DE1945205C - Übertragungssystem für Analogsignale veränderlicher Amplitude mit Pulscodemodulation - Google Patents

Description

I 945 205

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem Für Analogsignale veränderlicher Amplitude, mit periodischer Amplimdemibtastung des Analogsignals und mit Amplitiidenkompressionscodierung dieses Signals durch einen Coder und Amplitudenexpansionscodierimg desselben Signals durch einen Decoder, wobei die abgetastete Amplitude in dem Coder in binärcodierte Signalgruppen entsprechend einer angenähert logarithmischen Beziehung zwischen dieser Amplitude und der ganzen Zahl, die jeder dieser Gruppen im arithmetischen Binärcode entspricht, umgesetzt wird, wobei der Coder mehrere in einer Kaskade geschaltete Dämpfungsglieder aufweist und an den Eingang des ersten dieser Dämpfungsglieder eine der abgetasteten Amplitude proportionale Spannung angelegt wird und wobei die am Eingang jedes dieser Dämpfungsglieder angelegte Spannung mit einer konstanten Bezupspannung verglichen wird.

Bekanntlich ist ein Cuder ein System, das ein elektrisches Analogsignal, das in Form einer elektrischen Spannung eircs W rt;s, der i'er Amplitude dieses Signals proportional ist, vorliegt, in eine codierte Gruppe umgeformt, die eine Binärzahl darstellt, bei der die darstellenden Elemente durch Impulssignale, die gleichzeitig ausgesendet werden können, gebildet werden, und die Amplituden aufweisen, die nur den einen oder d:n anderen von zwei - gewöhnlich Eins oder Null entsprechenden -- Werten gemäß dem entsprechenden Wert des Binarelementes annehmen können.

Ein Coder wird als linear bezeichnet, wenn die Werte der zu codierenden Spannungen in form /on Werten wiedergegeben werden, die sich stetig längs einer Geraden ändern, wobei die Proportionalität dieser Spannungen auf die zu codierenden Amplituden übertragen, d. h. durch Binärzahlen dargestellt wird.

Ein derartiger Codertyp benötigt ci.ic große Genauigkeit in jedem der verschiedenen Niveaus, die durch eine Quantisicrungsstufe voneinander getrennt sind. Diese Genauigkeit muß in dem Maße größer werden, wie der dynamische Bereich des ursprünglichen Signals anwächst.

B;i einer Fernsprechanlage können z. B. die Amplimdcnverliältnisse zwischen dem untersten Codierungsniveaus und dem obersten den Wert 1000 erreichen, was eine Codierung mit einer Dynamik von 60 db umfaßt.

Die Codierung der unteren Niveaus muß mit großer Genauigkeit vorgenommen werden, während für die Codierung tier oberen Niveaus eine gewisse Toleranz zulässig ist. Bekanntlich ist es daher vorteilhaft, an Stelle eines linearen Coders einen sogenannten Knmpressionscodcr zu benutzen, der es ermöglicht, in allen Niveaus eine nahezu konstante Approximation zu erreichen.

Das zur Darstellung der zu codierenden Spannungen fceignctütc Kompressionsgesetz ist dus folgende, das IkIi ausgedrückt in reduzierten Variablen als ein bezüglich Null symmetrischer Ausdruck darstellt:

y --: In(I |-/t.v)/ln(l | //)

I licht! bedeutet

>> die Ordnung der Quantisieriingssttifc im Sinne /.!!nehmender Amplituden gerechnet;

/ι die Gesamtzahl der Quantisierungsstiifen;

V_v den Augenblickswert der zu codierenden Spannungen, der an den Eingang des Coders für die Stufe der Ordnung ρ gelegt wird;

Khihj den maximalen Spannungswert, der dem stärksten zu codierenden Signal entspricht;

μ einen dimensionslosen Parameter, dessen optimaler Wert !00 ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssytem der eingangs genannten Art zu schaffeii, das dem vorgenannten Kompressionsgesetz möglichst genau folgt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jedes der Dämpfungsglieder mit einem Umschalter versehen ist, der von einer dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dieser angelegten Spannung und dieser Bezugsspannung entsprechenden zweiwertigen Differenzspannung gesteuert wird und entsprechend den einen oder den anderen von zwei Dämpfiingswerten dem betreffenden Dämpfungsglied gibt, daß ferner die Gesamtheit der zweiwertigen Differenzspannungen, die den verschiedenen Dämpfungsg.^!;.edern entsprechen, an einen logischen Schaltkreis gelegt wird, der eine erste Teilgruppc von codierten Binärsignalen liefert, die im Binärcode die Zuordnung der abgetasteten Amplitude zu einer Reihe logarithmisch verteilter Amplituden-Intervalle zwischen den möglichen minimalen und maximalen Werten dieser Amplitude darstellt, und daß die am Ausgang der Dämpfungsglicderkaskade erhaltene Spannungsamplitude durch einen linearen Coder in eine zweite codierte Binärsignalgruppe umgesetzt wird.

