Кодирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Н 03 К 3/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тем, что,ональных вения работустранения ел е чающрасширентей путе с я функцобеспе зможносв асинрежиме и збыточотсутст -онномсти ве входорой к инхронном режиме ренциал мент ИЗП элемент яющим входом коммутир а, первый и второй вх о элемен ы которог:ход ены соответственно киитания и общей шине подключ блока в а вых и вход которого подключе ю элемент и инвер ального апряжеля на- искре- проса ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(72) Ю.Б.Белышев и В.С.БердяевР9, 3 13/2 , 1977, (54)(57) 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 мно гоканального коммутатора, о т л и -.ЯО 1208597 ных сигналов, в него введены омпаратор, инвертор, диффеный усилитель и эле- -НЕ, выход которого через задержки соединен с управединен с неинвертирующим входом ервого компаратора и инвертирующиходом второго компаратора, неинв 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 входамиа ИЛИ-НЕ и с неинвертирующимтирующим входами дифференциусилителя, выход которого является вторым выходом устройства,выход источника эталонного ния подключен к входу дели пряжения, управляющий вход тизатора соединен с входом устройства.Изобретение относится к автоматике и технике связи и может быть использовано при создании универсальных кодеров с дельта-модуляцией (ДМ)и импульсно-кодовой модуляцией 5(ИКМ) .Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства путем обеспечения работы васинхронном режиме:; устранение избыточности в синхронном режиме вотсутствие входных сигналов.На фиг.1 представлена функциональная схема кодирующего устройства, на фиг.2 - диаграммы, поясняющие 15его работу.Кодирующее устройство содержитблок 1 вычитания, в качестве которого может быть использован операционньп усилитель (ОУ), инвертор 2,коммутирующий элемент 3, первый 4 ивторой 5 компараторы, реверсивныйсчетчик 6, дифференциальный усилитель 7, элемент ИЛИ-НЕ 8, двухполярный преобразователь 9 код-напряжение 25(ПКН), элемент 10 задержки, источник11 эталонного напряжения, делитель12 напряжения и многоканальный коммутатор 13,Первый вход блока 1 вычитания ЗОявляется входом устройства, выходблока 1 вычитания соединен с первымвходом коммутирующего элемента 3,второй вход которого подключен к общей (нулевой) шине, а выход соединен с неинвертирующим входом первого4 и инвертирующим входом второго 5компараторов. Выходы компарао-ов 4и 5 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика б, неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя 7 и входамэлемента ИЛИ-НЕ 8, выход которогочерез элемент 10 задержки соединенс управляющим входом коммутирующегоэлемента 3, Выход источника 11 эталонного напряжения подключен к входу делителя 12 напряжения, выходыкоторого соединены с соответствующими входами многоканального коммутатора 13, выход которого подключенк инвертирующему входу первого компаратора 4, через инвертор 2 к инвертирующему входу второго компаратора 5 55и к опорному входу ПКН 9, выход которого соединен с вторым входом блока 1 вычитания. Выходы, разрядов реверсивного счетчика 6 подключены к входам ПКН 9 и дискретизатора 14, управляющий вход которого соединен с входом опроса устройства, Выходы второго, третьего и четвертого раз рядов счетчика 6 подключены также к управляющим. входам коммутатора 13. Выходы дискретизатора 14 являются первыми выходами устройства (выходами ИКМ), а выход усилителя 7 - вторым входом устройства (выход ДМ),На фиг,2 изображены входной сигнал 06 и соответствующее ему изменение напряжения на выходе двухполярного ПКН 9 (О), сигнал на выходе первого компаратора 4 при положительной крутизне изменения входного сигнала (Б), сигнал на выходе второго компаратора 5 при отрицательной крутизне изменения входного сигнала (Ь); последовательность выходных сигналов асинхронной ДМ на выходе дифференциального усилителя 7 Ы . " Он обозначают напряжения, определяющие зону нечувствительности,- шаг квантования, О окн - напряжение на выходе двухполярного ПКН 9, Ок - выходное напряжение компаратора 4, Ик 5 - выходное напряжение компаратора 5, "дц выходное напряжение дифференциального усилителя 7;- соответствующие моменты времени.Коммутирующий элемент 3 предназначен для подключения к входам компараторов 4 и 5 сигнала рассогласования при подаче логической единицы с выхода элемента 10 задержки или нулевого потенциала в случае поступления логического нуля на его управляющий вход.Кодирующее устройство работает следующим образом.