DE2341381B2

DE2341381B2 - Schaltungsanordnung zur uebertragung von impulsdeltamodulierten informationssignalen

Info

Publication number: DE2341381B2
Application number: DE19732341381
Authority: DE
Inventors: Gilbert Marie Marcel Bievres Essonne Ferrieu (Frankreich); Glasbergen, Johannes Wilhelmus, Bussum (Niederlande)
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1977-03-10
Also published as: US3868574A; AT338333B; IT994721B; ATA758973A; SE394235B; DK134379B; CA997426A; JPS4968607A; JPS5128964B2; GB1440996A; IN138704B; NL7311912A; AU5981573A; DK134379C; FR2198686A5; BE804400A; AR198243A1; NL160691C; BR7306807D0; CH563689A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von impulsdeltamodulierten Informationssignalen, wobei der Sender mit einem Modulator versehen ist, an den ein Impulsgenerator angeschlossen ist, und die Ausgangsimpulse des Modulators einem mit dem Sender zusammenarbeitenden Empfänger und einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, die eine Reihenschaltung von einem ersten integrierenden Netzwerk und einen Differenzerzeuger enthält, wobei das Ausgangssignal dieser Reihenschaltung den Modulator steuert, in welcher Schaltungsanordnung der Sender und der Empfänger mit je einem Dynamikregelsystem versehen sind, das eine Danamikregelanordnung enthält, die durch ein kontinuierliches veränderliches Dynamikregelsignal gesteuert wird, das von einem Dynamikregelsignalgenerator abgegeben wird, der einen Impulsreihenanalysator enthält, dem die Ausgangsimpulse des Modulators zugeführt werden, welcher Impulsreihenanalysator die aufeinanderfolgend auftretenden Impulsreihen analysiert die durch die in einem festen Zeitintervall von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgenerators gelieferten Ausgangsimpulse des Modulators gebildet werden, und ein impulsförmiges Ausgangssignal liefert ausschließlich beim Auftritt vorbestimmter Impulsreihen, die dem Überschreiten eines Augenblicks-Modulationsindexes hohen Wertes innerhalb des genannten festen Zeitintervalls entspricht, wobei der genannte Dynamikregelsignalgenerator ein zweites integrierendes Netzwerk mit einem Speicherelement und einem Widerstandselement enthält, das an den Ausgang des Impulsreihenanalysators angeschlossen ist zum Liefern des kontinuierlichen veränderlichen Dynamikregelsignals.

Unter Deltamodulation wird auch Delta-Sigma-Modulation verstanden.

Die Dynamikregelung in einer derartigen Anordnung dient dazu, die Wiedergabequalität durch eine wesentliehe Verringerung des Quantisierungsrauschens zu verbessern und außerdem die Signalübertragung mit einer wesentlichen Verringerung der Impulsfrequenz des Impulsgenerators zu ermöglichea

In den deutschen Offenlegungsschriften 19 11 431 und 21 59 575 und in der deutschen Auslegeschrift 19 51 055 wird eine Dynamikregelung dadurch erhalten, daß in einer Bewertungsschaltung, die einen Impulsreihenanalysator enthält festgestellt wird, ob in das digitale Ausgangss^;gnal der Deltamodulationsübertragungsvorrichtung bestimmte Impulsreihen auftreten. Diese Impulsreihen werden dabei gebildet durch diejenigen Ausgangsimpulse der Deltamodulationsübertragungsvorrichtung, die in einem festen Zeitintervall auftreten. Dieses Zeitintervall wird dabei bestimmt von einer gegebenen Anzahl von Ausgangsimpulsen des Impulsgenerators. Beim Auftreten einer derartigen Impulsreihe wird jeweils von der Bewertungsschaltung ein Impuls abgegeben.

Bei der in der deutschen Offenlegungsschrift 19 11 432 beschriebenen Vorrichtung kennzeichnen die vorbestimmten Impulsreihen das augenblickliche Überschreiten eines hohen Wertes Modulationsindex innerhalb des bestimmten Zeitintervalls. In dieser bekannten Vorrichtung werden die Ausgangsimpulse der Bewertungsschaltung einem zweiten integrierenden Netzwerk zugeführt, das z. B. einen Speicherkondensator und ein

ίο Widerstandselement enthält. Dieses zweite integrierende Netzwerk liefert analoges Ausgangssignal, das einer Modulationsvorrichtung zugeführt wird zum Beeinflussen der Dauer oder der Amplitude der Lade- und Endladeimpulse, die dem ersten integrierenden Netzwerk zugeführt werden.

Bei der in der deutschen Auslegeschrift 19 51 055 angegebenen Deltamodulationsübertragungsvorrichtung werden die Ausgangsimpulse der Bewertungsschaltung einem Zähler zugeführt zum Aufwärts- oder Abwärtszählen dieser Zähler. Dieser Zähler ist einer Dekodiervorrichtung, die mit Widerständen versehen ist zugeordnet. Der Ausgang dieser Dekodiervorrichtung ist weiter einer monostabilen Kippschaltung zugeordnet. Die Widerstände der Dekodiervorrichtung beeinflussen die Zeitkonstante der Kippschaltung und damit die Dauer der Lade- und Entladeimpulse des ersten integrierenden Netzwerkes, ils sei bemerkt daß der Zähler mit dem zweiten integrierenden Netzwerk aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 11 432 verglichen werden kann und daß die Zeitkonstante der Kippschaltung zunimmt bei zunehmendem Signalpegel.

Bei der in der deutschen Offenlegungsschrift

21 59 575 angegebenen Deltamodulationsübertragungsvorrichtung werden die Ausgangsimpulse der Bewertungsschaltung gleichfalls zur Steuerung eines Aufwärts-Abwärts-Zählers benutzt. Diesem Zähler ist aber jetzt ein Impulsfolgefrequenzselektor zugeordnet. Dieser Zähler gibt an, welches die nächst^ Stufenhöhe sein soll, d. h. die Impulszahl (k), die von einer Taktimpulsquelle über den Impulsfolgefrequenzselektor an das erste integrierende Netzwerk geliefert werden soll. Die Impulszahl (k) nimmt hierbei zu bei zunehmendem Signalpegel.

Die in der deutschen Offenlegungsschrift 19 11 431 beschriebene Deltamodulationsübertragungsvorrichtung mit einem zweiten integrierenden Netzwerk, das durch einen Speicherkondensator und ein Widerstandselement gebildet wird, hat von den obenerwähnten dre Deltamodulationsübertragungsvorrichtungen den einfachsten Aufbau. Sie enthält z. B. keine Dekodiervor richtung mit abgestuften Widerständen wie die in dei deutschen Auslegeschrift 19 51055 angegebene Vor richtung und enthält z. B. auch keine zweite Taktimpuls quelle wie die in der deutschen Offenlegungsschrif 21 59 575 angegebene Vorrichtung.

In der Praxis bieten diese insbesondere der Eigenschaften der Delta- oder Deha-Sigma-Modula tionsübertragungsvorrichtungen angepaßten Dynamik regelsysteme wesentliche Vorteile, wie einen sehi hohen Kompressionsfaktor über einen Regelbereich ii der Größenordnung von 4OdB, einen hohen Unetnp Findlichkeitsgrad gegen Rauschen, insbesondere hl Informationssignale mit niedrigen Pegeln. Außerden bieten diese Systeme die Möglichkeit mit digitale!

Elementen gebaut zu werden, was z.B. mit de Unempfindlichkeit gegen Toleranzen die Konstruktioi for Integration in einem Halbleiterkörper besonder interessant macht.

