DE2045705C2 - Schaltungsanordnung zur Deltamodulation - Google Patents
Schaltungsanordnung zur DeltamodulationInfo
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- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/02—Delta modulation, i.e. one-bit differential modulation
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Description
Eingang eines Vergleichers 13 verbunden. Ein Impulsgenerator
14 nimmt das normale Ausgangssignal über den Punkt P und das invertierte Ausgangssignal über
den Punkt Q vom Vergleicher auf und erzeugt entsprechend dem Ergebnis der aufeinanderfolgenden >
Vergleiche Binärsignale, die sich aufgrund der Digitalcodierfunktionen entsprechend den Veränderungen des
Eingangssignals ergeben. ]e eine Verzögerungsschal· tung Cp und Cq ist hinter den Ausgängen des
Vergleichen 13 angeordnet. Deren Aufgabe wird noch m
erläutert. Taktimpulse von einem Taktgeber bestimmen die Zeitpunkte, zu denen das Vergleicherausgangssignal
im Impulsgenerator wirksam wird. Der Impulsgeneratorausgang steuert die Aufladungen und Entladungen
eines Kondensators im Integrator vermittels einer ΐί
Schaltungsanordnung, die ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung ist und nun beschrieben wird.
Entsprechend Fig. 1 werden die Taktimpulse der Primärwicklung eines Impulstransformators TI zugeführt
Die Sekundärwicklung dieses Transformators speist einen herkömmlichen Diodengleichrichter 16,
dessen Ausgang seinerseits zur Basis-Emitterstrecke eines PNP-Transistors 7*1 geführt ist Ein l-ilterkondensator
C in Verbindung mit drei Widerständen R 1, R 2 und R3 ist vor dem Eingang des Transistors Ti ·"
vorgesehen. Die Schaltelemente 77, 16, Λ 1 bis Λ 3 und
T1 bilden in ihrer Gesamtheit eine Stromquelle 15.
Der Kollektor des Transistors Ti ist mit dem einen
Diagonaleckpunkt a einer Diodenbrücke DX, D2, D 3.
D4 verbunden. Der entgegengesetzte Diagonaleck- s<>
punkt b ist mit der Basis des Transistors T\ über den Widerstand R 3 verbunden. Die andere Diagonale der
Diodenbrücke ist über ihren einen Eckpunkt c-mit dem Ausgang des Impulsgenerators und über ihren anderen
Eckpunkt d mit dem Eingang des Integrators verbun- η
den.
Die Funktion dieser Schaltungsanordnung soll nun für den Fall betrachtet werden, daß kein Eingangssignal
anliegt. Normalerweise liegt zwar ein solches Signal an: dann ergibt sich aber keine Besonderheit der Funktionen
gegenüber Codiereinrichtungen entsprechend dem Stande der Technik. Daher soll dieser Fall mit
anliegendem Signal nicht weiter behandelt werden. Wenn nun jedoch kein Eingangssignal anliegt, gibt der
Vergleicher 13 eine Aufeinanderfolge von positiven und <!■;
negativen Vergieichssignalen ab. Der Impulsgenerator erzeugt infolgedessen eine Folge von B\närimpulsen »1«
und »0« im Rhythmus der ankommenden Taktimpulse. Es ergibt sich an seinem Ausgang somit eine
Aufeinanderfolge 101010 ..in digitaler Form. Diese yi
Folge wird dem Verbindungspunkt dder beiden Dioden
D 1 und D4 zugeführt.
Die aem Impulstransformator TI zugeführten Taktimpulse
werden über die Sekundärwicklung übertragen und verursachen einen Strom zum Transistor Tl und «
weiter zur Diodenbrücke D1-D4 Wenn das Ausgangssignal
des Impulsgenerators gerade seinen hohen Pegelwert einnimmt (Bit »1«).dann sind die Dioden D 1
und UI blockiert und ein Ladestrom fließt in den
Integrator 12. Im Gegensatz dazu, wenn das Ausgangs M)
signal des Impuhgenerators 14 seinen niedrigen
Pegelwert aufweist (Bit »0«), sind die Dioden D 2 und D4 gesperrt, und der integrator 13 wird entladen. Es ist
klar zu ersehen, daß der Ladestrom des Integrators 13 genau so groß ist wie der Entladestrom, weil die 6r>
jeweiligen Ströme immer durch ein und denselben Transistor Π bestimmt werden. Somit wird die
Ungleichheit von Lad«!- und Entladeströmen vermieden.
die bei herkömmlichen Schaltungen mit zwei verschiedenen Stromquellen gegeben sind.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der Anordnung
gemäß Fig. 1. Anstelle der vorbeschriebenen Anordnung,
die mit Taktimpulsen, dem Impulstransformator TI und dem Transistor 71 arbeitet, wird nur ein
Stromkonstanthalter L mit der senkrechten Diagonale der Diodenbrücke verbunden. Das Funktionsprinzip
dieser Anordnung ist das gleiche wie vorbeschrieben, da auch hier der durch den Strombegrenzer in die
Diodenbrücke fließende Strom für Ladung und Entladung gleich ist.
