DE2361637A1

DE2361637A1 - Analog/digital- oder digital/analogkonverter

Info

Publication number: DE2361637A1
Application number: DE19732361637
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: LM Ericsson Pty Ltd
Current assignee: Ericsson Australia Pty Ltd
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-12-11
Publication date: 1974-06-12
Also published as: JPS5012956A; NL7316933A; BE808484A; FR2210056A1

Description

L M Ericsson Pty. Ltd., Broadmeadows, Victoria, Australien Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter zur Umwandlung zwischen einem Digitalbitstrom und einem Amplitudenvariantenanalogsignal, wie etwa der Sprache, ineinander.

Eine bekannte Form der umwandlung ist die Deltamodulation, bei der das Analogsignal in einen Einbit-kodierten Bitstrom umgewandelt und als dieser übertragen wird, bei dem in einen gleichen Abstand voneinander aufweisenden Austastintervallen Bitimpulse vorhanden sind ("Eins"-Bit> oder nicht vorhanden sind ("Null"-Bit). Bei einem derartigen System ist es bekannt,

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die Kompandierung zu verwenden, um den Bereich der durch das System für eine vorgegebene Austastfrequenz kodierbaren Eingangsniveaus zu vergrößern, so daß eine gewünschte Übertragungsqualität aufrecht erhalten werden kann. Die Kompandierung kann erreicht werden durch Feststellen einer Folge von "Einsen" und "Nullen" in dem Bitstrom und Liefern eines Rückführungssignals als Antwort darauf. Das Rückführungssignal wird mit dem Analogsignal verglichen, und in Abhängigkeit davon, ob das Rückführungssignal kleiner oder größer als das Analogsignal ist, wird eine "Eins" oder eine "Null" übertragen.

Bei einem herkömmlichen Deltakompander wird eine vorbestimmte Folge von "Einsen" oder "Nullen" festgestellt und bewirkt, daß eine positive Strompulsvorrichtung eine Kapazität für die Dauer einer Taktperiode auflädt, wenn die Feststellung vorliegt. Das lineare Aufbauen der Spannung an der Kapazität bewirkt eine« proportionalen Spannungsanstieg oder -abfall in dem Ek akführungssignal, welches mit dem Analogeingang verglichen wird. Die Kapazität wird, über einen Widerstand entladen, und die Ausschwinggeschwindigkeit hängt von der Zeitkonstanten der Schaltung ab.

Dem oben genannten herkömmlichen System haftet eine Reihe von Problemen an. Beispielsweise ist die Stufengröße des Spannungsaufbaus an der Kapazität ein Kompromiß zwischen einer großen Stufe, die ein schnelles Einwirken der Rückführspannung auf das Analogeingangssignal ermöglicht, was aber starke Überbeträge für niedrige Analogsignale bewirkt, und einer kleinen Stufe, die einen akzeptablen Betrieb für Analogsignale mit niedrigem Niveau erlaubt, die aber eine niedrige Einwirkungsgeschwindigkeit für Signale mit hohem Niveau zur Folge hat. Daher lassen sich mit herkömmlichen Kompandern keine optimalen Ergebnisse für hohe und niedrige Signalniveaus erreichen.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Konverter zur Umwandlung zwischen einem digitalen Bitstrom und einem Analogsignal von einem zum anderen zu schaffen, bei dem die obigen Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Analog/Digital- oder Digital/ Analog-Konverter gelöst, bei dem ein Rückführungssignal mit dem Analogeingangssignal verglichen oder zum Rekonstruieren des Analogsignals verwendet wird, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rückführungssignal abhängig ist von den Digitalbits in dem Bitstrom-Ausgang von oder -Eingang zu dem Konverter, daß der Konverter eine Kompandxerungsschleife mit einer Einrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins einer speziellen Bitfolge in dem Bitstrom und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kompandsignals zum Modulieren des Rückführungssignals aufweist, daß das Korn pandsignal mit einer nichtlinearen Charakteristik das Rückführungssignal in einem ersten Sinn um einen Betrag ändert, welcher groß ist, wenn die Häufigkeit des Auftretens dieser Bitfolge hoch ist, und um einen kleinen Betrag, wenn die Häufigkeit des Auftretens dieser Bitfolge niedrig ist, und in einem entgegengesetzten Sinn bei Nichtnachweisen dieser ' Folge um einen Betrag, welcher groß ist, wenn das Kompandsignal hoch ist, und um einen kleinen Betrag, wenn das Kompandsignal niedrig ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Deltakodierers zur Umwandlung eines Analogsignals in einen digitalen Bitstrom;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Deltakodierers zur Umwandlung eines digitalen Bitstroms in ein Analogsignal;

