DE2713106C2 - - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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Description
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 Periodenlänge aufweisen, sowie eine Anordnung 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 von der "Ecole polytechnique
f´d´rale de Lausanne" veröffentlichten Sammlung von Vorträgen über das Thema
"Umsetzung A/D & D/A" beschrieben, das während der "Journ´es
d'´lectronique 1973" behandelt wurde. Diese Sammlung behandelt
auch charakteristische lineare und logarithmische Kodier- und Dekodierkurven,
mit denen die Kodierbeziehung zwischen den Analogsignal-
Abtastwerten und den PCM (Pulscodemodulation)-Wörtern festgelegt
wird.
Es gibt direkte Umsetzungsverfahren, nach denen die ankommende
Information aufgrund der charakteristischen Kurve direkt in die
auslaufende Information umgesetzt wird, und es gibt Approximierungsverfahren,
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. Direkte DA-Umsetzungen sind konstruktiv leichter zu erzielen
als direkte AD-Umsetzungen. Ein einfacher und schnell
reagierender direkter DA-Umsetzer ist in der
US-PS 40 99 174 beschrieben. Die erwähnte Vortragssammlung
beschreibt ferner AD-Approximierungsverfahren, worin
jeder Approximierungsschritt eine direkte DA-Umsetzung enthält.
Eines dieser Verfahren, auf das später im einzelnen eingegangen
wird, wird "successive
Approximation" genannt.
Die oben erwähnte Summierung der vorwiegenden Umsetzverfahren
macht deutlich, daß PCM-Kodier/Dekoderarten existieren, die Ausrüstungen
von derselben Art enthalten, wie sie sowohl für AD-
als auch für DA-Umsetzungen verwendet werden. Beispielsweise
verwenden beide Umsetzungstypen jeweils eine Approximierungslogikeinrichtung,
um die Kodiercharakteristika zu erzeugen,
oder jeweils einen DA-Umsetzer, der nach einem 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, und daß insbesondere
kein Informationsverlust entstehen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet
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 wird, daß die ankommenden Analogsignale
und PCM-Wörter wenigstens so lange gespeichert werden, bis
ein Zeitabschnitt dem fraglichen Umsetzungstyp zugeordnet ist, daß
Zwischenergebnisse, die während eines ablaufenden Arbeitsganges
des einen Typs erhalten werden, gespeichert werden, wenn
dieser Arbeitsgang aufgrund einer 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 im jeweils zugeordneten Takt erfolgt.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
enthält einen 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 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, 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 Speicheranordnungen
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.
Ein in der DE-OS 24 32 976 beschriebener, synchron gesteuerter Vielkanal-Kodierer/Dekoder enthält einen gemeinsamen Taktsignalgenerator
zur parallelen Steuerung einer Anzahl von Binärzählern,
die jeweils sowohl zu einem AD- als auch zu einem DA-Umsetzer gehören, für
einen der Kanäle bestimmt, wobei dank der synchronen Betriebsverhältnisse während jedes Zeitfensters
eine AD- und eine DA-Umsetzung parallel, d. h. in getrennten Einrichtungen,
durchgeführt werden kann. Ein gemäß der DE-OS 23 33 299 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 DE-OS 25 18 277 beschriebener, synchron gesteuerter PCM-Kodierer/
Dekoder enthält einen gemeinsamen DA-Umsetzer, der im synchronen Betrieb in alternierender
Reihenfolge für AD- und DA-Umsetzung verwendet wird.