Trotzdem könnte aus verschiedenen Gründen eine geringe Ungleichheit auftreten, zum Beispiel aufgrund
der Eingangscharakteristik des Vergleichers oder aufgrund irgendeiner Unsymmetrie in den Schaltfunktionen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden auch solche Erscheinungen kompensiert durch
die automatische .Korrektur, die anhand der Fig. 1, 3
und 4 beschrieben wird.
F i g. 3 ztigt die Wellenform' . der Spannung am Vergieichereingang für drei verschiedene Fälle bei
leerlaufendem Eingang. Im Fall (a) ist die Funktion der Codiereinrichtung ideal, und der Wellenzug weist einen
vollkommen symmetrischen Zeit- und Pegelverlauf auf. Im FiIIe (b) ist eine ständige Verschiebung gegeben und
der Wellenverlauf nicht symmetrisch zum Bezugspegel. Dieser Fall ist nicht etwa im vorhinein kritisch, weil auch
bei leerlaufendem Eingang noch abwechselnde Bits »1« und »0« zu erkennen sind. Im Fall ("). der in der Praxis
am meisten vorkommt, erscheinen aufgrund der Verschiebungen von Zeit zu Zeit zwei aufeinanderfolgende
Bits »1« oder »0«, was zu vernehmbaren Rauschstorungen führt Dies ist der ungünstigste Fall,
der in der folgenden Beschreibung betrachtet werden soll.
Die Kurve 1 in F i g. 4 zeigt den Spannungsverlauf am Vergleichereingang für den Fall, daß eine solche
unständige Verschiebung vorliegt. Dazu zeigt die Kurve 2 das Ausgangssignal des Vergleichers über den l'unkt P
mit zusätzlicher seitlicher Verschiebung. Die Punkt-3trichlinien
geben die Funktionsschwellpegel des Vergleichen an. Zwischen den beiden Schwellpegeln
befindet sich eine neutrale Zone. Oberhalb des höheren Schwellpegels ist ein positives Ausgdngssignal zu
erwarten: unterhalb des niedrigeren Schvveilpegels ist
das Ausgangssignal negativ. Ganz unten sind in der Fig. 4 Taktimpulse dargestellt und ganz oben das
Ausgangssignal des Impulsgenerators. Das Vergleichen eingangssignal gemäß Kurve 1 ist gegenüber dem
idealen Verlauf leicht versetzt dargestellt, wie dies im dri'L-n betrachteten Falle (c) gemäß F i g. 3 gilt. Dies
im; auf. wenn die Differenz zwischen dem Ladestrom urd dem Entladestrom des Integrators leicht negativ
und nicht Null ist, wie dies im idealen Falle zuträfe.
Aufgrund üer durch die Verzögerur.gsschaltung Cp
eingeführten Verzögerung geht das Ausgangssignal des Vergleichers 13 über den Punkt P(Kurve 2) eine Zeit
später durch den höheren Schwellpegel, als dies für das
Vergleichereir.^angssignal selbst zutrifft. Wenn dieses
betrachtete Ausgangssignal diesen Schwellpegel passiert, wird der Impulsgenerator 14 eingeschaltet und
dies, wie die Fig.4 erkennen läßt, um eine Zeit At
versetzt gegenüber dem Beginn des zugehörigen auslösenden Taktimpulses. Dies entspricht einer Verkürzung
der Entladezeit des Integrators 12 gegenüber seiner Aufladezeit Diese Anordnung weist somit die
Eigenschaft auf, verbleibende Ungleichheiten zwischen
dem Lade- und Entladestrom des Integrators ausgleichen zu können. Im gemäß Fig.4 betrachteten Falle
reagiert die Anordnung bei einer negativen Differenz zwischen den Strömen mit einer Reduzierung der
Entladezeit gegenüber der Aufladezeit. Derselbe Korrektureffekt tritt auf, wenn die Differenz ins Positive
geht, wobei dann die Aufladezeit gegenüber der Entladezeit verkürzt wird.