Zweckniäliigerweise ist der Decoder mit Einrichtungen versehen, um die Jesamtheit der codierten Signalgruppen zu empfangen und din.-n erste Teilgruppe zur Steuerung von Umschaltern zu verwenden, von denen jeder ein einzelnes Element einer Folge von

kaskadengcschalteten Dämpfungsglied™ in Betrieb setzt oder nicht, von denen das erste durch einen linearen Decoder gespeist wird, der die zweite Teilgruppe mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle decodiert, während die empfangenen codierten Signale der ersten Teilgruppc an einen entsprechenden Eingang von einer Mehrheit von Eingängen eines durch logische Organe gebildeten Schaltkreises gelegt werden und die Ausgänge dieses letzteren Schaltkreises jeden dieser letzteren Umschalter gemäß dem binären Wert jedes der an diesen letzteren Eingängen empfangenen Signale in Betrieb setzt oder nicht, wodurch am Ausgang dieser Elementenfolge dicdecodierten Signale erhalten werden. Der erfindungsgemäße Coder erfüllt die obengenannte Gleichung sehr gut, und zwar durch Vcrwen-

dung von zwei Teilgruppen von codierten Binärziffern, von denen die erste die Ordnung unter einer Folge von Amplitudenintervallen darstellt, die die möglichen Amplitudenbereiche des zu codierenden Analogsignals abdecken und deren Grenzwerte geometrisch abgestuft sind, wobsi das Intervall die Amplitude dieses Analogsignals enthält, während die zweite Teilgruppe in linearem Binärcode die Größe der Differenz zwischen der letztgenannten Amplitude und dem unteren Grenzwert des letztgenannten Intervalls darstellt, und zwar nach einer Teilung oiescr Differenz durch einen von der genannten Ordnung abhängigen Faktor. Ein Binärsignal dient zur Darstellung des algebraischen Vorzeichens der genannten Amplitude.

Der Coder gemäß der Erfindung wie auch bestimmte Coder gemäß dem Stund der Technik verwenden die Minden die in dem Binürsystem ausgedrückten Zuhk-nO bis 63 betreffenden Feststellungen:

Wenn man dus Intervall (0,63) in acht Intervalle (0,7), (K,|5), (16,23) ... (56,63) teilt, sieht man, da» die drei Binärelemente »links« (d. h. höchster Ordnung) 0 für das Intervall (.0,7), I für das Intervall (KJ5) ... usw. wiedergeben. Sie legen damit die Ordnungen von 0 bis 7 der oben angeführten acht Ci r up pen fest.

Die drei Binärelemente »rechts« (<J. h. niederster Ordnung) geben in jeder Gruppe die Ordnungsfolge jeder Zahl der Gruppe wieder, der Ordnung, die sich ebenfalls von 0 bis 7 ändert.

Der erfnuh igsgemäße Coder weist im wesentlichen twei Einheiten auf, die, wenn man an il.re Eingangsfclemmen Spannungen, die den Zahlen 0 bis 1024 <ider 0 bis 1024 entsprechen, legt, folgendes wiedergeben: für die eine der Einheiten die drei Binäreleinente links der Zahlen ΰ bis 63, für die a'.dere die drei pinärelemente rechts derselben Zahlen 0 bis 63.

Die erste Einheit empfängt a"n ihren Eingangs-Jdemir.en die zu codierenden Spannungen, um deren Amplitude mit Hilfe einer Widerstandshilfslinie (Dämpfungswiderstand) zu teilen und die auf diese Weise erhaltenen Teilspannungen mit festen Bezugsspannungen zu vergleichen, was dieser Einheit ermöglicht, gleichzeitig sieben Signale 0 oder 1 auszusenden, deren Codierungsbedingungen sich gemäß der Ordnung der Gruppe, bei der diese zu codierende. Spannung erscheint, unterscheiden.

