DE2713106A1

DE2713106A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines pcm-koders-dekoders

Info

Publication number: DE2713106A1
Application number: DE19772713106
Authority: DE
Inventors: Erik Lennart Jansson; Tommy Edvard Svensson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-10-20
Also published as: FI67002B; ES457353A1; BR7701874A; NO144687C; DK148970C; AU2345777A; SE399792B; NO771125L; NL190391B; SE7603843L; NL190391C; FI770981A7; FR2346904B1; CA1101558A; DK139977A; DK148970B; FR2346904A1; US4151518A; DE2713106C2; NO144687B

Description

Telefonaktiebolaget L M Ericsson, Stockholm, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines PCM-Koders-Dekoders

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines PCM-Kodierers/Dekoders, der ankommende Analogsignale in PCM-Wörter umsetzt, die mit einer ersten Taktfrequenz übertragen werden, und der ankommende PCM-Wörter mit einer zweiten Taktfrequenz in auslaufende Analogsignal-Abtastwerte umsetzt, wobei wenigstens einer der zwei Umsetzungstypen erreicht wird mittels eines Approximierungsvorganges und wobei die Taktfrequenzen ungefähr gleiche Periodenlängen aufweisen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Bekannte Umsetzverfahren dieser Art und dafür geeignete AD-(analog in digital) und DA- (digital in analog) Umsetzer sind beispielsweise in einer Sammlung von Gesprächen über das Thema "Umsetzung A/D & D/A" beschrieben, das während der "Journees d'electronique 19 73" behandelt und von der "Ecole polytechnique federale de Lausanne" veröffentlicht wurde. Diese Sammlung behandelt auch lineare und logarithmische Kodier- und Dekodierkurven, mit denen die Kodierbeziehung zwischen den Analogsignal-Abtastwerten und den PCM (Pulscodemodulation)-Wörtern festgelegt wird.

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Es gibt direkte Umsetzungsverfahren, nach denen die ankommende Information aufgrund der charakteristischen Kurve direkt in die auslaufende Information umgesetzt wird, und es gibt Approximierungs verfahren, nach denen die charakteristische Kurve abgetastet wird mittels eines Approximierungsprogramms, bis ein Kurvenintervall ermittelt ist, dessen Analogsignalamplitude und PCM-Wort jeweils mit der ankommenden Information in Einklang steht. Konstruktiv direkte DA-Umsetzungen sind leichter zu erzielen als direkte AD-Umsetzungen. Ein einfacher und schnell reagierender direkter DA-Umsetzer ist in der schwedischen Patentanmeldung 7510801-9 beschrieben. Die erwähnte Gesprächssammlung beschreibt ferner AD-Approximierungsverfahren, worin jeder Approximierungsschritt eine direkte DA-Umsetzung enthält. Eines dieser Verfahren, auf das später im einzelnen eingegangen wird, wird als suk-zessive Approximierung bezeichnet.

Die oben erwähnte Summierung der vorwiegenden Umsetzverfahren macht deutlich, daß PCM-Koder/Dekoderarten existieren, die Ausrüstungen von derselben Art enthalten, wie sie sowohl für AD-als auch für DA-Umsetzungen verwendet werden. Beispielsweise verwenden beide Umsetzungstypen eine Approximierungslogikeinrichtung, jeweils um die Kodiercharakteristika zu erzeugen, oder einen DA-Umsetzer, der jeweils nach dem direkten Verfahren arbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen PCM-Kodierer/Dekoder dieser Art so zu steuern, daß keine Verdoppelung dieser Ausrüstungen von derselben Art erforderlich ist, was zuvor unter synchronen Arbeitsbedingungen bereits erreicht wurde, d.h. die beiden im Oberbegriff erwähnten Taktfrequenzen für die ankommenden und übertragenen PCM-Wörter sind gleich.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet

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ist, daß Zeitabschnitte erzeugt werden, von denen höchstens eine erste bzw. eine zweite Zahl für einen Umsetzungsvorgang des ersten bzw. des zweiten Typs benötigt wird, daß wenigstens die Summe der zwei Anzahlen von Zeitabschnitten in der kürzeren der Periodenlängen enthalten ist, daß jeder der für die Umsetzungsvorgänge erforderlichen Zeitabschnitte einem der Umsetzungstypen zugeordnet ist, daß die ankommenden Analogsignale und PCM-Wörter wenigstens so lange gespeichert werden, bis der fragliche Umsetzungstyp einem Zeitabschnitt zugeordnet ist, daß Zwischenergebnisse, die während eines vorliegenden Arbeitsganges des einen Typs erhalten werden, gespeichert werden, wenn dieser Arbeitsgang aufgrund der Priorität des zweiten Typs unterbrochen werden muß, wobei die Zwischenergebnisse eine Fortführung des unterbrochenen Arbeitsganges nach Beendigung des bevorzugten Arbeitsganges ermöglichen, und daß PCM-Wörter und Analogsignal-Abtastwerte, die während eines Zeitabschnittes erhalten werden, der den fraglichen Arbeitsgang beendet, gespeichert werden, wenn die Beendigung der Arbeitsvorgänge nicht innerhalb der zugeordneten Taktsteuerungsimpulse erfolgt.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen ersten Taktimpulsgenerator zur Erzeugung von Taktimpuisen mit einer ersten Frequenz, mit denen Analogsignale, die in den PCM-Kodierer/Dekoder einlaufen, abgetastet werden, und mittels derer der PCM-Kodierer/Dekoder einen PCM-Impulszug überträgt, der aufgrund einer Analog/Digital-Umsetzung erhalten wird, und mit einem zweiten Taktimpulsgenerator zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer zweiten Frequenz aus einem an dem PCM-Kodierer/Dekoder ankommenden PCM-Impulszug, wobei Zeitausschnitte oder -fenster für ankommende PCM-Wörter bestimmt werden und Analogsignalamplituden erhalten werden aufgrund der Digital/Analog-Umsetzung, die mittels der Taktimpulse aus dem zweiten Taktimpulsgenerator abgetastet bzw. überprüft wird und wobei die Taktfrequenzen ungefähr gleiche Periodenlängen aufwei-

