DE2849858A1

DE2849858A1 - Deltamodulationsdekodierer

Info

Publication number: DE2849858A1
Application number: DE19782849858
Authority: DE
Inventors: Eise Carel Dijkmans
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-11-18
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2849858C2; AU519185B2; US4224571A; JPS6038057B2; JPS5478962A; NL7712706A; CA1130460A; GB2008353B; AU4169878A; FR2409639B1; BE872066A; GB2008353A; SE7811797L; FR2409639A1

Description

14.8.1978 X PHN.

"Deltamodulationsdekodierer"

A) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich, auf einen Deltamodulationsdekodierer zum Umwandeln eines digitalen Signals aus einer Folge von binären Impulsen in ein analoges Signal.Obschon bei einem Übertragungssystem zur übertragung analoger Signale durch Deltamodulation ein Deltamodulationsdekodierer sendeseitig sowie empfangsseitig verwendet wird, ist der betreffende Deltamodulationsdekodierer insbesondere zum empfangsseitigen Gebrauch in einem derartigen Ubertragungs— system gemeint.

B) Stand der Technik

Besonders günstige Ausführungsformen von Deltamodulationsdekodierern sind in dem Bezugsmaterial 1 und 2 (Abschnitt D) beschrieben worden.

Derartige Dekodierer enthalten im allgemeinen:

- ein integrierendes Netzwerk, das mit einem ersten Integrationskondensator sowie einem ersten Eingangs- und AusgangsanSchluss und einem gemeinsamen Eingangs- und Ausgangsanschluss versehen ist,

- eine Stromquellenschaltung, der das digitale Signal zugeführt wird und die abhängig vom Wert der binären Impulse dem ersten Integrationskondensator ein positives Ladungsquantum bzw. ein negatives Ladungsquantum zuführt.

Durch Zuführung eines positiven Ladungsquantums wird die Ausgangsspannung des integrierenden Netzwerkes um

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einen bestimmten Wert erhöht. Durch Zuführung eines negativen Ladungsquantums wird die Ausgangsspannung des integrierenden Netzwerkes um denselben Wert verringert. Eines der Probleme, die im allgemeinen in einem Sender und in einem Empfänger eines Deltamodulationsübertragungssystems auftreten, ist, dass im Sender sowie im Empfänger die positiven Ladungsquanten in der Grosse den negativen Ladungsquariten niemals genau entsprechen. Wenn ausserdem der Unterschied in der Grosse zwischen positiven und negativen Ladungsquanten im Sender dem Unterschied in der Grosse zwischen positiven und negativen Ladungsquanten im Empfänger nicht entspricht, entstehen starke Abweichungen der gewünschten Linearität der Signalübertragung.

Damit diese Abweichungen der Linearität der Signalübertragung eine zulässige Grenze nicht überschreiten, wird bei den Sendern sowie bei den Empfängern, die in dem Bezugsmaterial 1 und 2 beschrieben worden sind, dafür gesorgt, dass die positiven und negativen Ladungsquanten . einander genau entsprechen. Eine völlig andere Lösung, die Abweichungen der Linearität der Signalübertragung unterhalb einer zulässigen Grenze zu halten und die zu einer völlig neuen Konzeption eines Deltamodulationsdekoders führt, ist in dem Bezugsmaterial 3 beschrieben worden. Die Wirkungsweise dieses bekannten Dekoders beruht auf dem Transport von Ladung von einem ersten Kondensator zu dem Integrationskondensator in dem integrierenden Netzwerk. In dieser bekannten Anordnung wird jeweils die Grosse des positiven Ladungsquantums durch die Ausgangsspannung des integrierenden Netzwerkes bestimmt. Dazu wird diese Ausgangsspannung einer Ausgleichsschaltung zugeführt, die dafür sorgt, dass die Grosse der Spannung am ersten Kondensator der Grosse der Ausgangsspannung des integrierenden Netzwerkes nahezu gleich gemacht wird. Im Gegensatz zu den Anordnungen, die in dem Bezugsmaterial 1 und 2 beschrieben worden sind, wird bei diesem bekannten Deltamodulationsdekodierer dafür gesorgt, dass das Verhältnis der Grosse der positiven und negativen Ladungsquanten dem Verhältnis der Grossen der positiven und negativen

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Ladungsquanten, die im Sender (Deltamodulationskodierer) angewandt werden, entspricht.
C) Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Deltamodulationsdekodierer derart zu verbessern, dass auch in einem derartigen als Empfänger in einem Fernmeldesystem verwendeten Deltamodulationsdekodierer das Verhältnis der Grossen der positiven und der negativen Ladungsquanten dem Verhältnis der Grossen der positiven und negativen Ladungsquanten, die im Sender verwendet werden, entspricht. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass der gemeinsame zweite Eingangs- und Ausgangsanschluss des integrierenden Netzwerkes über einen zweiten Integrationskondensator an eine Quelle festen Bezugspotentials angeschlossen ist.

