DE1954911B2 - Analog digital codierer - Google Patents

Description

Zusammenfassung

Ein Analog-Digital-Codierer, bei dem die Binärziffern von aufeinanderfolgenden Vergleichen zwischen dem Analogsignal und Bezugssignalen erhalten werden, die von verschiedenen Kombinationen einer Anzahl von Bezugssignalquellen erhalten werden, welche durch das Setzen zugehöriger Flipflops aktiviert oder eingeschaltet werden. Das Setzen der gewünschten Flipflops wird durch mit den Flipflops verbundene logische Schaltungen gesteuert. Mit Hilfe dieser logischen Schaltungen kann das normalerweise bei dieser Type des Codierers notwendige Schieberegister weggelassen werden.

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Codierer mit einem Diskriminator, dessen Ausgang den Ausgang des Codierers darstellt, wobei eine binäre Eins oder Null am Ausgang in Abhängigkeit davon erhalten wird, ob die Amplitude des an den ersten Eingang angelegten Signals kleiner oder größer als die Amplitude eines auf einen zweiten Eingang des Diskriminators gegebenen Signals ist. Der erste Eingang bildet dabei den Eingang der Anordnung, auf den das zu codierende Analogsignal gegeben wird, und der zweite Eingang des Diskriminators ist über eine Addierschaltung mit einer Anzahl von bistabilen Flipflops verbunden, von denen jedes eine zugehörige Bezugssignalquelle steuert, wobei jede Quelle ein Signal mit einer Amplitude erzeugt, die doppelt so groß ist wie die vorangegangene, und wobei jedes Flipflop mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang versehen ist und die zugehörige Bezugssignalquelle in Abhängigkeit von der Lage des Flipflops dazugeschaltet oder abgeschaltet wird.

Wenn ein Analogsignal in Binärziffern codiert wird, werden die Ziffern durch aufeinanderfolgende Vergleiche zwischen der Analogsignalamplitude und der Amplitude eines Bezugssignals erzeugt, wobei ein kleineres oder größeres Bezugssignal verwendet wird bei einem Vergleich in Abhängigkeit davon, ob das bei dem vorangegangenen Vergleich verwendete Bezugssignal kleiner oder größer als das Analogsignal gewesen ist. Zur Erzeugung der verschiedenen Bezugssignale wird normalerweise eine Anzahl von Signalquellen mit verschiedenen Signalamplituden verwendet. Der Vergleich wird zwischen dem Analogsignal und einem Signal vorgenommen, welches aus der Summe der Signale von einer Anzahl eingeschalteter Quellen besteht. Das aufeinanderfolgende Hinzuschalten verschiedener Kombinationen von Signalquellen wird durch aufeinanderfolgend aktivierte Ausgänge eines Schieberegisters gesteuert, welches durch einen Taktimpulsgenerator gespeist wird. Jeder Ausgang des Schieberegisters ist über ein logisches Netzwerk mit einer Anzahl von Flipflops verbunden, deren Setzen ein Hinzuschalten der gewünschten Bezugssignalquellen bewirkt, wobei das logische Netzwerk auch einen Eingang aufweist, an den das Ergebnis des vorigen Vergleiches geliefert wird. Das Schieberegister besteht im allgemeinen aus bistabilen Flipflops, deren Anzahl gleich der Anzahl der in dem Codierer zu erzeugenden Binärziffern ist, und damit stellt das Schieberegister einen teuren Teil des Codierers dar. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Codierers, bei dem die gewünschten Bezugssignalquellen ohne Verwendung eines Schieberegisters hinzu- oder abgeschaltet werden. Die Kennzeichen der Erfindung werden aus dem beiliegenden Anspruch deutlich werden.

Die Erfindung wird in genaueren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Codierers zeigt,

F i g. 2 ein Diagramm der verschiedenen Bezugssignalquellen des Codierers in Fig. 1 zeigt, die bei verschiedenen Amplitudenwerten des zu codierenden Analogsignals hinzugeschaltet werden, und

F i g. 3 in einem Blockdiagramm zeigt, wie die Flipflops in F i g. 1 gemäß der Erfindung miteinander verbunden sind.