Fig. 3 eine Schaltung eines antilogarithmischen Konverters und eines Stromimpulsamplitudenmodulators der, Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2;

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Fig. 4 eine Schaltung einer Kompandstromimpulseinheit der Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 2;

Fig. 5 ein gleichförmiges Analogeingangssignal an dem Kodierer gemäß Fig. 1 und den erzeugten Digitalbitstrom sowie das Rückführungssignal von dem Kodierer von der nichtlinearen Kompandierung gemäß der Erfindung und das Rückführungssignal von einer linearen Kompandierung in einem bekannten Kodierer; und

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich der in Fig. 5, zur Illustration der verbesserten Nachlaufeigenschaften der nichtlinearen Kompandierung gegenüber der bekannten linearen Kompandierung in dem Fall, in dem sich das Analogeingangssignal plötzlich von einem hohen zu einem niedrigen Niveau ändert.

Der in Fig. 1 gezeigte Kodierer weist einen Komparator 20 mit zwei Eingängen 21 und 22 auf. Ein Analogeingangssignal am Eingang 21 wird mit einer Rückkopplung am Eingang 22 verglichen, und der Komparator liefert ein Ausgangssignal in Form eines hohen Wertes oder einer digitalen "Eins", wenn das Analogsignal das Rückkopplungssignal übersteigt, und ein niedriges Ausgangssignal oder eine digitale "Null", wenn das Rückkopplungssignal das Analogsignal übersteigt. Der Komparator wird mit 64 kHz getaktet, und sein Ausgang 23 liefert einen Digitalbitstrom von "Einsen" und "Nullen" in Abhängigkeit von den Werten am Analogeingang und des rückgekoppelten Signals relativ zueinander.

Der Ausgang 23 des Komparators 20 ist mit dem Eingang eines Vierbitschieberegisters 24 verbunden. Der Ausgang 25 des Schieberegisters ist der Digitalbitstrom, welcher auf Leitung gegeben wird. Da die Daten am Ausgang 25 die gleichen sind wie die Daten am Eingang 23 und lediglich um vier Taktperioden verzögert sind,

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ist es augenscheinlich, daß die Leitungsverbindung auch am Eingang 23 des Schieberegisters 24 vorgenommen werden könnte. Das 64 kHz-Taktsignal für die Vorrichtung wird an Verbindung 25 zum Schieberegister 24 vorgesehen.

Jede Stufe des Schieberegisters 24 ist mit einer Kompand-Logikeinheit 27 verbunden» Die Kompand-Logikeinheit 27 weist eine Anzahl von Torschaltungen auf und stellt.das Auftreten von vier "Einsen" oder vier "Nullen" in dem Schieberegister 24 fest. Der Ausgang der Kompand-Logikeinheit 27 ist mit einer Stromimpulseinheit.28 verbunden. Während der Periode, in der die Kompand-Logikeinheit 27 vier "Einsen" oder vier- "Nullen" in dem Schieberegister feststellt _g schwingt sie die Stromimpulseinheit 28 an und aktiviert diese , damit diese an ihrem Äusgsig 29 einen konstanten Strom positiver Polarität während der Zeitliefert, in der sie aktiviert isto Während der Periode„ in der die Kompand-Logikeinheit 27 keine vier "Einsen" oder vier "Nullen" in dem Schieberegister 24 feststellt, erzeugt die Strom- ■ impulseinheit an ihrem Ausgang 29 einen konstanten negativen Strom. In dieser Ausführungsform liefert der positive Strom einen Anstiegsstrom (attack, current), der bewirkt, daß das Rückkopplungssxgnal in seinem Wert zum Analogsignal hin anwächst, und der negative Strom liefert den Aussehwingstroia, welcher das Rückkopplungssxgnal reduziert, wenn das Rückkopplungssignal das Analogsignal übersteigt _t wie es im weiteren beschrieben wird. Der positive Strom von der Stromimpulseinheit 28 liegt in. der Größenordnung vom Hundertfachen des negativen Stroms in dieser Aus führungs form, kann aber auch in ein anderes Verhältnis ger trimmt werden. Während der Periode„ in der die Konstantstromvorrichtung aktiviert ist„ lädt der positive Äusgangsstrom derselben einen Kompand-Integrationskondensator 30 auf und bewirkt ein lineares Aufbauen der Spannung an der Kapazität» Der Wert der Kapazität 30 und der positive Strom sind so.gewählt, daß während einer Taktperiode (15,6 /us) die an der Kapazität aufgebaute Spannung jedesmal etwa 1Q0my beträgt, wenn vier "Einsen"