Aus der vorstehenden Erklärung läßt sich erkennen, daß die Korrekturfunktion auf folgendem Gedanken
beruht: Wenn die Verschiebung sehr wesentlich wird, dann wird der Wirkungstakt des Impulsgenerator^ nicht
mehr allein durch die Zeitlage der Taktimpulse
bestimmt, sondern in verbesserter Weise durch eine Ermittlung des Zeitpunktes, zu dem das Vergleicherausgangssignal
jeweils den entsprechenden Schwellpegel verzögert überschreitet. Dies wird durch die Zeitverzögerung
der Vergleicherausgangssignale mit Hilfe der Verzögerungsschaltungen Cp und Cq ermöglicht. Dabei
wird es natürlich erforderlich, daß die Taktimpulse rechteckförmige Impulse gewisser Breite und nicht zu
schmal sind. Anhand eines Zahlenbeispiels soll dies näher spezifiziert werden: Frequenz der Taktimpulse
56 kHz, Breite jedes Taktimpulses eine Mikrosekunde und kürzeste Vefzögerungszeit der Vergleicherausgangssignale
eine Mikrosekunde.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur Deltamodulation mit einem Integrator, einer Lade- und Entladeschaltung,
einem Vergleicher und einem Impulsgenerator, der Ausgangssignale vom Vergleicher und Taktimpulse
empfängt und die Ladung bzw. Entladung des Integrators steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lade- und Entladeschaltung durch die Ausgangssignale des Impulsgenerators umschaltbare
Stromtore (DX bis D 4) aufweist, über die der
Integrator jeweils unter Umkehrung der Stromrichtung mit einer Konstantstromquelle (15) koppelbar
ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade- und Entladeschaltung eine
Diodenbrückenschaltung (D 1 bis DA) enthält,deren
erste Diagonale (a, b) an eine Konstantstromquelle (TX, R 1, R 2, R 3, C, T. /Jangeschlossen ist und deren
zweite Diagonale (c, d) mit einem Eckpunkt (d) an den Integrator angeschlossen ist und am anderen
Eckpunkt (c) Lade- und Entiade-Steuerimpuise vom Impulsgenerator (14) zugeführt erhält.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Konstantstromquelle
eine Strombegrenzerschaltung (L) vorgesehen ist und der Lade-Entladς strom vom Impulsgenerator
(14) bereitgestellt bzw. aufgenommen wird.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vergleicher
(13) und dem Impulsgenerator (14) Verzögerungsscha. ungen (Cp, Cq) angeordnet sind, die
gegenüber einer vo-gegeb nen Breite der Taktimpulse so bemessen S'nd, daß bei Fehlen eines zu
modulierenden Eingangasigr.r's und bei asymmetrijcher
Verschiebung der Vergieichereingangssignale
ein Ausgangssignal des Vergleichers (13) erst dann zum Impulsgenerator (14) gelangt, wenn dort bereits
ein Taktimpuls vorliegt, se daß die Lade- bzw. Entladezeit des Integrators (12) verkürzt wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, gekennzeichnet durch die Kombination der
folgenden Merkmale
i) ein Impulstransformator (TI), dessen Primärwicklungen
Taktimpulse zugeführt werden, welche synchron oder angenähert synchron mit den die Integratorladungen und -entladungen
steuernden Signale sind.
b) eine mit der Sekundärwicklung des Impulstransformators (Tl) verbundene Gleichrichterschallung(16).
c) ein an die Gleichrichterschaltung (16) angeschlossener
Filterkondensator (C)und
d) ein Transistor (Ti), dessen Basis über einen
Widerstand (R 1) mit einem ersten Pol des Filtrrkondensa'ors (C) und mit dem ersten
Eckpunkt (b)dcr ersten Diagonale der Diodenbrik'kenschaltunp
(D\ bis Ü4) verbunden ist, wohei der Emitter des Transistors (TX) einen
zweiten Widerstand (R 1) /um zweiten Pol des Filterkondensators (C) führt, der Kollektor des
Transistors (TX) mit dem zweiten Eckpunkt (a)
der ersten Diagonale der Diodenbrückenschaltung (D 1I bis D 4) verbunden ist und ein dritter
Widerstand (R 2) zwischen der Transistorbasis und dem zweiten Pol des Filterkondensators (C)
angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Deltamodulation mit einem Integrator, einer Lade- und
Entladeschaltung, einem Vergleicher und einem Impulsgenerator, der Ausgangssignale vom Vergleicher und
■> Taktimpulse empfängt und die Ladung bzw. Entladung
des Integrators steuert.
