DE2004964C - Codiersystem mit einer Mehrzahl von in Kaskade geschalteten Einheitscodier kreisstufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Codiersystem mit einer Mehrzahl von in Kaskade geschalteten Einheitscodierkreisstufen in einer Anzahl, die gleich der Zahl der codierten Bits ist, wobei Eingangssignale der ersten Stufe zugeführt wrrden. diese Eingangssignale gleichgerichtet werden und die Polaritäten dieser Eingangssignale durch die erste Stufe bestimmt werden, wobei ein Schritt der Codierung der absoluten Werte der Signale durch die zweite und die folgenden Stufen ausgeführt wird, diese Stufen PCM-Impulse der entsprechenden Ziffern erzeugen und die PCM-Impulse in Rcihen-PCM-Impulse umgewandelt werden.

Im allgemeinen ist die Umsetzung einer analogen Menge in eine digitale Menge, d.h. das Codieren, mit Codierfchlern verbunden. Die Fehler enthalten einen durch die Quantisierung verursachten Hauptfehler. Dieser Hauptfehler wird bei der nachfolgenden Beschreibung, soweit es nicht anderweitig erwähnt ist, ausgenommen, und nur der jeweilige Fehler wird berücksichtigt, der durch die Abweichung der Schaltungsoperation usw. von dem Idealzustand verursacht wird.

Ein Codierfehler wird grob in einen statischen Fehler und einen dynamischen Fehler aufgeteilt. Die Erfindung befaßt sich mit dem dynamischen Fehler, der im Verlauf der analogen Impulswcllenform während des Codiervorganges auftritt. Normalerweise fällt der dynamische Fehler im Impulsverlauf eines Verstärkers oder passiven Netzwerkes mii der Zeit ab. und der relative Fehler ist in einer linearen Schal tun» konstant Bei der linearen Codierung mit einem Codierer ist die Größe des Quantisierungsschrittes konstant, während die bei dem Codiervorgang zu behandelnde analoge Menge für jede Ziffer unterschiedlich ist. d.h.. das Gewicht für jede Ziffer ist verschieden. Falls deshalb der zulässige Schrittfehler definitiv auf die einzelne Ziffer übertragen wird, sieigt

in der zulässige relative Fehler für die Ziffer mit der größten Wertigkeit (MSD) geringer an. Eine gleichartige Tendenz beobachtet man im Falle einer nichtlinearen Codierung.

Wenn die Codierung aufeinanderfolgend von der ZilTer des größeren Gewichts ausgeführt wird, steigt somit bei einem bekannten Svstern, bei dem ein gleichförmiges interdigitales Zeitintervall ausgewählt wird, der Schrittfehler progressiv an, da der zulässige relative Fehler für die Ziffer größeren Gewichts kleiner ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Codiersystem der eingangs erwähnten Art Fehler der Codierung zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Polaritäten der Eingangssignale durch die erste Stufe in der Zeit-

periode bestimmt werden, in der die absoluten Werte der Signale durch die zweite und die folgenden Stufen codiert werden. Es wird also auf die Codierung in einer bestimmten Stufe durch das Ergebnis der Codierung in der vorangehenden Stufe eingewirkt.

Gemäß der Erfindung werden insbesondere die Zeiten, die für die Ausführung der Codierung in der zweiten und den folgenden Stufen erforderlich sind, ungleich gemacht, wobei PCM-Impulse mit zueinander ungleichen Intervallen, die von diesen Stufen erzeugt worden sind, einmal gespeichert und dann in Reihen-PCM-Impulse mit zueinander gleichen Intervallen umgewandelt werden. Somit ist das interdigitale Zeitintervall nicht gleichförmig, sondern es wird eine ansteigend größere Zeit der Codierung den Ziffern mit größerem Gewicht zugeteilt, wodurch die Differenz des Schrittfehlers zwischen den Ziffern verringert wird und die der Codierung aller Ziffern zugeteilte Gesamtzeit wirksam verwendet wird, um den Codierfehler zu verringern.

Nachfolgend wird das Codiersystem nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. I ein Blockschaltbild eines bekannten Codiersystems,

F i g. 2 eine Zeittafel der Operation des bekannten Systems nach Fig. I,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 eine Zeittafel der Operation der Ausfüh-

rungsform nach der Erfindung,

F i g. 5 Schaltbilder der Codierkreisstufen der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 3 und

F i g. 6 eine Zeittafel einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines bekannten nichtlinearen Kaskadencodierer, wobei beispielsweise ein Codiersystem mit vier Bits gezeigt ist. Das Arbeitsprinzip dieses Codierers ist in der USA.-Patentschrift 3 161868 beschrieben.

Während das Ausgangssignai nacheinander durch die in Kaskade geschalteten Codierkreisstufen läuft, die entsprechend den Codierbitnummern S1 bis 54 numeriert sind, erzeugt nach Fig. I jede Stufe den

PCM-Impuls jeder entsprechenden Ziffer COI bis (04. tier durch die limsetzungsschaltung (Y)V!' in Rcihen-PCM-Impulse umgesetzt wird.

