Устройство для передачи и приема информации

(51 3 М 3/ ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС ПО ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1 А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Вюл. В 38 ибернетик тьянов088.8)свидетельство СССРН 03 М 3/02, 1980,видетельство СССРН 03 М 3/02, 1983.О ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА(57) Изобретение относится к телем эии и предназначено для цифровой п дачи и приема непрерывных сигпаль использованием дельта-модуляции, Изобретение позволяет повысить достог.;,. ность передачи информации за счет коррекции возможных ошибок накопления. Устройство содержит Uа передаю щей стороне дельта-модулятор 2, Формирователь 3 импульсов, компаратор 4, генератор 5 пилообразного напряжения, генератор б тактовых импульсов и делитель 7 частоты, а на приемной стороне - селектор 10 импульсов, реверсивный счетчик 11, генератор 12 импульсов, элементы 13, 17 задел;нп, блок 14 цикловой синхропизацип, э:.е- ЗАПРЕТ 15, 20, элемент Ю 1 И 18,р 19 исчетчик 21, 11 ил.Г)1431074Составитель М.Никуленкедактор Н,Киштулинец Техред Л,Сердюкова Корректор Г.Решетни раж 929 Заказ 5353 57 одписно ИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано прицифровой передаче непрерывных сигналов с использованием дельта-модуля 5ции.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 - функциональнаясхема дельта-модулятора; на фиг. 4 -временные диаграммы, поясняющие работу дельта-модулятора; на фиг, 5 -функциональная схема формирователяимпульсов; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя импульсов; на фиг. 7 - функциональная схема селектора импульсов;на фиг. 8 - временные диаграммы,поясняющие работу селектора импульсов; на фиг9 - импульсная схемагенератора тактовых импульсов с фазовой автоподстройкой частоты; нафиг, 10 - временные диаграммы, поясняющие работу генератора тактовыхимпульсов с фазовой автоподстройкойчастоты; на фиг. 11 - функциональнаясхема блока цикловой синхронизации.Устройство для передачи и приемаинформации (фиг. 1) содержит на передающей стороне 1; дельта-модулятор 2,; формирователь 3 импульсов, компаратор4 генератор 5 пилообразного напряже 135ния, генератор 6 тактовых импульсов и "фделитель 7 частоты, канал 8 связи, наприемной стороне 9: селектор 10 импульсов, реверсивный счетчик 11, гене.ратор 12 тактовых импульсов с авто 40матической подстройкой частоты, первый элемент 13 задержки, блок 14 цикловой синхронизации, первый элемент15 ЗАПРЕТ, блок 16 ключей, второй элемент 17 задержки, элемент 18 ИЛИ,триггер 19, второй элемент 20 ЗАПРЕТ45и счетчик 21.Дельта-модулятор (фиг, 3) содержиткомпаратор 22, выполненный на операционном усилителе 23, элементе 24 И,50элементе 25 ЗАПРЕТ и КБ-триггере 26,интегратор 27, выполненный на конденсаторе 28, операционном усилителе 29,ключе 30 и резисторе 31, переключатель 32, источник 33 опорного напряжения, элементы 34 и 35 НЕ, резисторы 36 и 37 и усилитель 38,Формирователь импульсов (фиг. 5)содержит амплитудный селектор 39,элементы 40-42 ЗАПРЕТ, повторители43 и 44, резисторы 45-48, усилитель49Селектор импульсов (фиг. 7) содержит амплитудные селекторы 50-55, элементы 56-58 ЗАПРЕТ и элемент 59 ИЛИ,Генератор тактовых импульсов сфазовой автоподстройкой частоты(фиг. 11) содержит элемент 75 И-НЕ,элемент 76 И, накопитель 77 и 78 элемент 79 И, делитель 80 частоты.Существенность отличий предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении достоверности передачи информации и расширении функциональных возможностейустройства при сохранении минимальных аппаратных затрат на передающейстороне. Интенсивность коррекцииошибок накоплений в устройстве-прототипе зависит от динамических свойствизмеряемого сигнала, от числа пересечений измеряемым сигналом выбранно"го фиксированного уровня опорногонапряжения. Если этого пересечения.Не происходит, то коррекция отсутствует, Таким. образом, если специфика сигнала такова, что его пересечения с выбранным фиксированным уровнем весьма редки, то эффективностьметода резко снижается, а в некоторых случаях делает его применениевовсе нецелесообразным.Формирователь 3 импульсов (фиг. 5,6), работает следующим образом.На вход формирователя 3 поступаетпоследовательность двоичных символов(преращений), причем нуль представлен как импульс положительной полярности с амплитудой сигнала, равнойП, а единица - с амплитудой 3 П.