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sen und der PCM-Kodierer/Dekoder ausgerüstet ist zur Durchführung wenigstens eines der zwei Umsetzungstypen mittels eines ApproximierungsVorganges, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Gatteranordnungen zur Erzielung von Kodierer/ Dekoder-Konfigurationen aufgrund von Umsetzungstyp-Signalen zur Durchführung des jeweiligen Umsetzungstyps/ einen Zeitabschnittsgenerator zur Übertragung von Schrittimpulsen zu dem PCM-Kodierer/Dekoder, wobei die Zeitpositionen der Schrittimpulse festgelegt werden mittels Zeitabschnitten, von denen höchstens eine erste bzw. eine zweite Anzahl erforderlich ist für einen Umsetzungsvorgang des einen bzw. des anderen Typs und wobei wenigstens die Summe der zwei Anzahlen von Zeitabschnitten in der kürzeren der Periodenlängen enthalten ist, und eine Steuereinheit enthält, die mit den Taktimpulsgeneratoren verbunden ist zur Erzeugung der Konversionstyp-Signale, mittels derer die von dem Zeitabschnittsgenerator erzeugten Zeitabschnitte einem der Umwandlungstypen zugeordnet werden, wobei für solche Arbeitsbedingungen, wo die Zeitabschnitte den Umsetzungstypen bezüglich der Taktimpulse des jeweiligen Taktimpulsgenerators verzögert zugeordnet werden,der PCM-Kodierer/Dekoder mit Speiche ranordnun gen ausgerüstet ist, die von den Taktimpulsgeneratoren gesteuert werden zur Speicherung von ankommenden Analogabtastwerten und PCM-Wörtern wenigstens bis die Steuereinheit das zugehörige Umsetzungstyp-Signal überträgt und wobei für solche Arbeitsbedingungen, wo ein vorliegender UmsetzungsVorgang des einen Typs aufgrund der Priorität des zweiten Typs unterbrochen werden muß, der PCM-Kodierer/Dekoder mit einem Ergebnisspeicher ausgerüstet ist zur Speicherung von Zwischenergebnissen, die eine Weiterführung des unterbrochenen Vorganges nach Beendigung des bevorzugten Vorganges ermöglichen, wobei ferner für solche Arbeitsbedingungen, wo die Umsetzungsvorgänge nicht mit dem zugeordneten Taktimpuls beendet sind, der PCM-Kodierer/Dekoder mit Speicheranordnungen ausgerüstet ist, die von den Taktimpulsgeneratoren gesteuert werden zur Speicherung der PCM-Wörter und Analogsignal-Abtastwerte, die während des Zeitabschnittes erhalten werden, der den fraglichen Arbeitsgang beendet.

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Ein in der OS 2432976 beschriebener, synchron gesteuerter Vielkanal-Kodierer/Dekoder enthält einen gemeinsamen Taktsignalgenerator zur parallelen Steuerung einer Anzahl von Binärzählern, die jeweils zu einem AD- und einem DA-Umsetzer gehören, für einen der Kanäle bestimmt, wobei während jedes Ztiitfensters eine AD- und eine DA-Umsetzung parallel, d.h. in getrennten Einrichtungen, durchgeführt wird. Ein gemäß der OS 2 3 33299 synchron gesteuerter Einkanal-Kodierer/Dekoder enthält einen gemeinsamen Funktionsgenerator zum Abtasten einer Umsetzcharakteristikkurve, die parallel für AD- und DA-Umsetzung verwendet wird. Ein in der OS 2518277 beschriebener, synchron gesteuerter PCM-Kodierer/ Dekoder enthält einen gemeinsamen DA-Umsetzer, der in alternierender Reihenfolge für AD- und DA-Umsetzung verwendet wird.

Keine dieser bekannten Kodierer/Dekoderausrüstungen würde jedoch während sogenannter plesiochroner (zeitlich dicht benachbarter) Arbeitsvorgänge zufriedenstellend arbeiten, wenn die Taktfrequenzen der zwei Umsetzerarten denselben nominellen Wert besitzen, für den konstante oder veränderliche Abweichungen innerhalb vorbestimmter Grenzen erlaubt sind. Unabhängig davon, welche der Taktfrequenzen periodisch höher oder niedriger ist als die andere, wird jedoch mit dem vorgeschlagenen Steuerverfahren und der vorgeschlagenen Steuervorrichtung erreicht, daß der eine Umsetzungstyp niemals parallel ausgetragen wird, sondern stets selbständig von dem zweiten Umsetzungstyp durchgeführt wird. Zur Auslegung eines geeigneten Kodierers/Dekoders, der dieselbe Art Einrichtungen für AD- und DA-Umsetzung enthält, ist folglich keine Verdoppelung von Einrichtungen erforderlich, vielmehr nimmt dieselbe Einrichtung, die zu einer Zeit bei der Umsetzung des einen Typs mitwirkt, teil an der Umsetzung des anderen Typs zu einer anderen Zeit, trotz plesiochroner Bedingungen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

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Fig. 1 eine Veranschaulichung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips;

Fig. 2 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit; ^{bis 4} und

Fig. 5 eine Steuereinheit, die einen PCM-Kodierer/Dekoder steuert, der mit einem gemeinsamen direkten DA-Umsetzer versehen ist.

