Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно кодовой модуляцией

("1661789 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 03 К 13/22 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ И ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Изобретение касается связи и может быть использовано при построении универсального кодера, имеющего выходы дельта-модулированной (дМ) и импульснокодомодулированнои (ИКМ) последовательности,при преобразовании ДМ-последовательности в ИКМ-сигнал.Известно кодирующее устройство классической дельта-модулированной последовательности, в котором анало 10 говый сигнал подключен к одному входу блока разности, выход которого подключен к входу компаратора, выход последнего подключен к управляющему входу ключа, противофазные выходы 15 которого подключены к входам интегратора, выход которого подключен к второму входу блока разности,при этом ф импульсный вход ключа соединен с выходом генератора тактовой частоты (11.20Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности, выражающиеся в отсутствии выхода с ИКМ-последовательностью.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобрете" нию является кодирующее устройство с дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, в которсм выход источника аналогового сигнала подклю" чен к одному входу блока разности, к второму входу которого подключен выход интегратора. Выход блока разности соединен с входом компаратора, выход которого подключен к У 1 травляющему входу ключа, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора тактовой частоты, а противофаэные выходы ключа подключены к входам интегратора. Один из выходов ключа являетсявыходом ДМ. Одновременно один выход клйча подключен к входу сложения, а другой - к входу вычитания реверсивного счетчика, выходы разрядов которогосоединены с входом дискретизатора, управляющий вход которого подключен к.второму .выходу генератора тактовой частоты Выходы дискретизатора являются.выходом сигнала ИКМ в параллельном коде (2) .В этой схеме состояние реверсивного счетчика отражает с погрешностьк квантования циФровой эквивалент аналогового сигнала, поступающего на первый вход блока разности. Опробование ячеек реверсивного счетчика с тактовой частотой, удовлетворяющей требованиям теоремы Котельникова, производимое с помощью дискретизато661789 4 ра и генератора тактовой частоты, позволяет получить выход ИКИ-последовательности.Однако в этом устройстве кодирование производится по линейному закону, а не по компрессированному закону А = 87,6 линейно-ломаного типа. 8Цель изобретения - получение линейно-ломаного закона компрессии.Цель достигается тем, что в кодирующее устройство с дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, со держащее блок разности, к первому входу которого подключен выход источ" ника аналогового сигнала, а выход блока разности соединен С входом компаратора, выход которого соединен с уп равляющим входом ключа, импульсный 20 ответственно с входами второго ревервход которсго подключен к первому выходу генератора тактовой частоты,второй выход которого соединен с управляюц 1 им входом дискретизатора,приэтом сигнальные входы дискретизаторасоединены с выходами ячеек первогореверсивного счетчика, а выходы реверсивного счетчика являются выходом сигнала с импульсно-кодовой модуляцией, введены второй реверсивныйсчетчик, дешифратор, делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь, триггер знака, источник эталонного напряжения, переключатель,два элемента задержки, блок совпадения и девять элементов И, причем пер" вый из противофазных выходов ключаподключен через элемент задержки кпервым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичномуи нулевому выходам триггера знака,а второй выход ключа подключен черезэлемент задержки к первым входамтретьего и четвертого элементов И,вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а выходыпервого и третьего элементов И подключены к входу сложения первогореверсивного счетчика, выходы второго и четвертого элементов И соединены с входом вычитания реверсивногосчетчика,.