DE2738991A1

DE2738991A1 - Analog/pcm-umsetzer

Info

Publication number: DE2738991A1
Application number: DE19772738991
Authority: DE
Inventors: Raymond Allan Belcher; Timothy Anthony Moore
Original assignee: Marconi Co Ltd; Standard Telephone and Cables PLC
Current assignee: STC PLC; BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1978-03-02
Also published as: NL7709260A; FR2363939A1

Description

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The Marconi Company Limited Bush House, Aldwych, London WC2 / England

Standard Telephones &

Cables Limited

190 Strand,

London WC2 / England

Patentanmeldung

Analog/PCM-ümsetzer

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Die Erfindung betrifft Analog-Digital-Umsetzer, durch welche ein impulscodemodulierter (PCM -modulierter) Ausgang erhalten werden kann.

D. J. Goodman hat in einem Aufsatz mit dem "The Application of Delta Modulation to Analog-to-PCM Encoding", veröffentlicht in "The Bell System Technical Journal, Vol. 48, No. 2, Februar 1969, Seiten 321 343, einen Analog/PCM-Umsetzer beschrieben, bei dem ein Deltamodulator verwendet wird, um die Kompliziertheit des Umsetzers herabzusetzen.

Ein Deltamodulator besitzt im wesentlichen zwei Elemente, deren eines als Vergleichsschaltung mit digitalem Ausgang anzusprechen ist und zwei Analogeingänge hat und ein Ausgangssignal liefert, dessen Wert + 1 oder - 1 ist, je nach dem, welches der beiden Analogeingangssignale größer ist. Der Ausgang wird mit einer vorbestimmten Abtastrate geliefert. (Es ist zumindest in der Theorie möglich, für die Schaltung einen Nullausgang im Falle der Identität der Eingangssignale zu erhalten.) Der Ausgang der Vergleichs-/Halteschaltung bildet den Ausgang des Deltamodulators und wird ebenfalls über das zweite Schaltungselement, das durch einen Integrator gebildet wird, zu einem der Analogeingänge der Vergleichs-/Halteschaltung zurückgeführt. Der andere Eingang bildet den Modulatoreingang.

Goodman schlägt die Verwendung eines Digitaltiefpaßfilters, eines Integrators und eines weiteren Abtasters zum Umsetzen des Deltamodulatorausgangs in ein PCM-Signal vor. Bei der Gestaltung des

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Integrators muß besondere Sorgfalt angewendet werden. In der Praxis muß er gerade den richtigen Verlustbetrag herbeiführen, um zu vermeiden, daß sich eine unbegrenzt hohe Gleichstromverstärkung ergibt, ohne übermäßige Benachteiligung der Niederfrequenzübertragung.

Der erfindungsgemäße Analog/PCM-ümsetzer besitzt eine Vergleichs-/Halteschaltung mit zwei Analogeingängen, von denen der eine den Umsetzereingang bildet und ein erstes oder ein zweites Signal liefert, je nach dem welches der Signale an den Eingängen größer ist, einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler, der mit der Vergleichs-/ Halteschaltung verbunden ist und dazu dient, bei einem ersten Signal aufwärts zu zählen und bei einem zweiten Signal abwärts, einen Digital-Analog-Umsetzer, der zwischen dem Ausgang des Zählers und dem anderen Eingang der Vergleichs-/Halteschaltung (comparator/latch circuit), und eine Einrichtung, welche aus dem Zählerausgang ein PCM-Ausgangssignal macht.

Die erwähnte Einrichtung kann beispielsweise die Form einer Tiefpaßfilter- und Abtastschaltung haben. Der Tiefpaßfilter kann dann durch einen Digitaltransversalfilter gebildet werden.

Auf diese Weise wird die Notwendigkeit eines gesonderten Integrators außerhalb des Deltamodulators vermieden und wird eine verbesserte Arbeitsweise bei einer einfacheren Schaltungsanordnung erzielt.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen:

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Figur 1: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Analog/PCM-Umsetzers und

Figur 2: ein Blockschaltbild eines abgeänderten Umsetzers.

Der dargestellte Analog/PCM-Umsetzer besitzt einen Eingang 12 zur Aufnahme eines Analogeingangssignals zur Umsetzung in die PCM-Form. Der Eingang 12 ist mit einer Vergleichs-/Häteschaltung 14 verbunden, die, wie gezeigt, eine Vergleichsschaltung 16 aufweist, die mit einem Abtaster bzw. Gatter 18 verbunden ist. Die Vergleichsschaltung prüft, welcher ihrer beiden Eingänge das größere Signal aufnimmt und liefert ein Signal von geeigneter Polarität, dessen Größe festgelegt (und unerheblich) ist. Der Abtaster 18 liefert Impulse, deren Polarität von dem Momentanausgang des Komparator s bei einer Frequenz abhängt, die durch ein

/>■ M Taktsignal bestimmt wird, welches einem Anschluß 20 zugeführt wird. Der Ausgang 22 des Abtasters 18 ist eine deltamodulierte Darstellung des Eingangssignals und die Schaltelemente zwischen den Anschlüssen 12 und 22 können von völlig herkömmlicher Bauart sein.