Figur 1 zeigt einen Analogeingang-Speicher AM/ein, um aus ankommenden Analogsignalen a/ein Analogsignal-Abtastwerte as/ein mittels Taktimpulsen tAD zu entnehmen, die für AD-Umsetzungen bestimmt sind, wobei diese Taktimpulse aus einem ersten Taktimpulsgenerator PG/AD erhalten v/erden, der Taktimpulse mit der ersten Taktfrequenz erzeugt. Diese Analogsignal-Abtastwerte werden aus dem Eingangsspeicher AM/ein zu einem ersten Eingang eines Analogvergleichers AC übertragen. Eine Approximierungslogikeinrichtung AL, die mittels eines Nullimpulses zp auf Null gesetzt ist, wird mittels Schrittimpulsen sp schrittweise weitergesteuert, um während eines begrenzten Zeitabschnitts aus zwei aufeinanderfolgenden Schrittimpulsen eine Analogsignalamplitude a und ihr nach einer Umsetzungskurve zugeordnetes Digitalwort d zu erzeugen. Dieses Schrittsteuerungsprinzip ist durch ein Register R angedeutet, aus dem die während eines Zeitausschnitts erhaltene Amplitude zu einem zweiten Eingang des Analogvergleichers AC übertragen wird, welcher ein Differenzsignal ds erzeugt, aufgrund dessen die Approximierungslogikeinrichtung den Approximierungsvorgang weiterführt oder ein Endsignal fs überträgt. Bei einer AD-Umsetzung aktiviert das Endsignal die übertragung des Digitalwortes d, das in dem Register R registriert ist, zu einem Digital-Ausgangsspeicher DM/aus, aus dem ein PCM-Impulszug pt/aus mittels Taktimpulsen tAD/aus übertragen wird, die in dem ersten Taktimpulsgenerator PG/AD erzeugt werden. Wenn die PCM-Wörter reihenförmig übertragen werden, so ist die Frequenz, die die

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Ausgangstaktimpulse tAD/aus bestimmt, ein Vielfaches der Frequenz, die die Eingangs-Abtastimpulse tAD/ein bestimmt, und wenn die PCM-Wörter parallel übertragen werden, so sind Eingangs- und Ausgangsimpulse in Einklang, außer einer möglichen, jedoch konstanten Phasenverschiebung zwischen den Impulsen, die eingefügt wird, um die Ausgangszeit an die Verarbeitungszeit anzupassen, die für den UmsetzVorgang erforderlich ist.

Gemäß Figur 1 werden die zwei Umsetzungstypen jeweils in einer einander vollstäidig entsprechenden Weise durchgeführt. Ein zweiter Taktimpulsgenerator PG/DA erzeugt in bekannter Weise aus einem ankommenden PCM-Impulszug pt/ein für die DA-Umsetzungen bestimmten Taktimpulse tDA/ein, mit denen ein Digital-Eingangsspeicher DM/ein gesteuert wird, um ankommende PCM-Wörter d/ein pufferartig zu speichern. Das während eines Approximierungs-Schrittes erhaltene und in dem Register R registrierte bzw. gespeicherte Digitalwort d wird mit dem pufferartig gespeicherten PCM-Wort mittels eines Digitalvergleichers DC verglichen, wobei deren Differenzsignal ds die Approximierungslogikeinrichtung AL steuert. Bei einer DA-Umsetzung aktiviert ein Endsignal die Übertragung der registrierten Analogsignal-Amplitude a zu einem Analog-Ausgangsspeicher AM/aus, aus dem dieses als auslaufender Analogsignal-Abtastwert as/aus in Ausgangs-Taktsteuerung tDA/aus ausgelesen wird, welche von dem zweiten Taktimpulsgenerator PG/DA erzeugt wird, wobei diese Taktsteuerung bis auf eine mögliche Phasenverschiebung beim Vergleich synchron mit der Eingangs-Takts teuerung tDA/ein ist.

Die Ausgangsspeicher DM/aus und AM/aus wären unnötig, wenn die Umsetzungsvorgänge derartig wären und so gesteuert würden, daß die Endsignale fs stets synchron mit den ankommenden Taktimpulsen des jeweiligen Umsetzungstyps auftreten würden.

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Die grundlegende, in Figur 1 gezeigte Kodierer/Dekoderausrüstung ist mit einem Ergebnisspeicher RM versehen, dessen Eingänge und Ausgänge mit der Approximierungslogikeinrichtung AL verbunden sind, von der angenommen wird, daß sie während jedes Approximierungs-Zeitabschnitts solche Zwischenergebnisse erzeugt, die es ermöglichen, daß nach einer Pause der Approximierungsvorgang ohne Wiederholung bereits ausgeführter Schritte wiederaufgenommen v/erden kann. Diese Pause beginnt, wenn ein Unterbrechungssignal is die übertragung des Zwischenergebnisses aus der Approximierungslogikeinrichtung über ein UND-Gatter G1 zu dem Ergebnisspeicher unterbricht. Diese Pause endet, v/enn ein weiterbestehendes Signal es ein UND-Gatter G2 zur Übertragung der Zwischenergebnisse aus dem EregebnisspeLcher zu der Approximierungslogikeinrichtung öffnet, wobei letztere während der Pause im Wartezustand war, um einen weiteren Approximierungsvorgang durchzuführen.

