NL7906750A

NL7906750A - Werkwijze en omzetter voor analoog-digitaal-omzetting.

Info

Publication number: NL7906750A
Application number: NL7906750A
Authority: NL
Original assignee: Cselt Centro Studi Lab Telecom
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1980-03-17
Also published as: JPS5920202B2; BR7905685A; FR2436531B1; NL184655B; NL184655C; FR2436531A1; JPS5539497A; US4310830A; IT7869106A0; SE7907451L; SE447523B; CA1124867A; IT1108198B; GB2036481A; DE2936301C2; DE2936301A1; GB2036481B

Description

Octrooibureau Lux

Lx 5581 ' Drs. J.H· Mommaerts

Aanvrager : CSELT - Centro Studl e Laborator! Telecomunicazioni

S.p.A., te Torino, IT

Titel ï Werkwijze en omzetter voor analoog-digitaal-omzettxng.

De uitvinding heeft betrekking op het coderen van analoge signalen, die in digitale vorm moeten worden overgedragen, en in het bijzonder op een omzettingsverkwijze en een daartoe dienende omzetter, waarbij de waarden van opeenvolgende monsters van een analoog 5 signaal in een reeks van tweetallige cijfers, die op deze waarden zijn betrokken, worden omgezet·

Zoals bekend wordt voor het digitaal coderen van analoge signalen eerst een monsterneming op bepaalde tijdafstanden bewerkstelligd, waardoor een reeks van in de amplitude gemoduleerde impul-10 sen wordt verkregen. Vervolgens wordt elke impuls gecodeerd door deze te vervangen door een tweetallig getal, dat zowel de amplitude als het teken ervan weergeeft. Deze codeerbewerking wordt in het algemeen bewerkstelligd door eerst het teken van het amplitudemonster vast te stellen, en vervolgens het monster met een bepaald aantal 15 stroom- of spanningsdrempels te vergelijken, waarvan de zin met het teken van het monster overeenkomt, teneinde door opeenvolgende benaderingen de amplitudewaarde van het monster vast te stellen· Het aantal drempels hangt daarbij af van de voor het coderen van de amplitude van het monster vereiste nauwkeurigheid, waarbij enerzijds een 20 grotere nauwkeurigheid de kwantisatieruis vermindert, doch anderzijds een groter aantal cijfers vereist. Volgens de aanbevelingen van internationale organisaties, die zich met impulscodemodulatie-telefoon-stelsels bezighouden, worden voor elk monster acht bit gebruikt, waarvan het eerste het teken voorstelt, en de overige zeven 128 ver-25 schillende amplitüdewaarden kunnen aangeven.

Bij bekende omzetters wordt het amplitudemonster eèrst aan een tekenherkenning onderworpen, en vervolgens met geschikte verge-lijkingsspanningen of -stromen vergeleken, die in het onderstaande positieve of negatieve drempels zullen worden genoemd, afhankelijk 30 van de uitkomst van de tekenherkenning, waarbij een bit 1 resp· 0 met een positief resp. negatief teken overeenkomt, terwijl n bit elk de waarde 1 of 0 kunnen hebben, afhankelijk van het feit, of het monster groter dan wel kleiner is dan de drempelwaarde, waarmede het achtereenvolgens wordt vergeleken. Na of tijdens het coderen treedt een sa-35 mendrukking op, waarbij het aantal bit van n tot zeven wordt herleid.

7906750 *

J

- 2 -

Bij signalen met zeer kleine amplitudewaarden leidt deze werkwijze echter tot fouten als een gevolg van een mogelijke onjuiste uitleg van het monsterteken. Een gevolg daarvan is, dat met drempels van het verkeerde teken wordt vergeleken, hetgeen leidt tot een 5 reeks van onderling gelijke bits aan de uitgang van een beslissings-trap. <

De oorzaken van deze onjuiste uitleg zijn gelegen in het feit, dat de tekenherkenning plaatsvindt wanneer het monster aan de beslissingsketen verschijnt, alvorens de overgangsverschijnselen, 10 die een gevolg zijn van de monsterneming, zijn uitgestorven. Wanneer het monster een betrekkelijk geringe amplitude heeft, kunnen deze overgangsverschijnselen tot een snelle opeenvolging van tekenomkeringen aanleiding geven, hetgeen de bovengenoemde gevolgen kan hebben. Het gebruik van dergelijke omzetters laat voorts niet toe een 15 tekenherkenning in overeenstemming met het eindgedeelte van de monsters te doen plaatsvinden, daar de kennis van het teken noodzakelijk is om het teken van de drempelwaarden te kiezen, waarmede de vergelijking moet plaatsvinden.