Wie jedoch in der Praxis von der Anmelderin festgestellt wurde, wies die in der deutschen Offenlegungsschrift 19 11431 angegebene Deltamodulationsübertragungsvorrichtung, wobei das zweite integrierende Netzwerk einen Speicherkondensator und ein Widerstandselement enthält, die unerwünschte Erscheinung auf, daß beim Wirksamwerden des Dynamikregelsystems das Quantisierungsrauschen innerhalb von Zeitintervallen mit niedrigen Werten des Informationssignals plötzlich stark zunahm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Übertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das zweite integrierende Netzwerk einen Speicherkondensator und ein Widerstandselement enthält, die obengenannte unerwünschte Erscheinung zu beseitigen und den Dynamikregelbereich zu erweitern.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist dazu das Kennzeichen auf, daß das an den Ausgang des Impulsreihenanalysators angeschlossene zweite integrierende Netzwerk durch eine nichtlineare Schaltung gebildet wird, die eine Zeitkonstante hat, die bei zunehmendem Signalpegel sinkt, welches nichtlineare integrierende Netzwerk mit einer geschalteten Speisequelle verbunden ist und im Rhythmus des impulsförmigen Ausgangssignals des Impulsreihenanalysators geschaltem wird, wobei das Dynamikregelsignal dem Widerstandselement des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes entnommen wird.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nicht nur die letztgenannte unerwünschte Erscheinung vermieden, es wird außerdem eine wesentliche Verbesserung in bezug auf die Anpassungsgeschwindigkeit des Dynamikregelsignals an die augenblicklichen Änderungen der Werte des Informationssignals erhalten. Die beiden Effekte führen /u einer wesentlichen Verbesserung der Wiedergabequalität und zu einer Erhöhung der Stabilität der Übertragungsanordnung, wobei der Dynamikregelbereich auf einen Wert in der Größenordnung von 60 dB zugenommen hat.

Weilgehende Untersuchungen der erfindungsgemäßen Anordnung haben dargelet, daß in der Praxis die besten Resultate erhalten werden, wenn integrierende Netzwerke mit einem Speicherelement in Form einer linearen Kapazität mit einem nichtlinearen Widerstand in Form eines charakteristischen p-n- oder n-p-Übergangswiderstandes mit einer Diode oder einem Transistor verwendet werden.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 eine Darstellung eines Senders bzw. eines Empfängers für Delta-Modulation nach der Erfindung,

F i g. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines nichtlinearen integrierenden Netzwerkes,

F i g. 4 ein Diagramm des Stromes im Widerstandselement dieses Netzwerkes,

Fi g. 5 ein Diagramm, in dem das Signal-Rauschverhältnis in einem bekannten Delta-Modulationsübertragungssystem mit dem erfindungsgemäöen System verglichen werden kann.

F i g. 6 eine Abwandhing eines integrierenden Netzwerkes, das im Sender sowie im Empfänger des erfmdungsgemäßen Systems verwendet werden kann,

F i g. 7 und 8 leicht integrierbare Abwandlungen des Senders bzw. Empfängers nach der Erfindung.

Der in F i g. i dargestellte Sender nach der Erfindung

ist zur Übertragung analoger Signale mittels Delta-Modulation eingerichtet. Diese Signale sind beispielsweise Gesprächssignale, die nach Filterung und Verstärkung einer Eingangsklemme 1 zugeführt werden. Dieser Sender enthält den Impulsmodulator 2, der mit dem Taktimpulsgenerator 3 verbunden ist wobei die Ausgangsimpulse des Impulsmodulators nach Regeneration im Impulsregenerator 4 über eine Übertragungsleitung 5 dem mit diesem Sender zusammenarbeitenden

ίο Empfänger zugeführt werden. Die regenerierten Ausgangsimpulse des Modulators 2 werden dabei ebenfalls einem Rückkopplungskreis 6 zugeführt, der ein integrierendes Netzwerk 7 und einen Differenzerzeuger 8 enthält. Dem Differenzerzeuger 8 werden das zu übertragende Signal, das der Klemme 1 angeboten wird und ein vom integrierenden Netzwerk 7 geliefertes Vergleichssignal zugeführt. Das Differenzsignal zwischen diesen beiden Signalen steuert den Modulator 2 der infolge der Polarität des Differenzsignals die Ausgangsimpulse des Generators 3 durchläßt bzw unterdrückt. Die von diesem Modulator 2 durchgelassenen und ausgesandten Impulse werden beispielsweise als 1-Impulse bezeichnet, während die unterdrückter Impulse als O-Impulse bezeichnet werden.

Der Sender liefert also in vom Gererator 3 bestimmten Zeitpunkten einen 1- oder einen O-Impuls der die Polarität der Differenz zwischen dem Augenblickswert des auszusendenden Signals und den· Augenblickswert des Vergleichssignals in dem Augenblick, in dem der nächste Impuls des Generators 3 erscheint, kennzeichnet, d. h.. daß in diesen Zeitpunkter die Neigung des zu sendenden Signals gekennzeichnei wird.

Das vom integrierenden Netzwerk 7 gelieferte Signa ist eine quantisierte Annäherung des auszusendender Signals, und die Annäherung ist um so besser, je höhei die Frequenz der Ausgangsimpulse des Generators 3 ist.

F i g. 2 zeigt einen Empfänger, der mit dem Sendet

nach F i g. 2 zusammenarbeiten kann. Die über die Leitung 5 empfangenen Impulse werden in einerr Impulsregenerator 9 regeneriert, dem Steuerimpulse zugeführt werden, die von einem mit dem Impulsgenerator 3 im Sender synchronisierten Ortstaktimpulsgenerator 10 herrühren. Diese regenerierten Impulse werder dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführt, das mit dem integrierenden Netzwerk 7 des Senders übereinstimmt so daß am Ausgang 12 des integrierenden Netzwerke; 11 eine der Vergleichsspannung des Senders entsprechende Spannung erscheint. Die an der Klemme U erhaltene Spannung wird beispielsweise einer Tonwiedergabeanordnung zugeführt.

Im Vergleich zu dem dem Sender zugeführten zt übertragenden Signal weist das vom integrierender Netzwerk gelieferte Signa! einen Quantisierungsrausch wert auf, der in seiner Größe u. a. von der Frequenz dei Impulse des Generators 3 abhängig ist; das Quantisie rungsrauschen sinkt wenn diese Frequenz steigt. Ds dieses Rauschen von der Amplitude des Signal: unabhängig ist ist dieses Rauschen für die Wiedergabe qualität d»r Signale mit niedrigen Pegeln äußerst nachteilig.

Damit dieses Quantisierungsrauschen verringert wird, ohne daß die Frequenz der auszusendenden Impulse erhöht wird, ist es bekannt im Sender und im Empfänger Dynamikregelsysteme zu verwenden, mil denen die Größe des Quantisierungsschrittes kontinuierlich an die Neigung des analogen Informationssignah angepaßt werden kann. Nach der genannten französi-

709S10/32i

sehen Patentschrift 20 04 446 beispielsweise wird die Größe des Quantisierungsschrittes von der Reihe ausgesandter Impulse hergeleitet, so daß im Empfänger eine der Kompression des Signals im Sender entsprechende Expansion verwirklichbar ist. Der Sender und der Empfänger nach F i g. 1 und 2 sind mit dem in der genannten Patentschrift beschriebenen Dynamikregelsystem versehen.