Als Beispiel einer Umsetzungsschaliung können I ND-Torc und ODHR-T ore verwendet werden, die durch einen vierphasigen ZilTernimpuls gesteuert werden. Die Zeittafel der Operation des Codierers der I" ig. 1 ist in F i g. 2 gezeigt. /Ί bis /'4 sind Synjhronis'-.'rimpulse. die die C'ixlieruritis/eiten der Stufen angehen. Das interdigitale Zeitintervall ist gleichförmig. Deshalb ist tier d\namisclic Schrittfehler bei leder Zitier unterschiedlich, und ein Fehler in der ZilFer mit der größten Wertigkeit, d. h. der ersten ZiITe;'. ergibt einen sehr großen F.iiifluß.

F- ig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Codierers, der eine Ausführungsform der Hrfiiiduni: zciet. wobei esi'-h auch um ein Codiersvsiem mit \ier Biis handelt.

Das Eingangssignal wird durch die Cileichrichterschaltung REC gleichgerichtet, und das Polaritätsdiskriminierergebnis CO! wird in Übereinstimmung mit dem Synchronisierimpuls für du Verwendung der Codierung P1 erzeugt. Der gleichgerichtete Ausgang wird der Schaltung zum aufeinanderfolgenden Codieren des absoluten Wertes CD zugeführt, wo die Codierung der zweiten, dritten und vierten Ziffer ausgeführt wird. Bei diesem Beispiel wird der Kaskadencodierer CD verwendet, d. h.. CD ist aus den Stufen .S'2. S3 und S4 zusammengesetzt, wie dies Fig. 1 zeigt. Einzelheiten des Blockschaltbildes der F i g. 3 sind in F i g. 5 dargestellt. F i g. 5 (a) zeigt die Gleichrichterschaltungsstufe, in der A einen Breitband-Gleichstromverstärker mit hoher Verstärkung und CO einen Komparator darstellen. Ein Ausführungsbeispiel des Komparators ist in F i g. 5 (b) gezeigt. F i g. 5 (c) zeigt die Codierschaltung der zweiten und nachfolgenden Codierstufen. Diese Schaltungen sind auch in der USA.-Patentschrift 3 161 868 dargestellt.

Die Anordnung, der Aufbau und die Funktion jeder Stufe nach der Erfindung sind gleich denen einer bekannten Anordnung, wie diese in F i g. 1 dargestellt ist, jedoch ist das System zum Steuern dieser Stufen neuartig, wie beschrieben.

Bei dem in Fig. 1 oder 3 dargestellten Kaskaden-Codierer sind die PCM-Ausgangssignale COI und C04 der ersten und der letzten Stufe einfach codierte Ausgangssignale, die keine weitere Bedeutung haben, wahrend die Ausgangssignale C02 und C 03 der zweiten und der dritten Stufe auf die Codierung in den nachfolgenden Stufen einwirken. Die Vorspannungen 4 V 1 und ^f/ 2 gemäß F i g. 5 (c) werden in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs in df»m vorangehenden Komparator CO erzeugt. Das codierte Ausgangssignal 1 und das codierte Ausgangssignal 0 der ersten Stufe werden gleichgerichtet, und deshalb wirkt das Ausgangssignal COI der ersten Stufe nicht auf das codierte Ausgangssignal der zweiten Stufe. Durch das Ausgangssignal C 04 der letzten Stufe wird kein Einfluß ausgeübt, da kein Einheitskreis der letzten Stufe folgend angeschaltet ist.

Der analoge Ausgang von Si wird an die zweite Stufe angelegt, wobei er die zweite und nachfolgende Stufe beinflußt, jedoch ist ihr digitaler Ausgang COI für die Operation jeder anderen Stufe belanglos. Deshalb ist der Zeitpunkt der Erzeugung von COl nicht notwendigerweise früher als die Erzeugung des digi talen Ausganges C02 der zweiten Stufe. Falls dieser Zeitpunkt so ausgewählt wird, daß er an irgendeinem Punkt während der Periode vorhanden ist. wenn die Codierung des ahsoliiu-n Welles ausgeführt wird. U in \:-:'i'-i Fehler in der Codieioperation aiii. In jeder Stufe wird die Polarität nach der Wellenumforniiing. wieder Gleichrichtung. Verstärkung oder Vorspaimungsavldilion. bestimmt, jeduch wird durch eine solche \S ellenformumwatullung eine Ansprechwellcnloi m cri'i'Uül. Wiihrend der Ansprechzeit, die für uen impfang der Ansprechwcllciifurm an dem bestimmten Wert erforderlich ist. ist kein Fehler zwischen der

ίο .Anspreehwellenfoini und dem vorbestimmten ^ er! vorhanden. Dieser Fehler w ird mit der /.eil verringert. F-ig. 4 ist eine Zeiltale!, die nut besonderer Betonung der Steuerimpulse und des digitalen Ausgangs des Codiert stems der vorliegenden Au-.führuiig--l'V iv.

