
eine positive Spannungsquelle, 1112 bezeichnet eine negative Spannungsquelle, und 1113 bezeichnet die
Ausgangsklemme des temären Codes. Durch geeignete Auswahl von 1105 und 1108 ist es möglich, 1113
positiv zu machen, wenn positive Impulse sowohl bei 1101 als auch bei 1102 eintreffen, und 1113 Null zu
machen, wenn ein positiver Impuls nur an einem der Elemente 1101 und 1102 auftritt, und 1113 negativ
/M machen, wenn weder an 1101 noch an 1102 ein
Impuls auftritt. Dadurch kann die Beziehung zwischen der Eingangsamplitude und dem Codeausgang aus- ■
geführt werden, wie dies in Tabelle 2 gezeigt ist.
Die Verwendung des Kreises der F i g. 8 hat dadurch
einen Vorteil, daß der Faltvorgang, die Verstärkung' und der Vergleich gleichzeitig ausgeführt
werden können, daß dieser Kreis eine Codierung als abgeglichener Kreis ausführt, wobei der Einfluß
des Rauschens verringert werden kann, und darüber hinaus, daß das Erfordernis von besonders vorgesehenen
Verzögerungskreisen ausgeschaltet werden kann, da die Verzögerungen zwischen den abgeglichenen
beiden Sätzen von Eingangs- und Ausgangsklemmen der Spalten gleichförmig gemacht werden
können.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind zwei Eingangssignale umgekehrter Polarität erforderlich,
jedoch kann dieses Problem in folgender Weise gelöst werden. Wenn nämlich ein Verstärker
mit einem Verstärkungsgrad von I zum Umkehren der Polarität und ein Verzögerungskreis mit einer
Verzögerung desselben Wertes wie die Verzögerung, der das Signal unterliegt, wenn es den Verstärker
passiert, verwendet werden, und wenn gleiche Signale sowohl an dem Verstärker als auch an dem Verzögerungskreis
angelegt werden, wird es möglich, Signale von gleichen absoluten Amplitudenwert zu
erhalten und von umgekehrter Polarität wie die Ausgänge.
Bei dem oben beschriebenen temären Codiersystem kann die Zahl der Stufen bei der Faltung
der Amplitude kleiner als im Fall des binären Codiersystems gemacht werden, und deshalb können eine
hohe Geschwindigkeit, hohe Genauigkeit und geringe Kosten auf Grund des einfachen Aufbaues·' dei Vorrichtung erreicht werden. In dem Fall von Frequenzteilungs-Vielfachsignalen,
bei denen die Ämplitudenverteilung der normalen Verteilung nahe kommt,
ist darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit, daß die erste Spalte »0« wird, bei der Ausführung einer
temären Codierung etwa 68%, und deshalb kann, dies als Synchronisiersignal verwendet werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur ternären Codierung unter
Verwendung eines Kaskadencodierers mit in Kaskade geschalteten Schaltkreisen, deren Zahl der
Stellenzahl der Codierung entspricht, bei dem ein, analoges Signal dem Schaltkreis in der ersten
Stufe zugeführt, in jedem Schaltkreis einer vorgeschriebenen analogen Umwandlung unterworfen
und dem Schaltkreis in der letzten Stufe zugeführt wird und ein den Wert der jeweiligen Codestelle
anzeigender digitaler Impuls von jedem Schaltkreis jedesmal erzeugt wird, wenn das analoge
Signal jeden Schaltkreis durchläuft, dadurch
gekennzeichnet, daß in jedem Schaltkreis eine Vorspannung dem Eingangssignal so zugeführt
wird, daß zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltkreises die Beziehung
y =
-3x
3x
(-1
oder
y =
-3x-'2 (-y > x^ -
3χ
- 2Yl ^x£y
3x
gebildet wird (wobei χ die Amplitude des Eingangsanalogsignals,
das an den Einheitsstromkreis anzulegen ist, und y die Amplitude des
Ausgangsanalogsignals des Einheitsstromkreises bedeuten und das Eingangssignal χ auf
1 2: χ 2: — 1 normiert ist), das so vorgespannte
Eingangssignal gleichgerichtet und verstärkt wird und entsprechend der Amplitude des Eingangssignals ein digitaler Impuls erzeugt wird.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Schaltkreis zwei Eingangsklemmen (901, 902), denen ein analoges Signal
mit gleicher Amplitude und mit entgegengesetzter Polarität zugeführt wird, zwei Verstärker (915,
925), die jeweils über Widerstände (911,921) an die erste Eingangsklemme (901) geschaltet
sind, zwei Verstärker (935, 945), die jeweils über Widerstände (931, 941) an die zweite Eingangsklemme (902) geschaltet sind, eine Stromquelle
(903), die über Widerstände (912, 932) dem ersten
und dem dritten Verstärker (915, 935) den positiven vorgespannten Strom zufuhrt, eine Stromquelle
(904), die über Widerstände (922,942) dem zweiten und dem vierten Verstärker (925,
945) den negativen vorgespannten Strom zuführt, einen ersten Rückkopplungsweg, der Dioden (916,
926,936,946) und Widerstände (913,923,933, 943) aufweist und an jeden Verstärker geschaltet
ist, einen zweiten Rückkopplungsweg, der Dioden (917, 927, 937, 947) aufweist und an jeden. Verstärker
geschaltet ist, einen ersten Ausgangsverstärker (905), in .dem die über den zweiten
Rückkopplungsweg für den ersten und den vierten Verstärker (915, 945) und über den ersten Rückkopplungsweg
für den zweiten und den dritten Verstärker (925, 935) geführten Signale addiert und verstärkt werden, einen zweiten Ausgangsverstärker
(906), in dem die über den ersten Rückkopplungsweg für den ersten und den vierten
Verstärker (915, 945) und über den zweiten Rückkopplungsweg für den zweiten und den dritten
Verstärker (925,935) geführten Signale addiert
und verstärkt werden, und einen Komparator (909), der aus dem Ausgangssignal des dritten
und des vierten Verstärkers (935, 945) ternäre digitale Signale bildet, enthält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Spannungsquellen
(903, 904) zu 1 und -1, der Wert der Widerstände (911, 921, 931, 941) zwischen den
Eingangsklemmen und Verstärkern zu R, der Wert der Widerstände (912,922,932,942) zwischen
den Stromquellen und Verstärkern zu 3R, der Wert der Widerstände (913,933) im
ersten Rückkopplungsweg für den ersten und den dritten Verstärker (915, 935) und der Widerstände
(924, 944) im zweiten Rückkopplungsweg für den zweiten und den vierten Verstärker (925,
945) zu 4, 5 R und der Wert der Widerstände (914, 934) im zweiten Rückkopplungsweg für den
ersten und den dritten Verstärker (915, 935) und der Widerstände (923, 943) im ersten Rückkopplungsweg
für den zweiten und den vierten Verstärker (925, 945) zu 1, SR bemessen ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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