Im Sender nach F i g. 1 wird insbesondere die Amplitude der dem integrierenden Netzwerk 7 zugeführten Impulse in einer Dynamikregelanordnung geändert, die durch zwei Amplitudenmodulatoren 13 und 14 gebildet wird, deren Ausgangsimpulse über einen Differenzerzeuger 15 dem integrierenden Netzwerk 7

IO Schalter 24 vom selben Typ wie der Impulsmodulator 2 des Senders. Die zwei Komplementärausgänge 25 und 26 dieser Schalter sind über die Impulsregeneratoren 9 bzw. 27 mit den Eingängen von Amplitudenmodulatoren 28 und 29 verbunden. Diese beiden Modulatoren 28 und 29 bilden einen Teil der Dynamikregelanordnung des Empfängers. Über den Differenzerzeuger 30 steuern diese beiden Modulatoren 28 und 29 die Amplitude der dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Impulse. Diesen beiden Modulatoren wird ein Dynamikregelsignal zugeführt, das von einem Dynamikregelsignalgenerator geliefert wird, der denselben Aufbau und dieselbe Wirkungsweise hat wie der des Senders. Dieser Generator enthält außerdem einen

30

zugeführt werden. Die den Amplitudenmodulatoren 13 15 Impulsreihenanalysator 31, der die Ausgangsimpulse

und 14 zugeführten, in ihrer Amplitude zu modulieren- -■--«... -. . ■·. n_»„,

den Impulse werden von den zwei komplementären

Ausgängen 16 bzw. 17 des Modulators 2 über die

Impulsregeneratoren 4 und 18 geliefert Die beiden

Amplitudenmodulatoren 13 und 14 werden von einem

kontinuierlichen veränderlichen Dynamikregelsignal gesteuert das von einem Dynamikregelsignalgenerator

geliefert wird, der durch eine Kaskadenschaltung eines

Impulsreihenanalysators 19 und eines integrierenden

Netzwerkes 23 gebildet wird.

Der Impulsreihenanalysator wird von den Ausgangsimpulsen des Impulsmodulators 2 gespeist Dieser Analysator analysiert die aufeinanderfolgenden, am Ausgang des Modulators 2 auftretenden Konfigurationen von Impulsreihen, die jeweils durch die in einem Zeitintervall von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgenerators 3 auftretenden Ausgangsimpulse des Modulators 2 gebildet werden. Beim jeweiligen Erscheinen vorbestimmter Impulsreihen, die mit dem Überschreiten eines augenblicklichen Modulationsindexes hoher Werte innerhalb des genannten Zeitintervalls übereinstimmen, liefert der Analysator ein impulsförmiges Ausgangssignal. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Analysator 19 mit einem Impulszähler 20 mit vier Stellungen versehen, um den Aufbau der Impulsreihen, die durch Ausgangsimpulse des Impulsmodulators 2 gebildet werden, die in einem Zeitintervall von vier aufeinanderfolgenden impulsen des Generators 3 auftreten, zu analysieren. Der Impulszähler wird von den Ausgangsimpulsen des Generators 3 über ein UND-Tor 21 gespeist Dieses UND-Tor 21 wird verwendet um den Zähler in der Endlage zu halten, wenn diese erreicht ist. Durch eine Rückstellanordnung 22 wird der Zähler 22 auf Null zurückgebracht und zwar jeweils, wenn eine aus ausschließlich »1 «-Impulsen oder aus ausschließlich »O«-Impulsen bestehende Reihe von Ausgangsimpulsen des Modulators 2 von einem »O«-Impuls oder einem »1 «-Impuls unterbrochen wird. Der Analysator 19 liefert nur dann eine Spannung, wenn vier »1«-Impulse bzw. vier »0«-Impulse nacheinander am Ausgang des Modulators 2 erscheinen. Das Impulssignal, das am Ausgang des Analysators 19 auftritt, wird vom integrierenden Netzwerk 23 integriert, damit ein abgeflachtes Dynai.iikregelsignal erhalten wird, das die Amplitudenmodulatoren 13 und 14 steuert

Im Empfänger nach F i g. 2 enthält das Dynamikregeisystem Bauelemente, die denen des Senders entsprechen. In diesem Empfänger wird mit diesem Dynamikregeisystem eine Expansion des empfangenen Signals bewerkstelligt, welche Expansion der im Sender verwirklichten Kompression entgegengesetzt ist Die über die Leitung 5 empfangenen Impulse steuern einen des Schalters 24 gruppenweise analysiert. Unter denselben Bedingungen wie der Analysator 19 des Senders liefert dieser Impulsreihenanalysator ein Impulssignal, das dem integrierenden Netzwerk 32 zugeführt wird, um ein abgeflachtes Dynamikregelsignal zu erzeugen, das den beiden Amplitudenmodulatoren 28 und 29 zugeführt wird. Die Bauelemente des Analysators 31 sind dabei mit denselben Bezugszeichen wie die entsprechenden Bauelemente des Analysators 19 im Sender bezeichnet

Nachstehend werden die von den Impulsreihenanalysatoren 19 und 31 gelieferten Impulse durch Regelimpulse bezeichnet und das von den integrierenden Netzwerken 23 oder 32 gelieferte Signal durch Regelsignale.

Mit derartigen Dynamikregelsystemen ist es durch die kontinuierliche Anpassung des Quantisierungsschrittes an die Neigung des zu sendenden Signals möglich, eine Verringerung des Quantisierungsrauschens zu erhalten und dadurch eine gute Wiedergabequalität ohne daß die Frequenz der gesandten Impulse erhöht werden muß. Die erzielbaren Kompressionsfaktoren sind sehr hoch (in der Größenordnung von 34 dB), und der Regelbereich liegt in der Größenordnung von 4OdB. Auch wird durch Anwendung eines derartigen Dynamikregelsystems ein hoher Unempfindlichkeitsgrad gegen Rauschen und Toleranzen und eine Erhöhung der Stabilität des Übertragungssystem erhalten, und zwar dadurch, daß sich das Regelsystem im Sender sowie im Empfänger auf dieselbe Art und Weise ändert

Eine plötzliche Erhöhung des Quantisierungsrau schens wurde jedoch in denjenigen Augenblicker wahrgenommen, in denen für die niedrigen Pegel des η so übertragenden Signals das Dynamikregeisystem wirk sam wird, und in den Augenblicken, in denen schnell* Änderungen im Informationssignal auftreten.

Nach der Erfindung wird diese plötzliche Erhöhuni des Quantisierungsrauschens auf einfache Weise ver SS mieden, wobei außerdem der Regelbereich vergrößer und die Stabilität des Obertragungssystems erhöht wird Nach der Erfindung ist dazu im Sender und in Empfänger nach Fig. 1 und 2 das integrierend Netzwerk, das mit dem Ausgang des Impulsreihenanaly sators 19 bzw. 31 verbunden ist und das ei Speicherelement sowie ein Widerstandselement enth« durch eine nichtlineare Schaltungsanordnung gebflde die eine Zeitkonstante hat, die bei zunehmender Signalpegel sinkt Im AusfOhrungsbeispiel nach Fig- and 2 ist diese nichtlineare Schaltungsanordnung durc em lineares Speicherelement, in diesem FaH di Kapazität 33 bzw. 34, und durch ein nichtlinear« Widerstandselement, in (fiesem Fall die Diode 35 bzv

36, zusammengestellt. Das nichtlineare integrierende Netzwerk 23 bzw. 32 ist mit einer geschalteten Speisequelle 37 bzw. 38 verbunden und wird im Rhythmus des Ausgangsimpulssignals des Impulsreihenanalysators 19 bzw. 31 gesteuert. Das Dynamikregelsignal wird dabei dem Widerstandselement 35 bzw. 36 entnommen. Damit optimale Resultate erhalten werden, kann das Widerstandselement aus einer Reihenschaltung aus mehreren Dioden zusammengestellt werden, und mit diesem nichtlinearen Widerstandselement kann zusätzlich ein linearer Widerstand 37 bzw. 38 in Reihe aufgenommen werden.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 wird das Dynamikregelsignal dadurch erhalten, daß der Strom durch die Diode 35 bzw. 36 dem Eingang eines Strom-Spannungs-Wandlers 39 bzw. 40 zugeführt wird, die durch einen Operationsverstärker 41 bzw. 42 gebildet werden, die mit einem Rückkopplungswiderstand 43, 44 einen unendlich kleinen Eingangswiderstand haben. Der Ausgang des Wandlers 39 bzw. 40 liefert eine Dynamikregelspannung, die den Amplitudenmodulatoren 13 und 14 bzw. 28 und 29 zugeführt wird. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 wird die geschaltete Speisequelle 37,38 durch einen npn-Transistor 45, 46 gebildet, dessen Basiselektrode mit dem Ausgang des Impulsreihenanalysators 19,31 verbunden ist und dessen Kollektorelektrode über einen Widerstand 47, 48 an die positive Klemme einer Speisespannungsquelle angeschlossen ist, deren negative Klemme ebenso wie die Emitterelektrode an Masse liegt. Die Eingangsklemmen des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes (die Klemmen der Kondensatoren 33, 34) sind mit der Emittereleketrode bzw. der Kollektorelektrode des Transistors 45, 46 gekoppelt, wobei der Anschluß an die Kollektorelektrode über eine Diode 49, 50 erfolgt Die Dioden 49,50 sind derart geschaltet, daß sic den positiveren Strom der Speisequelle durchlassen.

