SU1208597A1 - Кодирующее устройство - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и технике св зи и может быть использовано при создании универсальных кодеров с дельта-модул цией (ДМ) и импульсно-кодовой модул цией (ИКМ).

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  работы в асинхронном режиме li устранение избыточности в синхронном в отсутствие входных сигналов.

На фиг.1 представлена функциональна  схема кодирующего устройства на фиг.2 - диаграммы, по сн ющие

2

его работу.

Кодирующее устройство содержит блок 1 вычитани , в качестве которого может быть использован операцион- усилитель (ОУ) , инвертор 2, коммутирующий элемент 3, первый 4 и второй 5 компараторы, реверсивный счетчик 6, дифференциальный усилитель 7, элемент ИЛИ-НЕ 8, двухпол р- ньй преобразователь 9 код-напр жение (ПКН), элемент 10 задержки, источник

11эталонного напр жени , делитель

12напр жени  и многоканальный коммутатор 13.

Первый вход блока 1вычитани   вл етс  входом устройства, выход блока 1 вычитани  соединен с первым входом коммутирукщего элемента 3, второй вход которого подключен к общей (нулевой) шине, а выход соеди- нен с неинвертирующим входом первого 4 и инвертирующим входом ззторого 5 компараторов. Выходы компара оров 4 и 5 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам ре- версивного счетчика 6, неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилител  7 и входам элемента ИЛИ-НЕ 8, выход которого через элемент 10 задержки соединен с управл ющим входом коммутирующего элемента 3. Выход источника 11 эталонного напр жени  подключен к входу делител  12 напр жени , выходы которого соединены с соответствую- щими входами многоканального коммутатора 13, выход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора 4, через инвертор 2 к инвертирующему входу второго компаратора 5 и к опорному входу ПКН 9, выход которого соединен с вторым входом блока 1 вычитани . Выходы:разр дов ре

15

10

20

25

ЗО j дз 50 55 2085972

версивного счетчика 6 подключены к входам ПКН 9 и дискретизатора 14, управл ющий вход которого соединен с входом опроса устройства. Выходы второго, третьего и четвертого разр дов счетчика 6 подключены также к управл ющим, входам коммутатора 13. Выходы дискретизатора 14  вл ютс  первыми выходами устройства (выходами ИКМ), а выход усилител  7 - вторым входом устройства (выход ДМ).

На фиг.2 изображены входной сигнал и соответствующее ему изменение напр жени  на выходе двухпол р- ного ПКН 9 (Q), сигнал на выходе первого компаратора 4 при положительной крутизне изменени  входного сигнала (5), сигнал на выходе второго компаратор а 5 при отрицательной крутизне изменени  входного сигнала (Ь); последовательность выходных сигналов асинхронной ДМ на выходе дифференциального -усилител  7 (т.). UH обозначают напр жени , определ ющие зону нечувствительности, с - шаг квантовани , иПКН напр жение на выходе двухпол рного ПКН 9, LJit i выходное напр жение компаратора 4, 1-/к,5 выходное напр жение компаратора 5, м - выходное напр жение дифференциального усилител  7, Ь - соответствующие моменты времени.

Коммутирующий элемент 3 предназначен дл  подключени  к входам компараторов 4 и 5 сигнала рассогласовани  при подаче логической единицы с выхода элемента 10 задержки или нулевого потенциала в случае поступлени  логического нул  на его управл ющий вход.

Кодирующее устройство работает следующим образом.

