DE2740502C3 - Pulsdeltamodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Puisdeltamodulator mit einem Vergleicher, dessem ersten Eingang das analoge Eingangssignal und dessem zweitem Eingang ein Bezugssignal zugeführt wird, mit einem Entscheider, dem das Vergleichssignal zugeführt und das pulsdeltamodulierte Ausgangssignal entnommen wird, mit einem Integrator, der das Bezugssignal aus dem Ausgangssignal ableitet, gegebenenfalls mit einem dem Integrator vorgeschalteten Stufengrößenmodulator und mit einem Taktgenerator.

Die Einfachheit der Pulsdeltamodulation als Analog-Digital-Umsetzung speziell für die digitale Übertragung von Sprachinformation eröffnet diesem Prinzip einen immer größeren Anwendungsbereich. Vor allem läßt sich bei sogenannten adaptierenden Verfahren, die sich in ihrer Abtaststufengröße der Amplitude und der Frequenz des analogen Eingangssignals weitgehend anpassen, auch bei relativ niederen Abtastraten noch eine gute Übertragungsqualität erzielen. Als Steuergrößen für den Anpassungsvorgang dient in den meisten Fällen die von Frequenz und Amplitude abhängige Blockbildung im digitalen Bitstrom. Ihre Auswertung, die nach den verschiedensten Bildungsgesetzten erfolgen kann, liefert eine zusätzliche Steuergröße für das eigentliche Vergleichssignal. Die bei normaler Ansteuerung auftretenden Nachführfehler ergeben das unvermeidbare Quantisierungsgeräusch, welches mit zunehmender Abtastfrequenz immer kleiner wird.

Einen weiteren Störfaktor, der dem Prinzip der Pulsdeltamodulation eigen ist, bildet die Tatsache, daß bei sehr kleinem oder fehlendem analogen Eingangssignal ein Eigengeräusch entsteht, daß sich bei Sprachübertragung in den Sprechpausen unangenehm bemerkbar macht. Diese Störkomponente ist unabhängig von der Abtastfrequenz und entsteht durch eine nicht vermeidbare Unstabilität der Vergleicherfunktion bei kleinem oder fehlendem Eingangssignal. Das bedeutet, daß laufende und beliebige Veränderungen in der Zustandsverteilung am Ausgang des Deltamodulators auftreten, die als Leerlaufgeräusch einen nicht zu vernachlässigenden Störfaktor darstellen.

Es wurden Schaltungen entwickelt mit einer zusätzlichen Regelschleife im Rückkopplungsweg, deren Grenzfrequenz bezogen auf die tiefste Signalfrequenz (300 Hz) sehr tief sein muß (< 30 Hz). Man kann damit in den Signalpausen oder unter einer bestimmten Signalschwelle am Signalausgang eine regelmäßige 0/1-Folge erzwingen. Der Nachteil solcher Anordnungen ist aber, daß sich je nach Wirksamkeit dieser zusätzlichen Regelfunktion ein mehr oder weniger starker Hystereseeffekt ausbildet, der sich ebenso, wie die erforderliche große Regelzeitkonstante ungünstig auf nahe an der Schwelle liegende Signalgrößen auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pulsdeltamoduiator anzugeben, der das Eigengeräusch bei sehr kleinem oder fehlendem Analogsignal ohne die vorbeschriebenen Nachteile unterdrückt.

Ausgehend von einem Pulsdeltamodulator der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vom Taktgenerator synchronisierter Rechteckgenerator vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des Vergleichers verbunden ist, dessen Frequenz in einem geradzahligen Verhältnis zur Abtastfrequenz steht und oberhalb der auszuwertenden Übertragungsbandbreite liegt und dessen Amplitude gerade so groß gewählt ist, daß der Vergleicher zu einem regelmäßigen Entscheidungsrhythmus gezwungen wird.

Bei einer praktischen Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist es vorteilhaft, wenn als Rechteckgenerator ein Frequenzteiler für ein Teilungsverhältnis 1 :2, insbesondere ein JK-Flipflop- und ein Spannungsteiler vorgesehen sind.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn als Entscheider ein D-Flipflop vorgesehen ist.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Puisdeltamodulator,

F i g. 2 zeigt einen Pulsplan und
F i g. 3 zeigt einen Frequenzplan zur Erläuterung dieses Pulsdeltamodulators.

Fig. 1 zeigt einen Pulsdeltamodulator mit einem Eingang 1, einem Vergleicher 2, einen Entscheider 3, einem Ausgang 4, einem Stufengrößenmodulator 5, einem Integrator 6, einem Taktgenerator 7 und dem erfindungsgemäßen Rechteckgenerator 8. Der Rechteckgenerator 8 besteht aus einem JK-Flipflop 9 und einem Spannungsteiler 10 mit Widerständen R\ und R₂. Der Entscheider 3 besteht aus einem D-Flipflop.

