Устройство для компандированной дельта-модуляции

ОЮЭ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИ 4 ЕСНЕСПУБЛИК 34 9) з(50 Н 04 3 3/18 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ МПАНДИ одержащеее блоккоторогос первым ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬТ(72) Вильям Джордж Крауз (США)(71) Интернэшнл Бизнес МашинзКорпорейшн (США)(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ К ВАННОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ, последовательно соединенн сравнения и триггер, выхо соединен через интегратор входом блока сравнения, причем кдругому входу триггера и другомувходу интегратора подключен генератортактовых импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня шумов, введены генератор компандирующих сигналов и узелпреобразования компандирующих сигналов,причем выход триггера соединенс входом генератора компандирующихсигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов,второй вход которого .соединен с выходом генератора компандирующих сигналов, причем дополнительный входинтегратора соединен с выходом узлапреобразования компандирующих сигналов, третий вход которого соединенс генератором тактовых импульсов.15 Устройство для компандированной дельта-модуляции содержит блоксравнения, генератор 2 тактовых импульсов, триггер 3, интегратор 4, состоящий из цифро-аналогового преобразователя 5 и цифрового накапливающего сумматора б, генератор 7 компандирующих сигналов, узел 8 55 преобразования компандирующих сигналов, содержащий блок 9 сравнения (фиг. 2), регистр 10 сдвига, первый,Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано вустановках передачи информации сгенератором величины шага,Известно устройство для компандированной дельта-модуляции, содержащее последовательно соединенные блоксравнения и триггер, выход котррогосоединен через интегратор с первымвходом блока сравнения, причем кдругому входу триггера и другомувходу интегратора подключен генератор тактовых импульсов 11,Однако известное устройствоимеет большой уровень шума,Цель изобретения - уменьшениеуровня шума.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для компандированной дельта-модуляции, содержащее последовательно соединенные блоксравнения и триггер, выход которогосоединен через интегратор с первымвходом блока сравнения, причем кдругому входу триггера и другому 25входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, введены генератор компандирующих сигналов и узелпреобразования компандирующих сигналов, причем выход триггера соединен ЗОс входом генератора компандирующихсигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов,второй вход которого соединен свыходом генератора компандирующихсигналов, причем дополнительный входинтегратора соединен с выходом узлапреобразования компандирующих сигналов, третий вход которого соединенс генератором тактовых импульсов. 4 ОНа фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства, на фиг. 2 - вариантвыполнения узла преобразования компандирующих сигналов, на Фиг. 3 и 4эпюры напряжений, поясняющие работуустройства,второй, третий и четвертый элементыИ 11 - 14 соответственно, первый,второй и третий элементы ИЛИ 15-17соответственно, первый и второйинверторы 18 и 19 соответственно,Устройство работает следующимобразом,Подводимый от микрофона или аналогичного источника аналоговыйсигнал подается к блоку 1 сравнения.Выходной сигнал этого блока подается к триггеру 3, который на основе сигнала счить.вания сохраняет натактовом входе действительное мгновенное значение считываемой величины. Цифровой накапливающий сумматор 6 и цифро-аналоговый преобразователь 5 работают совместно и представляют обычный для дельта-модуляции интегратор 4,Выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя 5 подается навход блока 1 сравнения, Таким путемвыходной сигнал блока 1 сравненияцает полярность разности междувходным аналоговым сигналом и выходной величиной цифро-аналогового преобразователя 5, Эта полярность ввиде считываемой величины запоминается триггером 3 путем управляющегодействия тактового сигнала на входе.Триггер 3 дает дельта-модулированныйвыходной двоичный сигнал Ъ, Генератор7 вычисляет для каждой считываемойвеличины требуемую зеличину шага наосновании заданного алгоритма, необходимую для получения компандированной величины шага в соответствиис прошедшей кривой заданного напряжения. Величина шага подается в накапливающий сумматор 6, гце онаскладывается с величиной, вырабатываемой сумматором, или вычитаетсяиз нее. В представленном примереосуществления между генератором инакапливающим сумматором 6 дополнительно добавлен узел 8.