кроме того, первый выходключа подключен к первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к единичному входу триггеразнака, а второй выход ключа соединенс первым входом шестого элемента И,выход"которого соединен с нулевымвходом триггера знака, а вторые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом блока совпадения,входы которого подключены к выходамячеек первого и второго реверсивныхсчетчиков, при этом выходы первогореверсивного счетчика соединены сосивного счетчика, одновременно выходыячеек первого реверсивного счетчикасоединены с входами цифроаналогового преобразователя, а выходы ячеек второго реверсивного счетчика подключены к входу дешифратора, выходы дешифратора подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователяи к первым входам седьмого, восьмого,девятого элементов И, входы которыхподключены к выходам делителя частоты, причем его вход соединен с выходом переключателя, вход которого соединен с положительным и отрицательным выходами источника эталонных напряжений, а управляющий вход переключателя подключен к единичному выходутриггера знака, при этом выходы седьмого, восьмого и девятого элементов И подключены к эталонному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входублока разности, кроме того, выходыячеек второго реверсивного счетчикаи единичный выход триггера знака подключены к сигнальным входам дискретизатора, управляющий вход которо го соединен с вторым выходом генератора. тактовой частоты, а выходы дискретизатора служат выходом импульсно-ф кодомодулированного сигнала в параллельном коде,На чертеже показана структурная электрическая схема устройства,Кодирующее устройство с дельтамодуляцией и импульсно-кодовой моду ляцией содержит блок 1 разности,компаратор 2, ключ 3, генератор 4тактовой частоты, элементы И 5-8,элементы 9 и 10 задержки, первыйреверсивный счетчик 11, триггер 12знака, элементы И 13 и 14, блок 15совпадения, дискретизатор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, делитель 18 напряжения, элементы И 19-21,дешиФратор 22, второй реверсивныйсчетчик 23, переключатель 24, источник 25 эталонного напряжения, источник 26 аналогового напряжения, причемпоследний подключен к первому входу блока 1 разности, выход которого соединен с входом компаратора 2, выходкоторого подключен к управляющемувходу ключа 3, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора 4 тактовой частоты, Один иэпротивофазных выходов ключа 3 подключен через элемент 9 задержки кпервым входам первого и второго элементов И 5 и б, Второй выход ключа3 является выходом ЦМ-последовательности и одновременно он подключенчерез элемент 10 задержки к первым.входам третьего и четвертого элементов И 7, 8, Вторые входы элементовИ 5 и 8 подключены к единичному выходу триггера 12 знака. Вторые вхо ды элементов И б и 7 соединены с нулевым выходом триггера 12 знака,Кроме того, выходы ключа 3 подключены к первым входам элементов И 13 и14, вторые входы которых соединены661789 В предлагаемом устройстве триггер 12 знака регистрирует знак, реверсивный счетчик 23 регистрирует номер сегмента, а реверсивный счетчик 11 - оп" с выходом блока 15 совпадения. Вы ходы элементов И 13 и 14 соединенысоответственно с единичным и нул.вымвходами триггера 12 знака, Выходыэлементов И 5 и 7 подключены к входусложения реверсивного счетчика 11, ак его входу вычитания подключены выходы элементов И б и 8, Выходы первого реверсивного счетчика 11 подключены к соответствующим входам второго реверсивного счетчика 23. Выходыячеек реверсивных счетчиков 11 и 23подключены к входам блока 15 совпадения, а также вместе с единичнымвыходом триггера знака - к сигнальным входам дискретизатора 16, выходы которого и служат выходом ИКМ-сигнала в параллельном и-разрядном коде.Управляющий вход дискретиэатора 16соединен с вторым выходом генератора 4 тактовой частоты. Кроме того,выходы ячеек реверсивного счетчика 11подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 17,.авыходы ячеек реверсивного счетчика 23соединены с входами дешифратора 22,выходы которых подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 17 и к первым входам элементов И 19-21, вторые входы которыхподключены к выходам делителя 18 напряжения, а выходы - к эталонномувходу цифроаналогового преобразователя 17, Вход делителя 18 напряжениясоединен с выходом переключателя 24,входы которого подключены к положительному и отрицательному выходамисточника 25 эталонного напряжения.