Ί5 _ der Dekodierer weiter mit einem Korrekturnetzwerk versehen, dem die Spannung an diesem zweiten Integrationskondensator zur Regelung der Grosse der Ladungsquanten mindestens einer der beiden Polaritäten, die dem ersten Integrationskondensator zugeführt werden, zugeführt wird.

20. - In dem im Bezugsmaterial 3 beschriebenen Dekodierer wird jeweils wenn eine Abweichung von dem gewünschten Verhältnis zwischen positiven und negativen Ladungsquanten auftritt, die Grosse des nächsten positiven Ladungsquantums unmittelbar nachgeregelt, und zwar derart, dass diese Abweichung ausgeglichen wird. Im Gegensatz dazu findet in der erfindungsgemässen Anordnung eine Mittelung statt, wodurch die Grosse der Ladungsquanten abhängig von der mittleren Abweichung von dem gewünschten Verhältnis zwischen positiven und negativen Ladungsquanten geregelt wird. Dies hat zur Folge, dass in der erfindungsgemässen Anordnung grössere Abweichungen zwischen positiven und negativen Ladungsquanten korrigiert werden können als in der im Bezugsmaterial 3 beschriebenen Anordnung, was das Signal-Rauschverhältnis günstig beeinflusst.

³^ υ) Bezugsmaterial

1. DE-OS 26 Ok 193

2. Deltamodulation; H.R. Schindler; IEEE Spectrum, Heft 7, Oktober 1970, Seiten 69-78.

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3. U.S.-Patentschrift Nr. 3 754 234.

4. Deltamodulation systems; R. Steele; Pentech. Press, London,

5. DE-AS T9 11 4.31.

E) Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt einen blockschematischen Aufbau des erfindungsgemässen Deltamodulationsdekodierers,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Korrekturnetzwerkes zur Verwendung in dem in Fig. 1 dargestellten Dekodierer,

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Korrekturnetzwerkes zur Verwendung in einem nicht—linearen Delta— modulationsdekodierer.
E(i) Der allegemeine Aufbau des Dekodierers In Fig. 1 ist teilweise blockschematisch der allgemeine Aufbau des Deltamodulationsdekodierers nach der Erfindung dargestellt. In diesem allgemeinen Ausführungsbeispiel werden die von einer Übertragungsleitung 1 herrührenden Impulse einem Impulsregenerator 2 zugeführt, der durch Taktimpulse eines Taktimpulsgenerators 3 gesteuert wird. Das digitale Ausgangssignal dieses Impulsregenerators wird ebenso wie sein digitales Eingangssignal durch eine Folge von binären Impulsen gebildet. Diese Impulse werden einer Stromquellenschaltung 4 zugeführt. Diese Stromquellenschaltung liefert jeweils ein positives Ladungsquantum Q, , wenn am Eingang ein 1-Impuls auftritt, und ein negatives Ladungsquantum Q, , wenn am Eingang ein O-Impuls auftritt. Die Grosse jedes dieser Ladungsquanten entspricht dem Produkt des von der Stromquellenschaltung gelieferten Stromes und der Zeit, während der ein 1-Impuls oder ein O-Impuls am Eingang vorhanden ist. Diese Ladungs— quanten werden über ein Korrekturnetzwerk 5 einem integrierenden Netzwerk 6 zugeführt, das hier auf bekannte Weise als sogenanntes doppelintegrierendes Netzwerk (siehe Bezugsmaterial 4) ausgebildet ist. Dieses integrierende Netzwerk ist mit einem ersten Eingangsanschluss 7 und einem ersten Ausgangsanschluss 8 sowie einem gemeinsamen zweiten Eingangs- und Ausgangsanschluss 7¹ und 8¹ versehen. Zwischen diesen Anschlüssen liegen auf die angegebene Weise

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ein erster Integratxonskondensator C₁ sowie ein Kondensator Cp und Widerstände R₁, R„ und R„.

Der gemeinsame zweite Eingangs- und Ausgangsanschluss und 8' des integrierenden Netzwerkes 6 ist über einen zweiten

S Integrationskondensator C„ an Erdpotential gelegt. Die Kapazität dieses Kondensators C„ wird um viele Male grosser gewählt als die Kapazität von C₁, beispielsweise um einen Faktor 100 grosser. Die Spannung an diesem Kondensator C„ wird dem Korrekturnetzwerk 5 zugeführt, das jeweils bei Änderung der Spannung an C_ in positiver Richtung die positiven Ladungsquanten verringert und/oder die negativen Ladungsquanten vergrössert und bei Änderung der Spannung C„ in negativer Richtung die positiven Ladungsquanten vergrössert und/oder die negativen Ladungsquanten verringert.