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oder vier "Nullen" auftreten. Wie oben ausgeführt, kann der Wert des Stromes getrimmt werden und auf diese Weise die aufgebaute Spannung verändert werden. Während einer Taktperiode wird, wenn die Konstantstromvorrichtung 28 negativen Strom an die Kapazität 30 liefert, die Kapazität entladen, und der Spannungsabfall an der Kapazität 30 beträgt etwa 1mV.

Die Spannung parallel zu der Kapazität 3O wird einem anfcilogarithmisehen Konverter 31 zugeführt» Der antilogarithmische Konverter 31 ist derart angeordnet, daß das Signal an seinem Ausgang 32 eine antilogarithm!sehe Stromfunktion der Eingangsspannung gemäß Gleichung (3) ist. Daher ruft für niedrigere Spannungen an der Kapazität 30 eine Spannungsänderung eine kleinere Änderung des AusgangsStroms von dem antilogarithm!sehen Konverter 31, während für höhere Spannungen parallel zu der Kapazität 30 dieselbe Spannungsärlerung eine wesentlich größere Stromänderung erzeugt. Es ist offensichtlich, daß bei häufigem Auftreten von vier "Einsen" oder vier "Nullen" in dem Schieberegister 24 die Spannung an der Kapazität 30 hoch ist, d»h» die Koinpandspannung wird hoch.

Der Ausgang 32 des antilogarithm!sehen Konverters ist mit einem Stromimpulsaplitudenmodulator 33 verbunden. Der Modulator 33 liefert einen Ausgangsstrom, der proportional dem Spannungssignal von dem antilogarithmischen Konverter 31 ist= Der Strom von dem Modulator 33 wird einem Integrationsnetswerk 34 zugeführt, welches das Stromsignal in ein Spannungssignal umwandelt, welches dem Komparator 20 an die Klemme 22 zurückgeführt wird. Die Spannung an der Klemme 22 ist die Rückkopplungsspannung, die dem Analogeingangssignal folgt. Wie bereits oben erläutert, hängt das Aus gangs signal des Komparator s -20 davon ab, ob das Analogsignal größer oder kleiner als das 'Rückführungssignal ist= Zusätzlich zu dem Signal von dem antilogarithm!scheu Konverter 32 e&|)fängt der Modulator 33 e.in Digitalsignal über sine Verbindungsleitung 35 von der ersten Stufe des Schieberegisters 24„

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Die Zuführung des Digitalsignals an den Modulator 33 ist eine Polaritätsverbindung, welche die Polarität der Stufenänderung in dem Rückführungssignal an den Komparator festlegt. Tritt beispielsweise eine "Null" auf der Verbindungsleitung 35 unmittelbar nach dem Auftreten einer "Eins" auf, dann wird die Polarität der Stufenänderüng in dem Rückführungssignal umgekehrt, da das Rückführungssignal das Analogeingangssignal übersteigt ο Für ein "flaches" Analogeingangssignal an dem Komparator würde der Bitstrom zu dem -Schieberegister 24 abwechselnd "Einsen" und "Nullen" aufweisen, und die Polarität der Stufenänderung würde für jede aufeinanderfolgende Taktperiode umgekehrt.

