Дельта-модулятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК М 3/02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСН че СССР 987. томатии являетйства по ьзование отки сиг ва орм ате огоОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится кке и вычислительной техникеся усовершенствованием устроавт.св, 11 1448411, Его исполв устройствах цифровой обрабналов позволяет расширить обможного применения за счет фния выходного сигнала в форм уровневой дельта-модуляции с переключаемой квантующей характеристикой.Дельта-модулятор содержит компаратор1, управляемый инвертор 2, генератор3 тактовых импульсов, компаратор 4знака, реверсивный счетчик 5, шифратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, формирователь 8 импульсов,триггеры 9, 14, 15, элемент ЗАПРЕТ10, элемень И 11, элемент 12 задержки, элемент ИЛИ 13 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16. Поставленная цель достигается благодаря введению реверсив.ного счетчика 17, блока 18 заданиякодов, делителя 19 с программируемымкоэффициентом деления и элементов 20,21 задержки, 3 ил. 1 табл.3 1510090Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов и является усовершенствованием .устройства по авт.св. Н 1448411.Цель изобретения - расширение области возможного применения за счет Формирования выходного сигнала в формате многоуровневой дельта-модуляции с переключаемой квантующей характеристикой.На фиг, 1 приведена функциональная схема дельта-модулятора, на 15 фиг. 2 - выполнение шифратора, на фиг. 3 - временные диаграммь работы.Дельта-модулятор содержит первый компаратор 1, управляемый инвертор 2, генератор 3 тактовых импульсов, вто рой компаратор 4 знака, первый реверсивный счетчик 5, шифратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, формирователь 8 импульсов, первый счетный триггер 9, элемент ЗАПРЕТ 10, элемент 2 И 11, первый элемент 12 задержки, элемент ИЛИ 13, второй 14 и третий 15 Р-триггеры, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, второй реверсивный счетчик 17, блок 18 задания кодов, делитель 19 30 с программируемым коэффициентом деления, второй 20 и третий 21 элементы задержки. На фиг. 1 оЬознацены первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 и пятый 26 выходы. Шифратор 6 содержит (Фиг. 2) элемент И 27, элементы ЗАПРЕТ 28 и 29.Делитель 19 может быть выполнен в виде счетчика с переключаемым коэффициентом пересчета, когда выходы разрядов счетчика через переключатель соединены с входом обнуления сцетцика.На Фиг. 3 представлены сигналы, появляющиеся на выходах соответствующих. блоков, причем обознацения фиг.1 и 3 совпадают.Дельта"модулятор раЬотает следующим образом.Входной сигнал О(с 1 поступает О на вход, управляемого инвертора 2 и вход компаратора 4 знака, Компаратор 4 формирует выходные сигналы по пра- вилу О, ц(С) О,551, ц, (О, которые являются управляющими для блока 2. Управляющий инвертор 2 осуществляет преобразование входногосигнала по правилу11( т ) , П = О ,т.е. выходной сигнал блока 2 является всегда неотрицательным.Сигнал, величина которого не выходит за интервал 0, Б,где Бноминальное напряжение дельта -модулятора, с выхода инвертора 2 поступаетна вход компаратора 1, на второйвход которого поступает напряжение об"ратной связи с преоЬразователя 7,Если сигнал преобразователя 7 меньше сигнала 0 (г), положительныйимпульс компаратора 1 разрешает прохождение тактового импульса генератора 3 через шифратор 6 на вход сложения первого реверсивного сцетцика 5.При этом величина аппроксимирующегонапряжения преобразователя 7 увеличится на единицу дискретности й .Если Б(с) ( 0 (г), то выходнойимпульс генератора 3 через шифратор 6 поступает на вход вычитаниясцетцика 5, а это приводит к уменьшению на величину Ь сигнала преобразователя 7 обратной связи. Такимобразом, при Б б -Бн, Ьн 3 происходит слежение сигнала связи 11.