Импульсы с амплитудой 3 П поступаютна вход амплитудного селектора 39,на выходе которого формируется сигнал"1" (фиг. 6 б). Этот сигнал поступаетна инверсный вход элемента 40 ЗАПРЕТ,С выхода которого в этот момент времени сигнал не выдается. Таким образом, импульсы "0" (фиг. 6 в) поступают на вход элемента 4 1 ЗАПРЕТ, а импульсы " 1" (фиг, 6 б) поступают навход элемента 42 ЗАПРЕТ, При поступлении управляющих сигналов 51 (сиг з143нал запуска) и 82 (сигнал сброса) насоответствующие входы элементов 41 и42 (фиг, бг, д) выдача информации свыходов этих элементов осуществляется только в момент отсутствия сигналов 81 и Я 2. Таким образом, при поступлении сигнала 81 на входы элементов 41 и 42 происходит запрет выдачиинформации через эти элементы, а сигнал 81 проходит через повторитель 44и поступает на резистор 48, вес которого соотносится с весами резисторов47-45 как 1:3:5:7.При поступлении сигнала 82 на входы элементов 41 и 42 происходит запрет выдачи информации через эти элементы, а сигнал 82 проходит черезповторитель 43 и поступает на резистор 47, таким образом, в точке соединения резисторов 45-48 формируетсясмешанная кодовая последовательностьдвоичных символов (приращений) и маркерных сигналов, которая проходитчерез усилитель 49 и поступает на выход формирователя 3 (фиг. 6 е). Приэтом "0" выдается импульсом с амплитудой ц, "1" - 3 ц, маркерный сигналМ 2 - 5 ц, маркерный сигнал М 1 - 7 ц.Селектор 10 импульсов (фиг, 7 и 8)осуществляет процедуру, противоположную процедуре формирователя 3, и использует принцип амплитудной селекции.На вход селектора 10 поступаетсмешанная последовательность двоичных символов приращений и маркерныхсигналов М 1 и М 2 (фиг. 8 а), на еговыходе формируются: сигнал 81 (Фиг.8 б)соответствующий моменту времени появления маркерного сигнала М 1(Фиг. 8 а); сигнал 82 (фиг. 8 в), соответствующий моменту времени появления маркерного сигнала М 2 (фиг, 8 а);сигнал "1" (фиг. 8 г); сигнал "0"(фиг. 9 и 10) работает следующим образом,Под воздействием управляющего напряжения,.которое Формируется на выходе триггера 74, изменяется разрядный ток 1 , протекающий в коллекторной цепи транзистора 68. Зарядный ток 1 (коллекторный ток транзистора 67) остается неизменным и равным1 = Е К 4/(В 4 + В 5) ВЗ. (1) 1074Зарядом и разрядом хронирующегоконденсатора 70 управляет триггер 74, имеющий гистерезис в своей переход- ной характеристике. В режиме заряда 5выходное напряжение близко к нулю, транзисторы 66 и 67 открыты, зарядный ток определяется выражением (1), разрядный ток ответвляется в коллекторную цепь транзистора 66, для чего должно выполняться условие1Е К 4/(В 4 + В 5) К 1.функция. транзистора 69 - предотвращение насыщения транзистора 66 и ограничение запирающего напряжения на диоде 71, что необходимо при генерации высоких частот.Генератор 12 снабжен цепью блокировки; поступление сигнала (фиг. 10 в) с выхода формирователя 60 приводит к прекращению генерации, так как не включается цепь разряда. После окончания сигнала блокировки первый импульс появляется на выходе генератора 12 с задержкой:30Таким образом, при отсутствиивходных тактовых импульсов блокировка генератора 12 не обеспечиваетсяи на его выходе присутствуют выходные тактовые импульсы.З 5 Блок 14 цикловой синхронизацииработает следующим образом.Если устройство находится в со"стоянии синхронизма, то сигнал 81 свыхода селектора 10 совпадает во 40 времени с сигналом с выхода делителя частоты. При этом на выходе элемента 75 И-НЕ сигнал отсутствует, ана выходе элемента 79 И формируетсясигнал, соответствующий моменту опоз" 45 навания маркерного сигнала М 1. Врезультате накопитель 78 по входу ив синхронизм (рассчитанный обычнона два-три последующих подряд импульса) оказывается заполненным, а на копитель 77 по выходу из синхронизма (рассчитанный на четыре"шесть следующих подряд импульсов) - разряженным до нулевого состояния. Ложныемаркерные сигналы М 1. формируемые в 55 суммарном последовательном коде вследствие воздействия помех, не совпадают по времени с сигналом на выходеделителя 80, а следовательно, и неучаствуют в процессе накопления.5 14310При кратковременных искажениях маркерного сигнала М 1, возникающих либо при сбоях синхронизации в системе, либо под воздействием помех, сигнал с выхода делителя 80 происходит через элемент 75 И"НЕ на вход накопителя 77. Однако если накопитель 77 не успевает заполниться, то сбоя синхронизации не происходит, и по первому сигналу с выхода накопителя 78 осуществляется сброс в нулевое состояние накопителя 77.При отсутствии синхросигнала в г, следующих подряд циклах (г - коэффициент накопления в накоплителе 77) элемент 79 открывается и первый ложный импульс Б 1, сформировавшийся на выходе селектора 14, приводит делитель 80 частоты и накопитель 78 в левое состояние, а накопитель 77 - в состояние, соответствующее г импульсам на его входе.