Der zugeh örige Dekoder ist in Fig« 2 gezeigt, und er hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der oben beschriebene Kodierer mit der Ausnahme, daß der Komparator 2O eliminiert und ein Filter 36 hinzugesetzt ist. Der übertragene Digitalbitstrom läuft in das Schieberegister 24 an einem Eingang 25 ein, und jedes Bit wird aufeinanderfolgend in das Schieberegister hinein getaktet» Das übrige der Vorrichtung ist identisch mit dem Kodierer bis hinunter zum Integrationsnetzwerk 34„ Das Spannungsausgangssignal vom Integrationsnetswerk 34 des Dekoders ist dasselbe wie das Rückführungssignal an ok¹ Verbindung 22 des Kodierers und ist daher ein Signal, welches sich dem Originalanalogeingangssignal annähert» Der Filter 36 dient zum Glätten des Signals vom Integrationsnetzwerk 34, um an seinem Ausgang 37 ein Signal zu erzeugen, welches das Originalanaiog·= signal sehr stark approximiert»

Im folgenden wird auf Fig„ 3 Bezug genommen, die eine kombinierte Schaltung aus dem antilogarithmischen Konverter 31 und dem Stromimpulsamplituäeranodulator 33 zeigt» Die Spannung parallel zu der Kapazität 30^ im weiteren als V_ bezeichnet, wird dem antilogarithmischen Konverter 31 an der Klemme 29 zugeführt und über einen Widerstand 38 zur Basis eines Transistors 39 geleitet» Die Basis des Transistors 39 ist über einen Widerstand 40 mit der

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Basis eines weiteren Transistors 41 verbunden. Die zwei Widerstände 38 und 40 bilden ein Spannungsteilernetzwerk. Der Transistor 39 wird mit einem konstanten Kollektorstrom I_ über

CL

ein Rückkopplungsnetzwerk mit einem Verstärker 42 und einem Widerstand 43 beaufschlagt. Der Strom I kommt von einer positiven Netzspannung 44, die in diesem Fall +5V beträgt, und ist abhängig vom Wert eines Reihenwiderstandes 45. Die Basis des Transistors 41 ist mit einer negativen Netzspannung 46 verbunden, in diesem Falle -5V.

Der Betrieb des antilogarithmischen Konverters stützt sich auf die Kollektorstrom (I) - Basisemitterspannungs (V_ßE) Charakteristik eines Transistors, der durch die folgende Gleichung (1) gekennzeichnet ist:

q v

¹C ^{= x}a ^exP* ""W ^C1) '

q = die Elektronenladung (Coulomb)

K = die Boltzmannsche Konstante

T = die absolute Temperatur (⁰K) sind.

Die Gleichung zeigt das logar it hinische übertragungsverhalten. Die Emitterspannung des Transistors 41 wird gesteuert durch die niedrige Impedanz des Temperatur-kompensierten Emitters des Transistors 39, d.h. die Emitterspannungen der beiden Transistoren werden durch V gesteuert in dem Verhältnis

BE R_{38 +} R₄₀ C

wobei R._ der Ohmsche Wert des Widerstandes 40 und R₃₈ der Ohmsche Wert des Widerstandes 38 ist.

Da I des Transistors 41 gezeigt ist als 1_R von dem Stromimpulsamplitudenmodulator 33, gilt

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^R4O *^U (3) .

R_{38 +} R₄₀

Der Strom I„ wird durch den Stromimpulsamplitudenmodulator 33 bezüglich der Polarität geschaltet. Ist die Spannung an der Polaritätsverbindung 35 zu dem Modulator 33 größer als eine Bezugsspannung 47 an der Basis des Transistors 48, dann wird ein weiterer Transistor 49 angeschaltet, und ein Strom I_n fließt von dem Integrationsnetzwerk 34 (Fig. 1 und 2) zu dem Kollektor des Transistors 49. Ist die Spannung an der Polaritätsverbindung 35 kleiner als die' Bezugsspannung 47, dann wird der Transistor 49 gesperrt und da: Transistor 48 leitend. Der Strom I_R fließt auf diese Weise von den zusammengehörigen Transistoren 50 und 51, welche als Stromreflektoren geschaltet sind, und ein Strom I_R fließt von' dem Kollektor des Transistors 51 zu dem Integrationsnetzwerk 34 über Leitung 52.