Keine dieser bekannten Kodierer/Dekoderausrüstungen würde jedoch
unter sogenannten plesiochronen, d. h. ein wenig synchronen
Betriebsverhältnissen zufriedenstellend arbeiten, weil die Taktfrequenzen
der zwei Umsetzerarten zwar denselben nominellen Wert
besitzen, von welchem jedoch konstante oder veränderliche Abweichungen
innerhalb vorbestimmter Grenzen erlaubt sind. Unabhängig davon,
welche der Taktfrequenzen zeitweise höher oder niedriger ist
als die andere, wird mit dem vorgeschlagenen Steuerverfahren
und der vorgeschlagenen Steuervorrichtung trotzdem erreicht, daß
der eine Umsetzungstyp niemals parallel mit dem zweiten Umsetzungstyp, sondern
stets getrennt 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 dieser Einrichtungen erforderlich,
vielmehr nimmt dieselbe Einrichtung, die zu einer Zeit bei der
Umsetzung des einen Typs mitwirkt, zu einer anderen Zeit teil an der Umsetzung des
anderen Typs, trotz plesiochroner Bedingungen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigt
Fig. 1 eine Veranschaulichung des der Erfindung zugrundeliegenden
Prinzips;
Fig. 2 bis 4 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit; und
Fig. 5 eine Steuereinheit, die einen PCM-Kodierer/Dekoder
steuert, der mit einem gemeinsamen direkten DA-Umsetzer
versehen ist.
Fig. 1 zeigt einen Analog-Eingangs-Speicher AM/ein, um aus ankommenden
Analogsignalen a/ein Analogsignal-Abtastwerte as/ein
mittels Taktimpulsen tAD/ein zu entnehmen, die für AD-Umsetzungen
bestimmt sind, wobei diese Taktimpulse aus einem ersten Taktimpulsgenerator
PG/AD erhalten werden, 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,
und erzeugt während eines durch zwei aufeinanderfolgende
Schrittimpulse begrenzten Zeitabschnitts eine Analogsignalamplitude a und ein ihr
aufgrund einer charakteristischen Umsetzungskurve zugeordnetes Digitalwort d.
Dieses Schrittsteuerungsprinzip ist durch ein Register R
angedeutet, aus dem die während eines Zeitabschnittes 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 abgibt. 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
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 maximale Verarbeitungszeit anzupassen,
die für den Umsetzvorgang erforderlich ist.
Gemäß Fig. 1 werden die zwei Umsetzungstypen jeweils in einer
einander vollständig 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 Approximierungsschrittes
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 im Ausgangs-Takt tDA/aus
ausgelesen wird, welcher von dem zweiten Taktimpulsgenerator
PG/DA erzeugt wird, und welcher bis auf eine mögliche
Phasenverschiebung synchron mit dem Eingangs-Takt
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.
Die grundlegende, in Fig. 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
werden kann. Diese Pause beginnt, wenn ein Unterbrechungssignal is
die Übertragung des Zwischenergebnisses aus der Approximierungslogikeinrichtung
über ein UND-Gatter G 1 zu dem Ergebnisspeicher
unterbricht. Diese Pause endet, wenn ein Fortsetzungssignal
cs ein UND-Gatter G 2 zur Übertragung der Zwischenergebnisse aus
dem Ergebnisspeicher zu der Approximierungslogikeinrichtung öffnet,
wobei letztere während der Pause freigestellt war, um
einen weiteren Approximierungsvorgang durchzuführen.
Die Kodierer/Dekoderausrüstung nach Fig. 1 ist mit Gattervorrichtungen
G 3, G 4 und G 5, G 6 versehen, um mittels Umsetzungstyp-
Signalen cAD bzw. cDA so gesteuert zu werden, daß die Approximierungslogikeinrichtung
und das Register an einem
AD- bzw. DA-Umsetzungsvorgang teilnehmen. Abhängig von den Umsetzungsverfahren
benötigt jeder Umsetzungstyp maximal seine Anzahl von
Zeitabschnitten, trotz plesiochroner
Bedingungen ist es jedoch möglich, dieselbe Approximierungslogik
AL und dasselbe Register R für beide Umsetzungstypen zu verwenden,
wenn die erlaubten Toleranzgrenzen der Taktfrequenzen,
die Dauer eines Zeitabschnitts und die maximale Anzahl der Zeitausschnitte
sich so zueinander verhalten, daß die kürzeste Periodenlänge
eines jeden der beiden Typen zwischen
zwei Abtast-Taktimpulsen, welche einem der beiden Umsetzungstypen
zugeordnet sind, für wenigstens einen Umsetzvorgang ausreicht.