Der Aufbau des Ausgleichsnetzwerkes sowie seine Wirkungsweise wird nachstehend noch näher erläutert.

Zum Erhalten des gewünschten analogen Ausgangssignals wird die Spannung zwischen dem Ausgangsanschluss des integrierenden Netzwerkes 6 und Erde auf bekannte Weise einem Tiefpassfilter 9 zugeführt.

Um die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Dekodierers näher zu erläutern, wird vorausgesetzt, dass er einen Empfänger bildet, der mit einem Sender zusammenarbeitet, in dem ein Informationssignal durch Deltampdulation in eine binäre Impulsreihe umgewandelt wird. Bekanntlich wird in einem derartigen Sender ein Prädiktionssignal erzeugt, das zu festen Zeitpunkten mit dem Informationssignal verglichen wird. Jeweils wenn das Prädiktionssignal kleiner ist als das Informationssignal, wird beispielsweise ein 1-Impuls erzeugt, und wenn das Prädiktionssignal grosser ist als das Informationssignal, wird ein 0-Impuls erzeugt. Diese 1-Impulse und 0-Impulse werden nun zu dem in Fig. 1 dargestellten und als Empfänger wirksamen Dekodierer übertragen. Im Sender selbst werden diese Impulse zum Erzeugen des Prädiktionssignals benutzt. Dieser Sender enthält dazu ebenfalls ein integrierendes Netzwerk, das denselben Aufbau hat wie das integrierende Netzwerk 6, das in Fig. 1 dargestellt und ebenfalls mit einem Integrationskondensator

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versehen ist, der dem Kondensator C₁ in Fig. 1 entspricht. In diesem Sender wird zum Erzeugen des Prädiktionssignals jeweils infolge eines 1-Impulses dem Integrationskondensator ein positives Ladungsquantum Q , und jeweils infolge eines

⁵ O-Impulses ein negatives Ladungsquantum Q , zugeführt.

c öd

Wird diesem Sender ein bestimmtes Informationssignal zugeführt (untenstehend als Bezugsinformationssignal bezeichnet), so wird in dem Fall, wo Q , dem Wert Q , genau entspricht, eine bestimmte Impulsreihe erhalten; diese Impulsreihe wird als Bezugsreihe bezeichnet. Ist .jedoch Q , grosser als Q ,so entsteht b%i Kodierung des Bezugsinformationssignals eine Impulsreihe (untenstehend als erste Inipulsreihe bezeichnet) , die gegenüber der Bezugsreihe mehr O-Impulse enthalten wird. Ist dagegen Q . kleiner als Q ,so ent-

^⁵ steht bei Kodierung des Bezugsinformationssignals eine Impulsreihe (untenstehend als zweite Impulsreihe bezeichnet) die gegenüber der Bezugsreihe mehr 1-Impulse enthalten wird.

Wird nun dem in Fig. 1 dargestellten Dekodierer die genannte Bezugsimpulsreihe zugeführt und entspricht Q,

Q. Θ C

genau dem Wert Q, , so wird am Ausgang des Filters 9 e±n Signal erhalten, dessen Form der des Bezugsinformationssignals genau entspricht. Am Kondensator C~ tritt nun eine Spannung auf, die durchschnittlich den Wert O hat.

Wird diesem Dekodierer die obengenannte Impulsreihe zugeführt und entspricht Q, wieder dem Wert Q, , so wird sich am Kondensator C„ eine mittlere negative und in der Grosse zunehmende Spannung V_, aufbauen. Infolge dieser Spannung V_p werden beispielsweise die positiven Ladungsquotienten Q_d derart vergrössert, dass diese

Spannung V_ auf einen Wert V„_OT1 zurückgebracht wird,

y-> j Kj jit

wobei diese positiven Ladungsquanten Q, eine derartige Grosse annehmen, dass die mittlere Spannung am Kondensator C„ nicht mehr ändert. Dies bedeutet dann, dass Q , = Q,

' cod dec

und Q= Q ist, oder im allgemeinen, dass ^^ ^{= Q}^ ^{ist>
und dies hat zur Fol}£^e> ^{dass das} am Ausgang des Filters 9 auftretende Signal in der Form der Form des Bezugssignals genau entspricht!' Wenn dem Dekodierer die obengenannte zweite Impulsreihe

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zugeführt wird und Q, dem Wert Q entspricht, so wird sich am Kondensator C„ eine mittlere positive und in der Grosse zunehmende Spannung V aufbauen. Infolge dieser positiven Spannung V„„ werden beispielsweise wieder die positiven Ladungsquanten derart verringert, dass diese Spannung V auf einen Wert v"_c zurückgebracht wird, wobei diese positiven Ladungsquanten Q, eine derartige Grosse annehmen, dass die mittlere Spannung am Kondensator C_ nicht mehr ändert. Dies bedeutet dann wieder in der Allgemeinheit, dass Q, /O₁ = Q ,/θ , ist und dass das Ausgangssignal dec dec cod cod

des Filters 9 bezüglich der Form dem Bezugssignal genau entspricht.