Управляющий вход переключателя 24соединен с единичным выходом триггера 12 знака. Выход цифроаналоговогопреобразователя 17 подключен к второму входу блока 1 разности.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Линейно-ломаное компрессированиезаключается в следующем. Для каждойполуволны имеется одинаковое числосегментов. В пределах каждого сегмента шаг квантования постоянен. Припереходе на соседний сегмент, соответствующий большему уровню кодируемого сигнала, шаг квантования удваивается. Число шагов квантования впределах каждого сегмента, как пра"вило, одинаково. Кодовое слово ИКМ"сигнала состоит, например, для аппаратуры ИКМ-ЗО, рекомендованной МККТТ,из разряда знака, трех разрядов номера сегмента и четырех разрядов номера уровня квантования в пределахсегмента. Для кодируемых мгновенныхзначений разной полярности, но одина"кового абсолютного значения разницатолько в разряде знака. ределяет номер уровня квантования эпределах сегмента. Одновременно реверсивные счетчики 11 и 23, делитель18 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 17 совместно и с другимиэлементами участвуют в получении ап проксимирующего напряжения, поступа"ющего на второй вход блока 1 разности. При подаче на первый вход блока 1разности положительной полуволны аналогового напряжения триггер 12 знака 1 О находится в исходном нулевом состоянии, при этом открыты элементы И 5 и8, число, накапливающееся в реверсивном счетчике 11 в каждое мгновениевремени с точностью до шага квантования, соответствует аналоговому сигналу. Если уровень этого сигнала мал,то кодированиЕ происходит на первомсегменте характеристики компрессирования, при этом реверсивный счетчик23 находится в нулевом состоянии.Дешифратор 22 открывает элемент И 19,соответствующий минимальному напряжению 01 ат, снимаемому с делителя 18эталонного напряжения. На эталонныйвход цифроаналогового преобразовате ля 17 поступает минимальное эталонное напряжение. Этот преобразовательвыдает на своем выходе аппроксимирующее напряжение. При повышении уровняположительной полуволны аналогового 30 сигнала число в счетчике 11 растет,счетчик 11 переполняется и, допустим,в счетчике 23 записывается единица.Это значит,что кодирование происходитна втором сегменте. С помощью дешифратора 22 открывается элемент И 20,на эталонный вход цифроаналоговогопреобразователя 17 поступает эталон- .ное напряжение 11, = 2 П 1 ргт,е, навтором сегменте кодирование происходит с увеличенным вдвое шагом квантования и т.д. Если в реэерсивныйсчетчик 23 записывалась единица, а вреверсивном счетчике 11 нуль, то навыходе цифроаналогового преобразователя 17 обеспечивается необходимоенапряжение (это напряжение соответствует концу первого сегмента характеристики компрессирования) путем подачи сигнала с .соответствующего выхода дешифратора 22 на управляющие 50 входы цифроаналогового преобразователя 17. При повышении числа в счетчике 23 увеличивается и напряжениена выходе цифроаналогового преобразователя 17 э соответствии с законом 55 изменения уровней, соответствующихконцамсегментов характеристикикомпандирования.Когда триггер 12 знака находитсяв нулевом состоянии, это определяеттакое положение переключателя 24, вкотором к входу 18 делителя напряжения подается положительное эталонноенапряжение Еат . При уменьшении мгновенных значений аналогового сигналадо нуля импульсы на вход вычитанияпроходят через элемент И 8, уменьформула изобретения шается до нуля число в реверсивном счетчике 23, а затем также уменьшается до нуля число в реверсивном счетчике 11. При нулевом состоянии этих счетчиков блок 15 совпадения срабатывает и открывает элементы И 13 и 14. Если при этом увеличивают ся отрицательные мгновенные значения аналогового сигнала, то появится импульс на входе элемента 10 задержки и на входе элемента И 14, а значит и на нулевом входе триггера 12 знака. Последний переходит в единичное состояние и закрывает .