Die Integratoren 23 oder 32 liefern eine geglättete Dynamikregelspannung, deren Größe dem Integral der von der geschalteten Quelle 37, 38 gelieferten Impulse porportional ist Wegen des nichtlinearen Charakters des integrierenden Netzwerkes, welcher Charakter im vorliegenden Beispiel mit den Dioden 35, 36 erhalten wird, ist die Wirksamkeit des Regelsystens stark vergrößert wie an Hand der Fig.3 und 4 näher erläutert wird.

F i g. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung 23 oder 32, die auf die wesentlichen Bauelemente zurückgebracht ist Insbesondere zeigt diese Figur einerseits eine geschaltete Speisequel- Ie, die durch die Reihenschaltung aus einer Gleichspannungsquelle, einem Widerstand P und einem durch die Regelimpulse gesteuerten Kontakt K dargestellt wird, and andererseits ein nichtlineares integrierendes Netzwerk, das durch einen Speicherkondensator C und ein Widerstandselement R, beispielsweise eine Diode, gebildet ist Es wird vorausgesetzt, daß die Spannung V_f am Kondensator C gegenüber der Spannung E der Gleichspannungsquei'e klein bleibt, so daß der augenblickliche, dem integrierenden Netzwerk gelieferte

Strom gleich Iu = ^r ist wenn ein Regelimpuls

vorhanden ist während dieser Strom gleich Null ist wenn kein Regelimpuls vorhanden ist Dank des Speicherkondensators C ist der Wert des Stromes / in der Diode D gleich dem Integral des von der geschalteten Quelle gelieferten Stromes i von welchem Strom 1 das Regelsignal hergeleitet wird Wie in der französischen Patentschrift 20 04 446 dargelegt ist, ist es vorteilhaft, ein minimales Regelsignal festzustellen, das einem minimalen Quantisierungsschritt entspricht.

Bei der vorliegenden Erfindung ist dazu parallel zur geschalteten Quelle ein Widerstand r aufgenommen, wodurch beim Fehlen von Regelimpulsen der Strom /, der dem integrierenden Netzwerk zugeführt wird, den

Wert /_m= — annimmt, und zwar statt Null. In F i g. 1 und

2 wird das Festlegen eines minimalen Quantisierungsschrittes mittels des Widerstandes 51 bzw. 52 erreicht, der zwischen dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle und dem Ausgang der geschalteten Speisequelle 37,38 liegt.

Wird zunächst vorausgesetzt, daß in Analogie zu der bekannten Technik das Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes ein linearer Widerstand mit dem Wert R ist, so wird der Strom / durch den Widerstand R des integrierenden Netzwerkes, dem der Strom / zugeführt wird, durch die nachfolgende Differentialgleichung gegeben:

di
dt

Jl

RC

Während des Vorhandenseins eines Regelimpulses ist der Strom /gleich Im, so daß:

(Ό -

^exP (-

in der /_oden Anfangsstrom im Zeitpunkt i=0 andeutet.

Die Kurve a in F i g. 4 zeigt den Verlauf des Stromes / beim Vorhandensein eines Regelimpulses, in welchem Fall dieser Strom ;' entsprechend der Gleichung (2)

verläuft Die Neigung -^ dieser Kurve, d. h. die Einstellungsgeschwindigkeit des Stromes ;, sinkt von einem Anfangswert ^ (l-k)ständig mit der Größe des Stromes i, wie aus der Gleichung (1) hervorgeht. Das bedeutet, daß die Geschwindigkeit, mit der das Dynamikregelsignal auf die richtige Größe eingestelli wird, bei steigender Größe dieses Dynamikregelsignah sinkt. Die Anfangseinstellzeit des Dynamikregelsystem! wird dadurch größer, je nachdem das Anfangsdynamik regelsignal größer wird. Dadurch ist es einerseit! möglich, daß das Dynamikregelsignal sich nicht mit dei gewünschten Geschwindigkeit an stark ändernd« Informationssignale, wie beispielsweise Gesprächssi gnale, anpassen kann, während andererseits für di< niedrigen Pegel der Informationssignale das Dynamik regelsystem träge ist um in Wirkung zu treten, was ein« Erhöhung des Quantisierungsrauschens bedeutet.

Wenn jedoch, wie nach der Erfindung, als Wider Standselement des integrierenden Netzwerkes eil nichtlineares Element gewählt wird, dessen Wider standswert sich derart ändert daß die Zeitkonstante R( des integrierenden Netzwerkes sinkt wenn der Strom durch den Widerstand R steigt zeigt der Ausdruck (1 daß die Neigung der Kurve, die den Verlauf des Strome /angibt vergrößert ist was eine kleinere EinsteTizeit de Dynamikregelsystems bedeutet.

Wenn, wie in F i g. 3, eine Diode D als Widerstandst fernem verwendet wird, verläuft der Strom durch dies Diode beim Vorhandensein eines Regelimpulses ai eine für Dynamikregelung besonders günstige Art un Weise.

Bekanntlich wird 4er Zusammenhang zwischen dem direktes Strom / in einer Diode lind der Spannung ν an deren Klemmen gegeben durch die Gleichung:

(3)

in der

IO

j der Sättigungsstrom der Diode ist, q die Ladung des Elektrons,

T die absolute Temperatur des pn-Oberganges

und K die Konstante von Boltz mann ist

Es läßt sich darlegen, daß bei einem Strom /, der dem integrierenden Netzwerk zugeführt wird, der Strom / durch die Diode durch die nachfolgende Differentialgleichung gegeben wird:

20

Beim Vorhandensein eines Regelimpulses ist, wie obenstehend angegeben, der dem integrierenden Netzwerk zugeführte Strom gleich Im. Dadurch, daß der schwache Sättigungsstrom j der Diode gegenüber dem Strom 1 immer vernachlässigt wird, läßt sich die Differentialgleichung (4) wie folgt schreiben:

Für diese Werte von i die gegenüber I_M klein sind, reduziert sich diese Gleichung zu:

dt

= τ · ι

(6)

35

in der τ eine feste Zeitkonstante ist, die dem Wert ~ϊζγς entspricht.

Daraus geht hervor, daß unmittelbar nach dem Auftritt eines Regelimpulses der Strom / durch die Diode nach einer e-Potenz entsprechend der untenste henden Gleichung steigt:

Weise ist ein Dynamikregelsystem verwirklicht worden, das in besonders zweckdienlicher Weise sogar die Übertragung von Informationssignalen mit steilen Flanken and für Informationssignale mit niedrigem Peeel eine besonders wirksame Verringerung des Oulntisierungsrauschens bewerkstelligt.