Es sei bemerkt, dass die Spannungen V„ sehr klein sind, wenn die Eingangsempfindlichkeit des Korrekturnetzwerkes 5 gross ist.

©(ε) Das Korrekturnetzwerk 5 '

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Korrekturnetzwerkes zum Andern des von der Stromquellenschaltung K gelieferten Stromes infolge der Spannung V am Kondensator C_ dargestellt. Dieses Korrekturnetzwerk ist mit einer positiven Speisespannungsleitung 10 und einer negativen Speisespannungsleitung 11 versehen. Weiter enthält dieses Korrekturnetzwerk einen Schalter, der durch einen npn-Transistor 12 gebildet wird, dessen Emitter an die Leitung angeschlossen ist. Die Basis dieses Transistors 12 ist an den Ausgang eines Wandlers 13 angeschlossen, dessen Eingang an den Ausgang des in Fig. 1 dargestellten Taktimpulsgenerators 3 angeschlossen ist.

Dieses Korrekturnetzwerk ist weiter mit einer ersten und einer zweiten stromgesteuerten Stromquellenschaltung versehen, die je als sogenannte Stromspiegelschaltung ausgebildet sind. Insbesondere wird die erste Stromspiegelschaltung auf bekannte und in der Figur angegebene Weise durch zwei npn-Transistoren 14 und 15 gebildet, wobei die Basis des Transistors 14 mit seinem Kollektor verbunden ist und wobei der Transistor 15 mit zwei Emitterelektroden versehen ist. Die zweite Stromspiegelschaltung wird durch die in der Figur angegebene gegenseitige Kopplung des Transistors

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mit einem npn—Transistor 16 gebildet. Die Emitterelektroden der Transistoren 14, 15 Tmd 16 sind an die negative Speisespannungsleitung 11 gelegt und die Basis jedes der Transistoren 15 und 16 ist mit dem Kollektor des Transistors *\h verbunden.

Vom Transistor 14 ist der Kollektor weiter über einen Widerstand 17 an Erdpotential angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 15 ist an einen Differenzverstärker angeschlossen, der durch die zwei npn-Transistoren 18 und 19 gebildet wird, deren Emitterelektroden miteinander und mit dem Kollektor des Transistors 15 verbunden sind. Die Basis des Transistors 18 ist weiter an Erdpotential angeschlossen und die Basis des Transistors 19 ist mit dem gemeinsamen Eingangs- und Ausgangsanschluss 7¹ und 8¹ des integrierenden

^⁵ Netzwerkes 6 verbunden, so dass dieser Basis die Spannung V_ zugeführt wird.

Der Kollektor des Transistors 19 ist an die positive Speisespannungsleitung 10 angeschlossen. In den Kollektorkreis des Transistors 18 ist eine Stromspiegelschaltung aufgenommen, die durch den als Diode geschalteten pnp-Transistor 20 und den Transistor 21 gebildet wird. Die Basis des Transistors 20 ist einerseits mit seinem Kollektor und andererseits mit der Basis des Transistors 21 verbunden. Die Emitterelektroden dieser Transistoren 20 und 21 sind weiter mit der positiven Speisespannungsleitung 10 verbunden. Der Ausgang dieser Stromspiegelschaltung wird durch den Kollektor des Transistors 21 gebildet und ist an den Ausgang der Stromquellenschaltung k sowie an den Kollektor des Transistors 16 angeschlossen. Der Verbindungspunkt A des

Ό Kollektors des Transistors 21 und der Ausgang der Stromquellenschaltung K ist weiter an den EingangsanSchluss 7 des integrierenden Netzwerkes 6 angeschlossen.

Damit ein gutes Bild der Wirkungsweise des in Fig. dargestellten Korrekturnetzwerkes erhalten wird, wird

^ vorausgesetzt, dass die Stromquellenschaltung h jeweils beim Aufti-eten eines 1-Impulses am Eingang einen Strom I liefert, der zu dem integrierenden Netzwerk 6 fliesst. Dieser Strom wird vom Korrekturnetzwerlc in einen Strom I_g

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ηο

umgewandelt, der ebenfalls zu dem integrierenden Netzwerk flieset. Weiterhin wird vorausgesetzt, dass die Stromquellensclialtung k jeweils, wenn an ihrem Eingang ein O-Impuls auftritt, einen Strom I» liefert, dessen Grosse der Grosse des Stromes I« entspricht, aber der zu der Stromquellenschaltung k fliesst. Dieser Strom wird vom Korrekturnetzwerk 5 in einen Strom ΐ umgewandelt, der dem integrierenden

Netzwerk 6 entnommen wird.