Im folgenden wird auf Fig» 4 Bezug genommen, welche eine Schaltung der Kompandstromimpulseinheit 28 zeigt. Diese Einheit ist ähnlich dem Modulator 33 und besteht im wesentlichen aus vier Transistoren 53, 54, 55 und 56, die miteinander in der gezeigten Weise verbunden sind. Mit 62 ist eine Konstantstromquelle Ia verbunden. Die Verbindung 57 führt zu dem antilogarithmischen Konverter 31 und einer Kapazität 30, während die Leitung 58 eine Verbindung von der Kompand-Logikeinheit 27 zur Basis des Transistors 54 über einen Widerstand 59 ist. Ist die Spannung an der Verbindung 58 (im weiteren als Kompandsteuerung bezeichnet) größer als die Bezugsspannung 47, dann ist der Transistor 54 leitend, und ein Strom I fließt von der Kapazität 30 zu dem Kollektor des Transistors 54. Ist die Spannung an der Kompandsteuerung kleiner als die Bezugsspannung 47, dann ist der Transistor 53 leitend und der Transistor 54 gesperrt. Die Spannung parallel zu dem Widerstand 60 V_ ist gleich dem Produkt I=Rf wobei R der Ohmsche Wert des Widerstandes 60 ist. Ein weiterer, mit dem Emitter des Transistors 56 verbundener Widerstand 61 hat einen Wert von dR, wobei d in diesem Fall 100 sein soll. Die

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Spannung parallel zu dR ist ungeSir gleich I_aR/ und daher fließt ein Strom von ungefähr I^/d von dem Kollektor des Transistors 56 in die Kapazität 30. Durch Einstellen des Wertes des Widerstandes 61, d.h. durch Ändern von d, wird das Verhältnis der Anstiegsstufengröße und der Ausschwingstufengröße variiert.

Der Betrieb des A/D-Konverters in Fig. 1 kann anhand eines sinusförmigen Eingangssignals für den Komparator 2O erläutert werden. Anfänglich beim Ansteigen der Sinuswelle liegt kein Rückführungssignal vor, und das erste Bit von dem Komparator ist eine digitale Eins. Die "Eins" wird zu dem Schieberegister 24 geführt und in den ersten Schlitz ausgetastet. Die digitale "Eins" in dem ersten Schlitz wird zu dem Modulator 33 durch die Polaritätsverbindung 35 übertragen. Der Modulator 33 erzeugt ein rückzuführendes Signal für den Komparator 20, und die Stufengröße dieses Rückführungssignals ist sehr klein und hängt vom Wert des Untergrundrauschens ab, welches vor dem sinEförmigen Eingangssignal in das System eindringt. Während der nächsten Taktperiode liegt die Rückführungsspannung noch weit unter dem Analogsignal, und so wird eine weitere "Eins" zu dem Schieberegister geführt, und die ursprüngliche "Eins" wird in den nächsten Schlitz geschoben. Die Polaritätsverbindung 35 liefert dem Modulator 33 in derselben Weise wie vorher ein Ausgangssignal, und ein weiteres Rückführungssignal derselben Stufengröße wie vorher wird dem vorhergehenden Signal hinzugefügt und zu dem Komparator zurückgeführt. Der Betrieb wird in dieser Weise fortgesetzt, und das Rückführungssignal wächst annähernd linear an, bis vier "Einsen" in dem Schieberegister 24 auftreten. Beim Aufzeigen von vier "Einsen" steuert die logische Einheit die Stromimpulseinheit an, damit ein Konstantstrom in die Kapazität 3O geleitet wird, um so die Stufengröße des dem Rückführungssignal hinzugefügten Signals zu vergrößern« Das Rückführungssignal beeinflußt den Analogwert so in einem größeren Maße als vorher. Das Signal durch den antilogarithmischen Konverter 31 ist jedoch bis jetzt auf einem niedrigen Niveau, und daher liegt