На выходе блока 1 вычитани  формируетс  разность напр жений Up между мгновенным значением входного сигнала Ug, и предьщущим значением этого сигнала, величина которого соответствует коду реверсивного счетчика 6. Если разность Up равна нулю или находитс  в зоне нечувствительности, величина которой соответствует шагу квантовани  , T,e.-Un cUp C- -UH (фиг.2а)5 то на выходах компараторов 4 и 5 устанавливаютс  логические нули в силу того, что потенциал + UH на инвертирующем входе компаратора 4 вьше потенциала на его неинвертирующем входе, а потенциал -U на неинвертирующем входе компаратора 5 ниже потенциала на его инвертирующем входе. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 8 и, следовательно , на управл ющем входе комму- тирующего элемента 3 через врем  tj задержки в элементе 10 присутствует логическа  единица. Наличие логической единицы однозначно приводит к тому, что на вькод коммутирующего элемента подаетс  напр жение Up . Реверсивный счетчик 6 и двухпол рньш ПКН 9 при нахождении Up в зоне нечувствительности не измен ют своего состо ни ,

Если разность Up между теку1цим значением входного напр жени  U и предьщущим его значением UHKH снимаемым с выхода двухпол рного ПКН 9,- Up i и 1 , то состо ние компаратора 5 не измен етс , а на выходе компаратора 4 устанавливаетс  логическа  единица, котора  приводит к по влению на входе элемента 10 задержки логического нул , который через врем  tj по вл етс  на управл ющем входе коммутирующего элемента 3. Под действием логического нул  на выход коммутирующего элемента 3 поступает нулевое напр жение, подключенное на второй вход элемента 3, и на выходе компаратора 4 устанавливаетс  логический нуль. По сформированному таким образом импульсу (по перепаду напр жени  из логического нул  в логическую единицу) состо ние реверсивного счетчика 6 измен етс  на единицу в сторону увеличени  счета (фиг.2&, момент t ) и, следовательно , напр жение на выходе двухпо- л рного ПКН 9 измен етс  ступенчато на один шаг квантовани  (фиг.2й, момент tj, ). При этом напр жение рассогласовани  снова входит в зону нечувствительности . Сформированный импульс , длительность которого равна tj , пройд  без инвертировани  через дифференциальньш усилитель 7, поступает на выход дельта-модулиро- ванной последовательности.

При устройство работает аналогично за исключением того, что при этом срабатывает компаратор 5, реверсивный счетчик 6 измен ет свое состо ние в сторону уменьшени  счета (фиго2Б, момент tt, ), а дифференциальный усилитель 7 инвертирует импульс , сформированный на выходе

0

5

компаратора 5, т.к. выход компаратора 5 соединен с инвертирующим входом, дифференциального усилител  7 (фиг.2г, моментtц ).

Таким образом, на выходе дифференциального yci-шител  7 формируетс  последовательность сигналов ДМ, котора  поступает в линию св зи (фиг.2-г). .

Съем сигнала ИКМ осуществл етс  с выхода дискретизатора 14, цифровые входы которого соединены с цифровы- ми выходами реверсивного счетчика 6.

Так как состо ние реверсивного счетчика 6 соответствует погрешностью квантовани  значению входного аналогового сигнала в цифровом виде, то при поступлении внешнего импульса опроса, частота которого удовлетвор ет требовани м теоремы Котельникова, на выходных 8-разр дных шинах дискретизатора 14 формируетс  И1Ш-сиг- нал.

При Up в случае, когда после одного и тульса, сфорш - рованного на выходе кo mapaтopa 4 или 5, сигнал рассогласовани  Up не входит в зону нечувствительности (этот случай имеет место в момент

0 включени ), начинаетс  формирование последующих импульсов (фиг.25, момент to). npHUp - UiJ логический нуль, установившийс  на выходе компаратора 4, приводит к по влению на выходе

5 элемента 10 задержки логической

единицы, котора  через врем  Т поступает на управл ющий вход коммутирующего элемента 3, на выход которого при этом проходит рассогласо0 вани  Up . После этого происходит

переключение компаратора 4 и установление на его вькоде логической единицы , что приводит к по влению на управл ющем входе коммутирующего

5 элемента 3 через врем  Lj логического нул  и, следовательно, поступлении нулевого напр жени  на выход коммутирующего элемента 3. При этом на выходе кo mapaтopa 4 устанавливаетс 

0 логический нуль, а на управл ющем входе коммутирующего элемента 3 че- 15ез врем  ti - логическа  единица и, соответственно,на выход коммутирующего элемента 3 проходит напр жение

5 рассогласовани  Up ,, уже меньшее по своеьгу значению. Таким образом форми- Р чотс  последующие импульсы, а реверсивный счетчик 6 измен ет свое сое-

то ние в сторону увеличени  счета. Это продолжаетс  до тех пор, пока сигнал рассогласовани  не войдет в зону нечувствительности (фиг.2а5с5 , момент t ).