In Fig.5 ist als Beispiel die mit der Erfindung erhaltene Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses angegeben. Diese figur zeigt in logarithmischem Maßstab das Signal-Rausch-Verhältnis des Ausgangssignals als Funktion des Pegels eines zu übertragenden Informationssignals von 800 Hz. Die Kurve ρ bezieht sich dabei auf ein bekanntes Dynamikregelsystem mit einem linearen integrierenden Netzwerk mit einer Zeitkonstante RC=22. ms in den Schaltungsanordnungen 23 und 32 nach Fig.1 und 2. Die genannte Erscheinung tritt dabei bereits vor einem Signalpegel in der Größenordnung von - 50 dB auf. Die Kurve q wird durch Anwendung des Dynamikregelsystems nach der Erfindung erhalten, wobei das nichtlineare integrieren de Netzwerk mit einer Kapazität 33 und 34 von 15 μι (F i g-1 und 2) und den Dioden 35 und 36 aufgebaut ist, während die Spannung an den Klemmen um 6OmV schwankt, was einer Änderung von 20 dB des Stromes durch die Dioden entspricht Im Vergleich zur Kurve ρ wird von einem Signalpegel von -5OdB eine wesentliche Verbesserung des Signal-Rausch-Verhält nisses erhalten mit Ausnahme der hohen Pegel des Informationssignals. Die Kurve s wird durch Verwendung eines nichtlinearen integrierenden Netzwerkes erhalten, wobei jedoch in Reihe mit den Dioden 35 und 36 die Widerstände 37 und 38 von 100 Ohm geschaltet sind. Wie diese Kurve zeigt weist dieses Dynamikregel system auch für die hohen Pegel des Informationssignals eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses auf; denn dabei ist eine zu große Verringerung des durch die Dioden gebildeten Widerstandes vermieden. Diese Verringerung verursachte ja einen wesentlichen An stieg der Welligkeit des Dynamikregelsignals und dadurch eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhält-

1 = i₀ e'

(7)

45

55

In Fig.4 zeigt die Kurve b während eines im Zeitpunkt f = 0 angelegten Regelimpulses den Strom / durch die Diode als Funktion der Zeit Im ersten Teil dieser Kurve b, d. h. in dem Gebiet zwischen dem

Ordinatenpunkt ίο und dem Biegepunkt -γ wird die

Kurve mit guter Annäherung durch die Funktion (7) beschrieben. Im zweiten Teil der Kurve b, d. h. in dem

Gebiet zwischen Ordinatenpunkt -jr bis zur Ordinatenasymptote Im sinkt die Neigung der Kurve auf Null.

Im Gebiet zwischen fo und -γ nimmt die Neigung -7- der Kurve b ständig zu, und zvvar auf eine Art und

Weise, die auf mathematische Weise durch die Gleichung (6) dargestellt wird. Der Anfangswert der Neigung wird dabei durch rk gegeben. Im Gegensatz zu einem linearen integrierenden Netzwerk wird über einen großen dynamischen Bereich eine wesentliche Erhöhung der Anpassungsgeschwindigkeit des Dynamikregelsignals an die Augenblicksänderungen des Wertes des Informationssignals erreicht. Auf diese

60 nisses.

Außer einer Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses, wodurch eine wesentliche Verbesserung der Wiedergabequalität erreicht wird, ist mit dem erfin dungsgemäßen System auch eine bessere Stabilität des Übertragungssystems erhalten worden, weil sich das Dynamikregelsignal im Sender und im Empfänger sehi schnell und auf dieselbe Art und Weise an die Augenblicksänderungen des zu übertragenden Signals anpaßt. Auch wurde eine Vergrößerung des Dynamikre gelbereiches bis 60 dB erreicht.

Die unterschiedlichen Bauelemente der Schaltungs anordnungen 23 und 32 nach F i g. 1 und 2 lassen siel auch anders verwirklichen. So kann beispielsweise in integrierenden Netzwerk ein fester Widerstand al; Widerstandselement und als Speicherelement eil Kondensator verwendet werden, dessen Kapazitä proportional zur Spannung an diesem Kondensato sinkt. Eine derartige Kapazität wird beispielsweisi durch eine sogenannte Kapazitätsdiode gebildet. Mi den auf diese Weise ausgebildeten zwei Speicher- um Widerstandselementen, die auf die in den F i g. 1 und : angegebene Art und Weise in die Schaltung aufgenom men sind, wird ein nichtlineares integrierendes Netz werk erhalten, dessen Zeitkonstante RC sinkt, wenn da Signal, das ihm zugeführt wird, ansteigt und womit ir Widerstandselement ein Strom erhalten wird, der sie auf die obenstehend beschriebene Art und Weise ändei

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und wovon das Dynamikregelsignal hergeleitet wird.

Auch ist es möglich, im integrierenden Netzwerk als Speicherelement eine Induktivität in Reihe mit dem Widerstandselement anzuordnen; entweder mit der Induktivität, die mit dem Strom durch dieselbe sinkt, öder mit einem Widerstand, der mit dem Strom durch denselben steigt Es wird nun ein integrierendes

Netzwerk erhalten mit einer Zeitkonsiante ^-, die sinkt,

wenn das dem Eingang zugeführte Signal steigt und zwar dadurch, daß entweder die Induktivität nrit dem Strom durch dieselbe sinkt, oder dadurch, daß der Widerstand des Widerstandselementes mit dem Strom durch denselben ansteigt Das Dynamikregelsignal kann nun von der Spannung am Widerstandselement hergeleitet werden.

Fig.6 zeigt ein integrierendes Netzwerk zum Gebrauch im Dynamikregelsystem, welches Netzwerk dazu eingerichtet ist das Absinken des Dynamikregelsignals beim Fehlen von Regelimpulsen zu beschleunigen. Obschon mit dem integrierenden Netzwerk nach F i g. 3 durch Anlegung eines Regelimpulses das Steigen des Stromes / durch die Diode beschleunigt wird, verläuft jedoch das Absinken des Stromes in dieser Diode immer langsamer, je mehr dieser Strom sinkt und sich der Größe des dem minimalen Quantisierungsschritt entsprechenden Stromes nähert Die Folge davon ist daß das Dynamikregelsystem ganz schnell einschaltet aber nur langsam in den Ruhezustand zurückkehrt.

Damit dieser Ruhezustand schneller erreicht wird, ist in F i g. 6 ein modifiziertes integrierendes Netzwerk 23 dargestellt, das im Sender sowie im Empfänger verwendbar ist Dem Eingang dieses Netzwerkes 23 werden die vom lmpulsreihenanalysator 19 abgegebenen Regelimpulse zugeführt. Das nichtlineare integrierende Netzwerk wird dabei jedenfalls durch den Speicherkondensator 33 und die Diode 35 gebildet und der Strom / durch diese Diode wird ebenfalls dem Strom-Spannungs-Wandler 39 zum Erzeugen des Dynamikregelsignals zugeführt. Das in dieser Fig.6 dargestellte integrierende Netzwerk weicht jedoch von dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten darin ab, daß die geschaltete Speisequelle 37 durch einen mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle verbundenen Widerstand 60 und durch zwei Dioden 61 und 62 gebikiet wird, die mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem Widerstand 60 in der Durchlaßrichtung gegenüber der Gleichspannungsquelle verbunden sind. Die zweite Klemme der Diode 61 ist mit dem Kondensator 33 verbunden und die zweite Klemme der Diode 62 mit dem Ausgang des Analysators 19.

Das in F i g. 6 dargestellte Netzwerk weicht ebenfalls darin von dem integrierenden Netzwerk nach den F i g. 1 und 2 ab, daß eine Schaltungsanordnung 63 aufgenommen ist, die es ermöglicht, außer einen minimalen Strom in der Diode 35 einzustellen, damit ein minimaler Quantisierungsschritt festgelegt wird, auch das Sinken des Stromes durch diese Diode beim Fehlen der Rcgelimpulse zu beschleunigen. Diese Schaltungsanordung, die zur Speisung zwischen den Klemmen 64 und 65» der Gleichspannungsquelle vorgesehen isi, ist mit dem Ausgang 66 mit dem integrierenden Netzwerk 33,35 verbunden. Die genannte Schaltungsanordung 63 enthält zwischen den Klemmen 64 und 65 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 67 und zwei Dioden 68 und 69. Auch ist diese Schaltungsanordnung mit zwei Transistoren 70 und 71 versehen, deren einander entsprechende Elektroden miteinander verbunden sind, wobei die Kollektorelektroden mit der Speiseklemme 64, die Basiselektroden mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 67 mit der Diode 68 und

S die Emitterelektroden mit der Ausgangsklemme 66 verbunden sind. Von einem dritten Transistor 72 Ist die Emitter-Kollektor-Strecke zwischen die Ausgangsklemme 66 und die Speiseklemme 65 geschaltet und der Basis-Emitter-Obergang liegt parallel zur Diode 69.