Deze nadelen worden overwonnen door de analoog-digitaal-20 omzetter volgens de uitvinding, die een amplitudecodering van het monster kan uitvoeren alvorens het teken ervan wordt herkend, waardoor een veel grotere beveiliging tegen fouten tengevolge van het niet uitgewerkt zijn van de overgangsverschijnselen wordt verkregen, terwijl de omzetter volgens de uitvinding voorts is voorzien van een 25 onderdeel, dat het tekenbit naar de eerste plaats in de logische woordvolgorde overbrengt, zoals dit volgens de genormaliseerde code vereist is.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het digitaal coderen van in de amplitude gemoduleerde impulsen, waarbij de verkregen 30 tweetallige woorden zowel het teken als de amplitude van de impuls voorstellen, welke impulsen dan tegelijkertijd en onafhankelijk van hun teken naar twee omzetters worden gezonden, en wel een voor positieve en een voor negatieve impulsen, die elk aan de uitgang impulsreeksen afgeven, welke impulsen ofwel alle de waarde 0 hebben, of de 35 amplitudecodering voorstellen, dit afhankelijk vein het feit, of er een afwijking dan wel een overeenstemming bestaat tussen het teken van de impuls en het teken, waarvoor de betrokken omzetter is ontworpen. Deze reeksen worden vervolgens bit voor bit bij elkaar opgeteld, zodat op een enkel kanaal de opeenvolgende coderingen van alle 7906750 >· - 3 - impulsen beschikbaar komen, terwijl bet imp tils teken a a,η bet einde van de codering van de amplitude wordt Tastgesteld op grondslag Tan de herkenning van die omzetter, die de impulscode beeft geleverd, welk teken vervolgens op een wijze wordt gecodeerd, die verenigbaar 5 is met de binaire codering van de amplitude. Het logische woord, dat de amplitude- en tekencodering van de impuls bevat, wordt vervolgens op geschikte wijze gelijktijdig opgeslagen en vervolgens reeksgewijs uitgevoerd, waarbij de afzonderlijke bits op de vereiste wijze worden gerangschikt.

10 De uitvinding verschaft verder een omzetter, waarmede deze werkwijze kan worden uitgevoerd.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig. 1 een blokschema van een analoog-digitaal-omzetter 15 volgens de uitvinding; en fig. 2 een uitvoeriger blokschema van een terugkoppelings-omzetter, die voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding geschikt is.

De keten van fig. 1 omvat twee omzettere CA en CB, waarvan 20 de ene voor positieve en de andere voor negatieve amplitudemonsters bestemd is. Deze omzetters, die van de bij digitale overdracht gebruikelijke vorm zijn, leveren een gecodeerd tweetallig getal met een aantal bit (gewoonlijk zeven) voor elk amplitudemonster, waarvan het teken overeenstemt met het teken, waarvoor de betrokken om-25 zetter bestemd is. Vanneer het teken van het monster tegengesteld aan dat van de omzetter is, zal het uitgangssignaal ervan bestaan uit een reeks van onderling gelijke bits, in de regel met de waarde 0.

De door CA en CB geleverde tweetallige woorden op uitgangs-30 leidingen 8 resp»9 worden vervolgens bit voor bit door een opteltrap A bij elkaar gevoegd, waarbij aan de enkelvoudige uitgang 11 daarvan een reeks tweetallige woorden verschijnt, die zowel op positieve als op negatieve amplitudemonsters betrekking hebben.

De gegevens ten aanzien van het monsterteken worden aan 35 het einde van de voornoeode bewerking aan de codering toegevoegd, welk teken wordt bepaald door een herkenning van de omzetter CA of CB, die de betrokken gegevens heeft verschaft. De logische trap, die hiertoe dient, is met LS aangeduid. Deze trap levert een tekenbit aan een uitgang 10, die naar een keten SS voert, waaraan over de 7906750 r ‘is -Afleiding 11 tevens de codering van het amplitudemonster wordt toegevoerd. Deze trap bestaat uit een stel geheugenregisters, waaraan de gegevens gelijktijdig kunnen worden toegevoerd, welke gegevens vervolgens in een bepaalde volgorde daarvan kunnen worden afgenomen. Op 5 deze wijze wordt aan een uitgangsleiding 6 een tweetallig woord toegevoerd, dat zodanig is gerangschikt, dat op de eerste plaats het tekenbit verschijnt, terwijl de volgende bits betrekking hebben op de amplitude, te beginnen met die van de grootste drempelwaarde.