Wie oben bereits aufgezeigt wurde, sind diese Gruppen von 0 bis 7 numeriert, woraus sich ergibt, daß diese erste Einheit ein Signal 0 gefolgt von sechs weiteren Nullen aussendet, wenn die τ.ti codierende Spannung Teil der Gruppe 0 ist, ein Signal 1 gefolgt von sechs Nullen für eine Spannung der Gruppe 1, zwei Signale 1 gefolgt von fünf Nullen für eine Spannung der Gruppe 2 usw. bis zur Gruppe 7, die durch sieben Sigiale I gekennzeichnet ist.

Diese sieben Sigiuilc werden an ein geeignetes logisches Schaltkreissystem gegeben, was es diesem ermöglicht, drei ninürdcmente entsprechend der Ordnung der Gruppe, bei der die ix\ codierende Spannung erscheint, auszusenden.

Auf diese Weise !^ct leicht einzusehen, daß man, wenn man die durch die erste erfindungsgemäße Codcreinheit erzeugten sieben Signale mit A, Ii, C, D, E, F, G und die drei betrachteten Elemente (von links nach rechts numeriert) mit Ti, Tl, 7'3 bezeichnet, die Booleschen Beziehungen erhält:

Wenn an dem Ausgang dieser Diimpfungsgliederkette tine geeignete Schal mug ungeordnet ist, die es erlaubt, sämtliche dieser Intervalle auf das Intervall (0 bis 7,5) zurückzuführen, sieht man, daß diese Spannungen, die diese Schaltung verlassen, durch einen »Linear«-Coder bekannter Art codiert werden können, der die drei Uinürclcmcntc »rechts«, die der zu codierenden Spannungen entsprechen, liefert. Dieser Linear-Coder stellt die zweite Einheit des erlindungs-

iQ gemäßen Coders dar.

Wie unten ge:«-igt wird, kann der erlindungsgemäße Kompressions-Coder verschiedene Abänderungen erfahren.

Die Arbeitsweise des Expansions-Decoders gemäß der Erfindung fußt au analogen Prinzipien wie den oben in Zusammenhang mit dem Kompressions-Coder aufgeführten.

Bei diesem Decoder versieht e.'n Spannungsgenerator mit drei Kommutatoren, die direkt durch Jie

ao rechten Binärelemente X, Y, /, gesteuert werden, eine zwischen zwei Verstärkersystemen liegende Widerstandsdämpfungskette mi* Spannung.

Diese letztere Einheit wird durch die Signale A, B, C, D, '·;, F, G gesteuert, die man mit einer logischen Schalt-

»5 kreisanordnung, ausgehend von den Binärsignalen 7Ί, T2, T3, die der Expansions-Decoder empfängt, wiederherstellen kann.

30 Man hat:	T1	+ T2	-I ^3 ~	/1	(5)
		T1	I T2 ^	β	(6)
		71 T	Ά Γ,	C	(7)
35			Τ", -	D	(K)
	T1	7":, 1-	rt r2,-:	E	(9)
			7", 7', =	F	(10)
40		T1	T2 T3 -	G	(ID

T₁ D (?)

T₂ BD \- F (3)

T₃---. AB I CD + EF I Π (4)

die den Aufbau ties obenerwähnten logischen Systems bestimmen. Am Anfang der die Spannung teilenden Dämpfungsgliedcrkettc erscheint, wie man im folgenden sieht: für die Gruppe 0 die in dem Intervall von 0 bis 7, 5 liegenden Spannungen, für die anderen Gruppen, die in dem Intervall von 7,5 bis 15,5 liegenden Spannungen.

Das Signal A steuert durch Zwischenschaltung eines Kommutators die Verstärkung des Verstärkers für die Sp;isungde^r Dämpfungskette, die Reihen- und Nebenschlußelemcnte aufweist.

Die anderen Signale B bis G steuern entsprechend die Einschaltung der Nebenschlußzweige der Dämpfungskette.

Djr am Ausgang der Dämpfungskette eingeordnete Verstärker liefert an seinem Ausgang die den \icrunclsechzig in dem Intervall 0 bis 1024 gewählten Zahlen proportionalen Spannungen.

Der Eing.ing des gleichen Verstärkers weist einen Kommutator auf, der die Polarität der Spannung um Ausgang dieses Verstärkers umkehrt, wenn die an dem Decoder anliegende Größe negativ ist.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, von denen

Fig. I einen crfindungsgemäßen Kompressions-Coder,

F i g. 2 und 3 schematisch Organe, wie sie in dem Coder von F i g. I verwendet werden, zeigen,

F i g. 4 gibt einen Expansions-Decoder gemäß der Erfindung und

F i g. 5 eine Variation eines erfindungsgemäßen Kompressions-Coders wieder.