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das Ausgangssignal des antilogarithmischen Konverters niedriger als sein Eingang. Das Rückführung^signal ist noch kleiner als ' das Analogsignal, und während der nächsten Taktperiode wird ein weiteres "Eins"-Bit von dem Komparator 20 zu dem Schieberegister 24 geliefert. Die logische Schaltung stellt wieder vi er "Einsen" in dem Schieberegister fest und steuert die Konstantstromvorrichtung an, um die Stufengröße des dem Rückführungssignal h inzugeführten Signals weiter zu vergrößern» Dieser Vorgang wird fortgesetzt mit jeder "Eins", die in das Schieberegister 24. hineingeht. Das Eingangssignal an dem antilogarithmischen Konverter 31 erreicht jedoch schnell einen solchen Wert, daß sein Ausgangswert den Eingangswert übersteigt» Daher wird die Geschwindigkeit, mit der das Rückführungssignal das Analogsignal beeinflußt, schnell erhöht, und das Rückkopplungssignal übersteigt bald das Analogsignal. Auf den ersten Takt, nachdem das Rückführungssignal das Analogsignal überstiegen hat-, liefert der Komparator 20 eine "Null" an das .-Schieberegister 24„ Die logische Einheit 27 führt nicht vier aufeinanderfolgende gleiche Bits, und daher ist kein Ausgangssignal für die Stromimpulseinheit 28 vorhanden.. Die Stromimpulseinheit 28 liefert deshalb einen -ve-Polaritätsstrom, welcher die Kapazität 30 aufzuladen beginnt und reduziert die Spannung V zu dem antilogarithmischen Konverter 31» Die Polaritätsverbindung 35 liegt jetzt auf "Null", so daß die Schrittänderung des Rückführungssignals von dem vorherigen Wert subtrahiert wird. Der Wert des Schrittes ist kleiner als für die vorhergehende Taktperiode wegen der geringeren Ladung an der Kapazität 30»

Das Rückfuhrungssignal überschreitet weiter das Analogsignal in entgegengesetzten Richtungen, aber jedesmal um einen geringeren Betrag, bis die minimale Stufengröße erreicht wird und das Überschreiten ein Minimum annimmt.

Fig. 5 zeigt ein einheitliches Tonfrequenzburstsignal 64„ welches dem Digitalkodierer der gezeigten Ausführungsform zugeführt

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wird, um einen digitalen Bitstrom 67 zu erzeugen, der auf eine Leitung übertragen werden soll. Dem Tonfreguenzburstsignal überlagert ist das Rückführungssignal 66, welches von der nichtlinearen Kompandierung der Ausführungsform herrührt, und ein Rückführungssignal 65, welches von einer linearen Kompandierung bekannter Art herrührt. Die Rückführungssignale sind auch die Signale, die in den jeweiligen Dekodern gemäß der Erfindung bzw. gemäß dem Sband der Technik rekonstruiert werden würden, obwohl ein geeigneter Filter sicherstellen würde, daß das rekonstruierte Signal das Analogeingangssignal stärker approximiert. Der wesentliche Unterschied zwischen der linearen und der nichtlinearen Kompandierung besteht darin, daß ein System mit linearer Kompandierung nur die Stufengröße des Rückführungssignals oder rekonstruierten Signals um einen festen Wert ändern kann bei Empfang eines Signals, um die Stufengröße zvl vergrößern, während die nichtlineare Kompandierung mit einem antilogarithmischen Konverter die Sfcufengröße um einen Bruchteil der alten Stufengröße ändert. Mit anderen Worten ist für do.e lineare Kompandierung die neue Stufengröße gleich der vorhergehenden Stufengröße + einer Konstanten Cc) und für die nichtlineare Kompandierung die neue Stufengröße gleich der vorhergehenden Stufengröße + der vorhergehenden Stufengröße mal einer Konstanten (k).

Auf diese Weise beeinflußt die nichtlineare Kompandierung das Tonfreguenzburstsignal in der. durch Linie 66 gezeigten Weise, während die lineare Kompandierung langer braucht., um dieselbe Stufengröße zu erreichen, wie es bei 65 gezeigt ist«, Macht man dis Konstante ic) groß genug, damit das lineare Kompanäierungssystem in der gleichen Zeit wie das nichtlineare System verändert, dann wird der Betrieb des linearen Systems bei niedrigeren Eingangsniveaus völlig unstabil.

