JPS5815349A - パルスコ−ド変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルスコード変調（ＰＣＭ）装置に於ける変調
並びに復調方式に係り、特に少いビット数で犬なるダイ
ナミックレンジを得るよう処したパルコード変調装置に
関する。

近時、音声信号や、各種データ、更には映像信号までＰ
ＣＭを採用した機器が用いられ、ＰＣＭは記録、再生等
にも広く利用され始めている。これら諸装置では、ＰＣ
Ｍを用いるためＫ、少いビット数で広いダイナきツクレ
ンジを取扱うことか要求される。この要求を達成するた
めの１つの方法と１して、差分パルスコード変調（ＤＰ
ＣＭ）を用いることが考えられる。該ＤＰＣＭは、サン
プル信号の変化分をＰＣＭ伝送するため、低い周波数で
は大きなダイナミックレンジが得られるが、直流分を伝
送することか出来ないため、直流分を必要とする欠点が
あり、特に磁気記録再生装置や、映像信号を取扱う場合
には、問題があった。

更に、直流成分を必要としない音声等のオーディオ信号
でも、再生時に最初の状態がずれたり、途中でドロップ
アウト等で誤り信号が挿入された時本来発生しなかった
直流成分が発生し、デジタル−アナログ変換系等でクリ
ップを起す欠点もあった。

本発明は、叙上の如き欠点を除去したＰＣＭ装置を提供
するものであり、本発明の目的とするところは、ドロッ
プ・アウト等があっても、或は信号が変化しても、自動
的に正しい状態に戻り、広いダイナミックレンジの得ら
れるＰＣＭ＠置を得んとするもので、そのため、本発明
では、入力信号の差分なＰＣＭ化するＤＰＣＭを基本と
し、人力信号の極性が反転した最初のデータのみ差分信
号をとらす、直接ＰＣＭデータとして伝送することを特
徴とするものである。

以下、本発明の１実施例を第１図乃至第６図について詳
記する。

第１図は、本発明のＰＣＭ装置の系統図、第２図はその
説明用の波形図である。

第１図に示す本発明の例では、入力端子（Ｔｔ）にはア
ナログデータな入力し、これをサンプルホールド回路（
１）に加える。クロック入力端子（Ｔ２）に加えた第２
図Ｅに示すサンプリング周波数ｆ、（以下クロック（ｅ
）と記す）で、アナログデータをサンプリングホールド
して、第２図Ａに示す波形（ａ）をサンプルホールド回
路（１）より得る。サンプルホールド回路（１）よりの
サンプルホールドされた波形（ａ）は、次段のアナログ
−デジタル変換回路（２）によって、サンプル電圧に対
応したデジタル符号（ａ′）となされる。

本発明では、解り易くするため、第２図Ａの（ａ′）で
示すように、デジタル信号をアナログ信号に対応させて
表示して示す。アナログ−デジタル変換回路（２）の出
力（ａ′）は、次段のサンプルメモリ回路（３）Ｋ供給
される。このサンプルメモリ回路（３）は、出力（ａ′
）の１サンプルづつのデータをメモリして、出力する。

該サンプルメモリ回路（３）よりの出力は、アナログ−
デジタル変換回路（２）よりの出力データ（ａ′）より
１データ遅れて出力され、次段の減算回路＋５１　Ｋ与
えられる。該減算回路＋５１には、アナログ−デジタル
変換回路（２）よりの出力データ（ａ′）も与えられて
いるために、減算回路（５）は、サンプルメモリ回路（
３）の出力をアナログ−デジタル変換回路（２）よりの
出力データ（ａ′）より減算することで、サンプル毎の
変化分、即ち差分Δに対応したデータ（ｂ）を出力する
。これをアナ日グ値に対応して示すと、第２図Ｂに示す
如くなる。

上述は、一般的なりＰＣＭであり、第２図Ａの（１）と
第２図Ｂの（ｂ）との波形を比べれは明らかな如く、低
い周波数レベルではレベルが下り、高い周波数ではレベ
ルが上昇している。即ち、ダイナミックレンジは、低い
周波数根太きく、高い周波数では通常のＰＣＭ波形（ａ
）より小さくなっている。

これは、サンプル周波数ｆ、のｈの周波数（最大周波数
）で通常のＰＣＭに対し％となる。

本発明では、アナログ−デジタル変換回路（２）の最大
ピッ）（Ｍ２Ｒ）、即ち第２図Ｃの（Ｃ）に示す最大ビ
ットを取り出す。第２図Ａの（ａ′）で斜線で示すサン
プルデータ（ｇ）の如く、極性ビットが反転した最初の
サンプルデータな取り出すために、デジタル−アナログ
変換回路（２）の最大ピッ）　（ｃ）を、データ反転検
出回路（４）に供給して、反転を検出する。該データ反
転検出回路（４）より、第２図りの（ｄ）に示すパルス
を得る。該データ反転検出回路（４）は１例えば微分回
路等で容易に構成出来る。

