DE2333299B2 - Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Analog-Signalen in PCM-Signale und von PCM-Signalen in Analog-Signale - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Analog-Signalen in PCM-Signale und von PCM-Signalen in Analog-SignaleInfo
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Description
Bei der Übertragung von Nachrichtensignalen zwischen einer Sendestelle und einer Empfangsstelle sind in
Analogform vorliegende Nachrichtensignale häufig in digitaler Form über die Sendestelle mit der Empfangsstelle verbindende Übertragungsstrecken zu übertragen.
Dabei werden die betreffenden Nachrichtensignale über die jeweilige Übertragungsstrecke häufig in
pulscodemodulierter Form übertragen. Bevor die Nachrichtensignale in dieser Form vorliegen, also als
PCM-Signale auftreten, sind sie auf der Sendeseite häufig zunächst in pulsamplitudenmodulierter Form
vorhanden, also als PAM-Signale. In diese Modulationsform, also als PAM-Signale, sind die über die
betreffende Übertragungsstrecke übertragenen PCM-Signale auf der Empfangsseite häufig wieder weiterzuführen.
Im Zusammenhang mit der Umsetzung von PAM-Signalen in PCM-Signale und von PCM-Signalen in
PAM-Signale ist es bereits bekannt (DT-OS 20 24 963), nicht jeweils eine lineare Umsetzung der einen Signale
in die anderen Signale vorzunehmen, sondern eine Umsetzung entsprechend dem Verlauf einer nichtlinearen
Knickkennlinie vorzunehmen, und zwar sendeseitig entsprechend dem Verlauf einer Kompandierungskenn-
linie und empfangsseitig entsprechend dem Vertauf einer Expandierungskennlinie. Dabei ist so vorgegangen,
daß die PAM-Signale dem einen Eingang eines Vergleichers zugeführt werden, dessen anderem Eingang
die Ausgangsspannung eines sogenannten Codierers zugeführt wird. Die Ausgangsspnnnung dieses
Codierer= ändert sich auf die Zuführung einer sich linear
ändernden Eingangsspannung entsprechend einer sich logarithmisch ändernden Quantisierungskennlinie. Die
Steuerung der Abgabe der Ausgangsspannung von dem Codierer erfolgt von einer Codiersteuerung her, die
außerdem den Zählbetrieb eines Zählers steuert, dessen jeweilige Zählerstellung die der jeweiligen Augenblicksamplitude der Ausgangsspannung des Codierers entsprechende
Codefolge darstellt Wird eine Obereinstimmung zwischen der Amplitude des PAM-Signals und
dem Ausgangssignal des Codierers festgestellt, so wird der Betrieb des Zählers stillgesetzt. Der erreichte
Zählerstand des Zählers wird dann als das dem genannten PAM-Signal entsprechende PCM-Signal
ausgesendet Dieses PCM-Signal wird *aif der Empfangsseite
in ein Schieberegister eingeleitet, welches
über eine Codiersteuerung einen Decoder ansteuert Dieser Decoder gibt auf die betreffende Ansteuerung
hin ein Ausgangssignal ab, das sich entsprechend dem Verlauf einer zu der genannten Kompandierungskennlinie
passenden gegenläufigen Expandierungskennlinie ändert Mit Erreichen einer der Codefolge des
PCM-Signals entsprechenden Amplitude der Ausgangsspannung des Decoders wird dessen Ausgangsspannung
empfangsseitig als dem PCM-Signal entsprechendes PAM-Signal abgegeben.
Obwohl bei der vorstehend betrachteten bekannten Schaltungsanordnung PAM-Signale in PCM-Signale
unter Berücksichtigung einer Kompandierungskennlinie und PCM-Signale in PAM-Signale unter Berücksichtigung
einer zu der betreffenden Kompandierungskennlinie gegenläufigen Expandierungskennlinie umgesetzt
werden können, ist der erforderliche schaltungstechnische Aufwand jedoch relativ hoch. Dies wird besonders
deutlich, wenn man einmal den Einsatz der vorstehend betrachteten Anordnungen in einem Nachrichtenübertragungssystem
betrachtet, bei dem die einzelnen Nachrichtenübertragungsstellen jeweils eine Empfangsstelle und eine Sendestelle aufweisen. In diesem Fall sind
dann für jede derartige Nachrichtenübertragungsstelle die beiden vorstehend betrachteten bekannten Anordnungen
vorzusehen.
Bei einer weiteren (aus der FR-PS 2133 522) bekannten Schaltungsanordnung zur Umsetzung von
PAM-Signalen in PCM-Signale und zur Umsetzung von PCM-Signalen in PAM-Signale wird zur Umsetzung der
PAM-Signale in PCM-Signale eine zeitlich sich ändernde Ausgangsspannung eines als Funktionsgenerator
arbeitenden Digital-Analog-Umsetzers, der von einem taktgesteuerten Impulszähler angesteuert wird, mit dem
PAM-Signal in einem Analog-Vergleicher verglichen. Bei Feststellung einer Übereinstimmung zwischen den
miteinander verglichenen Signalen gibt der Analog-Vergleicher ein Ausgangssignal ab, welches zur
Stillsetzung eines weiteren, gesondert vorgesehenen Zählers ausgenutzt wird, der dem betreffenden Analog-Vergleicher
zugehörig ist. Dieser gesonderte Zähler ist ebenfalls taktgesteuert Die Zählerstellung dieses
gesonderten Zählers entspricht dem umzusetzenden PAM-Signal.