Fig, 6 ist ähnlich der Darstellung ia Fig» 5_f zeigt aber den Betrieb einer üicht:linearen Kompandierung, wie sie gern äß der Erfindung angewandt wird, und eine bekannte "lineare Kompandierung für ein Änalcgeingsingssignal, äessesSffsfctivspanaung (SMS) kon-

stant ist/ dessen Änderungen der Kurve über eine einzelne iöriode jedoch größer sind. Die durch die Kurve 65 angezeigte lineare Kompandierung stellt die Stufengröße ungefähr proportional zu der Durchschnittssteigung (Linienzeitdurchschnitt) ein, und so ist die Stufengröße nicht groß genug, um den hohen Steigungsbereichen des Signals mit niedrigen Störungen oder Abweichungen zu folgen. Ein System mit der schnellen nichtlinearen Kompandierung gemäß der obigen ausführungsform kann die Stufengröße innerhalb der Signalperiode ändern und daher ansteigen lassen, .um hohen monentanen Steigungen zu folgen, und verzögern, um niedrigen momentanen Steigungen zu folgen, d.h., die Kompandierung stellt ihre Stufengröße so ein, daß sie der momentanen Steigung folgt und kann dem gezeigten Analogsignal folgen. " '

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die Erfindung eine beträchtliche Verbesserung darstellt. Die Verwendung einer Stromimpulseinheit 28, welche Anstieg- und Ausschwingst&ie erzeugen kann, kann die Stufengröße schneller reduzieren, wenn ein übersteigen stattfindet. Darüber.hinaus ermöglicht die Verwendung eines antilogarithmischen Konverters 31 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung die Reduzierung der Stufengröße für Signale mit niedrigem Niveau und ein schnelles Vergrößern für einen plötzlichen Anstieg in dem Analogsignalniveau? so daß sich wesentlich bessere Nachlaufeigenschaften ergeben. ·

Gemäß einer Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Kompandierung so ausgerichtet sein, daß si«§fo5er weniger als vier Datenbits feststellt durch Ändern der Ansah! von Bits in dem Schieberegister 24 und entsprechend der Kompand-Logikeinheit 27. Der antilogarithmische Konverter kann ferner eine Widerstandsvorrichtung aufweisen, die eine Anzahl von linearen Funktionen verschiedener Steigungen, welche die kontinuierliche antilogarithmische Funktion der obigen Ausführungsform

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approximieren, erzeugen kann. Die Spannungsniveaus und Frequenzen können natürlich auch speziellen Anwendungen der Vorrichtung angepaßt werden. Die oben beschriebene Ausführungsform ist insbesondere in einer digitalen automatischen Wähi-Nebenstellen-Telephonanlage (PABX-System) anwendbar»

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Claims

Patentansprüche

1. Analog/Digital-oder Digital/Analog-Konverter, bei dem ein Rückführungssignal mit dem Analogeingangssignal verglichen oder zum Rekonstruieren des Analogsignals verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungssignal abhängig ist von den Digitalbits in dem Bitstrom-Ausgang von oder -Eingang zu dem Konverter, daß der Konvertei eine Kompandierungsschleife mit einer Einrichtung (27) zum Feststellen des Vorhandenseins einer speziellen Bitfolge in dem Bitstrom und eine Einrichtung (28, 30, 31, 33, 34) zum Erzeugen eines Kompandsignals zum Modulieren des Rückführungssignals aufweist, daß das Kompandsignal mit einer nichtlinearen Charakteristik das Rückführungssignal in einem ersten Sinn um einen Betrag ändert, welcher groß ist, wenn die Häufigkeit des Auftretens dieser Bitfolge hoch ist, und um einen kleinen Betrag, wenn die Häufigkeit des Auftretens dieser Bitfolge niedrig ist, und in einem entgegengesetzten Sinn bei Nichtnachweisen dieser Folge um einen Betrag_? welcher groß ist? wenn das Kompandsignal hoch ist, und um einen kleinen Betrag,? wenn das Kompandsignal niedrig ist.