ｌｐ、２図りの（ｄ）　Ｋ示すパルスで、次段のフリッ
プフロップ回路（６）をセットし、クロック入力端子（
Ｔ２）に入力されたクロック（ｅ）でフリップフロップ
回路（６）をリセットすることで、第２図１１＋′の（
ｆ）に示す波形かフリップフロック回路（６）より得ら
れる。

この波形（ｆ）は出力端子（Ｔ４）に出力される。

尚、上記したアナログ−デジタル変換回路（２）。

サンプルメモリ回路（３）、減算回路（５１には、クロ
ック（ｅ）が与えられることは勿論である。更に、フリ
ップフロップ回路（６）より得られた波形（ｆ）が、セ
レクタ回路（７）に与えられる。該セレクタ回路（７）
の人力に与えられたＤＰＣＭデータ（ｂ）と通常のＭＭ
デデー（ａ′）とを、上記フリップフロック回路（６）
の出力波形（ｆ）で切り換えれば、該セレクタ回路（７
）の出力には、第２図Ｂの（ｂ′）で示すデータが得ら
れる。これは、出力端子（Ｔ３）に送出される。

即ち、第２図Ｂの（ｂ′）に示す如く、第２１ＷＰの波
形Ｃｆ’）に対応したサンプルデータのみ、第２図Ａの
（ａ′）のデータ（ｇ）で切換えられる。

上述から解る様に、高い周波数では、レベルか減少し、
通常のＰＣＭ信号と同等以下と成っている。

然し、ここでは、このデータの区別のために。

出力端子（Ｔ４）よりピッ）　（Ｓ）を伝送するために
、１ビツトを追加する必要がある。

第３図は再生又は受信時の復調系を示す系統図であり、
８４図は第３図の説明用の波形図である。

入力端子Ｔ５には、上述した出力端子（Ｔ３）よりの出
力データが入力され、同じくピッ）　（ｓ）を入力する
ための入力端子（Ｔ６）には、上記出力端子（Ｔ４）よ
りの出力が入力される。これら入力データ及びビット（
Ｓ）を、第４図８及びＨの（Ｓ）及び（ｈ）で示す。

入力端子（Ｔ５）より人力されたデータ（ｈ）は、加算
回路（８）に与えられ、そこで、記憶回路ＯＩのデータ
と加算される。加算回路（８）の出力は、セレクタ回路
（９１を通じて記憶回路ａ（＃に栴び入力される。この
糸路で、通常のＤＰＣＭがＰＣＭデータに変換される。

ここで、セレクタ回路（９１には、データ（Ｓ）と入力
データ（ｈ）とが与えられているため、データ（８）が
作動すると、加算回路（８１の出力に代えて、入力デー
タ（ｈ）を入れるため、記憶回路ａＯの出力は、変調信
号に従って、＃Ｉ４図１の（ｉ）に示す如く正しいデー
タ信号となる。

今、伝送系でドロップ−アウトが生じて、第４図Ｈの（
ｈ）のＸ印で示す如く、データが誤ったものとすると、
記憶回路Ｑ（Ｉの出力は、第４図工の（ｉ）の破線で示
すように再生され、誤りデータＸ以降、通常のＰＣＭで
は、直流変動を惹き起こす。

然し１本発明によれば、第４図工の（ｉ）のＹで示す点
で、直流を含んだＰＣＭデータが選択されるために、こ
こで完全に修正が行なわれる。そのため、Ｙの切換デー
タ以後は、正しいデータと成ることが解る。即ち、本発
明によれは、通常のＰＣＭとほとんど変らず、更に直流
成分も伝送することが可能となる。

本発明のダイナミックレンジ改善の特性図を、第５図に
詳記する。

今、同一ビット数のＰＣＭ信号（イ）を基準とし、クリ
ップレベルと周波数との関係を示すと、Ｌ）ＰＣＭでは
、特性（ロ）の如く表され、低域のダイナミックレンジ
は大きく成るが、直流分は含まず、これ７ら直流分を伝
送し得す、記憶回路０１の出力か供給されるデジタル−
アナログ変換回路ａυ（第３図参照）のビット数を大き
くしなければ、信号かクリップする。

これに対１％本発明のダイナ２ツクレンジ特性は、ＤＰ
ＣＭの特性（ロ）とＰＣＭの特性（イ）との合成である
特性（ハ）の如く表すことか１来る。本発明では、反転
制御用のビット（３）を追加しているために、通常のＰ
ＣＭの特性（イ）に１ビツトを追加した場合の特性（イ
）と比較すると、特性（ハ）と（イ′）の交点Ｐ以下の
低い周波数では、加速度的にダイナきツクレンジが増加
し、Ｐ点以上の高い周波数では、１ビツト分の減少たけ
である。

