NO137134B - Kodeanordning for omforming av et analogt signal til digital kode. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kodeanordninger for pulskode-modulasjon (P.C.M.), og nærmere bestemt kodeanordninger som omformer et analogt signal til en digital P.C.M0 kode. I et telefonapparat omformes vanligvis talen til et analogt elektrisk signal i mikrofonen/ og det er ofte nodvendig å videreomforme dette analoge signal til et digitalt signal, for at signalet skal kunne bli behandlet av og fores gjennom en P.C.M. telefon-sentral. Omformingen kan finne sted i telefonapparatet eller i sentralen, og finner vanligvis sted i overensstemmelse med den såkalte segmentlov, som er nærmere beskrevet i britisk patent-

skrift nr. 1.108.370. Lineær omforming, hvorved det analoge signals amplitude i samplings-oyeblikket omformes til et digitalt kodeuttrykk, hvis tallverdi er lineært avhengig av den samplete amplitude, er ikke helt ut tilfredsstillende, og omforming i overensstemmelse med segmentloven foretrekkes derfor. I dette tilfelle kan verdien av det digitale kodeuttrykk f.eks. stå i et geometrisk forhold til den samplete amplitude. Dette gir muligheter for et stbrre antall digitale kodeuttrykk ved lave amplituder for det analoge signal, der det kreves god kodeopplosning for å sikre gjengivelse av den overforte tale med hoy pålitelighet. Tettheten av de digitale kodeuttrykk avtar så progressivt ved bkende analoge signalamplituder, i de områder hvor således kodeopplosningen ikke er så viktig. Kjente kodeanordninger som arbeider i overensstemmelse med segmentlov har imidlertid en tendens til å være gan§ke kompliserte og dyre, siden det i telefonanlegg stilles store krav til korrekt omforming. Foreliggende oppfinnelse har som formål å fremskaffe en kodeanordning som tilfredsstiller nevnte store krav, men likevel ikke er særskilt komplisert eller dyr.

Fra britisk patentskrift nr. 10126.998 er det kjent en kodeanordning for omforming av et analogt signal til digital kode i samsvar med en segmentlov, idet den omfattar en kapasitet som fra en valgbar kombinasjon av flere foreliggende strdmgeneratorer med konstant utgangsstrom opplades inntil kapasitetens potensial blir lik en samplet verdi av det analoge signal; en oscillator som er anordnet for tilforsel av sine avgitte oscillatorpulser til en digital teller under den tid kapasiteten opplades, hvorved tellerens oppnådde telle-verdi for nevnte oscillatorpulser i lopet av denne:- tid, jitgjpry. em .digital. kodeverdi; som. tilsvarer nevnte samplete^yerdi........ , - • __..._ .( • ■. _:- .-:r._

. ,Når potensialet oyer kapasiteten, er, lik., .amplituden for - (det., samplete analoge,.signal, . representerer-, tellerens... telleverdi det frembragte digitale. kodeuttrykk.. Hvis. s.cL on ske s, kan. denne,.telleverdi- leses ut i..serief ornv.f or.,frembringelse.,ay.,et digitalt.;.serie-kodeuttrykk, hvoretter, telleren tilbakestilles. ; s - ., .. •....., ....-

Etter.fullf orelse ay, en . kpdesyklus.. og- utladning^ av, kapasiteten, samples, det analoge,, signal på nytt. for, frembringelse^ .av et , tilsvarende .digitalt, kodeuttrykk..,. : .... ,;_ ,,.r _..._•._.., ,

Mellom,qscillatorensp.gr den., digitale teller- er, det. i en sådan _ anordning gjerne innskutt-en port ■ som .stenges eller-åpnes av ,en

.komparator.-_.ir_ avhengighet.-av pm det samplete analoge signal er ..henholdsvis^ lik eller. storre l;enn :det . potensial . som for oyeblikket ,; ligger oyer kapasiteten..,.....;,, t.f... ,■ L. ■;_ -.--r-; • ,• På ^bakgrunn,, av denne teknikkens stilling, gj elder foreliggende. iOppf innelset en kodeanordning,, ay- ovenfor, angitt art . og. hvis. særtrekk -•består i .,at(,oscillatorens, avgitte, oscillatorpulser overfores;, til den -. digitale feller, gj.ennom,en,_in.nstill.bar;.-..frekyensdeler,. hvis dele-forh<p>ld,;innstilles fra. et - av. tellerens tellet rinn..•_. r, , ..,._ (.....

