Низкоскоростной дельта-модулятор

(71) Риж дового Красеский инстиного Эн тут(53) 621.3 (56) 1. Ав . В 558411,2. Трудь рис.4 (про 6.56 (088.8)орское свидетелькл. Н 03 К 13/22НИИР, 1974, В 4отип). тво ССС 1974. с.108,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ:П.НИЙ И ОТНРЫТИ 4 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) НИЭКОСКОРОСТНОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входомдельта-модулятора, интегратор, выходкоторого подключен к второму входукомпаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которогосоединены соответственно с выходомкомпаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу дельта-.модулятора и входаминдивидуальных цепей компандирования,каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения динамического диапазона при сохранении требуемогоотношения сигнал/шум, в него введенсумматор, выход которого соединенс входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепейкомпандирования, в каждую из которых введены соединенные последовательно выпрямитель, слоговый фильтр,амплитудно-импульсный модулятор иперемножитель, выход которого соединен с выходом индивидуальной цепикомпандирования а другой вход подключен к выходу полосового фильтраи входу выпрямителя, при этом дру.гой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом полосового фильтра.950 модулятора 12,1 1138Изобретение относится к импульсной технике и технике связи и можетбыть использовано в системах преобразования аналоговых (речевых) сигналов в цифровой вид.5Известен низкоскоростной дельтамодулятор, содержащий интегратор,триггер и компаратор, к первому входу которого через сумматор подключенытри индивидуальных цепи. компандирова-Ония, состоящие из соединенных последовательно полосового фильтра,компрессора, детектора, слоговогофильтра и амплитудного модулятора,и цепь выделения сигналов компрессии 1 .Недостатками этого устройстваявляются сложность исполнения инестабильность амплитудной характеристики. 20Наиболее близким техническимрешением к изобретению является низкоскоростной дельта-модулятор, содержащий компаратор, первый входкоторого соединен с входом устройства, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора,триггер задержки, информационный итактовый входы которого соединенысоответственно с выходом компарато- З 0ра и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу устройства и входам индивидуальных цепей компандирования,каждая из которых содержит подключеннный к еевходу полосовой фильтр и соединенный последовательно с ним экспандер, причем выходы всех экспандеров,соединенные с выходами индивидуальных цепей компандировайияподключены 40к интегратору 21Недостатком известного. устройства.является невозможность обеспечениябольшого динамического диапазонапри заданном отношении сигнал/шумиз-за отсутствия управления шагомквантования.Цель изобретения - расширениединамического диапазона при сохранениитребуемого отношения снгнл/шум. 50Цель достигается тем, что в низкоскоростной дельта-модулятор, содержащий компаратор, первый входкоторого соединен с входом дельтамодулятора, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходомкомпаратора и тактовой шиной, авыход триггера задержки подключенк выходу дельта-модулятора и входаминдивидуальных цепей компандирования,каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр,введен сумматор, выход которого,соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальныхцепей компандирования,в каждую из которых введены соединенные последовательно выпрямитель, слоговыйфильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен.с выходом индивидуальной цепи компандирования, а другой.вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом другой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом йолосового фильтра.