Если ложный маркерный сигнал М 1 Формируется на одних и тех же позициях цикла меньше, чем граз подряд (г - коэффициент накопления накопителя 78), накопитель 77 оказывается заполненным и процесс опознавания маркерного сигнала продолжается до момента формирования следующе 1 о 1 с керного сигнала, Сигнал Б 1 с выхода селектора 14, пройдя через открытый элемент 79 устанавливает делитель 80 частоты в исходное состояние, Этот процесс длиться до тех пор, пока 35 не будет наиден истинный маркерный сигнал М 1 (или истинная синхрогруппа в случае кодового маркера). Если ложный маркерный сигнал М 1 формируется на одних и тех же позициях цикла г или более раз подряд, накопитель 77 переходит в нулевое состояние и процесс опознавания маркерного сигнала прекращается до тех пор, пока вновь не заполнится накопитель 77. Отсюда 45 следует, что емкость накопителя 78 должна быть выбрана таким образом, чтобы практически в течение всего времени поиска состояния синхронизма накопителя 78 оставался заполненным. 50 При этом не происходит существенного замедления процесса поиска синхронизма. При обнаружении истинного синхросигнала накопитель 78 заполняется и сбрасывает накопитель 77 в нулевое 55 состояние, в результате чего обеспечивается достаточная инерционность В исходном состоянии после включения передающей стороны 1 генератор 6 тактовых импульсов осуществляет тактирование дельта-модулятора 2, компаратора 4 и делителя 7 частоты. Делитель 7 формирует сигнал Б 1, по которому запускается генератор 5 пилообразного напряжения и осуществляется управление формирователем 3 импульсов, на выходе которого формируется маркерный сигнал М 1 (фиг. 2 а, б, д), который в данном случае передается в виде импульсов положительной полярности и с амплитудой, большей, чем амплитуда импульсов двоичной последовательности (инкрементного кода), и амплитуды маркерного сигнала М 2. Измеряемое напряжение Пх поступает на первый информационный вход компаратора 4 и на информационный вход дельта-модулятора 2, с выхода которого формируется последовательный код приращений (фиг. 2 г), который поступает на инФормационный вход формирователя 3 импульсов,. После поступления сигнала Б 1 на первый (запускающий) вход генератора 5 пилообразного напряжения с его выхода формируется линейно растущее напряжение, которое поступает на второй информационный вход компаратора 4. В момент сравнения напряжений входного измерительного сигнала с линейно растущим напряжением на выходе компаратора 4. формируется сигнал Б 2, который поступает на второй вход генератора 5, устанавливая его в исходное состояние, а также поступает на управляющий вход формирователя 3, на выходе которого формируется сигнал М 2 (фиг. 2 д) с амплитудой, меньшей, чем амплитуда маркерного сигнала М 1, и большей, чем амплитуда двоичных символов приращений. Таким образом, на выходе Формирователя 3 формируется смешанная последовательность символов приращений (О и 1) и маркерных сигналов (М 1 и М 2). Данная смешанная кодовая последовательность информационных символов (О, 1, М 1, М 2) поступает в канал 8 связи (Фиг, 2 д), где под воздействием помех происходят искажения информационных символов. Переданная по каналу 8 связи информация поступает на селектор 10 импульсов, где осуществляется выделение и формирование маркерсистемы цикловой синхронизации в режиме удержания синхронизма. Устройство, (фиг. 1), работаетследующим образом.7 143107 ных сигналов М 1 и Г 12 и сигналов Б 1 и Б 2, а также выделение тактовых импульсов и импульсов сложения (+) и вычитания (-) соответствующих имЭ5 пульсам кода приращения (1 или О), поступающим из канала 8 связи, В исходном состоянии, при включении приемной стороны 9, счетчик 21 установлен в нулевое состояние, а на реверсивном счетчике 11 происходит преобразование последовательного инкрементного кода в параллельный код, соответствующий значению полной выборки. С приемом и селекцией первого маркерного сигнала М 1 и с формированием первого сигнала Б 1 происходит процедура вхождения в синхронизм за счет блока 14 и генератора 12 тактовых импульсов с фазовой автопод стройкой частоты, Генератор 12 обесФпечивает тактовую синхронизацию даже в случае выпадения отдельных синхроимпульсов, а блок 14 обеспечивает повышенную достоверность приема маркер ного сигнала М 1. В исходном состоя-. нии триггер 19 установлен в нулевое состояние, сигнал с выхода запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент.20 ЗАПРЕТ и