Fig. 2 toont een uitvoeriger blokschema van een terugkoppe-10 lingsomzetter volgens de uitvinding, waarbij met onderdelen van fig.

1 overeenkomende onderdelen met dezelfde verwijzingsgetallen zijn aangeduid.

Twee trappen CC en CC' leveren vergelijkingswaarden, die als stroomdrempelwaarden met positief resp. negatief teken dienen, 15 afhankelijk van het teken van de daarmede verbonden voedingsstroom-bron, dit onder besturing van een stuurtrap SC, die de codering regelt.

Leidingen 2 en 3 zijn met een positieve resp. negatieve spanningsbron verbonden, teneinde twee tegengestelde stroomzinnen in 20 de trappen CC resp. CC’ te leveren.

Aansluitingen E^ resp. dienen voor het toevoeren van stuursignalen, die voor het inschakelen van de afzonderlijke drempelwaarden dienen, en die van overeenkomstige aansluitingen resp. T| van de trap SC afkomstig zijn.

25 Binnen de blokken CC en CC’ zijn n stroombronnen aanwezig, die in overeenstemming met deze stuursignalen kunnen worden ingeschakeld, en die in het beschouwde geval bestaan uit weerstanden R^ resp. R^, die elk in serie met een als schakelaar werkende diode D^ resp. D^ zijn geschakeld. Door middel van een bijbehorende weerstand 30 R resp. R' wordt een verbinding naar de massa verkregen, door welke weerstanden alle door de betrokken trap CC resp. CC’ vloeiende stromen vloeien en bij elkaar worden gevoegd.

Bij 1 worden de van een bekende monsternemer afkomstige am-plitudemonsters toegevoerd. Door tussenkomst van ontkoppelweerstan-35 den RA resp. RAr worden deze monsters naar een verbinding Af resp. 5 gevoerd, die enerzijds met een bijbehorende trap CC resp. CC', en anderzijds met een blok CS resp. CS’ zijn verbonden.

De laatstgenoemde blokken-zijn drempelwaardevergelijkers, d.w.z. ketens, die een vergelijking kunnen uitvoeren tussen enerzijds 79 0 6 7 5 0.

Ik - 5 - Η eea «an de ingang ervan toe- resp· afgevoerde stroom van een ampli-tudemonster en anderzijds een aan dezelfde ingang toe- resp· af gevoerde stroom van die stroombron van de bijbehorende trap CC resp.

CC*, die op dat ogenblik is ingeschakeld. Aan de uitgang van deze 5 vergelijkers verschijnt een tweetallig signaal, dat de uitkomst van deze vergelijking aangeeft· IN is een logische omkeertrap, die aan de uitgang van de vergelijker CS is geplaatst, en die de uitgangsbits van CS kan complementeren. De noodzaak van deze omkering zal in het onderstaande 10 nog worden toegelicht· De uitgangssignalen van IN en CS* op een bijbehorende verbinding 8 resp· 9 worden bit voor bit in een opteltrap A bij elkaar gevoegd, en worden vervolgens naar een keten B gezonden, aan de uitgang 6 waarvan een gegevensstroom verschijnt, die in overeenstemming is met de voor impulscodemodulatie geldende normen, en 15 wel door de afzonderlijke bits in het logische woord dienovereenkomstig te rangschikken·

De stuurtrap CS ontvangt over de verbindingen 8 en 9 de gegevens ten aanzien van de uitkomst van de vergelijkingsbewerking, die door de vergelijkers CS en CS* is uitgevoerd, en zendt afhanke-20 lijk daarvan geschikte stuursignalen naar de blokken CC en CC* over niet afgeheelde verbindingen tussen de klemmen resp. en overeenkomstige klemmen resp. E^. De tijdsignalen voor de afzonderlijke blokken worden door een geschikte tijdbasis geleverd, die met BT is aangeduid. De door CC of CC' geleverde stroomdrempelwaarde 25 wordt vergroot of verkleind met eea grootheid, die na elke vergelijkingsbewerking wordt gehalveerd, afhankelijk van de uitkomst van deze bewerking zelf· Voorts levert SC over een leiding 10 het tekenbit van het amplitudemonster, welk bit is verkregen door na te gaan, welke drempelwaardevergelijker de monstercodering heeft geleverd.