Wenn nun vom Taktimpulsgenerator 3 kein Taktimpuls geliefert wird, ist der Transistor 12 leitend, und durch, diesen Transistor 12 fliesst ein derartiger Strom, dass durch den Transistor 14 kein Strom fliesst. Weil die Stromquellenschaltung meistens derart eingerichtet ist, dass sie keinen Strom liefert, wenn vom Taktimpulsgenerator 3 kein Taktimpuls geliefert wird, wird beim Fehlen eines Taktimpulses dem integrierenden Netzwerk 6 kein Strom zugeführt, wird demselben jedoch auch kein Strom entnommen.

Wenn jedoch vom Taktimpulsgenerator 3 ein Taktimpuls geliefert wird, ist der Transistor 12 nicht langer leitend, und durch den Transistor ~[k wird ein Strom I fliessen, und zwar in der angegebenen Richtung. Infolge dieses Stromes fliesst im Kollektorkreis des Transistors 15 ein Strom und im Kollektorkreis des Transistors 16 ein Strom I, In den Kollektorkreisen der Transistoren 18 und 19 fliessen nun in der angegebenen Richtung Ströme, deren Grossen durch I₁ bzw. I₂ bezeichnet sind. Für diese Ströme gilt, dass I₁ + I« = 21 ist. Infolge dieses Stromes I₁ im Kollektorkreis des Transistors 18 fliesst im Kojlektorkreis des Transistors 21 ebenfalls der Strom I₁, und zwar in der angegebenen Richtung.

Wird nun vorausgesetzt, dass die Spannung V_,_o am Kondensator C„ dem Wert Null entspricht, so ist I₁ = I_p = I,

so dass I = I_ = ΐ = I_n.
s O s O

Wenn die Spannung V_n jedoch positiv wird, wird I- = I - &. I und wird L = I + 4 I, wobei Al dem Wert V proportional ist. Weil im Kollektorkreis des Transistors ausschliesslich der konstante und unveränderliche Strom I fliessen kann und auch die Ströme I„ und I_ unveränderlich

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sind durch das Korrekturnetzwerk 5, hat die Änderung der Ströme I₁ und I₉ zur Folge, dass I dem Vert I_n-AI gleich, wird und dass Ϊ dem Wert 3L +Al gleich wird.

S \J

¥ird die Spannung V negativ, so wird I₁ = I + A I und Ip = I - Δ.Ι. Analog dem Obenstehenden hat dies zur Folge, dass I gleich I_ +Al Und ΐ gleich I - ΔΙ wird. E(3) Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer

Obenstehend wurde stillschweigend vorausgesetzt, dass die positiven Ladungsquanten untereinander alle in ihrer Grosse gleich sind und dass dies auch für alle negativen Ladungsquanten gilt. Ein derartiger Deltamodulationsdekodierer ist als linearer Deltamodulationsdekodierer bekannt. Obschon die Verwendung des Korrekturnetzwerkes in einem linearen Deltamodulationsdekodierer zur Verringerung der Signalverzerrung, die ohne Verwendung des Korrekturnetzwerkes entsteht, äusserst sinnvoll ist, spielt die Verwendung eines derartigen Korrekturnetzwerkes in einem Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer eine besonders wichtige Rolle. Bekanntlich sind bei einem Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer die positiven Ladungsquanten und auch die negativen Ladungsquanten untereinander nicht alle von derselben Grosse, sondern wird die Grosse dieser Ladungsquanten nach irgendeiner Methode geändert. Es dürfte einleuchten, dass, wenn in einem Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer das Verhältnis Q /Q-i um einen bestimmten Prozentsatz von dem Verhältnis, ^cod^cod abweicht, die absoluten Abweichungen derart sein können, dass das analoge Ausgangssignal des Filters 9 (siehe Fig. i) gegenüber dem ursprünglichen analogen Informationssignal wesentlich verzerrt ist.

I_n Fig. 3 ist ein Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer dargestellt, in dem zum Andern der Grosse der Ladungsquanten eine Methode angewandt wird, die im Bezugsmaterial 2, h, 5 und an vielen anderen Literaturstellen eingehend beschrieben worden ist. In Fig. 3 sind diejenigen Elemente, die zum Andern der Grosse der Ladungsquanten entsprechend der bekannten Methode benutzte werden, nur schematisch dargestellt. Weiter sind in Fig. 3 diejenigen Elemente, die auch in den Anordnungen vorhanden sind, die in den Figuren

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1 und 2 dargestellt sind, mit denselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet.