Die Approximierungslogikeinrichtung nach Fig. 1 erhält die
Schrittimpulse sp aus einem UND-Gatter G 7 eines Zeitabschnitt-
Generators TU, wobei die von zwei aufeinanderfolgenden Schrittimpulsen
begrenzten Zeitabschnitte erreicht werden mittels eines Monovibratorelements
SSE 1, dessen Eingang über ein ODER-Gatter OR 1
durch die Nullimpulse zp oder Fortsetzungssignale cs oder durch
Impulsrückflanken aktiviert wird, die von dem Monovibratorelement
über das UND-Gatter G 7 unter der Annahme erzeugt werden,
daß die Approximierungslogikeinrichtung das Endsignal fs nicht
abgibt. Gemäß dem erläuterten gemeinsamen Prinzip löst jeder
Nullimpuls bzw. jedes Fortsetzungssignal 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 Fig. 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 Fig. 1 wird von einer
Steuereinheit CU gesteuert, die die Impulse tAD/ein und tDA/ein,
welche aus den Taktimpulsgeneratoren PG/AD und PG/DA
kommen, und auch die Endsignale fs empfängt, die von der Approximierungslogikeinrichtung
AL ausgehen, und die die Umsetzungstyp-Signale
cAD und cDA, die Nullimpulse zp sowie das Unterbrechungssignal
is und das Fortsetzungssignal cs erzeugt. In den Fig. 2
bis 4 sind drei Ausführungsformen von Steuereinheiten gezeigt,
welche die von den Taktimpulsgeneratoren erzeugten Taktimpulse
t 1 und t 2 empfangen und Umsetzungstyp-Signale c 1 und c 2 übertragen,
wobei hier die Bezeichnungen 1 und 2
verwendet werden, um zwischen den zwei Umsetzungstypen zu unterscheiden.
Wenn beispielsweise die Bezeichnung 1 für AD-Umsetzungsvorgänge
gewählt wird, so bestehen die Taktimpulse t 1 aus den
oben erwähnten Taktimpulsen tAD/ein, und mit Hilfe der Umsetzungstyp-Signale
c 1 erreicht man, daß, so wie mit Hilfe der oben erwähnten Signale cAD, die
Approximierungslogikeinrichtung an einem AD-Umsetzungsvorgang
teilnimmt.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Steuereinheit,
die zwei Notifikations- oder Anzeigeeinheiten NU 1 und NU 2 enthält,
deren Ausgänge jeweils mit einem Umsetzungstyp-Flip-Flop
FF 1 und FF 2 verbunden sind. Die Notifikationseinheiten enthalten
jeweils ein UND-Gatter G 8 und ein Flip-Flop FF 3, dessen
einer Eingang die Taktimpulse empfängt und dessen zweiter Eingang
mit dem Ausgang des UND-Gatters G 8 verbunden ist, welches
den Ausgang der Notifikationseinheit bildet. Das UND-Gatter G 8
ist so angeordnet, daß verhindert wird, daß das zu demselben
Umsetzungstyp gehörende Flip-Flop, z. B. FF 1, in seinen einen stabilen Zustand
"a" mittels eines zugehörigen Taktimpulses gebracht wird,
wenn das zu dem zweiten Umsetzungstyp gehörende Flip-Flop, z. B. FF 2, bereits
in einen entsprechenden Zustand "a" gebracht wurde. Das
Endsignal fs setzt ein "a"-gesetztes Flip-Flop zurück. Wenn
die Taktimpulse t 1 und t 2 zusammenfallen und daher die Flip-
Flops FF 1 und FF 2 gleichzeitig in einen "a"-Zustand gebracht werden,
so verhindert eine Verdoppelungsschutzeinrichtung DP ein
Zusammenfallen der Umsetzungstyp-Signale c 1 und c 2. Die Verdoppelungsschutzeinrichtung
enthält UND-Gatter G 9 und G 10, die
im Falle einer Koinzidenz das Typensignal c 1 anhalten, über
ein ODER-Gatter OR 2 erneut einen Arbeitsgang vom Typ 1 anzeigen
und über ein ODER-Gatter OR 3 das Typen-Flip-Flop FF 1 zurücksetzen.