Zur Umsetzung eines PCM-Signals in ein PAM-Signal wird bei der betreffenden bekannten Schaltungsanordnung
das PCM-SignaJ nach Einspeicherung in einem Eingaberegister mit einer sich kontinuierlich ändernden
Codefolge in einem Digital-Vergleicher verglichen. Diese sich kontinuierlich ändernde Codefolge liefert
entweder ein gesonderter taktgesteuerter Zähler oder der Zähler, der den Digital-Analog-Wandler steuert.
Stellt der Digital-Vergleicher eine Übereinstimmung zwischen den miteinander verglichenen Codes fest so
wird die zu dem betreffenden Zeitpunkt von dem
ίο Digital-Analog-Wandler abgegebene analoge Ausgangsspannung
über eine von dem Digital-Vergleicher aktivierte Ausgangseinrichtung abgegeben. Diese Ausgangsspannung
entspricht damit dem umzusetzenden PCM-Signal.
Wie vorstehend dargelegt benötigt die betrachtete bekannte Schaltungsanordnung unter anderem zumindest
zwei Zähler für die Umsetzung eines PAM-Signals in ein PCM-Signal und zur Umsetzung eines PCM-Signals
in ein PAM-Signal.
Es ist zwar auch (aus der Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 10, Nr. 9, Februar 1968, Seiten
1372 und 1373) eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Analog-Signalen in Digital-Signale und
zur Umsetzung von Digital-Signalen in Analog-Signale bekannt. Zur Umsetzung der Analog-Signale in
Digital-Signale wird das jeweilige Analog-Signal mit der Ausgangspannung eines Dreieck-Signal-Generators
verglichen. Mit der Ansteuerung des Dreiecksignal-Generators wird ferner ein Zähler angesteuert Bei
Feststellung einer Übereinstimmung zwischen dem unzusetzenden Analog-Signal und der vom Dreiecksignal-Generator
abgegebenen Ausgangsspannung gibt ein Analog-Vergleicheir ein Entriegelungssignal ab,
durch das das bei der betreffenden Zählerstellung des Zählers vorhandene Zählerausgangssignal einem Ausgaberegister
zugeführt wird, von dessen Ausgang das dem umgesetzten Analog-Signal entsprechende Digital-Signal
abnehmbar ist.
Zur Umsetzung eines Digital-Signals in ein Analog-Signal wird das betreffende Digital-Signal einem Eingaberegister zugeführt, dessen Ausgänge an den einen Eingängen eines Digital-Vergleichers angeschlossen sind, der mit weiteren Eingängen an den Zählerausgängen des genannten Zählers angeschlossen
Zur Umsetzung eines Digital-Signals in ein Analog-Signal wird das betreffende Digital-Signal einem Eingaberegister zugeführt, dessen Ausgänge an den einen Eingängen eines Digital-Vergleichers angeschlossen sind, der mit weiteren Eingängen an den Zählerausgängen des genannten Zählers angeschlossen
<-5 ist. Stellt dieser Digital-Vergleicher eine Übereinstimmung
der miteinander verglichenen Codes fest, so gibt er ein Ausgangssignal ab, welches ein UND-Glied
entriegelt, das mit seinem anderen Eingang am Ausgang des Dreiecksigmal-Generators angeschlossen ist. Das
am Ausgang des genannten UND-Gliedes auftretende Signal stellt das dem genannten Digital-Signal entsprechende
Analog-Signal dar. Obwohl die gerade betrachtete bekannte Schaltungsanordnung mit nur einem
Zähler arbeitet, ist der insgesamt noch erforderliche schaltungstechnische Aufwand relativ hoch. So benötigt
nämlich die betreffende Schaltungsanordnung neben den genannten Schaltungselementen noch einen gesonderten
Phasendetektor oder Zeitdiskriminator und einen Steuerspannungsgenerator. Ferner erfolgt bei der
betrachteten bekannten Schaltungsanordnung die Umsetzung der Singale jeweils nicht unter Berücksichtigung
einer nichtlinearen Knickkennlinie. Für eine solche Umsetzung eignet sich nämlich nicht ohne weiteres der
vorgesehene Dreiecksignal-Generator. Ferner ist bei der betrachteten bekannten Schaltungsanordnung keine
Steuerung der Aufnahme eines umzusetzenden Digital-Signals in dem Aufnahmeregister und auch keine
Steuerung der Abgabe eines umgesetzten Digital-Si-
gnals aus dem Ausgaberegister vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie Analog-Signale in PCM-Signale und
PCM-Signale in Analog-Signale mit geringerem schaltungstechnischen Aufwand umgesetzt werden können,
als dies bei den bekannten Anordnungen der Fall ist.
Ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur Umsetzung von insbesondere durch PAM-Signale
gebildeten Analog-Signalen in PCM-Signale unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie
und zur Umsetzung von PCM-Signalen in Analog-Signale, insbesondere PAM-Signale, unter Berücksichtigung
einer nichtlinearen Knickkennlinie, wobei zur Umsetzung der Analog-Signale in PCM-Signale eine
entsprechend dem Verlauf der nichtlinearen Knickkennlinie zeitlich sich ändernde Ausgangsspannung
eines Funktionsgenerators mit dem jeweiligen Analog-Signal in einem Analog-Vergleicher verglichen wird, der
bei Übereinstimmung des jeweiligen Analog-Signals mit der Ausgangsspannung des Funktionsgenerators die
Einspeicherung einer der betreffenden Amplitude der genannten Ausgangsspannung entsprechenden Codefolge
von einem taktgesteuerten Zähler in einem Ausgaberegeister bewirkt, und wobei zur Umsetzung
der PCM-Signale in Analog-Signale die PCM-Signale jeweils nach Einspeicherung in einem Eingaberegister
mit sich kontinuierlich ändernden Codefolgen von einem taktgesteuerten Zähler in einem Digital-Vergleicher
verglichen werden, der bei Übereinstimmung des jeweils umzusetzenden PCM-Signals mit einer der
genannten Codefolgen die Weiterleitung der zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Ausgangsspannung
des Funktionsgenerator als das dem betreffenden PCM-Signal entsprechende Analog-Signal bewirkt,
wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die genannten Zähler durch ein
einziges taktgesteuertes Register gebildet sind, das innerhalb jedes Umsetzzyklus von seinen Registerstufen
Ausgangssignale in sämtlichen Kombinationen abgibt, und daß das letzte Ausgangssignal dieses
Registers innerhalb jedes Umsetzzyklus zur Steuerung der Abgabe einer Codefolge aus dem Ausgaberegister
und zur Steuerung der Einspeicherung eines PCM-Signals in das Eingaberegister ausgenutzt ist.
Es ergibt sich der Vorteil, daß mit geringerem schaltungstechnischen Aufwand bei der Umsetzung von
PCM-Signalen in Analog-Signale und von Analog-Signalen in PCM-Signale ausgekommen werden kann als
bei den bekannten Umsetzschaltungsanordnungen. Insbesondere kommt die vorliegende Erfindung für eine
solche Umsetzung auf der einen Seite mit nur einem, als Zähler arbeitenden taktgesteuerten Register aus, wobei
dieses taktgesteuerte Register bzw. dieser Zähler überdies noch dazu ausgenutzt wird, mit seinem letzten
Ausgangssignal innerhalb jedes Umsetzzyklus die Abgabe einer einem umgesetzten Analog-Signal entsprechenden
Codefolge aus einem Ausgaberegister und die Einspeicherung eines umzusetzenden PCM-Signals
in ein Eingaberegister zu steuern; auf der anderen Seite werden bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
gesonderte Phasendetektoren, Zeitdiskriminatoren oder Steuerspannungsgeneratoren nicht benötigt.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsgenerator ausgangsseitig
über einen durch den Digital-Vergleicher steuerbaren Schalter mit einem Kondensator verbunden. Hierdurch
ergibt sich ein relativ einfacher schaltungstechnischer Aufbau für die Bereitstellung der dem jeweils in ein
Analog-Signal umzusetzenden PCM-Signal entsprechenden Ausgangsspannung des Funktionsgenerators.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kondensator über einen weiteren
Schalter mit der Empfangsseite einer Teilnehmerschaltung verbunden, wobei dieser weitere Schalter durch
von dem Register abgegebene Impulse betätigbar ist, die mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen,
mit dem die in Analog-Signale umzusetzenden
ίο PCM-Signale auftreten. Hierdurch ergibt sich der
Vorteil, das dem jeweiligen PCM-Signal entsprechende Analog-Signal zum Zeitpunkt des Auftretens von
Zeitfächern weiterleiten zu können, die zu einem der jeweiligen Sende-Empfangs-Stelle für die Signalabgabe/Signalaufnähme
zugeteilen Zeitkanal mit zyklisch wiederholt in aufeinanderfolgenden Pulsrahmen auftretenden
Zeitfächern gehören.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Analog-Vergleicher die in
PCM-Signale umzusetzenden Analog-Signale über einen Schalter auf, der durch von dem Register
abgegebene Impulse betätigbar ist, die mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen, mit dem die
PCM-Signale auftreten. Hierdruch ergibt sich der Vorteil, die von der jeweiligen Sende-Empfangs-Stelle
abgegebenen Analog-Signale zum Zeitpunkt ihrer Abgabe dem Analog-Vergleicher direkt zuführen zu
können.
Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist für die Abgabe der jeweils
gebildeten PCM-Signale ein dynamischer Speicher vorgesehen, der eingangsseitig über eine Einspeichersteuerschaltung
mit dem Ausgängen des Registers verbunden ist und der ausgangsseitig über eine
Ausspeichersteuerschaltung mit einer PCM-Übertragungsstrecke
verbunden ist, wobei die Einspeichersteuerschaltung eine Halteschaltung aufweist, die auf die
Abgabe eines Ausgangssignals von dem Analog-Vergleicher ein eine weitere Einspeicherung von Signalen
des Registers in dem dynamischen Speicher bis zum Auftreten des nächsten von dem Register abgegebenen
Impulses der Impulse, die mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen, mit dem die in Analog-Signale
umzusetzenden PCM-Signale auftreten, verhindert, und wobei die Ausspeichersteuerschaltung jeweils
mit Auftreten eines der zuletzt genannten Impulse die Ausgangsseite des dynamischen Speichers zu der
PCM-Übertragungsstrecke durchschaltet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen
so schaltungstechnischen Aufwands hinsichtlich des Festhaltens des dem jeweiligen Analog-Signal entsprechenden
PCM-Signals vor einer Abgabe an die PCM-Übertragungsstrecke.
Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsgenerator lediglich durch solche Codebits für die Abgabe der Ausgangsspannung ansteuerbar, welche den das Vorzeichen-Bit und den Amplitudenbereich einer Spannung eines PCM-Signals unter Zugrundelegung der nichtlinearen Knickkennlinie angebenden Quantisierungsbits entsprechen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines relativ geringen schaltungstechnischen Aufwands für den Funktionsgenerator.
Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsgenerator lediglich durch solche Codebits für die Abgabe der Ausgangsspannung ansteuerbar, welche den das Vorzeichen-Bit und den Amplitudenbereich einer Spannung eines PCM-Signals unter Zugrundelegung der nichtlinearen Knickkennlinie angebenden Quantisierungsbits entsprechen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines relativ geringen schaltungstechnischen Aufwands für den Funktionsgenerator.
Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des
Funktionsgenerators durch die zuvor genannten Codebits über eine Decoderschaltung.
Dies bringt den Vorteil eines besonders einfachen
Dies bringt den Vorteil eines besonders einfachen
Aufbaus des Funktiongenerators mit sich.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung dient dazu, die von Teilnehmerstellen, wie der
Teilnehmerstelle TIn, abgegebenen Analog-Signale in PCM-Signale umzusetzen und für die betreffenden
Teilnehmerstellen abgegebene PCM-Signale in Analogsignale umzusetzen, die dann den betreffenden
Teilnehmerstellen zugeführt werden. Bei der betreffenden Umsetzung der Analog-Signale in PCM-Signale
und der PCM-Signale in Analog-Signale soll jeweils eine nichtlineare Knickkennlinie berücksichtigt werden, und
zwar im Falle der Umsetzung der Analog-Signale in PCM-Signale als Kompandierungskennlinie und im
Falle der Umsetzung der PCM-Signale in Analog-Signale als Expandierungskennlinii, wobei die beiden
Kennlinien komplementär zueinander verlaufen sollen.
Um die zuvor erwähnten Umsetzfunktionen zu erfüllen, weist die in der Zeichnung dargestellte
Schaltungsanordnung ein von einem Taktgenerator TG angesteuertes Register Reg auf, welches eine der
Anzahl der ein PCM-Signal bzw. ein PCM-Wort bildenden Bits entsprechende Anzahl von Registerstufen
aufweist. Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß ein PCM-Signal aus acht Bit besteht; demgemäß besteht
das Register Reg aus acht Registerstufen. Diese Registerstufen sind miteinander verbunden, so daß das
Register Reg als rein binärer Frequenzuntersetzer arbeitet. Die Taktimpulsfrequenz der von dem Taktgenerator
TG abgegebenen Taktimpulse ist so gewählt, daß innerhalb einer Zeitspanne zwischen dem Auftreten
zweier aufeinanderfolgender PCM-Signale das Register Reg sämtliche mögliche Stellungen einnimmt. Geht man
z. B. davon aus, daß der zeitliche Abstand des Auftretens aufeinanderfolgender PCM-Signale gleich 125 μπι beträgt,
so kann der Taktgenerator TG Impulse mit einer Frequenz von 2,048 Mhz an das Register Reg abgeben,
welches eine Frequenzuntersetzung entsprechend einem Verhältnis 1 :28 vornimmt.
Sämtliche Registerstufen des Registers Reg sind mit ihren Ausgängen an den einen Eingängen eines
Digital-Vergleichers Vgl 2 — der digitale Signale vergleicht — angeschlossen, an dessen anderen
Eingängen die Ausgänge eines hier als dynamischer Speicher ausgebildeten Speichers Span angeschlossen
sind. Als dynamischer Speicher sei hier ein Speicher verstanden, der eine ihm zugeführte Information für
eine gewisse Dauer festzuhalten gestattet, beispielsweise für die Dauer von 125 με, wozu zum Beispiel
Ladungsspeicherkapazitäten von Halbleiterbauelementen, insbesondere von MOSFET-Bauelementen, ausgenutzt
werden können. Der dynamische Speicher Span weist eine der Anzahl der ein PCM-Signal bildenden
Bits entsprechende Anzahl von Speicherstufen auf, das sind im vorliegenden Fall acht Speicherstufen. Jeweils
entsprechende Stufen des Registers Reg und des dynamischen Speichers Span werden durch den
Digital-Vergleicher Vgl 2 hinsichtlich ihrer Inhalte
miteinander verglichen. Der Digital-Vergleicher Vgl 2
kann dabei in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise aus Exklusiv-Oder-Gliedern aufgebaut sein, die »1«
-Signale nur dann abgeben, wenn die Koinzidenz sämtlicher verglichener Bits erfüllt ist Der dynamische
Speicher Span ist eingangsseitig mit einer Einspeichersteuerschaltung
verbunden, die aus den einzelnen Speicherstufen individuell vorgeschalteten UND-Gliedern
Ge 1, Ge 2, Ge 3, Ge 4, Ge 5, Ge 6, Ge 7 und Ge 8 besteht. Diese UND-Glieder GEi bis Ge8 sind mit
ihren einen Eingängen an Eingangsklemmen e 1, e2, e3, e4, e5, e6, e7 bzw. e8 angeschlossen, die mit einer
entsprechenden Anzahl von eine ankommende PCM-Übertragungsstrecke bildenden PCM-Leitungen verbunden
sind. Die erwähnten UND-Glieder Ge 1 bis Ge 8 sind mit ihren anderen Eingängen — ggfs. über
eine einstellbare Verzögerungsschaltung — angeschlossen. Die Impulsformerschaltung Is kann ein aus einem
ίο Kondensator und einem Widerstand bestehendes
Differenzierglied enthalten, zu dessen Widerstand eine Diode parallel geschaltet ist. Die betreffende Impulsformerschaltung
Is ist dabei so bemessen, daß sie auf das Auftreten eines negativen Signalsprungs in der letzten
Registerstufe des Registers Reg hin einen Ausgangsimpuls abgibt, dessen Dauer dem zeitlichen Abstand
zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Impulse von dem Taktgenerator TG entspricht Dies bedeutet, daß
am Ausgang der Impulsformerschalung Is alle 125 \is ein
»l«-lmpuls auftritt, auf dessen Auftreten hin die erwähnten UND-Glieder Ge t bis Ge 8 übertragungsfähig
werden. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen werden. Auf die Impulsformerschaltung
kann ggfs. verzichtet werden, und zwar dann, wenn anstelle der von ihr abgegebenen Impulse entsprechende
externe Steuer- bzw. Synchronisierimpulse verwendet werden.