элементы И 5 и 8 и открывает элементы И б и 7. Импульс на выходе элемента 10. задержки проходит через элемент И 7 на вход сложения реверсивного счетчика 11. При этом одинаковые пб абсолютному значению положительные и отрицательные мгновенные значения аналогового сигнала кодируются одинаковыми комбинациями ячеек счетчиков 11 и 23, а состояние триггера знака свидетельствует о знаке кодируемого мгновенного значейия. При единичном состоянии триггера 12 знака переключатель 24 подключает к входу делителя 18 напряжения источник отрицательного эталонного напряжения. В моменты времени, определяемые генератором 4 тактовых частот в соответствии с требованиями теоремы Котельникова, отпирается дискретизатор 16, и на его выходах в параллельном коде появляется сигнал ИКМ.Положительный эффект от внедрения данного предложения заключается в следующем:Экономически является целесообразным иметь один универсальный кодер для ДМ и ИКМ (а не:различные их типы с различными законами компрессирования и с необходимостью их после,дующей стыковки). упрощается стыковка между аппаратурой уплотнения с ДМ и аппаратурой уплотнения с ИКМ. Кодирукиаее устройство с дельта-модуляцией и импульсно- кодовой модуляцией, содержащее блок разности, к первому входу которого подключен выход источника аналогового сигнала, а выход блока разности соединен с входом компаратора, выход которого соеДинен с управляющим входом ключа, импульсный вход которого подключен к первому выходу генератора тактовой частоты, второй выход которого соединен с управляющим входом дискретизатора, при этом сигнальные входы дискретизатора соединены с выходами ячеек первого реверсивного счетчика, а выходы реверсивного счетчиКа являются выходом сигнала с импульсно-кодовой модуляцией, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, о целью получения линейно-ломаного закона компрес" 61789 8сии, введены второй реверсивнцй счетчик, дешифратор, делитель напряжения,цифроаналоговый преобразователь, триггер знака, источник эталонного напряжения, переключатель, два элементазадержки, блок совпадения и Девятьэлементов И, причем первый из противофазных выходов ключа подключен через элемент задержки к первым входампервого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера знака, а второй выходключа подключен через элемент задержки к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггеразнака, а выходы первого и третьегоэлементов И подключены к входу сложения первого реверсивного счетчика,выходы второго и четвертого элемен тов И соединены с входом вычитанияреверсивного счетчика, кроме того,первый выход ключа подключен к первому входу пятого элемента И, выходкоторогоподключен к единичному вхо-.25 ду триггера знака, а второй выходключа соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера знака, а вторые входы пятого и шестого 30 элементов И,соединены с выходом блокасовпадения, входы. которого подключены к выходам ячеек первого и второго реверсивнцх счетчиков,при этомвыходы первого реверсивного счетчикасоединены соответственно с входамивторого реверсивного счетчика,одновременно выходы ячеек первого реверсивного счетчика соединены с входами цифроаналогового преобразователя,а выходы ячеек второго реверсивного счет-, 40 чика подключены к входу деюифратора,выходы дешифратора подключены к управляющим входам цифроаналоговогопреобразователя и к первым входамседьмого, восьмого, девятого элемен тов И, входы которых подключены квыходам делителя частоты, причемего вход соединен с выходом переключателя, вход которого соединен с положительным и отрицательным выходами 50 йсточника эталонных напряжений, ауправляющий вход переключателя подключен к единичному выходу триггеразнака, при этом выходы седьмого, восьмого и девятого элементов И подключены к эталонному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блокаразности, кроме того, выходы ячееквторого реверсивного счетчика и едийичный выход триггера знака подклю 60 чейы к сигнальным входам дискретизатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовой частоты,а выходы дискретизатораслужат выходом импульсно-кодомодули 65 рованного сигнала в параллельном коде..Епсод 1 п 9", ВЯТЗ, чо 1 48, РеЬгцагу,1969, М 2, р 332, Р 19 6,Од дм ставитель Г.Смеловахред О, Андрей ко Корректор О. Билак. Редактор Л.устинов Тираж 105 ИИИПИ Государствепо делам иэобре 35, Москва, Ж,Заказ 2512 ого кний иаушск и т ПП Патентф, г.ужгород, ул,Проектна лиал Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Венедиктов М.Д. и др. Дельта- модуляция, М., Связь, 1976, с, 28,одписнота СССРытийбд,4/