Pqrtpinnsyi S; • er,. i __• henhold-, tilr :oppf innelsen-nfynjte innstilling, av , -.firekvensdeleren, anordnet -forrsamvirke_ .med^neynte valg a<y> kojjibinasj on for de foræliggende,_ strpm^eneratorer, fpr._-,pmforming i.^s.amsyar;.med nevnte segmentlov.

- På . denne , måte oppnås-en.kodeanordning, som ;er.:sæf li_g- okpnomi^k i drift

og dessuten komponentsparende.

Nevnte teller er fortrinnsvis av binær type, og det er fortrinnsvis anordnet fire generatorer med forut bestemte, konstante utgangsstrommer for styring i avhengighet av verdiene for de to mest signifikante bits som foreligger i den binære teller, mens nevnte frekvensdeler er innrettet for å dele oscillatorfrekvensen i et deleforhold på to samt styres av det tredje mest signifikante telletrinn i den binære teller.

Fortrinnsvis er herunder de fire stromgeneratorer innrettet for å avgi konstante utgangsstrommer med innbyrdes forholdsverdier på henholdsvis 1, 3, 12 og 48.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til den vedfoyde tegning med en eneste figur.

Figuren viser en oscillator 1, hvis utgangssignal tilfores en digital teller 2» Denne, teller utgjores av en serie av kaskade-koblede bistabile enheter og vil derfor bli betegnet som en binær teller. Den binære teller 2 er en syvsifret teller og kan f.eks. være utstyrt med to integrerte kretser av typen Fairchild NSI 9316. Fire stromgeneratorer 58, 59, 60, 61 er anordnet for i kombinas-on

å avgi forskjellige verdier av konstant strom, som anvendes for gjentatt oppladning av en kapasitet Cl. Kapasiteten Cl er utstyrt med en kortslutningsbryter 7 som kan sluttes for utladning av kapasiteten. Et analogt signal tilfores en inngang for en spennings-komparator 10, hvis annen inngang er tilsluttet den ene side av kapasiteten 1, slik som vist. Spenningskomparatoren kan f.eks. utgjores av en integrert krets av typen Fairchild ^ xx A710. Utgangssignalet fra spenningskomparatoren 10 tilfores den ene inngang for en NOG-port 11 med to innganger og spm er innskutt mellom oscillatoren 1 og den binære teller 2. NOG-porten 11 kan være av typen Fairchild DT ^uL 9946.

Mellom porten 11 og den binære teller 2 er det innkoblet en frekvens- eller puistakt-deler 51, som kan kortsluttes ved hjelp av en vender 52. Utgangen fra den tredje mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2 anvendes for styring av bryteren 52. Det inverterte utgangssignal fra den nest mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2 er tilsluttet en inngang for en NOG-port 54 med to innganger, mens det ikke-inverterte utgangssignal er tilkoblet en inngang for en annen NOG-port 55. Utgangssignalet fra den mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2 tilfores den annen inngang for NOG-porten 55, mens det tilsvarende inverterte utgangssignal tilfores direkte til den gjenværende inngang for NOG-porten 54.

Av anordningens fire stromgeneratorer 58 til 61 styres stromgeneratoren 59 av NOG-porten 54 gj ennom en inverter 57, mens

stromgeneratoren 60 styres direkte av utgangssignalet fra den mest signifikante bit-posisjon i telleren 2 gjennom en inverter 53 og stromgeneratoren 61 styres direkte fra NOG-porten 55. Stromgeneratoren 58 er permanent aktivert.

Hvis I antas å være den hoyeste mulige strbmverdi for oppladning av kapasiteten Cl, avgir stromgeneratoren 58 strommen 1/128, stromgeneratoren 59 strommen 31/128, og stromgeneratoren 60 stromverdien 121/128; mens stromgeneratoren 61 avgir stromverdien 481/128. Hver generator aktiveres ved tilforsel av et logisk null-nivåo Kombinasjonen av generatorens stromverdier for å frembringe en geometrisk segment-lov vil forstås ut f ta den fSigende beskrivelse. Til å begynne med er frekvensdeleren 51 koblet ut av kretsen ved hjelp av vender 52, og de pulser som frembringes ved oscillator-frekvensen, tilfores den binære teller 2. Ved dette tidspunkt vil strommen med verdien 1/128 fra stromgeneratoren 58 langsomt opplade kapasiteten Cl. Når et logisk ener-nivå opptrer ved den tredje mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2, aktiveres venderen 52 (ved hjelp av midler som ikke er vist), således at deleren 51 innkobles i kretsen og bevirker telling med den halve hastighet i den binære teller 2.