за сигналом Б , а сигнал на первомвыходе шифратора 6, Фиксирующиймаксимальное состояние счетчика 5,отсутствует. На выходе элементаЗАПРЕТ 10 Формируется сигнал, соответствующий выходному сигналу компаратора 1, который через элемент ИЛИ13 поступает на информационный входтриггера 14, так как сигнал на выходеэлемента И 11 также отсутствует, Элемент 12 задержки необходим для согласования быстродействия блоков 1,6 и 7 и задерживает тактовые сигналыгенератора 3 на времягде3быстродействие блоков 1,57,10 и 13, Триггер 14 выполняет Функцию Фиксирующей цепи нулевого порядка. Триггер 15 необходим для фиксации состояния выходного сигнала компаратора 4, которое обеспечивается с помощью тактовых импульсов генератора 3, а также управляет работой элемента 16. Выходной сигнал триггера 15 поступает на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, в результате сигнал на выходе последнего при нулевом15 счета.1 ц = Т /Тгде ТА и Тд- частоты дискретизации при линейной и многоуровневой 515100состояни триггера 15 (Бц О) соответствует выходному сигналу триггера 14, при единичном (У( 0) - инверсному выходному сигналу триггера 14.Таким образом, сигнал на выходеэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 соответствует приросту аппроксимирующегонапряжения преобразователя 7. Приэтом, если входной сигнал монотонновозрастает, на выходе элемента 16,являющегося первым выходом 22 дельтамодулятора, формируется дельта-последовательность, содержащая большеединиц, чем нулей, При монотонномспаде Б (т,) это соотношение менявхется на обратное, а в области, гдекрутизна входного сигнала близкак нулю, число единиц и нулей в последовательности на выходе элемента 16примерно одинаково, На выходе триггера 15 и выходах реверсивного счетчика 5, являющимися вторым 23 и третьим 24 выходами дельта-модулятора,формируется выходной сигнал в формате импульсно-кодовой модуляции (ИКМ),представленный прямым кодом со знаковым разрядом,В случае равенства Бех/ = Ьн выходные импульсы генератора 3 черезшифратор заполняют реверсивный счетчик 5, в результате чего преобразователь / вырабатывает величину Б 7 = Б,а на третьем выходе шифратора 6 появитсяимпульс, который запрещает прохождение сигналов компаратора 1 через элемент ЗАПРЕТ 10, и разрешает прохождение импульсов триггера 9 через элементы И 11 и ИЛИ 13 на вход триггера14. До появления указанного импульсана третьем выходе шифратора 6 триггер 9 работает в счетном режиме, изменяя после прихода каждого тактового импульса с выхода блока 3 свое45состояние на противоположное. Импульсна третьем выходе блока 6 через формирователь 8 переднего фронта устанавливает триггер 9 в единичное положение, благодаря цему устраняются сбоив выходном коде из-за неправильногофазирования выходных импульсов триггера 9.Когда 1 Б) Б, импульс с выхода генератора 3 не изменит состояниереверсивного счетчика 5, так как шифратор 6 блокирует прохождение тактовых импульсов на вход слежения счетчика 5 при полном его заполнения,90 6Одновременно с этим импульс с выходагенератора 3 изменит состояние триггера 9 на нулевое. Поэтому, при пре-.вышении входным сигналом номинального значения У дельта-модулятора навыходе элемента 16 будет формироваться код -чередующая последовательность единиц и нулей, соответствующая значению (1Таким образом, напервом выходе 22 устройства формируется одноразрядная дельта-последовательность, соответствующая входному сигналу, который находится винтервале Б б -Б, Б, а на втором 23 и третьем 24 выходах формируется ИКМ-сигнал, соответствующий знаку и модулю аппроксимирующего сигнала в указанном диапазоне. При этомсигналы формируются на выходах счастотой повторения, определяемой частотой дискретизации при линейнойдельта-модуляции, Если входной сигналвыходит за интервал -Бн, У напервом выходе дельта-модуляторе формируется цередующая последовательность единиц и нулей, соответствующая ограничению Б (= Бн, а на втором и третьем выходах - сигнал в формате ИКМ, равный приведенному ограничению,Работа шифратора 6 полностьюаналогична работе одноименного известного блока, понятна из приведенной на фиг. 2 функциональной схемы ив объяснениях не нуждаетсяформирование сигнала в форматемногоуровневой дельта-модуляции(МДМ) на выходах второго реверсивногого счетчика 17, являющихся четвертыми выходами 25 устройства, осуществляется следующим образом.Одноразрядный код Б, поступаетна вход сложения/вычитания реверсивного счетчика 17, на счетный входкоторого через элемент 20 задержкипоступают тактовые импульсы. 8 ремя2 азадержки сигнала гв элементе 20учитывает быстродействие триггера14 и элемента 16 и должно быть больше времени прохождения сигнала Учерез указанные блоки.