Die Ausgänge sämtlicher Registerstufen des Registers Reg sind ferner über eine Einspeichersteuerschaltung
bestehend aus Sperrgliedern GSl, GS2, GS3, GS 4, GS 5, GS 6, GS 7, GS 8, mit den Eingängen der
Speicherstufen eines weiteren dynamischen Speichers Spab verbunden. Die betreffenden Ausgänge des
Registers Reg sind dabei mit den Signaleingängen der Sperrglieder GS i bis GS 8 verbunden. Der dynamische
Speicher Spab, der wie der dynamische Speicher Span aufgebaut sein kann, enthält, wie der dynamische
Speicher Span, eine der Anzahl der ein PCM-Signal bildenden Bits entsprechende Anzahl von Speicherstufen.
Die Ausgänge sämtlicher Speicherstufen des Speichers Spab sind jeweils mit einem Eingang eines
UND-Gliedes Ga 1, Ga 2, Ga 3, Ga 4, Ga 5 Ga 7 bzw. Ga 8 verbunden. Die anderen Eingänge sämtlicher
zuvor genannter UND-Glieder Ga 1 bis Ga 8 sind — ggfs. über eine einstellbare Verzögerungsschaltung —
gemeinsam an dem Ausgang der oben bereits erwähnten Impulsformerschaltung Is angeschlossen.
Die Ausgänge der UND-Glieder Ga i bis Ga 8 sind an Anschlußklemmen a 1, a 2, a 3, a 4, a S, a 6, a 7 bzw. a 8
so von einer abgehenden PCM-Übertragungsstrecke zugehörigen PCM-Leitungen angeschlossen.
Die Sperreingänge der zuvor genannten Sperrglieder GSl bis GS 8 sind gemeinsam an dem Ausgang einer
Halteschaltung HS angeschlossen, die im einfachsten Fall durch eine bistabile Kippschaltung FFgebildet sein
kann, deren einer Ausgang, — und zwar der bei gesetzter Kippschaltung ein »!«-Signal führende
Ausgang, — mit den Sperreingängen der Sperrglieder GSl bis GS 8 verbunden ist. Die bistabile Kippschaltung
FF ist mit ihrem Rückstelleingang R an dem Ausgang der oben erwähnten Impulsformerschaltung Is
angeschlossen. Damit wird die betreffende Kippschaltung FFaIIe 125μβ zurückgestellt Der Setzeingang S
der Kippschaltung FF ist — gegebenenfalls direkt — an dem Ausgang eines Analog-Vergleichers VgIi angeschlossen,
auf dessen Funktion noch weiter unten näher eingegangen werden wird.
Die bezogen auf den Anschluß des Taktgenerators
Die bezogen auf den Anschluß des Taktgenerators
TCaIs die letzten vier Registerstufen des Registers Reg
anzusehenden vier Registerstufen sind ferner an einem Funktionsgenerator FG angeschlossen. Dabei ist die
letzte Registerstufe des Registers Reg — das ist die am weitesten rechts in der Zeichnung liegende Registerstufe
— direkt mit dem Funktionsgenerator FG verbunden, während die Ausgänge der der betrachteten Registerstufe
unmittelbar benachbarten drei Registerstufen des Registers Reg über eine Decoderschaltung Ds mit dem
Funktionsgenerator FG verbunden sind. Die Decoderschaltung Ds enthält einen Steuerdecoder CD, der
ausgangsseitig die Betätigungseingänge von acht Schaltern Si, 52, 53, 54, 55, 56, 57 bzw. S8
ansteuert Bei diesen Schaltern 51 bis 58 kann es sich
um elektronische Schalter handeln. Die betreffenden Schalter 51 bis 58 sind mit ihren einen Anschlüssen
gemeinsam an einer Konstantstromquelle / angeschlossen. Die anderen Anschlüsse der Schalter 51 bis 58 sind
mit Schaltungspunkten eines in ίτ-Schaltung vorliegenden
Kettenleiternetzwerks verbunden. Die Querwiderstände des betreffenden Kettenleiternetzwerks besitzen
alle ein und denselben Widerstandswert R; die in den äußeren Ableitwegen des betreffenden Kettenleiternetzwerkes
liegenden Widerstände, besitzen ebenfalls den Widerstandswert R. Die in allen übrigen Ableitwegen
des Kettenleiternetzwerkes liegenden Widerstände besitzen jeweils den Widerstandswert 2R. Durch diese
Dimensionierung der Widerstände des Kettenleiternetzwerkes ergibt sich, daß die an einem der erwähnten
Verbindungspunkte liegende Spannung aufgrund der Zuführung eines Konstantstroms von der Konstantstromquelle
1 her an den dem betreffenden Verbindungspunkt unmittelbar benachbarten Verbindungspunkt von Widerständen des betreffenden Kettenleiternetzwerks
auf die Hälfte ihres Wertes abgesunken ist, der an dem erstgenannten Verbindungspunkt vorhanden
ist Die somit am Ausgang des Kettenleiternetzwerks auftretende Ausgangsspannung setzt sich aus der
Summe der Spannungen zusammen, die aufgrund der den einzelnen Verbindungspunkten der Widerstände
des Kettenleiternetzwerks jeweils zugeführten Konstantströme vorhanden sind, wobei diese Ausgangsspannung
einen nichtlinearen Verlauf zeigt, wenn sämtlichen Verbindungspunkten der Widerstände des
Kettenleiternetzwerks von dem dem Ausgang des betreffenden Kettenleiternetzwerks gegenüberliegenden
Kettenleiternetzwerksende ausgehend nacheinander jeweils Konstantströme zugeführt werden. Die
somit verbundene Kennlinie hat dann einen Verlauf, wie er für die Umwandlung von PCM-Signalen in
Analog-Signale bzw. von Analog-Signalen in PCM-Signale häufig erwünscht ist (siehe z. B. F i g. 1 der DT-AS
15 37 970).