In F i g. 1 ist / der Eingang des Codierers, auf den eine Probe des Analogsignals periodisch gegeben wird. Der Amplitudenwert des Analogsignals wird in einem Haltekreis H gehalten, an dessen Ausgang der Wert während der Zeit aufrechterhalten wird, die zum Codieren benötigt wird. Der Ausgang des Haltekreises H ist mit dem einen Eingang des Diskrimina-

tors D verbunden, dessen anderer Eingang mit einer Anzahl von Bezugssignalquellen Rl, R 2 .. .R η über eine Addierschaltung S verbunden ist. Der Diskriminator hat die Eigenschaft, daß eine binäre Eins an seinem Ausgang d erhalten wird, wenn das Signal an dem ersten Eingang das am zweiten Eingang übersteigt, während andererseits eine Null erhalten wird. Der Ausgang des Diskriminators ist mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung A verbunden, deren Ausgang den Ausgang U der Anordnung bildet, wobei der andere Eingang der UND-Schaltung mit einem Taktimpulsgenerator K verbunden ist. Sowohl der Taktimpulsgenerator K als auch der Diskriminator D sind weiterhin mit einer Steuereinheit L verbunden, die die bistabilen Flipflops Vl, V2. . . Vn, von denen jedes zu einer Bezugssignalquelle gehört, sowie ein logisches Netzwerk G enthält, über das die Flipflops gesteuert werden. Das logische Netzwerk G besteht im allgemeinen aus einem Schieberegister, welches durch die Taktimpulse verschoben wird und welches über logische Schaltungen die Flipflops setzt und rücksetzt, um die gewünschten Kombinationen der Signalquellen einzuschalten. Das Muster, gemäß dem die Signalquellen eingeschaltet werden, wird in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben.

In F i g. 2 wird der Amplitudenbereich, in den die Amplitude des Analogsignals fällt, auf der Abszisse angezeigt. Dieser Bereich ist in 16 gleiche breite Teile aufgeteilt, die alle durch vier Binärziffern darzustellen sind. Diese Ziffern können aus aufeinanderfolgenden Vergleichen zwischen dem Analogsignal und den von vier verschiedenen Signalquellen R1, R 2, R 3 und R4 (Fig. 1) erhaltenen Bezugssignalen erzeugt werden. Die Bezugssignalquelle R 4 erzeugt dabei ein Signal mit der Amplitude 8, die Quelle R 3 ein Signal mit der Amplitude 4, die Quelle R 2 eins mit der Amplitude 2 und die Quelle R1 eins mit der Amplitude 1. Die Bedingungen zum Hinzuschalten der Signalquellen gehen aus der Figur hervor, wo fünf aufeinanderfolgende Taktimpulse kO bis k4 vom Taktimpulsgenerator auf der Ordinate angegeben werden. Der Taktimpuls k 0 aktiviert die Quelle/? 4, d.h. ein Signal der Amplitude 8 wird auf den zweiten Eingang des Diskriminators D gegeben. Wenn die Amplitude des Analogsignals in die obere Hälfte des Gesamtamplitudenbereiches fällt, wird eine binäre Eins am Ausgang des Diskriminators erhalten, und diese Eins wird auf den Ausgang U der Anordnung zum Zeitpunkt des Taktimpulses kl gegeben. Das Analogsignal wird in diesem Fall dann mit dem Amplitudenwert verglichen, der die Mitte der oberen Hälfte des Amplitudenbereiches darstellt, d. h. mit der Amplitude 12, was bedeutet, daß neben der Quelle/?4 noch die Quelle R 3 eingeschaltet werden muß. Dies wird durch den Pfeil mit der Eins 1 in der Figur angezeigt. Wenn jedoch der Analogwert in die untere Hälfte des Amplitudenbereiches fällt, dann wird der nächste Vergleich mit der Mitte dieser Hälfte vorgenommen, d. h. der Amplitude 4, was heißt, daß die Quelle R 3 hinzu- und die Quelle R 4 abgeschaltet werden sollten. Dies wird durch den Pfeil mit der 0 gekennzeichnet. In entsprechender Weise werden die folgenden Ziffern der Binärzahl, die den Unterbereich darstellen, in den das Analogsignal fällt, während der Taktimpulse k2 bis k4 gemäß dem in der Figur gezeigten Muster erhalten. Eine Analyse für die Bedingungen zum Hinzuschalten und Abschalten der Quellen ergibt die folgenden Regeln: Wenn mit dem Codieren begonnen wird, sollte die Quelle mit der höchsten Amplitude eingeschaltet werden, während die anderen abgeschaltet sein sollten. Während der folgenden Taktimpulse wird eine Quelle nur dann hinzugeschaltet, wenn die Quelle mit dem nächsthöheren Amplitudenwert hinzugeschaltet ist und keine der Quellen mit kleinerer Amplitude eingeschaltet ist. Das Abschalten sollte nur dann geschehen, wenn das Ausgangssignal vom Diskriminator Null ist und keine der