上記実施例では、Ｍ２Ｒの反転時のデータだけを通常の
ＰＣＭデータとし、他のデータはＤＰＣＭと同じく、サ
ンプルデータの差分Δを伝送したが、ＭＯＢ反転時のサ
ンプリング前のサンプリングデータを５通常のＰＣＭデ
ータとしても、同様の結果を得る。この場合は、通常の
ＰＣＭデータが増加するため、ドロップアウト郷による
誤差が１サンプル早く復帰する。この場合には、第１図
示の系統図で、フリップフロップ回路（６）に代えて、
２進計数回路を設ければ、該２進計数回路（囚示せス）
ヨりの出力パルス（ｆ）は、必ず２サンプルずつ発生す
る。更に、アナログ−デジタル変換回路（２）の１出力
（ａ′）に、１サンプルメモリ回路（図示せず）を追加
すればよい。

この場合の波形を、第２図（ｂ）（ｂ′）及び（ｆ）に
破線で示す。

更に、本発明では２回差分、即ち差分データの更に差分
なとることで、２回差分データｊ（第２図Ｈの（ｂ）（
ｂ′）＃照）を用いてもよい。この場合のダイナミック
レンジは、第５ｆｊＡの特性（ホ）忙示す様に、−１２
ｄＢで減少する。然し、上記した様に。

Ｍ８Ｂ反転時は、通常のｌ’ｃＭＫすれば、特性（ホ）
は特性（ニ）に示す様に改善出来る。この場合は、Ｍ２
Ｒの起るサンプルと、その前のサンプルデータとを通常
のＰＣＭとする必要がある。

この様な２回差分のＰＣＭ系統図としては、第１図に示
す減算回路（５７とセレクタ回路（７）との間に、サン
プルメモリ回路と減算回路を挿入した構成とすれはよい
。かくすれは、低域は更に改善される。

以上の実施例では、アナログ入力をアナログ−デジタル
変換回路（２）で、デジタル変換した後で。

差分を取り出したが、サンプルホールド段で差分な取る
ことも可能である。この場合の変調系の系統図を、第６
図に示す。入力端子（Ｔ１）に入力データを加えて、こ
れを第１のサンプルホールド回路（８Ｈ１）でホールド
し、１サンプル遅れて再びそのデータを第２のサンプル
ホールド回路（ＳＨ２）でサンフルホールドする。上記
、第１及び第２のサンプルホールド回路（８Ｈ１）、（
８１−１２）　Ｋよって、１サンプルづつずれたデータ
が出力される。この差を減算回路（５）に加え、その出
力をセレクタ回路（７）に入れ、アナログ−デジタル変
換回路（２）を通じてＰＣＭ化して、出力端子（Ｔ３）
に、出力データとして取り出す。ここで、第１のサンプ
ルホールド回路（ＳＨＩ　）の出力を比較回路（ＣＯＭ
）の一方の人力に入れると共に、極性を判別するための
基準電圧Ｖ（極性判別では通常０■）を入力端子（Ｔ２
）を介して比較回路（ＣＯＭ）の他方の入力に入れるこ
とで、ＭＯＢの反転信号を、第１図と同様に取り出して
、セレクタ回路（７）をコントロールして、第１のサン
プルホールド回路（８Ｈ１）よりのデータを、直接アナ
ロン−デジタル変換回路（２）に加える様にする。

この場合、アナログ−デジタル変換回路（２）Ｋ加えら
れるデータは、差分の入力と成っているため、第１図に
示すアナログ−デジタル変換回路（２）に比べて、ビッ
ト数を少くすることかでき、且つ最終出力のビット数で
よく、復調側も予めデジタル−アナログ変換を行った後
に、サンプルホールド回路で加算すれはよい。

本発明は叙上の如く構成し、動作させたので、゛低域の
ダイナミックレンジをＤＰＣＭの如く大巾に増大でき、
直流分を含んだ信号も伝送することができる。

更に、ドロップアウト等のデータ誤りも適宜、原位置に
反転させることが出来るので、音声訣儂勢の外、一般デ
ータの伝送、記鋒、再生等に用いて特徴あるＰＣＭ装置
を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＰＣＭ装置の変調系の系統図、第２図
は第１図の例の説明に供する波形図、第３図は本発明の
ＰＣＭ装置の復調系の系統図、第４図は第３図の例のＩ
ＩＩＩＫ供する波形図、第５図はダイナンツク特性（ク
リップ特性）の比較特性図、第６図は本発明の他の実施
例を示す変調系の系統図である。 図に於て、＋ｘ）、　（８Ｈ１）、（８Ｈ２）はサンプ
ルホールド回路、（２ンはアナログ−デジタル変換回路
、（３）はサンプルメモリ回路、（４）はデータ反転検
出回路、（５）は減算回路、（６）はフリップフロップ
回路、＋７）　、　＋９１はセレクタ回路、（８）は加
算回路、（ＩＩは記憶回路である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号の差分をパルスコード変調（ＰＣＭ）する差分
   パルスコード変調（ＤＰＣＭ）に於て、サンプル周期に
   対応したデータ列の最大ビット（Ｍ８Ｂ）か反転した時
   又は／及び前のサンプルデータな出力し、他のサンプル
   は上記Ｄ）’ＣＭに対応したデータを出力するようにし
   たパルスコード変調装置。