Når et logisk ener-nivå opptrer i den nest mest signifikante bit-posisjon, frembringes et logisk null-nivå som det inverterte

utgangssignal fra denne bit-posisjon, og tilfores NOG-porten 54. Det resulterende logiske ener-nivå inverteres.i en invertor 57, og

det således frembralcte logiske null-nivå aktiverer stromgeneratoren 59. Samtidig som det logiske ener-nivå opptrer i den nest mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2, vender den tredje mest signifikante bit-posisjon tilbake til et logisk null-nivå, hvilket medforer at venderen 52 skifter stilling, således at pulsene fra oscillatoren 1 tilfores direkte til telleren 2. Det kombinerte utgangssignal fra stromgeneratorene 58 og 59 har nå verdier 1/128 + 31/128 = 1/32. Hvis frekvensdeleren 51 derpå kobles inn ved bit-forandring i det tredje mest signifikante telletrinn, blir den effektive ladestrom lik 1/16.

Når et logisk ener-nivå opptrer i den mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2, aktiveres også stromgeneratoren 60, idet nevnte ener-signal inverteres av inverteren 53 for frembringelse av det nodvendige logiske null-nivå. Samtidig kobles frekvensdeleren 51 ut av kretsen, hvorved den kombinerte utgangsstrom fra stromgeneratorene 58, 59 og 60 antar verdien 1/8. Hvis deleren 51 derpå kobles inn, blir den effektive ladestrom lik 1/4 . ' Endelig innkobles stromgeneratoren 61 ved nærvær av et logisk ener-nivå i både den mest og den nest mest signifikante bit-posisjon i den binære teller 2, hvorved den kumulative ladestrom antar verdien I. Da NOG-porten 55 i denne tilstand frembringer et logisk null-utgangsnivå, behoves ingen inverter for å gi korrekt styring av stromgeneratoren 61.

Ved hjelp av oppfinnelsens anordning oppnås således en segment-lov for omforming av det analoge inngangssignal til en digital kode. Ved passende valg av stromgeneratorer vil det være klart at segment-lover som ikke nbdvendigvis folger en geometrisk lov, også kan frembringeso

Anvendelse av frekvensdeleren 51 i henhol til oppfinnelsen i kombinasjon med nevnte stromgeneratorer 58 - 61 gjor at en kode-prosess av ovenfor angitt art kan utfores med det halve antall generatorer og ved anvendelse av enklé porter og Ittvertere istedet for et skiftregister,.

Claims (4)

1. Kodeanordning for omforming av et analogt signal til digital kode i samsvar med en segmentlov, idet den omfatter en kapasitet (Cl) som fra en valgbar kombinasjon av flere foreliggende stromgeneratorer (58, 59, 60, 61) med konstant utgangsstrom opplades inntil kapasitetens potensial blir lik en samplet verdi av det analoge signal; en oscillator (1) som er anordnet for tilforsel av sine avgitte oscillatorpulser til en digital teller (2) under den tid kapasiteten opplades, hvorved tellerens oppnådde telle-verdi for nevnte oscillatorpulser i lopet av denne tid utgjor en digital kodeverdi som tilsvarer nevnte samplete verdi; karakterisert ved at oscillatorens avgitte oscillatorpulser overfores til den digitale teller (2) gjennom en innstillbar frekvensdeler (51), hvis deleforhold innstilles fra et av tellerens telletrinn.

2. Kodeanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte innstilling av frekvensdeleren (51) er anordnet for samvirke med nevnte valg av kombinasjon for de foreliggende stromgeneratorer (58, 59, 60, 61) for omforming i samsvar med nevnte segmentlov.

3. Kodeanordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte teller (2) er av binær type.

4. Kodeanordning som angitt i krav 2 og 3, karakterisert ved at den er utstyrt med fire stromgeneratorer (58, 59, 60, 61), med forut bestemte konstante utgangsstrbmmer, og som kombineres i avhengighet av foreliggende telleverdier i de to mest signifikante telletrinn i den binære teller, mens nevnte frekvensdeler (51) er innrettet for å dele oscillatorfrekvensen i et deleforhold på to og styres av det tredje mest signifikante telletrinn i den binære teller (2). 50 Kodeanordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at de fire stromgeneratorer (58/ 59, 60, 61) er innrettet for å frembringe konstante utgangsstrommer med innbyrdes forholdsverdier på henholdsvis 1, 3, 12 og 48.