Die Kodierer/Dekoderausrüstung nach Figur 1 ist mit Gattervorrichtungen G3, G4 und G5, G6 versehen, um mittels Umsetzungstyp-Signalen cAD und cDA gesteuert zu werden, so daß die Approximierungslogikeinrichtung und das Register jeweils teilnehmen an einem AD- und DA-UmsetzungsVorgang. Abhängig von den Umsetzungsverfahren benötigt jeder Umsetzungstyp maximal seine Anzahl von Zeitausschnitten, trotz plesiochroner bzw. zeitlich gedrängter Bedingungen ist es jedoch möglich, dieselbe Approximierungslogik AL und dasselbe Register R für beide Verarbeitungstypen zu verwenden, wenn die erlaubten Toleranzgrenzen der Taktfrequenzen, die Zeitausschnitte und die maximale Anzahl der Zeitausschnitte sich so zueinander verhalten, daß wenigstens ein Umsetzvorgang eines Typs von der kürzesten Zeitspanne umfaßt wird/ die zwischen zwei Abtast-Taktimpulsen für einen der Arbeitsschrittypen liegt.

Die Approximierungslogikeinrichtung nach Figur 1 erhält die Schrittimpulse sp aus einem UND-Gatter G7 eines Zeitabschnitt-Generators TU, wobei die zwei aufeinanderfolgenden Schrittimpulse für begrenzte Zeitabschnitte erreicht werden mittels eines Mono-

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vibratorelements SSE1, dessen Eingang über ein ODER-Gatter OR1 durch die Nullimpulse zp oder andauernden Signale es oder durch Impulsrückflanken aktiviert wird, die von dem Monovibratorelement über das UND-Gatter G7 unter der Annahme erzeugt werden, daß die Approximierungslogikeinrichtung das Endsignal fs nicht überträgt. Gemäß dem erläuterten gemeinsamen Prinzip löst jeder Nullimpuls bzw. jedes fortdauernde Signal die Erzeugung eines Zeitabschnittes aus, wobei ein möglicherweise vorliegender Zeitabschnitt unterbrochen wird. Offensichtlich kann der Zeitabschnitt-Generator auch aus einem Schrittimpulsgenerator aufgebaut werden, der in entsprechender Weise gestartet und angehalten wird. In Verbindung mit Figur 5 wird noch beschrieben, wie die Schrittimpulse und die Zeitabschnitte durch ein Taktfrequenzvielfaches erzeugt werden, das von einem der Taktimpulsgeneratoren erzeugt wird.

Die Kodierer/Dekoderausrüstung nach Figur 1 wird von einer Steuereinheit CU gesteuert, die die Impulse tAD/ein und tDA/ein empfängt, welche aus den Taktimpulsgeneratoren PG/AD und PG/DA kommen, und auch die Endsignale fs, die von der Approximierungslogikeinrichtung AL ausgehen, und die die Umsetzungstyp-Signale CAD und cDA, die Nullimpulse zp sowie das Unterbrechungssignal is und das fortdauernde Signal es erzeugt. In den Figuren 2 bis 4 sind drei Ausführungsformen von Steuereinheiten gezeigt, welche die von den Taktimpulsgeneratoren erzeugten Taktimpulse ti und t2 empfangen und Umsetzungstyp-Signale c1 und c2 übertragen, wobei die Bezeichnungen 1 und 2 in dieser Reihenfolge verwendet werden, um zwischen den zwei Umsetzungstypen zu unterscheiden. Wenn beispielsweise die Bezeichnung 1 für AD-Umsetzungs-Vorgänge gewählt wird, so bestehen die Taktimpulse ti aus den obenerwähnten Taktimpulsen tAD/ein, und die Umsetzungstyp-Signale c1 erreichen als die oben erwähnten Signale cAD, daß die Approximierungslogikeinrichtung an einem AD-Umsetzungsvorgang teilnimmt.

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Figur 2 zeigt eine erste Ausführungs form einer Steuereinheit, die zwei Notifikations- oder Anzeigeeinheiten Nü1 und NU2 enthält, deren Ausgänge jeweils mit einem Umsetzungstyp-Flip-Flop FF1 und FF2 verbunden sind. Die Notifikationseinheiten enthalten jeweils ein UND-Gatter G8 und ein Flip-Flop FF3, dessen einer Eingang die Taktimpulse empfängt und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des UND-Gatters G8 verbunden ist, welches den Ausgang der Notifikationseinheit bildet. Das UND-Gatter G8 ist so angeordnet, daß verhindert wird, daß das zu dem selben Umsetzungstyp gehörende Flip-Flop in seinen einen stabilen Zustand mittels eines zugehörigen Taktimpulses gebracht wird, wenn das zu dem zweiten Umsetzungstyp gehörende Flip-Flop bereits in einen entsprechenden Zustand a gebracht wurde. Das Endsignal fs setzt ein Flip-Flop vom "a-set"-Typ zurück. Wenn die Taktimpulse ti und t2 zusammenfallen und daher die Flip-Flops FF1 und FF2 gleichzeitig in einen a-Zustand gebracht werden, so verhindert eine Verdoppelungsschutzeinrichtung DP ein Zusammenfallen der Umsetzungstyp-Signale c1 und c2. Die Verdoppelungsschutzeinrichtung enthält UND-Gatter G9 und G1O, die im Falle einer Koinzidenz das Typensignal c1 anhalten, über ein ODER-Gatter OR2 erneut einen Arbeitsgang vom Typ 1 anzeigen und über ein ODER-Gatter OR3 das Typen-Flip-Flop FF1 zurücksetzen. Dieses erste Ausführungsbeispiel erzwingt veränderliche Wartezeiten, bevor der Beginn eines Umsetzvorganges zugelassen wird, und folglich sind die über ein ODER-Gatter OR4 übertragenen Nullimpulse zp und folglich auch die Endsignale fs, die von der Approximierungslogikeinrichtung erzeugt werden, nicht synchron mit den jeweiligen Taktimpulsen. Die Speicher AM/ein, DM/ein, AM/aus und DM/aus sind folglich zur pufferartigen Speicherung der ankommenden und auslaufenden Information unbedingt erforderliche Kodierer/Dekoderteile. Folglich wird ein Ergebnisspeicher nicht benötigt, denn bei dieser ersten Ausführungsform werden keine Unterbrechungs- und Fortdauersignale erzeugt.