2 ο Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Charakteristik eine kontinuierliche Charakteristik ist»

3 ο Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Charakteristik durch einen antilogarithmischen Konverter (31) gebildet wird, der einen Teil der Einrichtung zur Erzeugung eines Kompandsignals bildet, wobei das Kompandsignal das Ausgangssignal des antilogarithmischen Konverters (31) ist und eine antilogarithmische Funktion des diesem zugeführten Eingangssignals darstellt»

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4. Analog/Digital- oder Di^tal/Analog-Konverter nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Kompandsignals eine Stromimpulseinheit aufweist, welche einen Konstantstrom zur Änderung der Spannung an einer Kapazität (30) in einem ersten Sinn bei Nachweis einer speziellen Folge von Bits und einen Konstantstrom zur Änderung der Spannung an der Kapazität (30) im entgegengesetzten Sinn bei Abwesenheit dieser Folge liefert, wobei die Spannung an der Kapazität (30) ein linear ansteigendes oder fallendes Signal liefert, welches dem Eingang des antilogarithmischen Konverters (31) zugeführt wird.

5. Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach Anspruch

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstrom bei Feststellen der Folge etwa hundertmal größer ist als der Konstantstrom bei Nichtnachweis dieser Folge.

6. Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des antilogarithmischen Konverters (31) ein Stromsignal ist_ff welches einem Stromimpulsamplitudenmodulator (33) zugeführt wird, der-bestimmt, ob dieses Äusgangssignal dem Rückführungssignal der vorhergehenden Taktperiode hinzugefügt oder von diesem abgezogen wird, wobei der Modulator (33) das letzte Bit der speziellen Folge zum Treffen dieser Entscheidung empfängt»

7» Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet _s daß der antilogarithmische Konverter (31) ein Paar/Emitterschaltung miteinander verbundene Transistoren (39, 41) aufweist, daß der Emitter des einen Transistors temperaturkompensiert ist und die Spannung an der Kapazität dem Emitter des anderen Transistors zuführt, wobei der Kollektorstrom des anderen Transistors das Ausgangssignal liefert, welches eine antilogarithmische Funktion der Spannung an der Kapazität ist.

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8. Analog/Digital- oder pigital/Analog-Konverter nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulseinheit eine Konstantstromquelle und ein erstes Transistornetzwerk, welches als Zweiwegschalter wirkt und in Antwort auf die genannte Peststellung in eine Position, in der die Konstantstromquelle Strom von der Kapazität ableitet, geschaltet wird, aufweist und daß das erste Transistornetzwerk ohne die Feststellung in eine andere Position geschaltet wird, in der bewirkt wird, daß ein Transistornetzwerk mit zwei Transistoren einen Strom an die Kapazität liefert, der kleiner ist als der von der Kapazität abgezogene^ Strom, und abhängig ist von dem Verhältnis eines Widerstandspaares> von dem jeder mit dem Emitter von einem der Transistoren des zweiten Transistornetzwerkes verbunden ist.

9. Analog/Digital- oder Digital/Analog-Koaverter■■ nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Modulators (33) mit einem Integrationsnetzwerk (34) verbunden ist, welches das Modulatorausgangssignal von einem Stromsignal in ein Spannungssignal umwandelt und welches bewirkt, daß das Spannungssignal dem Rückführungssignal der vorhergehenden Taktperlo.de je nach dem vorliegenden Fall zugefügt oder von diesem abgezogen wird»

10. Analog/Digital-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungssignal einem Komparator (20) zugeführt wird_f welcher das Rückführuhgssignal mit dem zu konvertierenden Analogsignal vergleicht und eine digitale "Eins" erzeugt, wenn das Rückführungssignal kleiner als das Analogsignal ist, und eine digitale "Null" erzeugt, wenn das Rückführungssignal das Analogsignal während einer speziellen Taktperiode übersteigt.

11» Digital/Analog-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungssignal einem Filter zugeführt wird, welcher plötzliche Stufenänderungen

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in dem Rückführungssignal einebnet, um ein Signal zu erzeugen, welches das Originalanalogsignal eng approximiert.

12. Analog/Digital- oder Digital/Analog-Konverter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender gleicher Bits, welche

/detektiert werden, durch ein Schieberegister (25)/in dem digitalen Bitstrom gleich vier ist und daß eine logische Einheit (27) vorgesehen ist, welche ein Ausgangssignal erzeugt, wenn vier "Eins" oder vier "Nullen" in dem Schieberegister (25) auftreten.

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