Делитель 19 обеспечивает делениечастоты тактового генератора 3 спрограммируемым коэффициентом пере1510090 Разряды Знаковый Десятичныепредставления сигналаОа разстар- - младшие шие ряд 1 1 О +б1 0 +5 251 0 0 +40 1 1 +30 1 0 +20 0 1 +0 0 0 0 301 1 1 -11 0 -21 0 1 -31 0 0 -40 1 1 -50 1 0 -б помощью У который подается на вход параллельный записи счетчика 17, 40 осуществляется запись кода, присутствующего на выходах блока 18. Код на выходах блока 18 задания кодов при 1 ц = б имеет при 1000 и соответствует нулевому значению МДМ-сигнала 45 (таблица). Значение дельта-кода Б,б является управляющим сигналом сцетцика 17, т,е., при единичном или нулевом значении сигнала У,б направление счета блока 17 будет соответственно прямое или обратное, В момент времениУ,б = 1, поэтому содержимое счетчика 17 (а оно было равно нулю) с приходом очередного тактового импульса О увеличивается на единицу. Аналогично работает счетчик 17 в мол л лменты времени ь, с и (, . В момент времени б сигнал О, =, 0 изменяет направление счета блока 17 на дельта-модуляции соответственно, приэтом Т Т лл, Значение р можетбыть как четным, так и нечетным,Предполагается, что в момент времен5ни ь, (фиг, 3) определенное значениемногоуровневого кода на выходах счет"чика 17 уже сформировано, о чем свидетельствует наличие импульсногосигнала 1(1 на выходе делителя 19,коэффициент пересчета которого является четным и равен, например, р == 6. При этом значение МДМ-сигналана выходах счетчика 17 в.момент нали-чия сигнала У, принимает одно из 5возможных значений, приведенных втаблице,обратное, за счет чего его содержимоеуменьшается на единицу.Таким образом, в момент времени(т содержимое реверсивного счетчика17 будет равно сумме (шести) значений одноразрядного кода 11,б в интервале (и в данном случае(-(и соответствует разности в ц раэ прореженных отсчетовл л лХ= Х, - Хк = +5-(+11 = 4аппроксимирующего ИКМ-сигнала,дельта-модулятора. Считывание сигнала в формате МДМ необходимо производить по наличию импульсов на выходеделителя 19. Время задержки с сигг 1Энала 0 в элементе 21 должно бытьне менее времени считывания МДМ-сигнала с выхода счетчика 17,Формирование МДМ-сигнала при нечетном и осуществляется аналогичнымобразом, как и при четном р и представлено, например, для 1 ц = 5 (фиг,3) в интервале времени (= -3.При четном коэффициенте пересчетар делителя 19 возможен слуцай, когда 11,7 = О, а при нечетном О - всегда Ц,1 Ф О, Поэтому при подачедвухполярного аналогового сигналаБ (с 1 на вход дельта-модуляторана его четвертых выходах 25 формируется сигнал в формате МДМ с переклюцающейся характеристикой квантования, которая при четном или нечетном 1 ц соответствует квантующей характеристике с центральным подавлениемили центральным клиппированием слабых сигналов.Блоком 18 задания кодов может служить регистр с параллельным выходом. Таким образом, при подаче двухполярного входного аналогового сигнала дельта-модулятор на первом выходе формирует сигнал в формате линейной дельта-модуляции в виде одноразрядного двоичного кода, на втором и третьих выходах - ИКМ-сигналы в виде прямого кода со знаковым разрядом, на четвертых выходах - сигнал в формате многоуровневой дельта-мо 151009015 20 дуляции с переключаемой квантующейхарактеристикой в виде дополнительного кода, на пятом выходе - импульсные сигналы, разрешающие считывание МДМ-сигнала с четвертого выхода и следующие с частотой дискретизации при многоуровневой дельтамодуляции.Формула изобретен и я Дельта-модулятор по атв. св.Н 1 М 8411, отличающийся тем, что, с целью расширения области применния за счет формирования выходного сигнала в формате многоуровневой дельта-модуляции с переключаемой квантующей характеристикой, в дельта-модулятор введены второй реверсивный счетчик, делитель с программируемым коэффициентом деления, второй и третий элементы задержки и блок задания кодов, выходы которого соединены с установочными входами второго реверсивного счетчика,управляющий вход которого подключенк выходу элемента ИСКЛОЧАОЩЕЕ ИЛИ,входы делителя с программируемым коэффициентом деления и второго элемента задержки подключены к выходамсоответственно генератора тактовыхимпульсов и первого элемента задержки, выходы второго и третьего элементов задержки, соединены соответственно со счетным входом и входомразрешения записи второго реверсив"ного счетчика, выходы которого являются четвертыми выходами дельтамодулятора, выход делителя с программируемыми коэффициентом деления соединен с входом третьего элемента задержки и является пятым выходом дельта-модулятора.1510090 Редактор Г,Ге Тираж 884 Подписноеомитета по изобретениям и открытиямосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Рг юг Заказ 5829/56 ВНИИПИ Государственно 11303