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Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit, die in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops FF1 und FF2 enthält, eine Notifikationseinheit NU2 und ein ODER-Gatter OR4. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel gibt jeder Taktimpuls ti stets sofort einen Nullimpuls zp und ein Umsetzungstyp-Signal c1 frei. Wenn angenommen wird, daß das durch die Bezeichnung 1 bestimmte Umsetzungsverfahren aus einer konstanten Anzahl von Zeitabschnitten besteht, wie beispielsweise für das oben erwähnte sukszessive Approximierungsverfahren, so erhält man Synchronismus zwischen den Taktimpulsen ti und den zugehörigen Endsignalen fs. Hieraus folgt, daß der Ausgangsspeicher zur pufferartigen Speicherung der jeweiligen Ausgangsinformation entbehrlich ist. Bei einem zugehörigen direkten Umsetzverfahren wäre daher der Eingangsspeicher zur pufferartigen Speicherung der zugehörigen ankommenden Information überflüssig.

Die zweite Ausführungsform enthält eine Verzögerungsvorrichtung DD, die mit der Notifikationseinheit NU2 verbunden ist, um aufgrund jedes Taktimpulses ti zwei Impulse zu erzielen, die in Beziehung zu diesem Taktimpuls derart verzögert sind, daß der erste, mit einer Zeit dt1 verzögerte Impuls auftritt, wenn das Typensignal d absolut beendet ist, und daß der andere, mit einer Zeit dt2 verzögerte Impuls, auftritt, wenn ein Typensignal c2, das aufgrund des ersten verzögerten Impulses erzeugt wurde, absolut aufgehört hat. Die Typensignale c2 und die zugehörigen Nullsignale zp entstehen, wenn eine Umsetzung vom Typ 2 mittels eines Taktimpulses t2 angezeigt bzw. notifiziert wird. Der Zeitabschnittsgenerator TU ist in diesem Zusammenhang so dimensioniert, daß jede von den Taktimpulsen ti bestimmte Periode so viele Zeitabschnitte umfaßt, wie höchstens für einen Vorgang vom Typ 1 und zwei Vorgänge vom Typ 2 erforderlich sind. Wenn die Taktimpulse t2 eine höhere Frequenz haben als die Taktimpulse ti, so muß folglich das vorstehend erwähnte Prinzip erfüllt werden, daß also ein Vorgang eines Typs von

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einer Zeitspanne umfaßt wird, die von den Taktimpulsen t2 bestimmt wird. Trotz plesiochroner Bedingungen können die Typensignale c1 und c2 bei dieser zweiten Ausführungs form niemals zusammenfallen, und folglich ist die im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebene Verdoppelungsschutzeinrichtung unnötig. Die Umsetζungsvorgänge vom Typ 2 sind veränderlichen Wartezeiten ausgesetzt, folglich muß die gesteuerte Kodierer/Dekodereinrichtung mit entsprechenden Pufferspeichern versehen sein.

Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit, die in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungs form zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops FF1 und FF2, eine Notifikationseinheit NU1, eine Verdoppelungsschutzeinrichtung DP und ODER-Gatter 0R2, 0R3 und 0R4 enthält, wobei ein vorliegender Arbeits-

tfi Λ ^

ablauf vom Typ 2 verhindert, daß/Typen-Flip-Flop FF1 in den stabilen Zustand a gebracht wird und die Verdoppelungsschutzeinrichtung verhindert, daß beide Typen-Flip-Flops gleichzeitig in den stabilen Zustand a gebracht werden. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel gibt jeder Taktimpuls t2 stets sofort einen Nullimpuls zp und ein Umsetzungstyp-Signal c2 frei. Das UND-Gatter G9 der Verdoppelungsschützeinrichtung bewirkt eine Unterbrechung eines bereits begonnenen Vorganges vom Typ 1, so daß dadurch das Typen-Flip-Flop FF1 über das ODER-Gatter OR3 zurückgesetzt wird und folglich eine Fortdauer des unterbrochenen Vorganges über das ODER-Gatter OR2 angezeigt wird. Eine Unterbrechungseinheit IU zur Erzeugung der erwähnten Unterbrechungs- und Fortdauersignale is und es enthält einen Umkehrschalter, der gemäß Figur 4 aus zwei UND-Gattern G11 und G12 besteht. Der Eingang des Schalters ist mit dem Ausgang der Notifikationseinheit NU1 verbunden, und seine Ausgänge übertragen ein Fortdauersignal es bzw. einen Nullimpuls zp abhängig vom Zustand a bzw. b eines Unterbrechungs-Flip-Flops FF4. Das Flip-Flop FF4 erzeugt ein Unterbrechungssignal is, wenn es in den a-Zustand gebracht wird mittels eines UND-Gatters G13, das von

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einem Taktimpuls t2 erregt wird, der während eines gerade vorliegenden Arbeitsganges vom Typ 1 auftritt. Das Fortdauersignal es bringt das Unterbrechungs-Flip-Flop in den b-Zustand.