F i g. 1 zeigt einen Komprassions-Coder gemäß der Erfindung. In dbser Figur stellt dar: 10 eine Vorrichtung zum Abtasten und Halten einer Spannung, die an ihrem Eingang das zu codierende Analogsignal empfängt. Die Vorrichtung kann von der Art jeden bekannten Typs sein, sie liefert an ihrem Ausgang eine konstante Spannung während der Dauer der Codierung der abgenommenen Amplitude.

20 stellt einen Pohritätsdiskriminator dar, der gleichzeitig ein Gleichrichter und Sender des codierten Signals ist. Die zu codierende Spannung ist jedoch an seinem Ausgang imm?r positiver Polarität. Was das codierte Signal betrifft, so stellt dieses das siebte Codeelement, das am Ausgang 21 des Coders erscheint, dar. Sein Wert ist null oder eins, je nachdem ob die Polarität der zu codierenden Spannung negativ oder positiv ist. Dieser Diskriminator kann von bekannter Art sein, gleichwohl soll im folgenden eine vorteilhafte Aiisführungsfornv deseslben beschrieben werden.

30 stellt die Vorrichtung dar, die im folgenden als »Analysator der zu codierenden Spannung« bezeichnet wird; das ist die Widerstandshilfili.iie, die den zugehörigen Organen zugeordnet ist, um die Aussendung der sieben Signale A, B, C, D, E, F, G zu erzeugen, die die Ordnung der Gruppe, bei der die zu codierende Spannung erscheint, festlegen.

40 bezeichnet die Einheit der logischen Schaltkreise, die die sieben Signale A bis G verwenden, um die drei Binärelemente links der Bhärzahl, die dem Wert der zu codierenden Spannung entspricht, darzustellen.

59 ist eine Subtraktio.isvorriehtung, die sich am Ausgang der Dämpfungskette des Analysator* 30 befindet, damit der Lhear-Coder 63 an seinem Eingang die richtigen Spannungen erhält.

Die Arbeitsweise des Kompressions-Coders von Figur 1 soll nun näher dargelegt werden.

Die Tabelle 1 int μ gibt die 6t vollständigen positiven Werte, deren Stellung das obenerwähnte Kompressionsgisitz angibt.

Tabelle 1

Ordnung	Zu	komprimierende Gesamtspannungswcrte	2	3	4	5	6	7
der Gruppe	0	1	10	11	12	13	14	15
0	8	9	20	22	24	26	28	30
1	16	18	40	44	48	52	56	60
2	32	36	80	88	96	104	112	120
3	64	72	160	176	192	208	224	240
4	128	144	320	352	384	416	448	480
5	256	238	640	704	768	832	896	960
6	512	576
7

Die erste Zeile dieser Tabelle stellt die natürliche Folge der Zahlen 0 bis 7 dar.

Die zweite Zeile erhält man, indem man 8 zu den Zahlen der ersten Zeile hinzuzählt.

Die dritte Zeile erhält man, indem man die Zahlen der zweiten Zeile verdoppelt; genauso wird für die vierte und die darauffolgenden Zeilen fortgefahren.

Für die beiden ersten Zeilen erfolgt die Codierung mit einer Genauigkeit von ± einer Halbstufe.

Danach nimmt die Genauigkeit von Zeile zu Zeile ab; sie geht von - einer Stufe für die codierten Werte der dritten Zeile bis ± 32 Stufen für die siebte Zeile.

Der Spannungsanalysator 30 erlaubt, wie bereits

erwähnt, die Gruppe zu bestimmen, bei der die zu codierende Spannung, die an seine Eingangsklemmen

3O_n, 3O₁₂ gelegt wird, erscheint.

Wie ebenfalls erwähnt, sorgt dieser Analysator 30 dafür, daß entsprechend a 1 den Klemmen 3D₃, 3O₄, 3O₅, 30_e, 3O₇, 3O₈, 3O₉ die Signale B, C, D, E, F, G, A der Werte 0 oder 1 erscheinen, die es erlauben, die Ordnung der Gruppe, bei der die zu codierende Spannung erscheint, zu identifizieren und durch Zwischenschaltung logischer Schaltkreise 40 diese Ordnung in einen Binärcode zu übersetzen.