Dieses erste Ausführungsbeispiel erzwingt veränderliche
Wartezeiten, bevor der Beginn eines Umsetzvorganges zugelassen
wird, und folglich sind die über ein ODER-Gatter OR 4
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 Fortsetzungssignale
erzeugt.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit,
die in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel
zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops FF 1 und FF 2,
eine Notifikationseinheit NU 2 und ein ODER-Gatter OR 4 enthält. Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel gibt jeder Taktimpuls t 1
stets sofort einen Nullimpuls zp und ein Umsetzungstyp-Signal
c 1 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
sukzessive Approximierungsverfahren, so erhält man
Synchronismus zwischen den Taktimpulsen t 1 und den zugehörigen
Endsignalen fs. Hieraus folgt, daß der Ausgangsspeicher zur
pufferartigen Speicherung der jeweiligen Ausgangsinformation
entbehrlich ist. Bei einem zugehörigen direkten Umsetzverfahren
wäre außerdem der Eingangsspeicher zur pufferartigen Speicherung
der zugehörigen ankommenden Information überflüssig.
Die zweite Ausführungsform enthält eine Verzögerungsvorrichtung
DD, die mit der Notifikationseinheit NU 2 verbunden ist, um aufgrund
jedes Taktimpulses t 1 zwei Impulse zu erzielen, die in
Beziehung zu diesem Taktimpuls derart verzögert sind, daß der
erste, mit einer Zeit dt 1 verzögerte Impuls auftritt, wenn das
Typensignal c 1 absolut beendet ist, und daß der andere, mit
einer Zeit dt 2 verzögerte Impuls, auftritt, wenn ein Typensignal
c 2, das aufgrund des ersten verzögerten Impulses erzeugt
wurde, absolut aufgehört hat. Die Typensignale c 2 und die zugehörigen
Nullimpulse zp entstehen, wenn eine Umsetzung vom Typ
2 mittels eines Taktimpulses t 2 angezeigt bzw. notifiziert
wird. Der Zeitabschnittsgenerator TU ist in diesem Zusammenhang
so dimensioniert, daß jede von den Taktimpulsen t 1 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 t 2 eine höhere Frequenz haben
als die Taktimpulse t 1, so muß zusätzlich das vorstehend erwähnte
Prinzip erfüllt sein, daß also ein Vorgang vom Typ 1
und ein Vorgang vom Typ 2 von einer Periode
umfaßt wird, die von den Taktimpulsen t 2
bestimmt wird. Trotz plesiochroner Bedingungen können die Typensignale
c 1 und c 2 bei dieser zweiten Ausführungsform niemals
zusammenfallen, und folglich ist die im Zusammenhang mit
Fig. 2 beschriebene Verdoppelungsschutzeinrichtung unnötig.
Die Umsetzungsvorgänge vom Typ 2 sind veränderlichen Wartezeiten
ausgesetzt, folglich muß die gesteuerte Kodierer/Dekodereinrichtung
mit entsprechenden Pufferspeichern versehen sein.
Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit,
die in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform
zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops FF 1 und FF 2, eine Notifikationseinheit
NU 1, eine Verdoppelungsschutzeinrichtung DP und ODER-
Gatter OR 2, OR 3 und OR 4 enthält, wobei ein vorliegender Arbeitsablauf
vom Typ 2 verhindert, daß das Typen-Flip-Flop FF 1 in den
stabilen Zustand "a" gebracht wird, und wobei die Verdoppelungsschutzeinrichtung
verhindert, daß beide Typen-Flip-Flops gleichzeitig
in den stabilen Zustand a gebracht werden. Bei diesem dritten
Ausführungsbeispiel gibt jeder Taktimpuls t 2 stets sofort einen
Nullimpuls zp und ein Umsetzungstyp-Signal c 2 frei. Das UND-
Gatter G 9 der Verdoppelungsschutzeinrichtung bewirkt eine Unterbrechung
eines bereits begonnenen Vorganges vom Typ 1,
dadurch, daß das Typen-Flip-Flop FF 1 über das ODER-Gatter OR 3
zurückgesetzt wird und dadurch, daß eine Fortsetzung des unterbrochenen
Vorganges über das ODER-Gatter OR 2 angezeigt wird. Eine
Unterbrechungseinheit IU zur Erzeugung der erwähnten Unterbrechungs-
und Fortsetzungssignale is und cs enthält einen Umschalter,
der gemäß Fig. 4 aus zwei UND-Gattern G 11 und G 12
besteht. Der Eingang des Schalters ist mit dem Ausgang der Notifikationseinheit
NU 1 verbunden, und seine Ausgänge übertragen
ein Fortsetzungssignal cs bzw. einen Nullimpuls zp abhängig vom
Zustand a bzw. b eines Unterbrechungs-Flip-Flops FF 4. Das Flip-
Flop FF 4 erzeugt ein Unterbrechungssignal is, wenn es in den
"a"-Zustand gebracht wird mittels eines UND-Gatters G 13, das von
einem Taktimpuls t 2 erregt wird, der während eines gerade vorliegenden
Arbeitsganges vom Typ 1 auftritt. Das Fortsetzungssignal
cs bringt das Unterbrechungs-Flip-Flop in den "b"-Zustand.
Fig. 5 zeigt einen PCM-Kodierer/Dekoder, der einen direkt
umsetzenden DA-Umsetzer DAC enthält, um einerseits die ankommenden PCM-Wörter
d/ein mittels aktivierten UND-Gattern G 5 und G 6
in auslaufende Analog-Abtastwerte as/aus umzusetzen,
und andererseits an einem sogenannten sukzessiven Approximierungsvorgang
teilzunehmen. Hierfür werden die UND-Gatter G 3,
G 4 und G 14 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 "0" 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 Überprüfungsphase, während
der gesamte DA-Umsetzungsvorgang nur aus einer DA-Umsetzungsphase
besteht, die nur einen Teil eines einzelnen AD-
Zeitabschnittes erfordert.
Die in Fig. 5 gezeigte Steuereinheit CU ist eine Abwandlung
der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform,
wobei die DA-Umsetzung Priorität vor der AD-Umsetzung besitzt
und die Zeitbeziehungen zwischen den Phasen beachtet
sind. 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
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 G 14, das im Fall der Verdoppelung
und Unterbrechung ein Wiederholungssignal rs erzeugt, welches
die oben erwähnten Unterbrechungs- und Fortsetzungssignale ersetzt.
Da 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 Fig. 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.
Wenn die in Fig. 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
dazu verwendet, die Taktsteuerungsimpulse t 1 zu erzeugen, die
mit einem Schrittimpuls zusammenfallen. Die Verzögerungsvorrichtung
DD besteht zweckmäßigerweise aus einem Zähler, der
mittels der Taktsteuerungsimpulse t 1 gestartet wird und mittels
der Schrittimpulse sp schrittweise weitergesteuert wird, wobei
dieser Zähler mit zwei Ausgängen versehen ist, durch deren
Aktivierung die Verzögerungszeiten dt 1 und dt 2 erreicht werden.
Die Bezeichnung 2 in Fig. 3 ist den DA-Umsetzungen zugeordnet,
die ohne Nullimpulse und Endsignale mittels eines DA-Monovibratorelements
gesteuert werden, das den Umsetzungstyp-Flip-
Flop FF 2 ersetzt.
Claims (10)
1. 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, 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 wird,
daß die ankommenden Analogsignale und PCM-Wörter wenigstens
so lange gespeichert werden, bis ein Zeitabschnitt dem fraglichen Umsetzungstyp
zugeordnet ist, daß Zwischenergebnisse,
die während eines ablaufenden Arbeitsganges des einen Typs
erhalten werden, gespeichert werden, wenn dieser Arbeitsgang
aufgrund einer 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 im jeweils
zugeordneten Takt erfolgt.