На выходе блока 1 вычитания Формируется разность напряжений Цр между мгновенным значением входного сигнала О и предыдущим значением этого сигнала, величина которого соответствует коду реверсивного счетчика 6. Если разность Ор равна нулю или находится в зоне нечувствительности, величина которой соответствует шагу квантования , т. е. - 0 . О р (+ О (фиг.2 ц), то на выходах компараторов 4 и 5 устанавливаются логические нули в силу того, что потенциал + Цн на инвертирующем входе компаратора 4 выше потенциала на его неинвертирующем входе, а потенциал -Он на не 120859710 15 20 25 30 35 40 45 50 55 инвертирующем входе компаратора 5ниже потенциала на его инвертирующем входеТаким образом, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 8 и, следовательно, на управляющем входе коммутирующего элемента 3 через времязадержки в элементе 10 присутствуетлогическая единица. Наличие логической единицы однозначно приводит ктому, что на выход коммутирующегоэлемента подается напряжение ОрРеверсивный счетчик 6 и двухпалярныйПКН 9 при нахождении Ор в зоне нечувствительности не изменяют своегосостояния,Если разность Ор между текущимзначением входного напряжения Оь ипредыдущим его значением Оп,скснимаемым с выхода двухполярногоПКН 9,. Ор ь О н, то состояние компаратора 5 не изменяется, а на выходекомпаратора 4 устанавливается логи -ческая единица, которая приводитк появлению на входе элемента 10задержки логического нуля, которыйчерез время 1 ь появляется на управ -ляющем входе коммутирующего элемента3. Под действием логического нуля навыход коммутирующего элемента 3 поступает нулевое напряжение, подключенное на второй вход элемента 3, ина выходе компаратора 4 устанавливается логический нуль. По сформированному таким образом импульсу (поперепаду напряжения из логическогонуля в логическую единицу) состояниереверсивного счетчика 6 изменяетсяна единицу в сторону увеличения счета (фиг.2 й, момент 1 ) и, следовательно, напряжение на выходе двухполярного ПКН 9 изменяется ступенчатона один шаг квантования (фиг,2 о, момент 1 ). При этом напряжение рассогласования снова входит в зону нечувствительности. Сформированный импульс, длительность которого равнапройдя без инвертирования через дифференциальный усилитель 7,поступает на выход дельта-модулированной последовательности.При О р - - О н устройство работаетаналогично за исключением того, чтопри этом срабатывает компаратор 5,реверсивный счетчик 6 изменяет своесостояние в сторону уменьшения счета(фиг.2 Ь, момент Ец ), а дифференциальный усилитель 7 инвертирует импульс, сформированный на выходе кампаратара 5, т.к. выход компаратора 5 соединен с инвертирующим входом,дифференциального усилителя 7(фиг,2 г., момент 1 ц ),Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 7 формируетсяпоследовательность сигналов ДМ, которая поступает в линию связи(фиг,2 г),Съем сигнала ИКИ осуществляется свыхода дискретизатора 14, цифровыевходы которого соединены с цифровыми выходами реверсивного счетчика 6.Так как состояние реверсивногосчетчика 6 соответствует погрешностью квантования значению входногоаналогового сигнала в цифровом виде,та при поступлении внешнего импульсаопроса, частота которого удовлетворя.ет требованиям теоремы Котельникова,на выходных 8-разрядных шинах дискретизатара 14 формируется И 1 М-сигнал.При О р + О н, Ор( О и в случае,.согда. после одного импульса, сформированного на выходе кампаратара 4.ли 5, сигнал рассогласования Ор нсвходит в зону нечувствительности(этот случай имеет место в моментвключения), начинается формированиепоследующих импульсов (фиг,25, момент), При ОрЬр логический нуль,устансвившийс на выходе кампаратора 4, приводит к появлению на выходеэлемента 10 задержки логическайлединицы, ката-.:;я через времяпоступает на управляющий вход коммутирующего элемента 3, на выход которогопри этом проходит сигнал рассогласования Ор . После этого происходитпереключение кампаратара 4 и установление на его выходе логической единицы, чта приводит к появлению на управляющем входе коммутирующеголэлемента 3 через ьремя 1. лагическагс нуля и, следовательно, поступлению нулевого напряжения на выход коммутирующего элемента 3. При этом на выходе кампаратора 4 устанавливается логический нуль, а на управляющем входе коммутирующего элемента 3 челрез время ь - логическая единица и, соответственна,на выход коммутирующего элемента 3 проходит напряжение рассогласования О р, уже меньшее по своему значению. Таким образом формируются последующие импульсы, а реверсивный счетчик 6 изменяет свое сос 1208597тояние в сторону увеличения счета.Это продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет в зону нечувствительности (фиг,2 а, б, момент).Характеристика компрессии в кодирующем устройстве достигается выборомэталонных напряжений, определяющих зону нечувствительности при работе компараторов 4 и 5, и опорного напряжения на двухполярном ПКН 9. Выбор эталонных напряжений из ряда 1/16, 1/8, 1/4, 1/2., 1, 2 и 4 осуществляется в зависи .ости от состояния второго, третьего и четвертого старших разрядов счетчика 6, определяющих номер сегмента характерис-.