Der Adaptiv-Deltamodulationsdekodierer aus Fig. 3 enthält wieder den Impulsregenerator 2, der durch den Taktimpulsgenerator 3 gesteuert wird und dem die an der Übertragungsleitung 1 auftretenden Deltamodulationsimpulse zugeführt werden, die von einem Adaptiv-Deltamodulationskodierer erzeugt sind. Üblicherweise wird hier vorausgesetzt, dass in dem Kodierer dieselbe Methode zum Andern der Grosse der Ladungsquanten angewandt wird wie in dem 4.33 Fig. 3 dargestellten Dekodierer. Die am Ausgang des Impulsregenerators auftretenden O-Impulse und 1-Impulse steuern eine nur auf symbolische ¥eise dargestellte Schaltungsanordnung 26, der zugleich die Taktimpulse des Taktimpulsgenerators 3 zugeführt werden und die mit zwei Ausgängen 27 und 28 versehen ist. Jeweils wenn ein O-Impuls in dem Ausgangssignal des Impulsregenerators 2 auftritt, wird dem Ausgang 27 der Schaltungsanordnung 26 der Taktimpuls zugeführt, während jeweils, wenn in dem Ausgangssignal des Impulsregenerators ein 1—Impuls auftritt, der Taktimpuls dem Ausgang 28 dieser Schaltungsanordnung 26 zugeführt wird.

An den Ausgang 28 der Schaltungsanordnung 26 ist ein Impulsreihendetektor 29 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang einer steuerbaren Stromquellenschaltung 30 verbunden ist, die zugleich vom Taktimpulsgenerator 3 . gesteuert wird und die jeweils beim Auftritt eines Taktimpulses einen Strom I von nur einer Polarität und mit einem vorbestimmten Minimalwert I₀ liefert. Diese Stromquellenschaltung kann beispielsweise auf die Weise aufge— baut sein, wie diese eingehend im Bezugsmaterial 1 beschrieben worden ist. Jeweils beim Auftritt vorherbestimmter erster Impulsmuster in dem Deltamodulationssignal wird der Strom I, dei- von der Schaltungsanordnung 30 geliefert wird, um einen bestimmten Betrag vergrössert. Treten diese ersten Impulsmuster nicht auf oder treten bestimmte zweite Impulsmuster auf, so wird dieser Strom I jeweils um einen bestimmten Betrag verkleinert.

Weil dem integrierenden Netzwerk 6 positive sowie

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negative Ladungsquanten zugeführt werden müssen, muss der von der Stromquellenschaltung 30 gelieferte unipolare Strom in einen bipolaren Strom umgewandelt werden. Dazu wird dieser Strom I einer Modulationsschaltung 31 zugeführt, die mit einem Ausgangsanschluss 32 versehen ist, der an die Eingangsquelle 7 des Integrierenden Netzwerkes 6 angeschlossen ist. Diese Modulationsschaltung 31 ist weitgehend auf dieselbe Weise aufgebaut wie die in dem Kodierer und Dekodierer aus dem Bezugsmaterial 1 beschriebene Modulationsschaltung und wird vollständigkeitshalber noch näher beschrieben.

Die dargestellte Modulationsschaltung 31 enthält eine -Stromquelle in Form des Transistors 33» dessen Basis an den Ausgang der steuerbaren Stromquellenschaltung 30 angeschlossen ist und dessen Emitter an einer negativen Speisespannung liegt, Dieser Transistor 33 bildet zusammen mit einem npn-Transistor 22, dessen Emitter an die negative Speisespannung gelegt und dessen Kollektor mit seiner Basis verbunden ist, die ihrerseits mit der Basis des Transistors 33 und dem Ausgang der steuerbaren Stromquellenschaltung 30 verbunden ist, eine Stromspiegelschaltung, so dass, wenn von der Stromquellenschaltung 30 ein Strom I geliefert wird, im Kollektorkreis des Transistors 22 sowie des Transistors 33 ein Strom I fliesst, und zwar in der in der Figur angegebenen Richtung. Dieser im Kollektorkreis des Transistors 33 auftretende Strom I wird als Speisestrom für einen Differenzverstärker benutzt, der durch die zwei Transistoren 3^ und 35 gebildet wird, deren Emitterelektroden miteinander und mit dem Kollektor des Transistors 33 verbunden sind. Die Basis des Transistors Jh ist mit dem Ausgang 28 der Schaltungsanordnung 26 und die Basis des Transistors 35 ist mit dem Ausgang 27 der Schaltungsanordnung 26 verbunden.