ίο Um die Wirkungsweise der Schaltungsanordung 63 zu erläutern, wird von dem auf vorteilhafte und leichte Weise verwirkJichbaren Fall ausgegangen, daß die Bauelemente auf ein und demselben Halbleitersubstrat hergestellt werden, zusammen mit der Diode 35 des integrierenden Netzwerkes, wobei alle Transistoren oder Dioden dieselben Abmessungen haben, so daß, wenn dieselben Spannungen an den Basis-Emitter-Übergang der Transistoren und an den Obergang der Dioden angelegt werden, diese Bauelemente gleiche

Ströme führea

Im Ruhezustand der Schaltungsanordnung 23, wobei der Einfluß des letzten durch die geschaltete Quelle 37 gelieferten Kompressionsimpulses auf den Strom i durch die Diode 35 völlig verschwunden ist, wird der durch die Elemente 67, 68, 69 gebildete Zweig der Schaltungsanordnung von demselben Strom I_n, durchflossen, dessen Größe durch den Wert des Widerstandes 67 bestimmt wird. Der durch diesen Strom l_m verursachte Spannungsabfall an der Diode 69 verur sacht in der Kclk^jktorelektrode des Transistors 72 einen Strom Λ, der dem Wert I_n, nahezu entspricht Die beiden Transistoren 70 und 71 liefern die Ströme h und /3 zur Bildung eines Summenstromes h + /3, der sich zwischen dem Transistor 72 und der Diode 45 etwa gleich aufteilt.

Die Ausgangsklemme 66 liefert also im Ruhezustand einen Strom /4, der dem Strom Im etwa entspricht und eine Richtung aufweist, die der Laderichtung des Kondensators 33 entspricht, während die Diode 35 außerdem von einem Strom / durchflossen wird, der dem Strom Im nicht entspricht und den Kondensator 33 entlädt wodurch ein minimaler Quantisierungsschriti festgelegt wird.

In einem zweiten Zustand, der sich beim Auftritt eines Regelimpulses dartut, verursacht die geschaltete Speise quelle 37 einen schnellen Anstieg der Spannung anKondensator 33, wodurch der Summenstrom h + / schnell sinkt. Da die Spannung an der vom Strom /„ durchflossenen Diode derselbe bleibt, bleibt der Strorr /1 durch den Transistor 72 ungeändert, und damit di< Verringerung des Summenstromes I₂ + /3 ausgeglicher wird, stellt sich an der Ausgangsklemme 66 schnell eir Strom /4 mit dem Maximalwert I_n, und mit eine Richtung, die der Richtung von /₄ im Ruhezustam entgegengesetzt ist. ein, wodurch dieser Strom dii Neigung hat, den Kondensator 33 zu entladen.

In einem dritten Zustand, der nach dem Verschwin den eines Kompressionsimpulses auftritt, wird de Kondensator 33 durch den Strom / durch die Diode 5; entladen sowie durch den Strom /4, der sich während de Regelimpulses eingestellt hatte. Dadurch wird dii Entladung des Kondensators 33 und das Sinken de Stromes /beschleunigt.

Wenn die Spannung am Kondensator 33 einen Wer erreicht, der einem Wert von /der Größenordnung voi

fts 6 dB oberhalb seines Endwertes I_n, entspricht, wird de Strom /4 gleich Null und steigt danach in de entgegengesetzten Richtung, um den Wert I_n, anzuneh men, der dem Ruhezustand entspricht.

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Es sei bemerkt, daß dadurch, daß der zusätzliche Entladestrom des Kondensators 33 auf einen Wert I_m begrenzt ist, durch die obenstehend beschriebene Schaltungsanordnung das Sinken des Dynamikregelsignals für die niedrigen Pegel dieses Signals beschleunigt werden kann, ohne daß der schnelle Anstieg des Dynamikregelsignals für die höheren Pegel dieses Signals beeinflußt wird.

Fig.7 und 8 zeigen Ausführungsformer eines Empfängers und eines Senders des erfindungsgemäßen Obertragungssystems. Diese Schaltungsanordnungen weisem u. a. eine Amplituden-Modulationsschaltung auf, die sich insbesondere dazu eignet, an eine als nichtlineares Widerstandselement des, integrierenden Netzwerkes verwendete Diode angeschlossen zu werden, wobei diese Schaltungsanordnung den Quantisierungsschritt variieren läßt, ohne eine Verformung einzuführen und leicht in einem Halbleiterkörper integriert werden kann.

In F i g. 7 tritt der größte Teil der Bauelemente des Senders nach F i g. 1 auf, die dementsprechend mit denselben Bezugszeichen angedeutet sind. Das zu sendende Signal und das vom integrierenden Netzwerk 7 gelieferte Signal werden den Eingängen des Differenzerzeugers 8 zugeführt Der Ausgang des Differenzerzeugers 8 ist mit dem Impulsmodulator 2 verbunden. Die zwei vom Modulator 2 gelieferten Komplementärsignale werden den Impulsregeneratoren 4 und 18 zugeführt, von denen der eine, beispielsweise 4, die zum Empfänger zu übertragenden codierten Impulse liefert Das Dynamikregelsystem enthält den Impulsreihenanalysator 19, dem die vom Regenerator 18 gelieferten codierten Impulsreihen zugeführt werden, wobei die von diesem Analysator gelieferten Regelimpulse einer Schaltungsanordnung 23 zugeführt werden, welche Schaltungsanordimg 23 nach der Erfindung aus einem aus dem Speicherkondensator 33 und einem durch die Diode 35 gebildeten nichüinearen Widerstandselement besteht Die Enden der Diode 35 sind unmittelbar mit einer Modulationsschaltung 80 verbunden, welche die Funktion des Amplitudenmodulators 13, 14 und des Differenzerzeugers 15 nach F i g. 1 erfüllt Der Ausgang 8i dieser Schaltungsanordung 80 ist dabei mit dem integrierenden Netzwerk 7 zum Erzeugen des Vergleichssignals verbunden. Außerdem werden die von den Impulsregeneratoren 4 und 18 gelieferten gegeneinander komplementären Impulse den Klemmen 82 und 83 der Modulationsschaltung 80 zugeführt

Die Modulationsschaltung 80 enthält an der Einj»angsseite einen Transistor 84, dessen Basis-Emitter-Übergang dem Übergang der Diode 35 parallel geschaltet ist. Der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 84 bildet mit der Diode 35 das nichtlinearc Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes, und der Gesamtstrom durch dieses nichtlineare Element ist der obenstehend durch /bezeichnete Strom, der zur Dynamikregelung verwendet wird. Der Kreis m_u der durch die Diode 35 und den Transistor 84 geuildet wird, ist die einfachste Ausbildung eines sogenannten »Stromspiegels«, in welcher Schaltung der Transistor 84 als idealer Stromgenerator auftritt, der einen Strom y'i liefert, der ein fast perfektes Bild des dem Eingang zugeführten Stromes /ist, wenn der Diodenübergang 35 und der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 84 gut miteinander kombiniert sind, was automatisch erfolgt, wenn die Diode 35 und der Transistor 84 auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind. In diesem Fall ist der Zusammenhang 4 praktisch nur von der Oberfläche der

zwei Übergänge abhängig.