Характеристика компрессии в кодирующем устройстве достигаетс  выборо эталонных напр жений, определ ющих зону нечувствительности при работе компараторов 4 и 5; ,-i опорного напр жени  на двухпол рном ПКН 9. Выбор эталонных напр жений из р да 1/16, 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2 и 4 осуществл етс  в зависимости от состо  ни  второго, третьего ;-: четвертого старших разр дов счетчика 6, опре- дел ющих номер сегмента характеристики компапдировани . Формирование опорных напр жений ПКН 9 и напр же- ни  +UH компаратора 4 производитс  с помол1;ью высокоста55ильного источника 11 эталонного напр жени  (0:1%

по напр жению), делител  12 напр же

ни  и многоканального ком1 утатора

13 с выходным согласующим устройством . Формирование напр жени  компаратора 5 производитс  с помощью инвертора 2.

Если уровень входного сигнала мал, то кодирование происходит на первом сегменте характеристики компрессировани , когда второй, третий и четвертый разр ды (три разр да номера сегмента) реверсивного счетчика 6 наход тс  или в нулевом состо нии, или в состо нии 001, При этом на выход многоканального коммутатора 13 поступает с делител  12 Кс:.1р:О .о- ни  минимальное эталонное напр жени равное 1/16, что обеспечиваетс  непосредственным соединением двух входов многоканального коммутатора 13, на. которые поступает самое низкое эталонное нар жение, равное 1/16. Это же напр жение определ ет половину зоны нечувствительности, .так как оно одновременно подаетс  и на инвертирующий вход компаратора 4, и через инвертор на неинвертирующий вход компаратора 5. Эталонное напр жение 1/16, поступающее на опорный вход двухпол рного ПКН 9, обеспечивает получение на его выходе уровн  соответствующего единице младщего разр да первого сегмента характе-рис тики компрессировани . ДействР1тель но, поступление счетных импульсов н

вход реверсивного счетчика 6, выходы которого соединены с ПКН 9, определ етс  величиной зоны нечувствительности , значение которой равно 1/18 1/256 1/2048 из-за наличи  в блоке 1 вычитани  усилени  в 256 раз. Выбор указанного коэффиди- ента усилени  блока 1 вычитани  определ етс  прин тым характеристикой компрессировани  и значением одного |дискрета в ИКМ-системах. Так, с уче- JTOM изменени  входного сигнала К от -1 до - -1 (в относительных единицах) при числе шагов квантовани  4096, как зто прин то в пpeoбpaзoвaтeJ7 x систем передачи с ИКМ дл  телефонии,, один дискрет определ етс  значением 2/4096, т.е. 1/2 1/2048. Б кодирующе устройстве зона нечувствительности определ етс  двум  значени ми поступающего эталонного напр жени : одним значением дл  поло:кительнь х уровней капр йсений (компаратор 4) и другим значением дл  отрицательных уровней напр жений (компаратор 5). Поэтому зона нечувствительности дл  первого сегмента в устройстве равна 1/16+ +1/16 1/8, Таким образом, значение величины зоны нечувствительности отличаетс  от значени  одного дискрета Е 1/8:1/2048 256 раз. Следовательно, дл  согласовани  величины зоны нечувствительности с величиной одного дискрета ККМ-телефонии необходимо усиление разностного сигнала Up блока 1 в 256 раз, что может быть реализовано на одном ОУ.