Die Ausgangs!;pannung des zuvor betrachteten
Kettenleiternetzwerks wird dem Umschalteingang eines für eine Umschaltung der Polarität der von dem
Kettenleiternetzwerk abgegebenen Ausgangsspannung auf das von der letzten (d. h. in der Zeichnung rechts
außen liegenden) Stufe des Registers jeweils abgegebene »0«- oder »!«-Bit hin dienenden Umschalters US
zugeführt, dessen Betätigungseingang mit dem Ausgang der letzten Registerstufe des Registers Reg verbunden
ist. Der Umschalter US ist mit zwei Umschaltausgängen, von denen jeweils einer mit dem Umschalteingang
verbunden ist, mit jeweils einen Eingang eines Verstärkers V verbunden, der die ihm an einem mit
einem Pluszeichen markierten Eingang zugeführten Signals in nichtinvertierter Form weitergibt und der die
ihm an seinen anderen mit einem Minuszeichen markierten Eingang zugeführten Signals in invertierter
Form abgibt. Der Verstärker V, der ein integrierter Verstärker ist, gibt auf seine Ansteuerung hin eine
Ausgangsspannung ab, die sich aus den Konstantstromeinspeisungen in das Widerstandskettenleiternetzwerk
entsprechenden geradlinigen Segmenten zusammensetzt, von denen sich benachbarte Segmente hinsichtlich
ihrer Steigung um einen Faktor 2 voneinander unterscheiden. Bezüglich der Konstantstromquelle / sei
noch bemerkt, daß diese in einer der Anzahl der Schalter 51 bis 58 entsprechenden Anzahl vorgesehen
sein kann, wobei jeder der Schalter 51 bis 58 dann mit einer solchen Konstantstromquelle in Reihe geschaltet
ist.
Am Ausgang des Verstärkers V und damit des Funktionsgenerators FG ist der eine Eingang des
bereits erwähnten Analog-Vergleichers Vgl 1 angeschlossen. Der andere Eingang dieses Analog-Vergleichers
Vgl 1 — der analoge Signale vergleicht — ist über eine Verbindungsleitung PAMab mit dem einen
Anschluß an einem Ausgang einer zu einer Teilnehmerschaltung gehörenden Tiefpaßschaltung 75 angeschlossen.
Der Betätigungseingang des Schalters Sab ist am Ausgang der Impulsformerschaltung Is angeschlossen.
An der im vorliegenden Fall pulsamplitudenmodulierten Signale führenden Leitung PAMab ist ferner ein
Kondensator Cl, dessen andere Belegung auf Masse liegt, speichert und ihm bei geschlossenem Schalter Sab
jeweils zugeführten Signale solange, bis ihm über den erneut geschlossenen Schalter Sab ein neues Signal
zugeführt wird.
Der Ausgang des Funktionsgenerators FG, der im übrigen auch in anderer Weise als dargestellt realisiert
sein kann (siehe z. B. DT-AS 20 11 056), ist ferner über
zwei hintereinander geschaltete Schalter San 1 und San 2 mit einem Eingang der Tiefpaßschaltung TS
verbunden. Der Schalter San 1 ist mit seinem Betätigungseingang an dem Ausgang d^s Digital-Vergleichers
Vgl2 angeschlossen; der Schalter 5an2 ist mit seinem
Betätigungseingang an dem Ausgang der Impulsformerschaltung fs angeschlossen. An der die beiden Schalter
Sani, San2 verbindenden Verbindungsleitung ist ein
Kondensator C2 mit seiner einen Belegung angeschlossen, der, wie noch ersichtlich werden wird, die vom
Ausgang des Funktionsgenerators FG bei jeweils geschlossenem Schalter San 1 abgegebene Signalspannungen
zwischenzuspeichern gestattet. Die andere Belegung des Kondensators C2 liegt auf Masse.
Die Tiefpaßschaltung TS ist mit einem weiteren Eingang und einem weiteren Ausgang mit einer
ebenfalls zu einer Teilnehmerschaltung gehörenden Gabelschaltung GS verbunden, an der über eine
Verbindungsleitung Anab eine Teilnehmerstelle Ήη angeschlossen ist. Durch die betreffende Gabelschaltung
GS erfolgt von der Tiefpaßschaltung TS her eine Vierdraht-Zweidraht-Umsetzung.
Nachdem zuvor der Aufbau der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung erläutert worden
ist, sein nunmehr die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung erläutert.