Das Prinzip einer solchen Modulation ist entsprechend dem Stande der Technik wohlbekannt; es soll hier
nicht mehr erläutert werden. Diese Modulationsart hat
in ein Problem aufgeworfen, das insbesondere dann zum
Tragen kommt, wenn bei Leerlauf des Eingangssignals Rauschen auftritt. Zwei veröffentlichte Arbeiten befassen
sich mit diesem Problem: Der Aufsatz »Kompaiidierte Deltamodulation bei der Telephonie« von S. J.
Brolin und J. M. Brown im Band Com-16 No. 1, Februar
1968 in der Zeitschrift »IEEE Transactions cn Communication Technology« und der Aufsatz »Leerlaufkanalrauschen
der Deltamodulation« von P. P. Wang in Band Com-16 No. 5. Oktober 1%8. gleiche
Zeitschrift. Das zur Betrachtung kommende Rauschen, das auch als Leerlaufrauschen bezeichnet wird, entsteht
dadurch, daß die Stromwerte, die die positiven und negativen Schritte definieren, nicht exakt gleich sind.
Wenn sie gleich wären, würde die Modulation bei
21) leerlaufendem Eingang durch eine Aufeinanderfolge
von gleich großen positiven und negativen Schritten gegeben sein. Praktisch trifft dies jeuoch nicht zu, und
eine leichte Abweichung tritt auf. die gelegentlich zwei positive Schritte oder zwei negative Schritte erscheinen
läßt, die bei Wiederholungen zu einem sehr unerwünschten Grundrauschen führen.
Bei Schaltungsanordnungen zur Deltamodulation ist es auch bekannt, einen Integrator zu verwenden, der mit
einer Ladeschaltung verbunden ist und dessen Ausgang
i"> zu einem Vergleicher führt (»Pictorial Transmission
with HIDM« von M. R. Winkler, IEEE International Conv. Rec. 1965, Seiten 285 bis 291). An den Vergleicher
ist über einen Verstärker ein Impulsmodulator angeschlossen,
der Taktimpulse er,ipfängt und Impulse zur
Steuerung der Ladung und Entlud ing des Integrators erzeugt. Diese Schaltung enthält jedoch keine Mittel,
um das oben erwähnte störende Grundrauschen zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Schaltungsanordnung zur Ladung und Entladung eines bei der Deltamodulation verwendeten Integrators zu
schaffen, mit der das Leerlaufrauschen eingeschränkt wird. Die Merkmale zur Lösung dieser Aufgabe sind im
Anspruch 1 gekennzeichnet. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung an.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es
zeigt
F ι g. I die Schaltungsanordnung eines ( odierers
entsprechend der vorliegenden Erfindung.
F ι g. 2 eine Abwandlung der gemeinsamen Strom
quelle gemäß F ι g. t.
Fig. 3 drei verschiedene fälle der Wellenform des
dem verwendeten Integrator /ugeführten Stromsund
Fig.4 Wellenfunnen, mit deren Hilfe d>e automat!
sehe iCorreklurfunktion des der Erfindung entsprechenden
Codierers erläutert wird.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Deltamodüliereinrichtung.
Das zu codierende Eingangssignal wird einer Summierschaltung 11 zugeführt, deren zweiter Eingang
durch einen Integrator 12 herkömmlicher Art gespeist wird. Der Ausgang der Summierschaltung ist mit dem
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---|---|---|---|
FR6935777A FR2063496A5 (de) | 1969-10-14 | 1969-10-14 |
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DE2045705A1 DE2045705A1 (de) | 1971-04-29 |
DE2045705C2 true DE2045705C2 (de) | 1982-06-24 |
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ID=9041727
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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- 1969-10-14 FR FR6935777A patent/FR2063496A5/fr not_active Expired
-
1970
- 1970-09-16 DE DE19702045705 patent/DE2045705C2/de not_active Expired
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- 1970-10-08 JP JP8798370A patent/JPS502224B1/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1265619A (de) | 1972-03-01 |
FR2063496A5 (de) | 1971-07-09 |
JPS502224B1 (de) | 1975-01-24 |
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CH511536A (de) | 1971-08-15 |
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