angegeben ist. in der PI bis /)4 iiuli\ iduell Ziffcinimpiilse bezeichnen. /¹I his /'4 die SteuerinijuiNe smd. iiivi den Arheitszeiipimki ties Komparator in jede- Stufe anzuweisen, und COl bis C 04 die digi talen Ausgänge der bezeichneten Stufen sind. Bei der

Erfindung wird die Pola.:(ätsdiskriminierzeit so eingestellt, daß sie unmittelbai vor der Anlegung des nächsten Eingangsabtastwertes liegt, so daß der Schrittfehler, der durch den Fehler dos Verlaufes der Wellenform in der ersten Stufe bewirkt wird, auf ein Minimum verringert wird Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Polaritätsdiskriminierung gleichzeitig mit der Codierung des Schlußbits ausgeführt. Jedoch kann /' 1 zu einer wahlweisen Zeit zwischen den Arbeitszeitpunkt der zweiten Ziller und der Anlegung des nächsten Fiingangsahtastwertes gegeben werden. Auch das Zeitintervall zwischen den Steuerimpulsen Pl, Pl und /^J3. die zu der Vergleichsauffindungszeit der zweiten, dritten und vierten Zitier während der Codierung der absoluten Werte gegeben werden, ist ungleichmäßig zugeteilt, d. h.. die längere Zeit ist dem Verlauf der Wellenform der Stufe zugeteilt, welche die Zitier des größeren Gewichts behandelt, um den dynamischen Codierfehler zu verringern.

Da die Polaritätsdiskriminicrzifier nach der /weiten Ziffer gemäß dem System nach dieser Ausführungsform auftritt, wenn dies notwendig ist. um als Ausgang die in Reihe codierten Impulse zu erhalten, tlie durch die Reihenfolge der ZtlTerzahl in bekannter Weise angeordnet sind, wird der Ausgang jeder Ziller z.eitwcilig gespeichert und dann in der gewünschten Reihenfolge und dem gewünschten Zeitintervall gelesen. Die Schaltung Λ/ für diese Zwecke ist in Fig. 3 dargestellt, welche die Ausbildung der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Es handelt sich um eine übliche Art einer Schallung, die aus einem Speicherkreis mit drei Bits (Fhp-Flop-Kreis FI) und Schreibund Lese Toren Zusammengesetz', ist.

Die Zeithezichung der Steuerimpulse für jede Ziffer ist in F i g. 6 gezeigt. Diese Ausführungsform ist für einen PCM-Codierer vorgesehen, bei dem die Codierung für ein PCM-Signal mit sieben ZilTern ausgeführt wird. Die für die Codeidcnlidzieruiii» zulässige Zeit ist ausreichend sowohl der ersten (Polaritütsumsetzungsstufc) als auch der zweiten Stufe zugeteilt, während nur die Hälfte eines Zeitspaltes der vierten und nachfolgenden Stufe zugeteilt ist.

Bei Anwendung einer solchen Zcitzutcilimg können die geforderten Verstärkereigenschaften in jeder Stufe und insbesondere die Wellettfornumspreeli/eil meist gleichförmig gemacht werden. Des weiteren kann ein Verstärker verwendet werden, der eine Wellenfoimansprechzeit aufweist, die etwa 80"» größer als hei

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einem bekannten Codiersystcm ist. Dies trägt wesent- tung usw. verursacht wird, indem die Zeitsteuerung

lieh zu der wirtschaftlich vorteilhaften Masscnproduk- bei einem bekannten Codiersystem verbessert wird,

tion bei. Somit schafft die Erfindung ein Codiersystcm mit

Insoweit verringert das Codicrsyslem nach der Er- hoher Genauigkeit und folglich hoher Gcschwindig-

fnidung vorteilhaft den dynamischen Codicrfchlcr, b keil. Besonders groß ist die industrielle Bedeutung

der durch das Ansprechen der Wellenform der Schal- dieses Systems.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Codiersystem mil einer Mehrzahl von in Kaskade geschalteten Finheitscodierkreisstufen in einer Anzahl, die gleich ιLt Zahl der codieiten Bits ist. wobei Eingangssignal.· der ersten Stute zugeführt werden, diese Eingangssignale gleichgerichtet werden und die Polaritäten dieser Eingangssignale durch die erste Stufe bestimmt werden, wobei ein Schritt der Codierung der absoluten Werte der Signale durch die zweite und die folgenden Stufen ausgeführt wird, diese Stufen PCM-Impulse der entsprechenden Ziffern erzeugen und die PCM-Impulse in Reihen-PCM-Impulse umgc —,deit werden, dadurch gekenn /.eic .iet, daß die Polaritäten tier Eingangssignal- durch dl· erste Stufe in der Zeitperiode bestimmt werden, in der die absoluten Werte der Signale durch die zweite und die folgenden Stufen codiert werden.

2. Codiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten, die für die Ausführung der Codierung in der zweiten und den folgenden Stufen rrforderlich sind, ungleich gemacht werden und daß PCM-Impulse mii zueinander ungleichen Intervallen, die von diesen Stufen erzeugt worden sind, einmal gespeichert und dann in Reihen-PC "vf-Impulse mit zueinander gleichen Intervallen umgewandelt wei 'en.