Zunächst sei angenommen, daß ein von der Teilnehmerstelle TIn abgegebenes Analog-Signal in ein
PCM-Signal unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie umzusetzen ist. Das von der Teilnehmerstelle
7Vn über die Verbindungsleitung Anab sowie die Gabelschaltung GS und die Tiefpaßschaltung TS
abgegebene Analog-Signal gelangt zu dem einen
Anschluß des Schalters Sab hin. Dieser Schalter wird alle 125 μ5 vom Ausgang der Impulsformerschaltung Is
her für die Dauer eines Bits der ein PCM-Signal bildenden Bits geschlossen; die Schließungsdauer des
Schalters Sab kann im vorliegenden Fall ca. 0,5 μβ
betragen. Auf die Schließung des Schalters Sab hin gelangt auf den Kondensator C1 eine Abtastprobe von
dem zuvor erwähnten Analog-Signal.
Auf die Aufgabe eines den Schalter Sab schließenden Impulses von der Impulsformerschaltung /5 beginnt das |0
Register Reg einen erneuten Durchlauf, innerhalb dessen sämtliche mögliche Registerstufeneinstellungen
auftreten. Die auf diese Registerstufeneinstellungen hin erfolgende Ansteuerung des Funktionsgenerators FG
bewirkt, daß dieser von seinem Ausgang ein Ausgangs-Spannungssignal mit dem obenerwähnten nichtlinearen
Verlauf abgibt Dieses Ausgangsspannungssignal wird mit der obenerwähnten Abtastprobe in dem Analog-Vergleicher
Vgl i verglichen. Stellt dieser Vergleicher Vgl 1 eine Übereinstimmung der miteinander verglichenen
Signale fest, so gibt er ein »!«-Signal an die Halteschaltung HS ab, wodurch die in dieser Halteschaltung
HS befindliche bistabile Kippschaltung FF gesetzt wird; die bistabile Kippschaltung /7FiSt durch den zuvor
vom Ausgang der Impulsformerschaltung Is abgegebenen Impuls zurückgestellt worden. Das Setzen der
bistabilen Kippschaltung FF hat zur Folge, daß die den Eingängen der Speicherstufen des dynamischen Speichers
Spab vorgeschalteten Sperrglieder GSl bis GS 8
jeweils ein Sperrsignal erhalten. Dies bewirkt, daß die in M
diese Registerstufen zuletzt eingespeicherte, dem Zustand des Registers Reg entsprechende Bit-Folge
bzw. Codefolge — das ist die Bit-Folge, die von den Ausgängen des Registers Reg zum Zeitpunkt der
Abgabe des »!«-Signals von dem Analog-Vergleicher Vgl 1 vorhanden war — in dem dynamischen Speicher
Spab erhalten bleibt, und zwar zumindest bis zu dem Zeitpunkt, zu dem dieser Speicher über die Ausspeicherschaltung,
umfassend die UND-Glieder GaI bis Ga 8, über die Ausgangsklemmen al bis a8 mit der
abgehenden PCM-Übertragungsstecke verbunden ist. Diese Codefolge ist somit eine dem Analog-Signal,
welches umzusetzen war, entsprechende kompandierte Codefolge.
Nunmehr sei angenommen, daß ein über die ankommende PCM-Öbertragungsstrecke an den Eingangsklemmen
el bis e8 auftretendes PCM-Signal in ein der Teilnehmerstelle TIn zuzuführendes Analog-Signal
unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie umzusetzen ist. Das an den Eingangsklemmen
el bis e8 auftretende PCM-Signal gelangt zum
Zeitpunkt des Auftretens eines Ausgangsimpulses von der Impulsformerschaltung Is über die UND-Glieder
Ge 1 bis Ge 8 in die Speicherstufen des dynamischen Speichers Span hinein. Der mit diesem dynamischen
Speicher Span und mit der Ausgängen der Registerstufen
des Registers Reg verbundene Digital-Vergleicher Vgl 2 vergleicht nun die bei den verschiedenen
Stellungen des Registers Reg von diesem abgegebenen Signale bzw. Bits mit den Bits in dem dynamischen
Speicher Span. Stellt der Digital-Vergleicher Vgl 2 eine
Übereinstimmung zwischen den miteinander verglichenen Signale bzw. Bits fest, so gibt er ein zur Schließung
des Schalters San 1 führendes »1«-Signal ab. Die zu diesem Zeitpunkt am Ausgang des Funktionsgenerators
GF vorhandene Ausgangsspannung wird somit auf dem Kondensator C 2 gespeichert. Zum Zeitpunkt des
Auftretens des nächstem Ausgangsimpulses von der Impulsformerschaltung Λ wird dann der Schalter San 2
geschlossen, wodurch der Teilnehmerstelle TIn über die Tiefpaßschaltung TS und die Gabelschaltung GS ein der
Spannung an dem Kondensator C2 entsprechendes Signal zugeführt wird, welches das dem PCM-Signal das
umzusetzen war, entsprechende expandierte Analog-Signal darstellt.
Vorstehend ist erläutert worden, wie ein von der Teilnehmerstelle TIn abgegebenes Analog-Signal in ein
PCM-Signai unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie umgesetzt wird und wie ein PCM-Signal
unter Berücksichtigung einer solchen nichtlinearen Knickkennlinie in ein der Teilnehmerstelle TIn zugeführtes
Analog-Signal umgesetzt wird. Diese Vorgänge laufen unabhängig voneinander ab. Bezüglich der dabei
benutzten, den Taktgenerator TG, das Register Reg, die
Impulsformerschaltung /5, den Funktionsgenerator FG und die diesem vorgeschaltete Decoderschaltung Ds
umfassenden Schaltungsteile sei bemerkt, daß diese Schaltungsteile nicht nur für die betrachtete eine
Teilnehmerstelle TIn ausgenutzt werden können, sondern für eine Vielzahl derartiger Teilnehmerstellen. Für
jede derartige Teilnehmerstelle sind dann lediglich die übrigen, in der Zeichnung dargestellten Schaltungsteile
gesondert vorzusehen. Dies ist in der Zeichnung durch an den jeweils in Frage kommenden Stellen eingezeichnete
Vielfachzeichen veranschaulicht.