Figur 5 zeigt einen PCM-Kodierer/Dekoder, der einen direkt umsetzenden DA-Umsetzer DAC enthält, um einerseits die PCM-Wörter d/ein, die über die aktivierten UND-Gatter G5 und G6 ankommen, in auslaufende Analog-Abtastwerte as/aus umzusetzen, und andererseits an einem sogenannten sukszessiven Approximierungsvorgang teilzunehmen. Hierfür werden die UND-Gatter G3, G4 und G14 aktiviert, und es wird ein Analogvergleicher AC verwendet zum Vergleichen des Analogsignal-Abtastwertes as/ein, das aus einem Eingangsspeicher AM/ein kommt, mit einer Approximierungsamplitude, und zum Erzeugen eines Annullierungssignals ns, wenn der Abtastwert kleiner ist als die Approximierungsamplitude. Ferner wird ein Approximierungsregister AR verwendet, dessen Bitpositionen Schritt für Schritt auf "1" gesetzt werden, und zwar mittels eines Signifikanzzählers SC, jedoch während eines zugehörigen Schrittes wieder auf "O" gebracht werden, wenn eine DA-Umsetzung des Inhalts des Approximierungsregisters ein Annullierungssignal ns bewirkt. Hier wird ersichtlich» daß jeder AD-Zeitabschnitt bei der sukzessiven Approximierung eine auf-"1"-setzen-Phase enthält, eine DA-Umsetzungsphase, eine Vergleicherphase und eine Uberprüfungsphase, während der gesamte DA-UmsetzungsVorgang nur aus einer DA-Umsetzungsphase besteht, die nur einen Teil eines einzelnen AD-Zeitabschnittes erfordert.

Die in Figur 5 gezeigte Steuereinheit CU ist eine Abwandlung der im Zusammenhang mit Figur 4 beschriebenen Ausführungsform, wobei die DA-Umsetzung Priorität vor der AD-Umsetzung besitzt und die Zeitbeziehungen zwischen den Phasen sorgfältig beachtet wurden. Jeder Taktimpuls tAD/ein, der aus dem Taktimpulsgenerator PG/AD erhalten wird und bestimmt ist zur Anzeige einer AD-Umsetzung in der Notifikationseinheit NU/AD, verbindet die

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-Vt-

höchstwertige Bitposition des Approximierungsregisters mit dem Signifikanzzähler. Schrittimpulse sp bewirken aufeinanderfolgende Signifikanzwertreduzierungen. Wenn die Behandlung der niedrigsten Signifikanzbitposition beendet ist, so überträgt der Signifikanzzähler ein Endsignal fs zur Steuerung der Übertragung des PCM-Wortes, das zu dem Digital-Ausgangsspeicher DM/aus ausläuft und zur Rücksetzung des Umsetzungstyp-Flip-Flops FF/AD. Der DA-Umsetzungsvorgang erfordert weder Nullimpulse noch Schrittimpulse oder ein Endsignal, und sein Typen-Flip-Flop zur Erzeugung des Typensignals cDA und Steuerung der Notifikationseinheit NU/AD ist ersetzt durch ein DA-Monovibratorelement SSE/DA, das einen "1"-Zustand während der direkten DA-Umsetzungsphase erzeugt. Eine Verdoppelungsschutzeinrichtung ist nicht erforderlich, und die Unterbrechungseinheit besteht aus einem UND-Gatter G14, das im Fall der Verdoppelung und Unterbrechung ein Wiederholungssignal rs erzeugt, welches die oben erwähnten Unterbrechungs- und Fortdauersignale ersetzt. Während der Signifikanzzähler SC und das Approximierungsregister AR nur für die AD-Umsetzungsvorgänge verwendet werden, ist kein Ergebnisspeicher erforderlich. Wenn der Signifikanzzähler das Wiederholungssignal rs empfängt, so zieht der nächste darauffolgende Schrittimpuls keine Signifikanzwertreduzierung nach sich. Auf diese Weise übernimmt die bevorzugte DA-Umsetzung einen bereits begonnenen AD-Umsetzungszeitabschnitt, und der unterbrochene Approximierungsschritt wird in dem darauffolgenden Zeitabschnitt wiederholt.

Gemäß Figur 5 werden die Schrittimpulse sp erzielt mittels eines Taktfrequenzvielfachen, das von dem Taktimpulsgenerator PG/AD so erzeugt wird, daß jeder Taktimpuls tAD/ein mit einem Schrittimpuls zusammenfällt.

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Wenn die in Figur 5 gezeigte Kodierer/Dekodereinrichtung mittels der zweiten Ausführungsform der Steuereinheit gesteuert werden soll, so ist der AD-Umsetzungstyp der Typenbezeichnung 1 zugeordnet, und der Taktimpulsgenerator PG/AD wird erneut dazu verwendet, die Taktsteuerungsimpulse ti zu erzeugen, die mit einem Schrittimpuls zusammenfallen. Die Verzögerungsvorrichtung DD besteht zweckmäßigerweise aus einem Zähler, der mittels der Taktsteuerungsimpulse ti gestartet wird und mittels der Schrittimpulse sp schrittweise weitergesteuert wird, wobei dieser Zähler mit zwei Ausgängen versehen ist, durch deren Aktivierung die Verzögerungszeiten dt1 und dt2 erreicht werden. Die Bezeichnung 2 in Figur 3 ist den DA-Umsetzungen zugeordnet, die ohne Nullimpulse und Endsignale mittels eines DA-Monovibratorelements gesteuert werden, das den Umsetzungstyp-Flip-Flop FF2 ersetzt.