30 De werking van de keten van fig. 2 zal nu worden nagegaan, waarbij wordt aangenomen, dat eea amplitudemodulatiesignaal aan de ingang 1 aanwezig is. Door tussenkomst van BA en BA' bereikt dit signaal de beide vergelijkers CS en CS’, en wordt daarin vergeleken met de stroomdrempelwaarden, die door de trappen CC resp. CC' worden ge-35 leverd. Vanneer het ingangssignaal positief is, zal de vergelijking, die in CS wordt uitgevoerd aan de hand van de positieve drempelwaarden, aan de uitgang van CS een signaal met de waarde 1 leveren, terwijl in CS*, aangezien de werkzame drempelwaarde daarin negatief is, de uitkomst een 1 of een 0 ka.n zijn, afhankelijk van het feit of de 7906750 - 6 - stroomwaarde van het monster groter dan wel kleiner is dan de op dat ogenblik aanwezige en van CC’ afkomstige stroomsterkte.

In het beschouwde voorbeeld geschiedt de vergelijking van het amplitudemonster met de drempelwaarden op een wijze, die door SC 5 wordt bestuurd, welke trap stuursignalen naar de aansluitingen E^ resp. E_I zendt. Het monster wordt eerst met de grootste drempelwaarde vergeleken, en vervolgens, afhankelijk van de uitkomst van deze vergelijking, of wel met een nieuwe drempelwaarde, die wordt verkregen door bij de eerstgenoemde de helft van de waarde daarvan op te 10 tellen, of wel met deze halve drempelwaarde zelf. De vergelijkingen gaan zo voort door volgende drempelwaarden met steeds de helft van de voorafgaande bij deze laatste op te tellen of daarvan af te trekken, totdat de codering van het monster volledig is. Al deze vergelijkingen vinden op regelmatige door BT bepaalde tijdafstanden 15 plaats.

De benaming omzetter van de terugkoppelingssoort is ontleend aan dit kenmerk van een voortdurende invloed van de uitkomst van een voorafgaande'vergelijking op de voor een volgende vergelijking te gebruiken drempelwaarde.

20 Er wordt opgeraerkt, dat, ondanks het feit, dat de verge lijkingen gelijktijdig in CS en CS’ worden uitgevoerd, er geen kans op fouten bestaat, daar er op slechts een van de verbindingen 8 en 9 een bruikbaar tweetallig woord verschijnt, terwijl op de andere verbinding slechts een uit een reeks van nullen bestaand woord aanwezig 25 is. Bij samenvoeging in A van de beide reeksen wordt dus steeds de gewenste uitkomst verkregen, ongeacht het teken van het amplitude-monster.

In het bijzonder zal CS als een gevolg van een vergelijking met een positief amplitudemonster een reeks van logische waarden 1 30 leveren, wanneer de spanning aan de ingang, rekening houdend met zowel het teken van het monster als dat van de ingeschakelde drempelwaarde, positief is ten opzichte van de massa-aansluiting. Bij negatieve monsters levert CS’ een reeks van nullen. Om de uitgangssignalen van de beide vergelijkers met elkaar verenigbaar te maken, is de 35 omkeertrap IN achter CS geschakeld. Wanneer nu een monster een teken heeft, dat tegengesteld is aan dat, waarvoor een vergelijker is bestemd, bestaat het tweetallige woord aan de uitgang ervan slechts uit een reeks van nullen.

De opteller A zal aldus bit voor bit de signalen op de ver- 7906750 - 7 - bindingen 8 en 9 bij elkaar optellen, waarbij aan de uitgang ervan een reeks van woorden van elk zeven bit zal versciii jnen, die de tweetallige code van de amplitude van het monster voorstelt· Het teken van het monster wordt door SC bepaald aan het einde van de codeerbe-5 werking, afhankelijk van de vergelijker, die de code heeft geleverd. Wanneer CS deze vergelijker is, d.w.z. de vergelijker, die aan de positieve spanning ligt, is het monster negatief en omgekeerd. Bij zeer kleine amplitudewaarden, die niet tot een bit 1 aan de uitgang van A leiden, wordt de tekenherkenning uitgevoerd in de tijd, die 10 met het laatste bit overeenkomt, zonder een van de stroombronnen aan de ingang van de vergelijkingstrap in te schakelen.