тики компандирования. формирование опорных напряжений ПКН 9 и напряжения +Он компаратора 4 производитсяс помощью высокостарильного источника 11 эталонного напряжения (О:17 по напряжению), делителя 12 напряжения н многоканального коммутатора 13 с выходным согласующим устройством. Формирование напряжения компаратора 5 производится с помощьюинвертора 2.Если уровень входного сигнала30 мал, то кодирование происходит на.первом сегменте характеристики компрессирования, когда второи, третини четвертыйразряды (три разряда номера сегмента) реверсивного счетчика 6чаходятся или в нулевом состоянии,или в состоянии 001. При этом навыход многоканального коммутатора13 поступает с делителя 12 н;пр.:дния минимальное эталонное напряжение 4 цравное 1/16, что обеспечивается непосредственным соединением двух входов многоканального коммутатора 13, на которые поступает самое низкое эталонное наряжение, равное 1/16, Это же напряжение определяет половину зоны нечувствительности, так как оно одновременно подается и на инвертирующий вход компаратора 4,и через инвертор на неинвертирующийвход компаратора 5, Эталонное напряжение 1/16 поступающее на опорный вход двухполярного ПКН 9, обеспечивает голучение на его выходе уровня, соответствующего единице младшего 55 разряда первого сегмента характеристики компрессирования. Действительно, поступление счетных импульсов на вход реверсивного счетчика 6, выходы которого соединены с ПКН 9, определяется вепичиной зоны нечувствительности, значение которой равно 1/181/256 = 1/2048 из-за наличия в блоке 1 вычитания усиления в 256 раз. Выбор указанного коэффициента усиления блока 1 вычитания определяется принятым характеристикой компрессирования и значением одного дискрета в ИКМ-системах. Так, с учетом изменения входного сигнала Х от -1 до +1 (в относительных единицах) при числе шагов квантования 4096, как это принято в преобразователях систем передачи с НКИ для телефонии один дискрет определяется значением 2/4096, т.е. 1/2=1/2048. Б кодируюцем устройстве зона нечувствительности определяется двумя значениями поступающего эталонного напряжения: одним значением для положительных уровней напряжений (компаратор 4) и другим значением для отрицательных уровней напряжений (компаратор 5). Поэтому зона нечувствительности для первого сегмента в устройстве равна 1/16+ +,16=1, 8, Таким образом, значение6 /8величины зоны нечувствительности отличается от значения одного дискрета в 1/8:1/2048=256 раз. Следовательно, для согласования величины зоны нечувствительности с величиной одного цискрета РПИ-телефонии необходимо усиление разностного сигнал О, блока 1 в 256 раз чтоможет быть реализовано на одном ОУ.Таким образом, с учетом коэффициента усиления блока 1 вычитания велии.:на одного дискрета в первом сегмснте в предлагаемо кодирующем устройстве соответствует 1/2048, а коэффициент наклона по отношению к выа 3ходному восьмиразрядному коду ЛХ=2048/128=16 (без учета знаковогоразряда выходного кода, т,е, при положительном значении входного сигнала). что соответствует закону компрессии типа н,6,При повышении уровня положительного анагогового сигнала, поступающего на вход кодирующего устройства,число в реверсивном счетчике б такжеувеличивается, Допустим, что вс втором, третьем и четвертом старшимразрядах реверсивного счетчика 6 имеет место код 010. Это означает, чтокодирование происходит во втором сегменте, т,е. на выход многоканальногокоммутатора 13 подключается с делителя 12 напряжения эталонное напряжение равное 1/8, Кодирование происходит с увеличенным вдвое значениемдискрета, т.е. значение величины зоны в этом случае 1/8+1/8=1/4, чтосоответствует двумдискретам перво - 10го се мйнта 1/4=21/8, фиг. 26, мо -мент 1 з ). При этом коэффициент наклона 1024/128=8. При дальнейшемизменении второго, третьего и четвертого старших разрядов реверсивного счетчика 6 (соответственно в положения 011, 100, 101, 110 и 111)на выходе многоканального коммутатора 13 устанавливаются соответственно эталонные напряжения равные 1/4,11/2, 1,2 и 4, что соответствуеттретьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому сегментам. Следовательно, значение величины дискрета припереходе от предыдущего сегмента кпоследующему увеличивается вдвоевследствие увеличения зоны нечувствительности. Для третьего сегментазона нечувствительности соответствует 1/2, для четвертого 1, для пятого 2 и т.д., что определяется четырьмя, восемью, шестнадцатью и т.д.дискретами первого сегмента. Такимобразом, коэффициент наклона в третьем и т.д. сегментах равен соответственно 2048/128=4, 2048/1282,2048/128 =0,5 и 2048/128=0,25. Указанные значения коэффициентов полностью определяют компрессию типа А при аппроксимации ее линейно- ломаными отрезками с коэффициентами наклона 1 б,25.О/60 ВНИИПИ Зак 3035, Иоскв филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектна Тираж 818 Государств елам изобр Подписнонного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб д.4