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Claims

Patentansprüche

Malverfahren zur Steuerung eines PCM-Kodierers/Dekoders, der ankommende Analogsignale in PCM-Wörter umsetzt, die mit einer ersten Taktfrequenz übertragen werden, und der ankommende PCM-Wörter mit einer zweiten Taktfrequenz in auslaufende Analogsign al -Ab tastwerte umsetzt, wobei wenigstens einer der zwei Umsetzungstypen erreicht wird mittels eines Approximierungsvorganges und wobei die Taktfrequenzen ungefähr gleiche Periodenlängen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitabschnitte erzeugt werden, von denen höchstens eine erste bzw. eine zweite Zahl für einen UmsetzungsVorgang des ersten bzw. des zweiten Typs benötigt wird, daß wenigstens die Summe der zwei Anzahlen von Zeitabschnitten in der kürzeren der Periodenlängen enthalten ist, daß jeder der für die Umsetzungsvorgänge erforderlichen Zeitabschnitte einem der Umsetzungstypen zugeordnet ist, daß die ankommenden Analogsignale und PCM-Wörter wenigstens so lange gespeichert werden, bis der fragliche Umsetzungstyp einem Zeitabschnitt zugeordnet ist, daß Zwischenergebnisse, die während eines vorliegenden Arbeitsganges des einen Typs erhalten werden, gespeichert werden, wenn dieser Arbeitsgang aufgrund der Priorität des zweiten Typs unterbrochen werden muß, wobei die Zwischenergebnisse eine Fortführung des unterbrochenen Arbeitsganges nach Beendigung des bevorzugten Arbeitsganges ermöglichen, und daß PCM-Wörter und Analogsignal-Abtastwerte, die während eines Zeitabschnittes erhalten werden, der den fraglichen Arbeitsgang beendet, gespeichert werden, wenn die Beendigung der Arbeitsvorgänge nicht innerhalb der zugeordneten Taktsteuerungsimpulse erfolgt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitabschnitte dem einen Umsetzungstyp erst dann zugeordnet werden, wenn ein Umsetzungsarbeitsgang des zweiten Typs beendet ist, und daß einer der zwei Typen bei der Zeitabschnittszuordnung bevorzugt wird, wenn zwei Perioden gleichzeitig beginnen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabschnitte so erzeugt werden, daß jede Periode, die durch eine der Taktfrequenzen bestimmt wird, eine erste Zeitabschnittsfolge enthält, deren Zeitabschnittsanzahl groß genug ist, um einen Umsetzungsvorgang des einen der zwei Typen durchzuführen, der dieser Taktfrequenz zugeordnet ist, und eine zweite und eine dritte Folge enthält, von denen jede eine ausreichende Anzahl von Zeitabschnitten enthält, um einen Umsetzungsvorgang des zweiten Typs durchzuführen, und daß die erste Folge dem ersten Umsetzungstyp zugeordnet ist zur Durchführung des UmsetζungsVorganges, der zu dieser Periode gehört, während die zweite und die dritte Folge dem zweiten Umsetzungstyp unter der Bedingung zugeordnet sind, daß die zweite Taktfrequenz einen zugeordneten UmsetzungsVorgang angezeigt hat.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Umsetzungstyp bevorzugt wird, so daß der zugeordnete Vorgang ausgelöst wird, wenn zwei Perioden gleichzeitig beginnen, oder trotz der Tatsache, daß ein UmsetzungsVorgang des zweiten Typs gerade abläuft, für den die Zuordnung der Zeitabschnitte unterbrochen wird und nach Beendigung des bevorzugten Arbeitsganges weitergeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang des bevorzugten Typs beginnt, wenn der Zeitabschnitt beendet ist, der bei der Unterbrechung dem nichtbevorzugten Umsetzungstyp zugeordnet war.

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6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bevorzugte Umsetzung in Verbindung mit der Unterbrechung den Zeitabschnitt übernimmt, der dem nichtbevorzugten Umsetzungstyp zugeordnet ist.
7. Anordnung zur Steuerung eines PCM-Kodierers/Dekoders in Übereinstimmung mit Anspruch 1, mit einem ersten Taktimpulsgenerator zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer ersten Frequenz, mit denen Analogsignale, die in den PCM-Kodierer/Dekoder einlaufen, abgetastet werden, und mittels derer der PCM-Kodierer/Dekoder einen PCM-Impulszug überträgt, der aufgrund einer Analog/Digital-Umsetzung erhalten wird, und mit einem zweiten Taktimpulsgenerator zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer zweiten Frequenz aus einem an dem PCM-Kodierer/Dekoder ankommenden PCM-Impulszug, wobei Zeitausschnitte oder -fenster für ankommende PCM-Wörter bestimmt werden und Analogsignalamplituden erhalten werden aufgrund der Digital/Analog-Umsetzung, die mittels der Taktimpulse aus dem zweiten Taktimpulsgenerator abgetastet bzw. überprüft wird und wobei die Taktfrequenzen ungefähr gleiche Periodenlängen aufweisen und der PCM-Kodierer/ Dekoder ausgerüstet ist zur Durchführung wenigstens eines der zwei Umsetzungstypen mittels eines Approximierungsvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Gatteranordnungen (G3 bis G6) zur Erzielung von Kodierer/Dekoder-Konfigurationen aufgrund von Umsetzungstyp-Signalen (cAD, cDA) zur Durchführung des jeweiligen Umsetzungstyps, einen Zeitabschnittsgenarator (TU) zur Übertragung von Schrittimpulsen (sp) zu dem PCM-Kodierer/ Dekoder, wobei die Zeitpositionen der Schrittimpulse festgelegt werden mittels Zeitabschnitten, von denen höchstens eine erste bzw. eine zweite Anzahl erforderlich ist für einen Umsetzungsvorgang des einen bzw. des anderen Typs und wobei wenigstens die Summe der zwei Anzahlen von Zeitabschnitten in der kürzeren der Periodenlängen enthalten ist, und eine Steuereinheit (CU) enthält, die mit den Taktimpulsgeneratoren verbunden ist zur