сигналов Б 2 через элемент 15 ЗАПРЕТ. После формирования достоверного сигнала цикловой синхронизации с выхода блока 14 этот сигнал, соответствующий моменту времени появления сигнала Б 1, поступает через элемент 18 ИЛИ на вход35 установки в единицу триггера 19,и на вход сброса счетчика 21, после прохождения элемента 17 задержки происходит установка триггера 19 в нуле 40 вое состояние, разрешающее прохождение сигналов через элементы 15 и 20 ЗАПРЕТ, и после этого на счетчик 21 начинают поступать тактовые импульсы до тех пор, пока с выхода селектора 10 не поступит сигнал Б 2,по кото 45 рому происходит открытие ключей блока 16, которые осуществляют запись в реверсивный счетчик 11 содержимого счетчика 21. Пройдя через элемент 13 задержки, сигнал Б 2 через элемент50 18 ИЛИ устанавливает триггер 19 в единичное состояние, запрещающее прохождение импульсов через элементы 15 и 20 ЗАПРЕТ. На выходе элемента 18 ИЛИ формируется сигнал, устанавливающий счетчик 21 в исходное состояниеТаким образом, на приемной стороне 9 происходит формирование отсче. тов в реверсивном счетчике 1 1 и всчетчике 21. При этом отсчет на реверсивном счетчике 11 формируется сприемом каждого двоичного символаприращений, а на счетчике 21 в момент времени, соответствующий примеру маркерного сигнала М 2,и сформированному сигналу Б 2, На фиг. 2 а, б,в, д, е показан процесс формированияполной выборки. Так в точках регене"рации 2, 4, 6 сформированы корректирующие выборки Их(2) = 15 - Пх(2)= 0,75; Г 1 х(4) = 13- Пх(4) = 0,65;Г 1 х(6) = 15 - Пх(6) = 0,75.Технико-экономическая эффективность изобретейия, по сравнению спрототипом заключается в повышениибыстродействия устройства,В устройстве -прототипе формирование. значения кода корректирующей выборки осуществляется путем определения момента пересечения входным измерительным сигналом выбранного фиксированного уровня опорного напряжения. В случае отсутствия такого пересечения коррекция отсутствует и накопление ошибок распространяется на всюреализацию, В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен за счеткоррекции возможных ошибок накопле-.ния, что позволило повысить достоверность передачи информации.Формула изобретенияУстройство для передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами компаратора и дельта-модулятора, информационный вход дельта-модулятора объединен с первым информационным входом компаратора и является информационным входом устройства, на приемной стороне - селектора импульсов, вход которого подключен к каналу связи, первый, второй и третий выходы селектора импульсов соединены соответственно с тактовым, первым и вторым управляющими входами реверсивного счетчика, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него на передающей стороне введены формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения и делитель частоты, выходы дельта-модулятора соединены соответственно с ин14310 формационным и первым управляющим входами формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен с каналом связи, вход делителя частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с вторым управляющим входом формирователя импульсов и первым входом генератора пилообразного напряжения второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу.и второму инфомационному входу компаратора,генератор тактовых импульсов, элементы задержки, элементы ЗАПРЕТ, блок ключей, триггер, элемент ИЛИ, блок цикловой синхронизации.и счетчик, четвертый выход селектора импульсов соединен непосредственно с первым входом первого элемен- ъо та ЗАПРЕТ и через первый элемент задержки - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого является установочным входом устройства, выход элемента ИЛИ соединен с первым 25 1ЬЖ 74 1 Овходом триггера и входом сброс счетчика, выходы счетчика соединены содноименными информационными входамиблока ключей, выходы которого соединены с одноименными информационнымивходами реверсивного счетчика, пятыйвыход селектора импульсов соединен спервым входом блока цикловой синхронизации, выход которого соединен непосредственно с третьим входом элемента ИЛИ и через второй элемент задержки - с вторым входом триггера,выход триггера соединен с инверснымвходами первого и второго элементовЗАПРЕТ, выход первого элемента ЗАПРЕТсоединен с управляющим входом блокаключей, вход генератора тактовых импульсов подключен к первому выходуселектора импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом блока цикловой синхронизации и прямым входом второго элементаЗАПРЕТ, выход которого соединен ссчетным входом счетчика.