Bei einem herkömmlichen Deltamodulator ist der Ausgang 22 des Abtasters mit dem anderen Eingang des Komparators 16 durch einen Analogintegrator gekoppelt. Bei dem dargestellten Umsetzer wird die Kopplung durch einen Aufwarts-Abwärts-Zähler 24 und einen Digital-Analog-Umsetzer 26 gebildet und ferner wird der Ausgang der Schaltung vom Ausgang des Zählers abgenommen. Hierzu sind ein Digitaltiefpaßfilter 28, vorzugsweise in Form eines Transversalfilters, wie von Goodman

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beschrieben, und ein weiterer Abtaster 30 zum Ausgang des Zählers 24 in Reihe geschaltet. Der weitere Abtaster 30 empfängt PCM-Taktimpulse über einen Anschluß 32 und liefert den Umsetzerausgang bei 34. Das Tiefpaßfilter 28 hat eine Grenzfrequenz, die gleich der Hälfte der PCM-Taktimpulsrate ist.

Der Zähler 24 wird mit der gleichen Δ M-Taktaktrate wie der Taster 18, jedoch mit einer abweichenden Phase des Taktsignals taktgesteuert.

Der Aufwarts-Abwärts-Zähler 24 kann von einer beliebigen geeigneten Bauart sein. Obwohl er als von dem Komparator 16 über eine einzige Leitung gesteuert dargestellt ist, welche zwei Signalpegel überträgt, kann der Komparator ggf. zwei Ausgänge haben, die mit den Aufwärts- und Abwärtseingängen des Zählers gekoppelt sind. Der Digital-Analog-Umsetzer 26 kann ebenfalls von herkömmlicher Bauart sein.

Als Alternative zur Verwendung des Tiefpaßfilters 28 und des zweiten Abtasters 30 kann der PCM-Ausgang durch Abfragen des Zählers mit der PCM-Abtastrate erhalten werden, obwohl eine solche Anordnung Beschränkungen wegen des Quantisierungsgeräuschs haben würde.

Hieraus ergibt sich, daß ein Analog/PCM-Umsetzer vorgesehen ist, der die Forderung nach einem verlustbehafteten Analogintegrator überflüssig macht, während andererseits der Vorteil der Einfachheit erzielt wird, der durch die Verwendung einer Deltamodulator-Schaltung erhalten wird.

Figur 2 zeigt eine Abänderungsform des Umsetzers nach Figur 1, bei welcher ähnliche Teile mit den gleichen

Bezugsziffern versehen worden sind. Außerdem besitzt die Schaltungsanordnung nach Figur 2 einen Addierer 36, der zwischen dem Analogeingang 12 und dem zugeordneten Eingang des Komparators 16 geschaltet ist. Der Ausgang eines Zittersignalgenerators 38 ist mit dem anderen Eingang des Addierers 36 verbunden. Die durch diesen Generator 38 erzeugte Wellenform ergibt Dreiecksignale mit positiv und negativ geneigten Abschnitten, deren Steigungen im wesentlichen konstant und von gleicher Größe sind.

Die Verwendung einer solchen Zittersignalwellenform ist zur Herabsetzung des Quantisierungsgeräusches vorteilhaft.

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Claims

Patentansprüche

Analog/PCM-ümsetzer mit einer Vergleichs-/ Halteschaltung, die zwei Analogeingänge aufweist, von denen der eine den Umsetzereingang bildet und ein ertes oder ein zweites Signal je nach dem liefert, welches der Signale an den Eingängen das größere ist, und einem Integrator mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Vergleichs-/Halteschaltung verbunden ist und einem Ausgang, der mit einem ihrer Eingänge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Aufwärts-Abwärts-Zähler (24) besitzt, der dazu dient, bei einem ersten Signal aus der Vergleichs-/Halteschaltung (14) aufwärts zu zählen und bei einem zweiten Signal abwärts zu zählen, und einen Digital-Analog-Umsetzer (26), der zwischen dem Ausgang des Zählers und dem anderen Eingang der Vergleichs-/ Halteschaltung geschaltet ist, und Organe (28, 30), durch welche aus dem Zählerausgang ein PCM-Ausgangssignal erhalten werden kann.
2. Analog/PCM-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Organe durch ein Tiefpaßfilter (28) und einen Abtaster (30) in Reihenschaltung gebildet werden.
3. Analog/PCM-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennze lehnet, daß das Filter (28) durch ein Digitaltransversalfilter gebildet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Analog/PCM-Umsetzer nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Elemente (36, 38) zum Kombinieren mit einem der Eingänge der VergleichsTlIalteschaltung einer Zitterwellenform mit einem Mittelwert von im wesentlichen Null und einer Steigung von im wesentlichen konstanter Größe.

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