ίο Quellen mit kleineren Amplitudenwerten eingeschaltet ist. Wenn weiterhin die Bedingungen sowohl für das Hinzu- als auch das Abschalten erfüllt sind, sollte die Quelle hinzugeschaltet werden, wenn sie abgeschaltet ist, und abgeschaltet werden, wenn sie hinzugeschaltet ist. Demnach liefert der Zustand der Signalquellen und damit der Flipflops zusammen mit dem Ausgangssignal des Diskriminators unzweideutige Bedingungen hinsichtlich der bei jedem Taktimpuls hinzu- oder abzuschaltenden Quellen, und demnach ist ein Schieberegister nicht erforderlich.

In F i g. 3 wird die Beschaltung der vier Flipflops Vl bis V 4 gemäß der Erfindung gezeigt, die die Bezugssignalquellen R1 bis R 4 in F i g. 2 steuern, wobei die Beschaltung in Übereinstimmung mit den oben formulierten Regeln steht. In der Figur wird vorausgesetzt, daß vor dem Start der Codierung alle Flipflops durch Rücksetzimpulse auf Null gesetzt werden, wobei die Anschaltungen der Rücksetzimpulse nicht in der Figur gezeigt werden. Beim Beginn der Codierung wird an den Setzeingang des Flipflops V4 der Taktimpuls kO (Fig. 2) von einem mit k O bezeichneten Eingang geliefert, wodurch die obenerwähnte Ausgangsbedingung erfüllt wird. Mit den anderen Flipflopeingängen, mit Ausnahme des Rücksetzeinganges des Flipflops Vl, sind UND-Schaltungen A 11, A 21, A 20, Λ 31, Λ 30 und A 40 verbunden, von denen je ein Eingang mit dem Taktimpulsgenerator verbunden ist, der die Schaltungen zu den Zeitpunkten öffnet, zu denen die Taktimpulse kl, k2, k3 und k4 auftreten. Die UND-Schaltung A 11, deren Ausgang mit dem Setzeingang des Flipflops Vl verbunden ist, ist mit ihrem anderen Eingang mit dem Ausgang des Flipflops V 2 verbunden, der eingeschaltet ist, wenn das Flipflop gesetzt ist.