Abschließend sei noch bemerkt, daß die im Vorstehenden erläuterte Schaltungsanordnung völlig integriert
werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung zur Umsetzung von insbesondere durch PAM-Signale gebildeten Analog-Signalen
in PCM-Signale unter Berücksichtigung einer nichtlinearen Knickkennlinie und zur
Umsetzung von PCM-Signalen in Analog-Signale, insbesondere PAM-Signale, unter Berücksichtigung
einer nichtlinearen Knickkennlinie, wobei zur Umsetzung der Analog-Signale in PCM-Signale eine
entsprechend dem Verlauf der nichtlinearen Knickkennlinie zeitlich sich ändernde Ausgangsspannung
eines Funktionsgenerators mit dem jeweiligen Analog-Signal in einem Analog-Vergleicher verglichen
wird, der bei Übereinstimmung des jeweiligen Analog-Signals mit der Ausgangsspannung des
Funktionsgenerators die Einspeicherung einer der betreffenden Amplitude der genannten Ausgangsspannung
entsprechenden Codefolge von einem taktgesteuerten Zähler in einem Ausgaberegister
bewirkt, und wobei zur Umsetzung der PCM-Signale in Analog-Signale die PCM-Signale jeweils nach
Einspeicherung in einem Eingaberegister mit sich kontinuierlich ändernden Codefolgen von einem
taktgesteuerten Zähler in einem Digital-Verglcicher verglichen werden, der bei Übereinstimmung des
jeweils umzusetzenden PCM-Signals mit einer der genannten Codefolgen die Weiterleitung der zu dem
betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Ausgangsspannung des Funktionsgenerators als das dem
betreffenden PCM-Signal entsprechende Analog-Signal bewirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß die genannten Zähler durch ein einziges taktgesteuertes Register (Reg) gebildet sind, daß
innerhalb jedes Umsetzzyklus von seinen Registerstufen Ausgangssignale in sämtlichen Kombinationen
abgibt, und daß das letzte Ausgangssignal dieses Registers (Reg) innerhalb jedes Umsetzzyklus zur
Steuerung der Abgabe einer Codefolge aus dem Ausgaberegister (Spab) und zur Steuerung der
Einspeicherung eines PCM-Signals in das Eingaberegister (Span) ausgenutzt ist.
2.Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (FG)
ausgangsseitig über einen durch den Digital-Vergleieher
(Vgl) steuerbaren Schalter San 1) mit einem Kondensator (C 2) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C2) über
einen weiteren Schalter (San 2) mit der Empfangsseite einer Teilnehmerschaltung (TS1 GS) verbunden
ist und daß dieser weitere Schalter (San 2) durch von dem Register (Reg) abgegebene Impulse betätigbar
ist, die mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen, mit dem die in Analog-Signale
umzusetzenden PCM-Signale auftreten.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Analog-Vergleicher (VgIi) die in PCM-Signale
umzusetzenden Analog-Signale über einen Schalter (Sab) aufnimmt, der durch von dem Register (Reg)
abgegebene Impulse betätigbar ist, die mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen, mit
dem die in Analog-Signale umzusetzenden PCM-Signale auftreten.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbindungspunkt des
Analog-Vergleichers (Vgl 1) und des in PCM-Signale umzusetzende Analog-Signale übertragenden Schalters
(Sab) ein Kondensator (Cl) angeschlossen ist
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Abgabe der jeweils gebildeten PCM-Signale ein dynamischer Speicher (Spab) vorgesehen ist, der
eingangsseitig über eine Einspeichersteuerschaltung (GS \ bis GS 8, HS) mit den Signalausgängen des
Registers (Reg) verbunden ist und der ausgangsseitig über eine Ausspeichersteuerschaltung (Ga i bis
Ga 8) mit einer PCM-Übertragungsstrecke verbunden ist, daß die Einspeichersteuerschaltung (GS 1 bis
GS 8, HS) eine Halteschaltung (HS) aufweist, die auf die Abgabe eines Ausgangssignals von dem Analog-Vergleicher
(VgIi) hin ein eine weitere Einspeicherung von Signalen des Registers in dem dynamischen
Speicher (Spab) bis zum Auftreten des nächsten von dem Register (Reg) abgegebenen Impulses derjenigen
Impulse, die mit gleichen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen, mit dem die in Analog-Signale
umzusetzenden PCM-Signale auftreten, verhindert, und daß die Ausspeichersteuerschaltung (Ga i bis
Ga 8) jeweils mit Auftreten eines der zuletzt genannten Impulse die Ausgangsseite des dynamischen
Speichers (Spab) zu der PCM-Übertragungsstrecke durchschaltet
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Funktionsgenerator (FG) lediglich durch solche Codebits des Registers (Reg) ansteuerbar ist, die den
das Vorzeichen-Bit und den Amplitudenbereich eines PCM-Signals unter Zugrundelegung der
nichtlinearen Knickkennlinie angebenden Quantisierungsbits entsprechen.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Funktionsgenerators
(FG) durch diejenigen Codebits des Registers (Reg), die den Amplitudenbereich eines
PCM-Signals angebenden Quantisierungsbits entsprechen, über eine Decoderschaltung (Ds) erfolgt
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