Br wordt opgemerkt, dat in dit geval de herkenning plaatsvindt in een tijdsinterval, waarin de overgangsverschijnselen reeds zijn uitgestorven, zodat de kans op fouten zeer gering is. Bovendien 15 vindt het coderen in een bepaalde volgorde plaats, en wel te beginnen met de grootste drempelwaarde en vervolgens afdalend naar de drempelwaarde 0 voor het bepalen van het teken. De tekengegevens worden gecodeerd in een bit, dat over de verbinding 10 naar B wordt gezonden, waar dit bit dus de laatste plaats in het woord inneemt. De 20 keten B moet nu een aanpassing aan de voor impulscodemodulatie geldende normen uitvoeren, en wel door dit tekenbit naar de eerste plaats over te brengen. B kan bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als een register, waarin alle gegevens naast elkaar worden opgenomen, en vervolgens reeksgewijs worden uitgevoerd, te beginnen met het tekenbit.

25 Het zal duidelijk zijn, dat de voorgaande beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven, en dat nog vele wijzigingen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.

* 7906750

Claims

1. Werkwijze voor het digitaal coderen van in de amplitude gemoduleerde impulsen, waarbij de verkregen tweetallige woorden het teken en de amplitude van de impulsen voorstellen, met het kenmerk, dat de gemoduleerde impulsen gelijktijdig en onafhankelijk 5 van hun teken naar twee omzetters worden gezonden, en wel een voor positieve en een voor negatieve impulsen, welke omzetters elk aan hun uitgang een reeks logische nulwaarden dan wel een de impuls-amplitudecodering voorstellende reeks kunnen afgeven, dit afhankelijk van het feit, of het irapulsteken afwijkt dan wel overeenstemt 10 met het teken, waarvoor de betrokken omzetter is ontworpen, dat deze reeksen vervolgens bit voor bit bij elkaar worden gevoegd, teneinde de opeenvolgende coderingen van alle impulsen op een verbinding beschikbaar te maken, waarbij het impulsteken aan het einde van de amplitude codering wordt bepaald op grondslag van de herkenning van de 15 omzetter, die de codering heeft geleverd, terwijl het teken op een wijze wordt gecodeerd, die verenigbaar is met de vereiste tweetallige coderingsvorm, en dat het logische woord, dat de amplitude- en tekencodering van de impuls bevat, gelijktijdig wordt opgeslagen en daarna in de gewenste volgorde wordt afgelezen. 20

2. Omzetter voor het uitvoeren van de werkwijze volgens con clusie 1, gekenmerkt door twee ontkoppelketens (BA, BA'), waarvan de ingangen met een gemeenschappelijke aansluiting zijn verbonden, waaraan, in de amplitude gemoduleerde impulsen kunnen worden toegevoerd, door twee stel stroombronnen (CC, CC), waarvan de afzon-25 derlijke bronnen onafhankelijk van de andere kunnen worden ingeschakeld in overeenstemming met stuursignalen, waarbij de zin van de geleverde stromen aan het ene stel tegengesteld is aan die van de stromen van het andere stel, door tvree drempelwaardevergelijkers· (CS, CS'), die de in de amplitude, gemoduleerde impulsen kunnen vergelij-50 ken met de van de bijbehorende stel stroombronnen afkomstige stromen, waarbij een tweewaardig uitgangssignaal kan worden geleverd, waarbij de ene waarde optreedt, wanneer de impuls groter, en de andere wanneer deze kleiner is dan de drempelwaarde, door een omkeertrap (IN), die met de uitgang van een van deze vergelijkers is verbonden, 35 door een opteltrap (A), die de tweetallige signalen van deze omkeertrap en die van de andere vergelijker bij elkaar kan voegen, door een stuurtrap (SC), die een bit kan afgeven, dat met het teken van 7906750 Ί: -Side gemoduleerde impulsen overeenkomt, en afhangt van de herkenning van de vergelijker, die de amplitudecodering heeft geleverd, terwijl deze trap voorts is ingericht om stuursignalen naar de stellen stroombronnen te zenden, teneinde de afgegeven stroom daarvan te 5 doen toenemen dan wel afnemen, afhankelijk van de uitkomst van de voorafgaande vergelijking, door een of meer stroombronnen van een stel in dan wel uit te schakelen, en door een logische keten (B), die in hoofdzaak bestaat uit een register, waarin de door de optel-ler (A) geleverde tweetallige signalen en het door de stuurtrap (.SC) 10 geleverde tekensignaal kunnen worden opgenomen, terwijl de opgenomen signalen in reeksvorm met een afwijkende volgorde kunnen worden afgenomen· » 7906750