In den Kollektorkreis des Transistors 3^ ist eine stromgesteuerte Stromquellenschaltung 38 aufgenommen und in den Kollektorkreis des Transistors 35 eine stromgesteuerte S ti" omqu eil en schaltung 39· Diese Stromquellenschaltungen 38 und 39 sind wieder als Stromspiegelschaltung ausgebildet, insbesondere wird die Stromspiegelschaltung 38

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auf bekannte und in der Figur angegebene ¥eise durch zwei pnp-Transistoren 4θ und 41 und einen als Diode geschalteten Transistor 42 gebildet. Der Kollektor des Transistors 4i und die Basis des Transistors 4θ sind dabei miteinander und mit dem Kollektor des Transistors 34 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistoren 41 und 42 liegen an einer positiven Speisespannung. Der Ausgang dieser Stromspiegelschaltung 38 wird durch den Kollektor des Transistors 4θ gebildet. Die Stromspiegelschaltung 39 ist auf dieselbe Weise aufgebaut wie die Stromspiegelschaltung 38 und enthält ebenfalls zwei pnp—Transistoren 43 und 44 und einen als Diode geschalteten pnp-Transistor 45. Auch bei dieser Schaltungsanordnung 39 ist die Basis des Transistors 43 mit dem Kollektor des Transistors 44 und mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden. Auch hier sind die Emitterelektroden der Transistoren 44 und 45 an die positive Speisespannung gelegt. Der Ausgang der Stromspiegelschaltung 39 wird durch den Kollektor des Transistors 43 gebildet.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausgang der Stromspiegelschaltung 38 unmittelbar mit der Ausgangsklemme 32 der Modulationsschaltung 31 und der Ausgang der Stromspiegelschaltung 39 mit diesem Ausgangsanschluss 32 über eine Polaritätsumkehrschaltung 46 verbunden. Diese Schaltungsanordnung 46 ist ebenfalls als Stromspiegel- _:

schaltung ausgebildet, nun aber mit npn-Transistoren. Insbesondere wird diese Stromspiegelschaltung 46 auf bekannte und in der Figur angegebene ¥eise durch die zwei Transistoren 47 und 48 und den als Diode geschalteten Transistor 49 gebildet. Die Basis des Transistors 47 ist nun mit dem Kollektor des Transistors 48 und mit dem Ausgang der Stromspiegelschaltung 39 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistoren 48 und 49 liegen an der negativen Speisespannung. Der Ausgang dieser Stromspiegelschaltung 46 wird durch den Kollektor des Transistors 47

" gebildet und ist unmittelbar mit der Ausgangsklemme 3^ der Modulationsschaltung 31 verbunden.

Die Wirkungsweise der obenstehend beschriebenen und bekannten Modulationsanordnung 31 ist nun wie folgt:

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4ί

Wird von der steuerbaren Stromquellenschaltung 30 ein Strom I geliefert, so fliesst, wie bereits erwähnt, in dem Kollektorkreis des Transistors 33 ein Strom I in der Richtung, die in der Figur angegeben ist. Wenn nun der Transistor 34 leitend und folglich der Transistor 35 nichtleitend ist, wird bei einem gegebenen Wert p. des Stromverstärkungsfaktors der Stromspiegelschaltung 38 im Kollektorkreis des Transistors 40 ein Strom pi fliessen, und zwar in der angegebenen Richtung. Ein positives Ladungsquantum entspricht nun dem Produkt dieses Stromes pi und der Zeit, während der der Transistor 34 im leitenden Zustand ist. Wenn der Transistor sich im nichtleitenden Zustand befindet und der· Transistor im leitenden Zustand, so wird der Strom pi im Kollektorkreis des Transistors 43 fliessen, und zwar in einer Richtung, die in der Figur gestrichelt angegeben ist. Dieser Strom wird von der Stromspiegelschaltung 46 in einen Strom umgewandelt, dessen Grosse dem Wert pi entspricht und dessen Richtung in der Figur gestrichelt angegeben ist. Ein negatives Ladungsquantum entspricht nun dem Produkt aus dem letztgenannten Strom pi und der Zeit, während der der Transistor im leitenden Zustand ist.

Obenstehend wurde stillschweigend davon ausgegangen, dass die Stromverstärkungsfaktoren der Stromspiegel 38 und 39 einander genau entsprechen und dass der Stromverstärkungsfaktor des Stromspiegels 46 genau dem Wert 1 entspricht. In der Praxis hat es sich jedoch als unmöglich ergeben, Stromspiegel zu verwirklichen, die alle denselben Stromverstärkungsfaktor aufweisen oder die einen Stromverstärkungsfaktor aufweisen, der dem Wert 1 genau entspricht.

Dies ist einer der Gründe, weshalb in praktischen Deltamodulationsübertragungssystemen das Verhältnis Q j/Q ,

COCL COCL

niemals dem Verhältnis Q, /Q genau entspricht.