Die Schaltungen A 21 und A 31 sind mit ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgang der zwei UND-Schaltungen Λ 23 bzw. A 33 verbunden. Diese Schaltungen sind mit einem Eingang mit dem Ausgang der Flipflops V 3 bzw. V4 verbunden, und weiterhin ist die Schaltung A 23 mit einem Eingang mit dem Ausgang des Flipflops Vl verbunden, welcher aktiviert ist, wenn das Flipflop zurückgesetzt ist, und die Schaltung A 33 liegt mit ihren Eingängen sowohl an diesem Ausgang des Flipflops Vl als auch an dem entsprechenden Ausgang des Flipflops V 2. Die Schaltungen A 11, A 23 und A 33 sind damit gemäß der oben formulierten Regel zum Einschalten der Bezugssignalquellen verbunden. Zur Steuerung des Abschaltens der Quellen sind die Schaltungen A 20, A 30 und A 40 mit ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgang der UND-Schaltungen A 22, A 32 bzw. A 42 verbunden, die mit einem invertierenden Eingang mit dem Ausgang d des Diskriminators D (Fig. 1) verbunden sind und von denen auch Eingänge mit den Rücksetzausgängen derjenigen Flipflops verbunden sind, die die Signalquellen mit den kleineren Ausgangssignalen steuern. Die Bedingung zur Aktivierung der Rücksetzeingänge des entsprechenden Flipflops befindet

sich damit in Übereinstimmung mit der oben angegebenen Regel hinsichtlich des Abschaltens von Signalquellen. Damit macht es die in F i g. 3 gezeigte Beschallung der Flipflops möglich, die Signalquellen so zu steuern, daß die Binärziffern erhalten werden, ohne daß ein Schieberegister benötigt wird.

Das oben beschriebene Prinzip der Beschaltung der Flipflops kann selbstverständlich auch bei der linearen Codierung in einem Codierer verwendet werden, bei dem vor dieser Codierung eine nichtlineare Codierung erfolgt, wie es im allgemeinen z. B. bei Telephonsystemen der Fall ist, die die PCM verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Analog-Digital-Codierer, bestehend aus einem Diskriminator, dessen Ausgang den Ausgang des Codierers darstellt, wobei eine binäre Eins oder Null am Ausgang in Abhängigkeit davon erhalten wird, ob die auf einen ersten Eingang gelieferte Signalamplitude kleiner oder größer als die Amplitude eines auf einen zweiten Eingang des Diskriminators gelieferten Signals ist, wobei der erste Eingang den Eingang der Anordnung bildet, auf den das zu codierende Analogsignal geliefert wird, und der zweite Eingang des Diskriminators über eine Addierschaltung mit einer Anzahl bistabiler Flipflops verbunden ist, von denen jedes eine zugehörige Bezugsspannungsquelle steuert, wobei jede Quelle ein Signal mit einer Amplitude erzeugt, die doppelt so groß wie die vorangehende ist, und jedes Flipflop mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang versehen ist, und wobei die zugehörige Bezugssignalquelle in Abhängigkeit von der Lage des Flipflops hinzu- oder abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste (A 23 bzw. A 33) und eine zweite (A 22, A 32 bzw. A 42) UND-Schaltung zu jedem Flipflop gehört, mit Ausnahme des ersten und letzten, wobei die Ausgänge der UND-Schaltungen über eine weitere UND-Schaltung (A 21, A 31, A 20, A 30, A 40) mit dem ersten bzw. zweiten Eingang des Flipflops verbunden sind, wobei die weiteren UND-Schaltungen durch einen Taktimpulsgenerator (K) geöffnet werden und die erste UND-Schaltung mit einem ersten Eingang an dem ersten Ausgang des nächsten Flipflops liegt, wobei die zweite UND-Schaltung mit einem ersten invertierenden Eingang mit dem Ausgang (d) des Diskriminators und beide UND-Schaltungen mit einer Anzahl von Eingängen versehen sind, die der Anzahl der vorangehenden Flipflops entspricht, wobei diese Eingänge jeweils mit dem zweiten Ausgang der entsprechenden vorangehenden Flipflops verbunden sind, und wobei der Codierer weiterhin Anordnungen zum Setzen des der Signalquelle mit der größten Amplitude entsprechenden Flipflops (V4) in eine erste stabile Lage und der anderen Flipflops (V 3, Vl, Vl) in eine zweite stabile Lage aufweist.