Der Ausgang des Stromspiegels mi ist mit dem Verbindungspunkt der Emitterelektroden der Transistoren 85 und 86 verbunden. Die Basiselektroden dieser Transistoren 85 und 86 sind mit den Klemmen 82 bzw. 83 und ihre KoUektorelektroden sind mit Eingängen der Stromspiegel im bzw. im verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden diese Stromspiegel durch den Transistor 87 zusammen mit der Diode 88 und den Transistor 89 zusammen mit der Diode 90 gebildet Der Ausgang des Stromspiegels im ist mit dem Ausgang 81 der Modulationsschaltung 80 verbunden. Der Ausgang des Stromspiegels im liegt am Eingang eines Stromspiegels im, der durch einen Transistor 91 zusammen mit einer Diode 92 gebildet wird. Der Ausgang des Stromspiegels im ist ebenfalls mit dem Ausgang 81 verbunden.

Die Wirkungsweise der Modulationsschaltung 80 ist

wie folgt:

Je nach dem Wert der der Basiselektrode der Transistoren 85 und 86 zugeführten komplementären codierten Impulse ist der Transistor 85 leitend und der Transistor 86 gesperrt, oder der Transistor 85 ist gesperrt und der Transistor 86 leitend. Die beiden Transistoren 85 und 86 arbeiten also als Stromschalter für den Strom J_x. Im ersteren Fall (Transistor 85 leitend) wird der Strom j\ dem Eingang des Stromspiegels im zugeführt der am Ausgang 81 einen Strom J₂ in einer Richtung liefert, die das vom integrierenden Netzwerk 7 gelieferte Signal erhöht Im zweiten Fall (Transistor 86 leitend) wird der Strom J₁ dem Eingang des Stromspiegels im zugeführt, der am Eingang des Stromspiegels nu einen Strom /3 liefert Dieser liefert am Eingang 81 einen Strom Ja in einer Richtung, die zur Folge hat daß sich das vom integrierenden Netzwerk 7 gelieferte Vergleichssignal verringert Die Ströme j\ und /»sind letzten Endes Bilder des Stromes 1 des integrierenden Netzwerkes und geben diesen Strom ohne Verzerrung wieder. Dadurch, daß die Bauelemente der Schaltungsanordnung 80 auf einem Halbleitersubstrat integriert werden, können diese Ströme einender genau gleich gemacht werden, so daß für den gleichen Strom / derselbe Quantisierungsschritt für steigende und sinkende Werte des zu übertragenden Signals erhalten wird.

F i g. 8 zeigt eine Abwandlung des Empfängers nach Fig.2. In Fig.8 sind die der Fig.2 entsprechenden Bauelemente mit denselben Bezugszeichen angegeben. In diesem Empfänger wird jedoch wie im Sender nach F i g. 7 eine Modulationsschaltung 93 verwendet welche dieselbe Struktur hat wie die Modulationsschaltung 80 im Sender nach F i g. 7 und auf dieselbe Art und Weise funktioniert In dieser Modulationsschaltung 93 ist der Basis-Emitter-Übergang des Eingangstransistors 84 der Diode 86 des integrierenden Netzwerkes in der Schaltung 32 parallel geschaltet Die Basiselektroden der als Schalter geschalteten Transistoren 85, 86 erhalten über Impulsregeneratoren 9 und 28 Komplementär-Codeimpulse. Der Ausgang der Modulationsschaltung 93 ist an das integrierende Netzwerk It angeschlossen, das das übertragene Signal in analoger Form wiedergibt. Die Modulationsschaltung 80 des Senders und 93 des Empfängers können derart durch Integration in einem Halbleiterkörper gebaut werden, daß die Wirkungsweise des Dynamikregelsystems dieselbe ist im Sender sowie im Empfänger, wodurch die Stabilität des Übertragungssystems verbessert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von irapulsdeltamodulierten Informationssignalen, wobei der Sender mit einem Modulator versehen ist, an den ein Impulsgenerator angeschlossen ist, und die Ausgangsimpulse des genannten Modulators einem mit dem Sender zusammenarbeitenden Empfänger und einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, die ι ο eine Reihenschaltung von einem ersten integrierenden Netzwerk und einen Differenzerzeuger enthält, wobei das Ausgangssignal dieser Reihenschaltung den Modulator steuert, in welcher Schaltungsanordnung der Sender und der Empfänger mit je einem Dynamikregelsystem versehen sind, das eine Dynamikregelanordnung enthält, die durch ein kontinuierliches veränderliches Dynamikregelsignal gesteuert wird, das von einem Dynamikregelsignalgenerator abgegeben wird, der einen Impulsreihenanalysator enthält, dem die Ausgangsimpulse des Modulators zugeführt werden, welcher Impulsreihenanalysator die aufeinanderfolgend auftretenden Impulsreihen analysiert, die durch die in einem festen Zeitintervall von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgenerators gelieferten Ausgangsimpulse des Modulators gebildet werden und ein impulsförmiges Ausgangssignal liefert ausschließlich beim Auftritt vorbestimmter Impulsreihen, die dem Überschreiten eines Augenblicks-Modulationsindexes hohen Wertes innerhalb des genannten festen Zeitintervalls entspricht, wobei der genannte Dynamikregelsignalgenerator ein zweites integrierendes Netzwerk mit einem Speicherelement und einem Widerstandselement enthält, das an den Ausgang des Impulsreihenanlysators angeschlossen ist zum Liefern des kontinuierlichen veränderlichen Dynamikregelsignals, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Ausgang des Impulsreihenanalysators angeschlossene zweite integrierende Netzwerk durch eine nichtlineare Schaltungsanordnung gebildet wird, die eine Zeitkonstante hat, die bei zunehmendem Signalpegel sinkt, welches nichtlineare integrierende Netzwerk mit einer geschalteten Speis.equelle verbunden ist und im Rhythmus des impulsförmigen Ausgangssignals des Impulsreihenanalysators geschaltet wird, wobei das Dynamikregelsignal dem Widerstandselement des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes entnommen wird.

2. Sender zum Gebrauch in einem Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei dieser Sender mit einem Modulator versehen ist, an den ein Impulsgenerator angeschlossen ist, wobei die Ausgangsimpulse des genannten Modulators zu einem mit dem Sender zusammenarbeitenden Empfänger ausgesandt sowie einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, die ein integrierendes Netzwerk sowie einen Differenzerzeuger enthält, zuir. Erzeugen eines Differenzsignals, das die Differenz zwischen den auszusendenden Signalen und einem Vergleichssignal, das durch Integration der Ausgangsimpulse des genannten Modulators erhalten wird, angibt, welche Ausgangsimpulse dem integrierenden Netzwerk in der Vergleichsschaltung zugeführt werden, wobei dieses Differenzsignal den Modulator steuert, welcher Sender mit einer Dynamikregelanordnung versehen ist. die durch ein kontinuierliches veränderliches Dynamikregelsignal gesteuert wird, das von einem Dynamikregelsignalgenerator abgegeben wird, der einen von den Ausgangsimpulsen des Modulators gespeisten Impulsreihenanalysator enthält, wobei dieser Impulsreihenalaysator Impulsreihen analysiert, die durch die in einem festen Zeitintervall von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgenerators gelieferten Ausgangsimpulsen des Modulators gebildet werden, und ein impulsförmiges Ausgangssignal liefert ausschließlich beim Auftritt vorherbestimmter Impulsreihen, die dem Überschreiten eines Augenblicks-Modulationsindexes hohen Wertes innerhalb des festen Zeitintervalls entsprechen, wobei der Dynamikregelsigaalgenerator ein an den Ausgang des Impulsreihenanalysators angeschlossenes integrierendes Netzwerk enthält, um das kontinuierliche veränderliche Dynamikregelsignal zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierende Netzwerk, das an den Ausgang des Impulsreihenanalysators angeschlossen ist und ein Speicherelement sowie ein Widerstandselement enthält, durch ein nichtlineares Netzwerk gebildet wird, das eine Zeitkonstante hat, die bei zunehmendem Signalpegcl sinkt, welches nichtlineare integrierende Netzwerk mit einer geschalteten Speisequelle verbunden ist und im Rhythmus des impulsförmigen Ausgangssignals des Impulsreihenanalysators geschaltet wird, wobei das Dynamikregelsignal dem Widerstandselement des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes entnommen wird.