Таким образом, с учетом коэффициента усилени  блока 1 вычитани  вели чнна одного дискрета в первом сегменте в предлагаемом кoдиpyющe устройстве соответствует 1/2048, а коэффициент наклона по отноЕ1ению к выходному восьмиразр дному коду у 2048/128 16 (без учета знакового разр да выходного кода, т.е. при положительном значении входного сигнала ) J что соответствует закону компрессии типа А-87,6,

При повышении уровн  полоз1ситель- ного анапогового сигнала, поступающего на вход кодирующего устройства, число в реверсивном счетчике 6 также увеличиваетс . Допустим, что во втором , третьем и четвертом старшим разр дах реверсивного счетчика 6 имеет место код 010, Это означает, что

кодирование происходит во втором сегменте , т.е. на выход многоканального коммутатора 13 подключаетс  с делител  12 напр жени  эталонное напр жение равное 1/8. Кодирование происходит с увеличенным вдвое значением дискрета, т.е. значение величины зоны в этом случае 1/8+1/8 1/4, что соответствует двумдискретам первого сегмента (..1/8, фиг.2а, момент 13 ). При этом коэффициент наклона 1024/128 8. При дальнейшем изменении второго, третьего и четвертого старших разр дов реверсивного счетчика 6 (соответственно в положени  011, 100, 101, 110 и 111) на выходе многоканального коммутатора 13 устанавливаютс  соответственно эталонные напр жени  равные 1/4, 1/2, 1,2 и 4, что соответствует третьему, четвертому, п тому, шестому и седьмому сегментам. Следовательно , значение величины дискрета при переходе от предыдущего сегмента к

последующему увеличиваетс  вдвое вследствие увеличени  зоны нечувствительности . Дл  третьего сегмента зона нечувствительности соответствует 1/2, дл  четвертого 1, дл  п того 2 и т.д., что определ етс  четырьм , восемью, шестнадцатью и т.д. дискретами первого сегмента. Таким образом, коэффициент наклона в третьем и т.д. сегментах равен соответственно 2048/128 4, 2048/128 2, 2048/128 0,5 и 2048/128 0,25.

Указанные значени  коэффициентов полностью определ ют компрессию ти- па А при аппроксимации ее линейно- ломаными отрезками с коэффициентами наклона 16-0,25.

Рие.

а k

п

i

5i 6

± ±2

fill I I lit. I I

Udu.

г

ЯУ

Ц U

II

4, I I

Jb-UL

Фцз.В

Составитель О.Ревинский Редактор А.Огар Техред С.Мигунова (орректор С Шекмар

Заказ 300/60 Тираж 818Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Claims (1)

1. КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник эталонного напряжения, многоканальный коммутатор, дискретизатор, выходы которого являются первыми выходами устройства, двухполярный преобразователь код-напряжение, реверсивный счетчик, элемент задержки, коммутирующий элемент, первый компаратор и блок вычитания, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом двухполярного преобразователя код-напряжение, опорный вход которого подключен к выходу многоканального коммутатора, входы которого соединены с соответствующими выходами делителя напряжения, соответствующие входы дискретизатора и двухполярного преобразователя код-напряжение объединены и подключены к выходам соответствующих разрядов реверсивного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого старших разрядов которого ·. соединены с управляющими входами многоканального коммутатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы в асинхронном режиме и устранения избыточности в синхронном режиме в отсутствие входных сигналов, в него введены второй компаратор, инвертор, дифференциальный усилитель и элемент ИЛИ-HE, выход которого через элемент задержки соединен с управляющим входом коммутирующего элемента, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу блока вычитания и общей шине, а выход соединен с неинвертирующим входом β первого компаратора и инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу инвертора, вход которого объединен с инвертирующим входом первого компаратора и подключен к выходу многоканального коммутатора, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, с первым и вторым входами элемента ИЛИ-HE и с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого является вторым выходом устройства, выход источника эталонного напряжения подключен к входу делителя напряжения, управляющий вход дискретизатора соединен с входом опроса устройства.

   SU „„1208597 ¹208597