Fig. 2 zeigt Impulse b, b', c und d, an den bis auf c entsprechend bezeichneten Punkten im Puisdeltamodulator nach Fig. 1.

Das Analogsignal wird dem Vergleicher 2 über den Eingang 1 zugeführt. Das Vergleichsergebnis am Ausgang des Vergleichers 2 wird im Entscheider 3 in Form eines D-Flipflops in ein entsprechendes Bitraster gebracht. Das auf diese Weise digitalisierte Analogsignal wird einerseits dem Ausgang 4 und andererseits über den ggf. vorhandenen Stufengrößenmodulator 5

dem Integrator 6 zugeführt, dessen Ausgangsspannuiig als Bezugsspannung für den Vergleicher 2 dient. Der Taktgenerator 7 steuert nicht nur den Entscheider 3 und den Stufengrößenmodulator 5, sondern liefert auch seine Spannung an das als Frequenzteiler wirkende JK-Flipflop 9 mit einem Teilungsverhältnis 1 :2. Das Ausgangssignal des JK-Flipflops 9 wird über den Spannungsteiler 10 (R\ > R2) an den Eingang 1 bzw. den ersten Eingang des Vergleichers 2 geführt

In F i g. 2 zeigen der Puls a die Ausgangsspannung des Taktgenerf.iors 7, der Puls b die Ausgangsspannung des J K-Flipflops 9 und der Puls b' die Spannung am Mittelabgriff des Spannungsteilers 10. Gibt man den Puls ö'mit einer Ampiitude, die größer als die möglichen Offset-Schwankungen im Vergleicher 2 ist, an den Eingang 1, so ergibt dies am Ausgang des Entscheiders 3 ein Ausgangssignal d mit halber Taktfrequenz und regelmäßiger Null-Eins-Folge. Der Puls c zeigt die Sehaltflanken am D-Flipflop.

Dem ersten Eingang des Vergleichers wird demnach ein laktsynchrones Signal /7· zugeführt, das mit seiner Frequenz in einem geradzahligen Verhältnis zur Abtastfrequenz Γα steht, oberhalb der auszuwertenden Übertragungsbandbreite B liegt und dessen Amplitude gerade so groß gehalten wird, daß der Vergleicher 2 davon zu einem regelmäßigen Entscheidungsrhythmus gezwungen wird (Fig. 3).

Bei nicht vorhandenem Eingangssignal ergibt sich eine gleichmäßige Null-Eins-Folge. Am Integrator 6 kann sich somit keine Spannung aufbauen. Auch wird durch das Fehlen einer Blockbildung die Bezugsfpannung des Vergleichers 2 nicht beeinflußt.

Bei sehr kleinen Analogspannungen bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung, daß das Eigengeräusch in den Signalpausen vollständig unterdrückt wird.

Gegenüber anderen Maßnahmen zum Unterdrücken des Eigengeräusches besitzt diese Anordnung noch den Vorteil, daß sich kein Schwellencharakter ausbildet, der das Einschwingverhalten des Analogsignals ungünstig beeinträchtigen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Puisdeltamodulator mit einem Vergleicher, dessem ersten Eingang das Analogsignal und dessem zweiten Eingang ein Bezugssignal zugeführt wird, mit einem Entscheider, dem das Vergleichssignal zugeführt und das deltamodulierte Ausgangssignal entnommen wird, mit einem Integrator, der das Bezugssignal aus dem Ausgangssignal ableitet, ggf. mit einem dem Integrator vorgeschalteten stufengrößten Modulator und mit einem Taktgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Taktgenerator (7) synchronisierter Rechteckgenerator (8) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des Vergleichers (2) verbunden ist, dessen Frequenz in einem geradzahligen Verhältnis zur Abtastfrequenz steht und oberhalb der auszuwertenden Übertragungsbaiidbreite liegt und dessen Amplitude gerade so groß gewählt ist, daß der Vergleicher (2) zu einem regelmäßigen Entscheidungsrhythmus gezwungen wird.

2. Pulsdeltamodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rechteckgenerator (8) ein Frequenzteiler für ein Teilungsverhältnis 1 :2 und ein Spannungsteiler (10) vorgesehen sind.

3. Pulsdeltamodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzteiler ein JK-Flipflop (9) vorgesehen ist.

4. Pulsdeltamodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Entscheider ein D-Flipflop (3) vorgesehen ist.