Um in dem in Fig. 3 dargestellten Dekodierer die obengenannten Verhältnisse einander entsprechen.zu lassen, ^ ist auch dieser Dekoder mit einem Korrekturnetzwerk 5 versehen. Dieses Korrekturnetzwerk wird nun durch zwei Transistoren 50 und 51 gebildet, deren Emitterelektroden miteinander verbunden sind und die zusammen wieder einen

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Differenzverstärker bilden. Dieses.Korrekturnetzwerk 5 enthält weiter einen als Stromquelle wirksamen Transistor 52, dessen Basis an den Ausgang der steuerbaren Stromquellenschaltung 30 angeschlossen ist und 'dessen Kollektor an die Emitterelektrode der Transistoren 50 und 51 angeschlossen ist. Der Emitter dieses Transistors 52 liegt an der negativen Speisespannung. Von dem Transistor 50 ist der Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 2>h verbunden und die Basis liegt an Erdpotential. Von dem Transistor 51 ist der Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden und der Basis wird die Spannung V_,_o über den Kondensator C_ zugeführt.

Die Wirkungsweise des Differenzverstärkers, der durch die Transistoren 50, 51 und 52 gebildet wird, entspricht der des Differenzverstärkers, der durch die Transistoren 3h, 35 und 33 gebildet wird. Wird insbesondere von der steuerbaren Stromquellenschaltung 30 ein Strom mit der Grosse I geliefert, so fliesst im Kollektorkreis des Transistors 33 sowie im Kollektorkreis des Transistors ^2. ein Strom, dessen Grosse dem Wert I entspricht und dessen Richtung in Fig. 3 angegeben ist. Infolge des Stromes I im Kollektorkreis des Transistors 52 fliessen in den Kollektorkreisen der Transistoren 50 und 51 die Ströme I₁ und I„, und zwar derart, dass I₁ + Ip = 21 ist. Wenn V^ gleich 0 ist, ist I₁ = I„ = -g-I.

Wenn nun der Transistor 34 leitend ist, fliesst im Kollektorkreis des Transistors 41 ein Strom I + I₁ und die Stromspiegelschaltung 38 liefert einen Strom p(l + I₁). Im Kollektorkreis des Transistors 44 fliesst nun ein Strom Ip, so dass die Stromspiegelschaltung 39 den Strom pl₂ liefert. Am Ausgang 32 der Modulationsschaltung 31 tritt nun ein Strom I auf, der dem Wert p(l +I₁- I„) entspricht.

Wenn der Transistor 35 leitend ist, fliesst im Kollektorkreis des Transistors 41 ein Strom I₁, und die Stromspiegelschaltung 38 liefert einen Strom Pl₁. Im Kollektorkreis des Transistors 44 fliesst nun ein Strom I -S- !„, so dass die Stromspiegelschaltung 39 den Strom p(l + Ip) liefert,, Der in diesem Fall auftretende Ausgangsstrom I derModulationsschaltung 3I entspricht nun dem ¥ert: p(l - I₁ + I„).

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Falls V = O ist, gilt I = I₀ = -g-I, so dass dann I = pi und I = pl ist. Wenn V_p positiv wird, gilt

S S , L/ J

I„ = -g-I + Al und I₁ = -g-I - /SI» wobei h I dem Wert V_n

et I OJ

proportional ist. Dadurch wird I = p(l - 2 Al) und wird

⁵ Ϊ = p(l + 2 Al). Wird jedoch. V negativ, so gilt s ^J

I₁ = ^l + Δ I und X₀ = £l - Δ I, so dass I = p(l + 2Al)

und Ϊ = p(l - 2 Δ I) ist.

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Claims

IV. Philips' üM^pciitö^-n, Eindhoven

14.8,1978 / PHN 8954

PATENTANSPRUCH

Deltamodulationsdekodierex" zum Umwandeln eines digitalen Signals aus einer Folge von binären Impulsen in ein analoges Signal mit:

- einem integrierenden Netzwerk, das mit einem ersten Integrationskondensator sowie einem ersten Eingangs- und Ausgangsanschluss und einem gemeinsamen zweiten Eingangs- und Ausgangsanschluss versehen ist,

- eine Stromquellenschaltung, der das digitale Signal zugeführt wird und die abhängig vom Wert der binären Impulse dem ersten Integrationskondensator ein positives Ladungsquantum bzw. ein negatives Ladungsquantum zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass:

- der gemeinsame zweite Eingangs- und Ausgangsanschluss über einen zweiten Integrationskondensator an eine Quelle festen Bezugspotentials angeschlossen ist;

- der Dekodierer weiter mit einem Korrekturnetzwerk versehen ist, dem die Spannung am zweiten Integrationskondensator zur Regelung der Grosse der Ladungsquanten mindestens einer der beiden Polaritäten, die dem ei-sten Integrationskondensator zugeführt werden, zugeführt wird.

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