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Erzeugung der Konversionstyp-Signale (cAD, cDA),mittels derer die von dem Zeit abs chnitts generator (TU) erzeugten Zeitabschnitte einem der Umwandlungstypen zugeordnet werden, wobei für solche Arbeitsbedingungen, wo die Zeitabschnitte den Umsetzungstypen bezüglich der Taktimpulse des jeweiligen Taktimpulsgenerators verzögert zugeordnet werden, der PCM-Kodierer/ Dekoder mit Speicheranordnungen (AM/ein, DM/ein) ausgerüstet ist, die von den Taktimpulsgeneratoren gesteuert werden zur Speicherung von ankommenden Analogabtastwerten (as/ein) und PCM-Wörtern (d/ein) wenigstens bis die Steuereinheit (CU) das zugehörige Umsetzungstyp-Signal überträgt und wobei für solche Arbeitsbedingungen, wo ein vorliegender Umsetzungsvorgang des einen Typs aufgrund der Priorität des zweiten Typs unterbrochen werden muß, der PCM-Kodierer/Dekoder nit einem Ergebnisspeicher (RM) ausgerüstet ist zur Speicherung von Zwischenergebnissen, die eine Weiterführung des unterbrochenen Vorganges nach Beendigung des bevorzugten Vorganges ermöglichen, wobei ferner für solche Arbeitsbedingungen, wo die Umsetzungsvorgänge nicht mit dem zugeordneten Taktimpuls beendet sind, der PCM-Kodierer/Dekoder mit Speicheranordnungen (DM/aus, AM/aus) ausgerüstet ist, die von den Taktimpulsgeneratoren gesteuert werden zur Speicherung der PCM-Wörter und Analogsignal-Abtastwerte, die während des Zeitabschnittes erhalten werden, der den fraglichen Arbeitsgang beendet (Figur 1).
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (CU) zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF1, FF2) und zwei Notifikationseinheiten (NU1, NU2) enthält, deren Eingänge mit jedem der Taktimpulsgeneratoren verbunden sind und deren Ausgänge mit dem Zeitabschnittsgenerator und mit jedem der Umwandlungstyp-Flip-Flops verbunden sind, zur Einleitung der Erzeugung von Zeitabschnitten aufgrund eines empfangenen Taktimpulses (ti, t2) und zum Versetzen des jeweiligen Umsetzungs typ-Flip-Flops in einen solchen stabilen Zustand, daß es jeweilige

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Umsetzungstyp-Signale (c1, c2) unter der Bedingung überträgt, daß das andere Umsetzungstyp-Flip-Flop sein zugeordnetes Umsetzungstyp-Signal nicht überträgt, und daß die Steuereinheit eine Verdopplungsschutzeinrichtung (DP) enthält, die dem einen Umsetzungstyp die Priorität gibt und damit erneut der andere Umsetzungstyp angezeigt wird, wenn die Notifikationseinheiten gleichzeitig die Umsetzungstyp-Flip-Flops in den stabilen Zustand versetzen (Figur 2).
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (CU) eine Notifikationseinheit (NU2), eine Verzögerungsvorrichtung (DD) und zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF1, FF2) enthält, von denen eines (FF1) mit dem einen der Taktimpulsgeneratoren verbunden ist, dessen Taktimpulse (ti) bewirken, daß das zugehörige Umsetzungstyp-Signal (c1) übertragen wird und daß die Erzeugung der Zeitabschnitte beginnt, wobei von den Umsetzungstyp-Flip-Flops das zweite (FF2) mit der Notifikationseinheit (NU2) verbunden ist, deren Eingänge mit dem zweiten der Taktimpulsgeneratoren und mit der Verzögerungsvorrichtung (DD) verbunden sind, um jeden aar Taktimpulse (ti) zweimal zu verzögern, wobei das eine Umsetzungstyp-Flip-Flop gesteuert wird, und zwar derart, daß die Erzeugung der Zeitabschnitte beginnt und das zweite Umsetzungstyp-Flip-Flop (FF2) so gestellt wird, daß es das zugehörige Umsetzungstyp-Signal (c2) mittels des einen der verzögerten Impulse überträgt, der zuerst auftritt, nachdem die Notifikationseinheit (NU2) einen Taktimpuls (t2) empfangen hat (Figur 3).
10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (CU) zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF1, FF2) und eine Notifikationseinheit (NU1) enthält, die mit dem einen der Taktimpulsgeneratoren, mit dem Zeitabschnittsgenerator und mit den Umsetzungstyp-Flip-Flops verbunden ist, zur Auslösung der Erzeugung der Zeitabschnitte aufgrund eines empfangenen Taktim-

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pulses (ti) und zum Versetzen des einen Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF1) in einen solchen stabilen Zustand, daß es ein entsprechendes Umsetzungstyp-Signal (c1) unter der Bedingung überträgt, daß kein Umsetzungstyp-Signal (c2) von dem zweiten Umsetzungstyp-Flip-Flop (FF2) übertragen wird, welches mit dem zweiten der Taktimpulsgeneratoren verbunden ist, dessen Taktimpulse (t2) ohne Bedingungen bewirken, daß das zugehörige Umsetzungstyp-Signal (c2) übertragen wird und daß die Erzeugung der Zeitabschnitte beginnt, und daß die Steuereinheit ferner eine Verdoppelungsschutzeinrichtung (DP) enthält, die den Umsetzungstyp-Signalen (c2) Priorität verleiht, die von dem zweiten Umsetzungstyp-Flip-Flop (FF2) übertragen werden und damit erneut der dem einen Taktimpulsgenerator zugeordnete Umwandlungstyp angezeigt wird, wenn beide Umsetzungstyp-Flip-Flops sonst Umsetzungstyp-Signale erzeugen würden, und daß die Steuereinheit eine Unterbrechungseinheit (IU) enthält, zur Steuerung des Ergebnisspeichers durch Erzeugung eines Unterbrechungssignals (is) , wenn ein Taktimpuls (t2) aus dem zweiten Taktimpulsgenerator zusammenfällt mit einem nichtbevorzugten Umsetzungstyp-Signal (c1), und durch Erzeugung eines Fortdauersignals (es), wenn der UmsetzungsVorgang beendet ist, der bevorzugt wurde und der das Unterbrechungssignal verursachte (Figur 4).

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