В соответствии с алгоритмом, пре -дусмотренным в генераторе 7, вычисленная величина шага должна проходитьчерез узел 8 и модифицироваться всоответствии с рассматриваемымизобретением.Выходной сигнал триггера 3 управляет сложением и вычитанием в накапливающем сумматоре 6. Если блок 1 сравнения обнаруживает, что выходной сигнал цифро-аналогового преобразо1082343 10 15 20 вателя 5 меньше, чем входной аналоговый сигнал, тогда величина шагадобавляется к величине сигнала внакапливающем сумматоре 6. Если, наоборот, выходной сигнал цифро-аналоговоро преобразователя больше, чемвходной аналоговый сигнал, тогдаблок сравнения ставит триггер вположение"1", вместо положения "0",вследствие чего величина шага генераторавычитается из величинысигнала в накапливающем сумматоре 6.Генератор 7 вычисляет требуемую величину шага в соответствии с содержащимся в нем алгоритмом компандирования, который со своей стороныне имеет существенного значения дляданного изобретения, Важно однако,что алгоритм компандирования величины шага обеспечивает минимальную величину шага и в нем предусмотреныустройства, распознающие когда достигнута минимальная величина шага. Входной аналоговый сигнал совместно с прямоугольными импульсами накапливающего сумматора, следующими с частотой считывания, изображен на фиг. За.При приближении величины аналогового сигнала к сигналу накапливаю щего сумматора возникает один шаг в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от разницы между аналоговым сигналом и сигналом накапливающего сумматора. Этот процесс протекает при управлении состороны генератора 7. Если, например,как показано в точке Х на фиг, За,аналогоЬый сигнал предположительнодостигает такой величины, которая 40соответствует сигналу накапливающегос.мматора в данный момент считывания,то при этом возникает дополнительныйнуль, который прерывает серию изпоследовательно чередующихся единиц 45и нулей, характерную для типичногосигнала покоя, и смещает вверх сигнал накапливающего сумматора натакую величину, которая соответствуетминимальному шагу генератора 7. При 50этом на выходе демодулятора, надругом конце участка передачи сигналов) возникает сигнал с увеличенной амплитудой вместо нормальногосигнала покоя. Частота таких спорадически возникающих отклонений невелика, но лежит в диапазоне звуковых частот, которые проходят через обычно.применяемый фильтр низкой частоты,служащий для отфильтровывания составляющих частоты считывания, Это явление, как показано в точке У нафиг. За, может повторяться через спорадические интервалы и приводит кнеразборчивости передачи, если сигнал накапливающего сумматора, как этопоказано в точках Е, проходит вблизиуровня сигналов покоя. При этом могут возникать дополнительные шаги в том или другом направлении вместообычной неискаженной серии из единици нулей,Получаемая в рассматриваемом примере серия двоичных сигналов показана на фиг. Зб. Начальная неискаженная передача сигналов покоя, состоящая из чередующихся единиц и нулей,в точке Х и в дальнейших точках У, Еи т.д, прерывается серией болееили менее случайных сигналов. Приэтом возникают нежелательные компоненты шума, хотя и с низким уровнем, но в диапазоне звуковой частоты, причем этот шум слышен за демодулятором.Вычисленная генератором 7 величина шага подается в узел 8 в виде кодированной серии двоичных сигналов, в которой двоичный сигнал 0 является максимальной величиной, а двоичный сигнал "8" - минимальной величиной. Двоичные сигналы от нОи до 6 без изменений проходят к накапливающему сумматору. Двоичные сигналы от 0 до 7 анализируются посредством первого элемента ИЛИ 15, выходной сигнал которого поступаетвиде двоичной единицы "1", если входной сигнал, поступающий на двоич. ные линии от "0" до "7", будет "1". Эта величина шага, поступающая от генератора 7, больше, чем заданное минимальное значение, поэтому она не нуждается в модификации посредством модифицирующего устройства при передаче величины шага накапливающему сумматору. Эта задача решается посредством выходного сигнала первого элемента ИПИ 15, который применяется в качестве подготовительного звена перед двумя элементами И 13 и 14, которые пропускают беэ изменений двоичные сигналы "7" и "8" через элементы ИЛИ 17 и 16, подавая их к накапливающему сумматору. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ 15инвертируется посредством второго инвертора 19, выходной сигнал которого при указанных условиях сновазапирает элементы И 11 и 12, причем оба эти элемента И подают двоичный 5 сигнал "0" к элементам ИЛИ 16 и 17 и не препятствуют прохождению двоичных сигналов "7" и "8",1Если от генератора 7 должен передаваться двоичный сигнал 8 в качестве двоичной величины "1", тогда должно начинать работать модифицирующее устройство и изменять величины шагов, вводимых в накапливающий сумматор. Это критическое условие распознается с помощью первого элемента ИЛИ 15 и посредством выходного сигнала с последнего превращается в состояние 0", Сигнал О, поступающий из первого элемента ИЛИ 15, препятствует непосредственному переходу двоичных сигналов "7" и "8" через элементы И 14 и 13 в элементы ИЛИ 17 и 16. Одновременно происходит инвертирование сигнала "О, поступающего от первого элемента ИЛИ 15, во втором инверторе 19 и осуществляется подготовка элементов И 11 и 12. Вследствие этого сигнал "1" с выходаЗО блока 9 сравнения передается посредством первого инвертора 18 и через первый элемент И 11 и третий элемент ИЛИ 17 передается на выходную линию двоичного сигнала 8. При этих условиях выявляются величины всех шагов, передаваемых в накапливающий сумматор, во всех двоичных положениях от 0" до нбн для сигнала "0", таким же образом передается сигнал "0" в двоичном положении "7" с 40 выхода блока сравнения, но в этом случае передается сигнал "1" в двоичном положении "8". В дальнейшем регистр 10 сдвига выполняет сдвиг на одну двоичную единицу, При каждом такте, считывания последний переданный сигнал дельта-модуляции выдается этим регистром сдвига, в то время как новый двоичный сигнал подается с выхода триггера 3. Сокращение Р применяется для обозначения самого последнего двоичного сигнала дельта- модуляции, а Р. обозначается предшествующий двоичный сигнал дельта-модуляции. Во время каждого такта 55 Рпи Рп 1 - сигналы постУпают совместно на вход блока 9 сравнения, выходной сигнал которого в виде дво ичного сигнала "7" или "8" определяет величину шага, передаваемого в накапливающий сумматор,В приведеннои. таблице представ лены выходные величины для двоичных сигналов "7" и "8" в зависимости от двоичных сигналов Р и и Р и 1 дель- та-модуляции ДвоичныйРсигнал17 н Двоичный сигналВ этой таблице даны величины выходных двоичных сигналов "7" и "8" в функции от РП и Р П. , когда двоичные сигналы от "0" до 7" все вместе определяют уровень нО" и модификация должна работать. Если двоичные сигналы от "О" до "7" не все определяют "0", тогда передаются двоичные сигналы от "0" до "8" по мере их поступления, и в этом случае узел 8 не работает. На фиг. 4 а и 4 б представлены результаты этого метода.Когда вычисленная величина соответствует минимальной величине шага, а новый двоичный сигнал дельта-модуляции не равен предшествующему сигналу, то в качестве величины шага в накапливающий сумматор подается удвоенное значение минимальной величины шага (фиг. 4 а). Результатом этой модификации является автоматическая подстройка величины шага в целях растягивания уровня сигнала. На фиг. 4 а прямоугольные сигналы накапливающего сумматора увеличены вдвое, как только достигнута точка Х и сигнал накапливающего сумматора равен аналоговому сигналу или меньше его, получается минимальная величина шага и передается двойной сигнал 0,вследствие чего прерывается предшест,вующая серия иэ чередующихся нулей иединиц, При последующем такте снованачинается удвоение минимальной величины шага, за которой следует сновасерия чередующихся нулей и единиц. Таким образом, сигнал накапливающего сум матора изменяется для растягивания уровня сигнала покоя, чем исключаются нежелательные сигналы шума, которые, как было показано на фиг. 3могли бы возникать.1082343 Напряяеиие накапли 5 ающегосумматора Мнаегадмй сигна 2 2 2 2 ЕпокояХдо р 1 р 11 00 1010101 О 111 ерия Яоичнык сигнаюоНапряжение нокопюи 5 ающегосуммавоРО 4 Ии 08 ьВ еыгна покоя Составитель Е. ГолубРедактор О. Бугир Техред Т.Маточка Корректор А, Иль159 аж 635 Подписно аказ митета СССкрытийнаб., д. арс обр Женного ений и Раушск Патент , гУжгород, ул. Проектная,илиал 3/55ВНИИПИ Госпо делам35, Москва ои аоеиЧНьВсигптлоЮиг. Ф