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, 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 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 wird zur Durchführung
des Umsetzungsvorganges, der zu dieser Periode gehört,
während die zweite und die dritte Folge dem zweiten Umsetzungstyp
unter der Bedingung zugeordnet werden, daß die zweite Taktfrequenz
einen dieser zugeordneten anstehenden 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 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 Auslösung dem nichtbevorzugten
Umsetzungstyp zugeordnet war.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Arbeitsgang des bevorzugten Typs unmittelbar bei
Auslösung unter Ausnutzung des verbleibenden Teils
des Zeitabschnittes beginnt, der dem nichtbevorzugten Umsetzungstyp
zugeordnet war.
7. Anordnung zur Steuerung eines PCM-Kodierers/Dekoders mit
einem Verfahren nach 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
(G 3 bis G 6) zur Erzielung von Kodierer/Dekoder-Konfigurationen
aufgrund von Umsetzungstyp-Signalen (cAD, cDA) zur Durchführung
des jeweiligen Umsetzungstyps, einen Zeitabschnittsgenerator (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
Erzeugung der Konversionstyp-Signale (cAD, cDA), mittels derer
die von dem Zeitabschnittsgenerator (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 mit 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 (Fig. 1).
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (CU) zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF 1, FF 2) und
zwei Notifikationseinheiten (NU 1, NU 2) 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
(t 1, t 2) und zum Versetzen des jeweiligen Umsetzungstyp-
Flip-Flops in einen solchen stabilen Zustand, daß es jeweilige
Umsetzungstyp-Signale (c 1, c 2) 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 (Fig. 2).
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (CU) eine Notifikationseinheit (NU 2), eine Verzögerungsvorrichtung
(DD) und zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops
(FF 1, FF 2) enthält, von denen eines (FF 1) mit dem einen der
Taktimpulsgeneratoren verbunden ist, dessen Taktimpulse (t 1)
bewirken, daß das zugehörige Umsetzungstyp-Signal (c 1) übertragen
wird und daß die Erzeugung der Zeitabschnitte beginnt, wobei
von den Umsetzungstyp-Flip-Flops das zweite (FF 2) mit der
Notifikationseinheit (NU 2) verbunden ist, deren Eingänge mit
dem zweiten der Taktimpulsgeneratoren und mit der Verzögerungsvorrichtung
(DD) verbunden sind, um jeden der Taktimpulse (t 1)
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 (FF 2)
so gestellt wird, daß es das zugehörige Umsetzungstyp-Signal
(c 2) mittels des einen der verzögerten Impulse überträgt, der
zuerst auftritt, nachdem die Notifikationseinheit (NU 2) einen
Taktimpuls (t 2) empfangen hat (Fig. 3).
10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (CU) zwei Umsetzungstyp-Flip-Flops (FF 1, FF 2) und
eine Notifikationseinheit (NU 1) 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 Taktimpulses
(t 1) und zum Versetzen des einen Umsetzungstyp-Flip-Flops
(FF 1) in einen solchen stabilen Zustand, daß es ein entsprechendes
Umsetzungstyp-Signal (c 1) unter der Bedingung überträgt,
daß kein Umsetzungstyp-Signal (c 2) von dem zweiten Umsetzungstyp-Flip-Flop
(FF 2) übertragen wird, welches mit dem zweiten
der Taktimpulsgeneratoren verbunden ist, dessen Taktimpulse
(t 2) ohne Bedingungen bewirken, daß das zugehörige Umsetzungstyp-Signal
(c 2) übertragen wird und daß die Erzeugung der
Zeitabschnitte beginnt, und daß die Steuereinheit ferner eine
Verdoppelungsschutzeinrichtung (DP) enthält, die den Umsetzungstyp-Signalen
(c 2) Priorität verleiht, die von dem zweiten Umsetzungstyp-Flip-Flop
(FF 2) 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 (t 2) aus dem zweiten Taktimpulsgenerator
zusammenfällt mit einem nichtbevorzugten Umsetzungstyp-
Signal (c 1), und durch Erzeugung eines Fortdauersignals (cs),
wenn der Umsetzungsvorgang beendet ist, der bevorzugt wurde
und der das Unterbrechungssignal verursachte (Fig. 4).
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