На чертеже представлена блок-схема низкоскоростного дельта-модулятора,Первый вход компаратора 1 соединен с входом 2 дельта-модулятора, а к второму входу компаратора 1 подключен выходинтегратора 3. Выход компаратора 1 соединен с информационным входом триггера 4 задержки, тактовый вход которого подключен к тактовой шине 5, а выход триггера 4 задержки соединен с выходом 6 дельта-модулятора и входами индивидуальных цепей 7 компандирования, выходы которых подключены к входам сумматора 8, соединенного своим выходом с входом интегратора 3. Каждая цепь 7 компандирования состоит из соединенных последовательно полосовогофильтра 9, выпрямителя 10, слогового фильтра 11, амплитудно-импульсного модулятора (АИМ ) 12 и перемножителя 13, другой вход которогоподключен к выходу полосового фильтра 9, вход которого соединен с другим входом амплитудно-импульсного Низкоскоростной дельта-модуляторработает следующим образом,Поступающий на вход 2 дельта-модулятора аналоговый сигнал Б (Й)сравнивается в компараторе 1 с выходным сигналом Б (1) интегратора 3, С выхода комларатора 1 снимаются уровни единицы, если разностьэтих сигналов положительна, и нуля,1138950 3если она отрицательна. Тактируемый триггер 4 задержки преобразует эти уровни в последовательность 1 (с) импульсов, поступающую на выход 6 дельта-модулятора, а такжеЮ на индивидуальные цепи 7.компандирования. Имеющийся в 1-ой цепи 7 полосовой фильтр 9 выделяет, с точностью до ошибки квантования, составляющие Б (С) входного аналогового сигнала, лежащие Ь пределах полосы этого Фильтра 9. Полосы Фильтров 9 во всех цепях 7 не перекрываются друг с другом, но все вместе перекрывают частотный диапазон входного сигнала. Следующие за полосовым фильтром 9 выпрямитель 1 О и слоговый фильтр 11 выделяют огибающую Чс, сигнала с выхода Фильтра 9, которая, поступая на амплитудно-импульсный модулятор 12, модулирует по.амплитуде импульсную последовательность 1" , в результате% чего получается сигнал Ч, . Этот сигнал вместе с сигналом Ц (с) с 25 выхода Фильтра 9 поступает на перемножитель 13, с выхода которого сигнал 1; (1) приходит на соответствующий вход сумматора 8. С его выхода уммарный сигнал Ч (г) всехцепей 7 компандирования поступает на вход интегратора 3.Пусть на вход 2 дельта-модулятора поступает гармонический сигнал П (С) = Б зп я,с частотой0й =влежащей в полосе фильт 2 л Фра 9 первой из цепей 7 компандирования. На выходе слогового фильтра 11Чю 1,этой цепи будет сигнал Чс,= О 1 у40 где коэффициент а имеет постоянную величину, определяемую амплитудой импульсов последовательности У (й) на входе цепи 7 компандирования, постоянной т времени интегратора 3 45 и частотой 41 .Передача сигнала через амплитудно-импульсный модулятор 12 возможна только тогда, когда на его другой вход поступают импульсы, т.е. при условии Т (г) = 1. Дельта-модулированный сигнал 1" (с) принимает значения О или 1 (отсутствие и наличие импульсов) в дискретные моменты с периодом Тс тактовой частоты Й Таким образом, сигнал с выхода АИИ(полагая коэффициент передачи АИМОравным единице) Чс,-Ч 1(тс 1=Чс ас 1 с с с 1На выходе перемножителя 13 Ч,- .О ф Чс, = О, И а , Сигнал Ч (е)= Ч 1 (С), так как работает. лишь первая цепь 7 компандирования. СигналЬ.на выходе полосового фильтра 9 с точностью до ошибки квантования Б (С) = У(Е) и при амплитудномзначении Б , входного сигнала 6 ( ), когда опасность перегрузки дельта.М. модулятора особенно велика, Б,(1) = Б . -"да для сигнала с выходащфперемножителя 13 можно записать 2аОили Ч,=.Я О , .Т.е.Ч напряжение Ч управления шагом квантования пропорционально амплитуде входного сигнала. Следовательно, отношение сигнал/шум, пропорциональное Обудет постоянно при измеЧнении амплитуды входного сигнала 0. Аналогичный анализ для дельта- модулятора с нелинейными элементами дает зависимость Ч =л 0 1 , где- к к коэффициент пропорциональности, К -показатель степени нелинейного элемента. Отсюда. следует, что отношение сигнал/шум может оставатьсяпримерно постоянным лишь для оченьбольших степеней 1 , что требуетвесьма громоздких нелинейных элементов, пределы нелинейности кбторыхограничивают диапазон возможных входных сигналов. Таким образом, введение новых эле" ментов и связей между ними обеспечивает расширение, динамического диапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/шум. Это эквивалентно повышению разборчивости речи и. узнаваемости по голосу в случае использования изобретения в системах связи,.Ужгород, ул.Проектная 70 б/45 Тираж 878 ПодВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5