3. Sender nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare integrierende Netzwerk des Dynamikregelsystems ein Speicherelement in Form einer linearen Kapazität enthält, die mit dem Ausgang der geschalteten Speisequelle verbunden ist, sowie ein nichtlineares Widerstandselement in Form mindestens eines pn- oder eines np-Überganges einer Diode oder eines Transistors, der der Kapazität parallel geschaltet ist.

4. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Widerstandselement durch eine Kaskadenschaltung einer Anzahl genannter Übergänge gebildet wird, wobei der Strom durch diesen Übergang bzw. diese Übergänge einem Verstärker mit einem niedrigen Eingangswiderstand zugeführt wird, der das Dynamikregelsignal liefert.

5. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes durch den Eingangswiderstand einer Stromspiegelschaltung gebildet wird.

6. Sender nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand der Stromspiegelschaltung durch einen Diodenübergang parallel zum Basis-Emitter-Übergang eines Transistors, dessen Kollektorelektrode den Ausgang des Stromspiegels bildet, gebildet wird.

7. Sender nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung einem Schaltnetzwerk mit zwei Stellungen zugeführt wird, welches Netzwerk einen Teil des Amplitudenmodulators der Dynamikregelanordnung bildet, wobei dieses Schaltnetzwerk durch die auszusendenden Impulse eingeschaltet wird, während die zwei Ausgänge dieses Schaltnetzwerkes mit .dem Eingang des integrierenden Netzwerkes der Vergleichsschaltung verbunden

sind, und zwar über zwei Schaltzweige, die gleiche und entgegengesetzt gerichtete Ströme liefern.

8. Sender nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß ein linearer Widerstand mit dem nichtlinearen Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes in Reihe geschaltet ist

9. Sender nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß das nichtlineare integrierende Netzwerk an eine Gleichspannungsspeisequelle angeschlossen ist und zwar zur Bestimmung eines minimalen Dynamikregelsignals.

10. Sender nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Kapazität des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes an eine Gleichspannungsspeisequelle angeschlossen ist und zwar über eine Schaltungsanordnung mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor- und Emitterelektroden mit den Klemmen der genannten Kapazität verbunden sind, wobei die Emitterelektrode dieses ersten Transistors mit einem Pol der Gleichspannungsspeisequelle über die Emitter-Kollektor-Strecken zweier Transistoren verbunden ist während zwischen den beiden Polen der genannten Speisequelle ein Widerstand, eine erste und eine zweite Diode in Reihe geschaltet sind, wobei der Anschlußpunkt des Widerstandes und der ersten Diode mit den miteinander verbundenen Basiselektroden der genannten beiden Transistoren verbunden ist wobei die gemeinsame Klemme der ersten und der zweiten Diode mit der Basis des genannten ersten Transistors verbunden ist

11. Empfänger zum Gebrauch in einer Übertragungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem Sender nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei dieser Empfänger mit einem integrierenden Netzwerk versehen ist, dem die empfangenen Impulse zugeführt werden, welcher Empfänger einen Impulsgenerator und eine Dynamikregelanordnung enthält welche Dynamikregelanordnung durch ein kontinuierliches veränderliches Dynamikregelsignal gesteuert wird, das einem Dynamikregelsignalgenerator entnommen wird, der einen Impulsreihenanalysator enthält, dem die empfangenen Impulse zugeführt werden, welcher Impulsreihenanalysator Impulsreihen analysiert, die durch aufeinanderfolgende, in einem festen und begrenzten Zeitintervall mit mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen auftretende empfangene Impulse gebildet werden, welcher Analysator ein impulsförmiges Ausgangssignal liefert und zwar ausschließlich beim Auftritt vorbestimmter Impulsreihen, die dem Überschreiten eines hohen Augenblicks-Modulationsindexes innerhalb des genannten festen Zeitintervalls entsprechen, wobei der genannte Dynamikregelsignalgenerator ein mit dem Ausgang des Impulsreihenanalysators verbundenes integrierendes Netzwerk enthält, um das kontinuierliche veränderliche Dynamikregelsignal zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ausgang des Impulsreihenanalysators no verbundene integrierende Netzwerk, das ein Speicherelement sowie ein Widerstandselement enthält das durch eine nichtlineare Schaltung gebildet wird, die eine Zeitkonstante hat, die bei zunehmendem Signalpegel sinkt und wobei das nichtlineare integrierende Netzwerk mit einer geschalteten Speisequelle verbunden ist, die im Rhvthmus des impulsförmigen Ausgangssignals des Impulsreihenanalysators eingeschaltet wird, wobei das Dynamikregelsignal dem Widerstandselemeni des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes entnommen wird.

12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das nichlineare integrierende Netzwerk des Dynamikregels>stems ein Speicherelement in Form einer linearen Kapazität enthält die mit dem Ausgang der geschalteten Speisequelle verbunden ist sowie ein nichtlineares Widerstandselement in Form mindestens eines pn- oder np-Überganges einer Diode oder eines Transistors, der der Kapazität parallel geschaltet ist

13. Empfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß das nichtlineare Widerstandselement durch eine Kaskadenschaltung einer Anzahl genannter Übergänge gebildet wird, wobei der Strom durch diesen Übergang bzw. diese Übergänge einem Verstärker mit einem geringen Eingangswiderstand zugeführt wird, welcher Verstärker das Dynamikregelsignal liefert.

14. Empfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes durch den Eingangswiderstand einer Stromspiegelschaltung gebildet wird

15. Empfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand der Stromspiegelschaltung durch einen Übergang einer Diode parallel zum Basis-Emitter-Übergang eines Transistors, dessen Kollektorelektrode den Ausgang des Stromspiegels bildet, gebildet wird.

16. Empfänger nach einem der Ansprüche 14 oder

15, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung einem Zweistellungen-Schaltnetzwerk zugeführt wird, welches Netzwerk einen Teil des Amplitudenmodulators der Dynamikregelanordnung bildet, wobei dieses Schaltnetzwerk durch die empfangenen Impulse eingeschaltet wird, während die beiden Ausgänge dieses Schaltnetzwerkes mit dem Eingang des integrierenden Netzwerkes des Empfängers über zwei Zweige verbunden sind, die gleiche und entgegengesetzt gerichtete Ströme liefern.

17. Empfänger nach einem der Ansprüche 12 bis

16, dadurch gekennzeichnet daß ein linearer Widerstand in Reihe mit dem nichtlinearen Widerstandselement des integrierenden Netzwerkes geschaltet ist.

18. Empfänger nach einem der Ansprüche 11 bis

17, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare integrierende Netzwerk zur Bestimmung eines minimalen Dynamikregelsignals mit einer Gleichspannungsspeisequelle verbunden ist.

19. Empfänger nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des nichtlinearen integrierenden Netzwerkes mit einer Gleichspannungsspeisequelle verbunden ist, und zwar über eine Schaltungsanordnung mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Elektroden mit den Klemmen der genannten Kapazität verbunden sind, wobei die Emitterelektrode dieses ersten Transistors mit einem Pol der Gleichspannungsspeisequelle verbunden ist und die Kollektorelektrode mit dem anderen Pol der Gleichspannungsspeisequelle, und zwar über die Emitter-Kollektor-Strecken zweier Transistoren, während zwischen den beiden Polen der genannten Quelle ein

Widerstand, eine erste Diode und eine zweite Diode in Reihe geschaltet sind, wobei die gemeinsame Klemme des Widerstandes und der ersten Diode mit den miteinander verbundenen Basiselektroden der genannten beiden Transistoren verbunden ist, wobei die gemeinsame Klemme der ersten und der zweiten Diode mit der Basiselektrode des genannten ersten Transistors verbunden ist.