Die durch den Analysator40 bestimmten Spannungs-Intervalle ebenso wie die durch die Signale A bis G gewonnenen Werte sind unten in der Tabelle II zusammengestellt.

	Durch	den Analysator 30	< 7.5	Tabelle	30,	II	Binärelcmente	zur Identifikation	I 3U»	an den Klemmen	30,
Ordnung der	definierte	Spannungsintcrvalle	< 15.5	Werte	A	der	ί 30< I	3O5	! E	I 30; !	G"
Gruppe			< 31	0	3O3	C '	η	I I : 0	r	0
	0	< E	< 62	1	B	ί 0 :	0	i 0	! ί ! 0 !	0
0	7.5	< E	< 124	1	0	0	0	! 0	! ο	0
1	15.5	< E	< 248		0		0	0	1 0 I	0
2	31	< E	< 49fi	1	1	0 ;	0	0	ο :	0
3	62	< E	< 992	1	1	I 1 :	1	; 1	0 i	0
4	142	< E	1	1	ί ι	1	: 1	0	0
5	248	< E		1	ι 1 ■	1	! 1	: 1	1
6	496	< E		1	1 !	1		ί 1 i
7				1
				1

Um dieses Ergebnis zu erhallen, weist die Dämp-Ungskcttc des Analysator 30 folgendes auf:

Sechs horizontale Zweige (d. h. in Reihe), von denen ler erste, 3!)l. mit der Eingangsklcmme 3I)₁₁ verbunden st und einen Widerstand (2 Ji,) hai. während die fünf imlcren. 31)3, 31)5, 3f)7. 309. 311. Widerslände der ■iröiiei/f,) haben.

Sechs vertikale Zweige (d. h. parallel) 302. 304. 306, (08, 3JO, 312 vom gleichen Widerstand 2 /?,.

Diese vertikalen Zweige weisen außerdem Schalter 314, 316. 320. 322. 324 auf, die z. B. Transistoren sein können, die durch Übergang von dem Sperrbereich in den Sättigiingsbereich arbeiten.

Diese im Ruhezustand offenen Schalter werden auf Grund von Spannungen, die am Ausgang der Komparatorcn 313, 315. 317. 319. 323. 325. die den Unterbrechern 314. 316. 318, 320, 322. 324 entsprechend zugeordnet sind, geschlossen.

7 8

Diese untereinander identischen Komparatoren sind vorliegt, treten die Komparatoren 313 und 315 in

üifferentialverstärker bekannter Art mit großer Ein- Tätigkeit, die Schalter 314 und 316 schließen sich, und

gangsimpedanz. man hat B K C ' '·

Die ersten Eingänge der Komparatoren 313. 315, Im Punkt 32 erscheint eine Spannung E₁₁₄ mit der

317.319,121.323 sind sämtliche an eine Festspannungs- 5 Folge, daß nach dem Lehrsatz von Thevcnin die

quelle gelegt, die 15,5 Stufen darstellt. Nur der erste Impedanz der Quelle, die 31 als Klemme hat, gleich

Eingang des Komparators 325 ist mit einer Fest- 2 R, ist (Widerstand 303 \ die Widerstände 301 und

Ipannungsquelle verbunden, die 7.5 Qusntisierungs- 302 in Parallelschaltung).

Itufen darstellt. Der Komparator 325 wird folglich über 36 mit den

Der zweite Eingang des Komparators 313 ist mit io indem Intervall
ier Eingangsklemme 3O₁₁ der Linie verbunden.

Die zweiten Eingänge der Komparatoren 315. 317. 7,5 .^ < 15,5

|19, 321. 323, 325 sind entsprechend mit den Knoten- 4
punkten 31 bis 36, die durch die mit den Widerständen

Äer Dämpfungskette gemeinsamen Punkte gebildet 15 liegenden Spannungen angesteuert: er sendet folglich

herden, verbunden. ein Signal A 1 aus.

Die mit E₁ bezeichnete Spannung wird an die Ein- Die dritte Zeile der Tabelle 11 ist folglich bestätigt.

|angsklemmen 3O₁, 3O₂ der Linie gelegt, wobei diese Die nämlichen Überlegungen lassen sich auf die

tiiit der Spannung 15,5 in dem Komparator 313 ver- folgenden Zeilen der Tabelle Il anwenden,

glichen wird. 20 Die Einheit der logischen Schaltkreise 40 leistet die

Wenn F₁ «^ 15,5 ist, verläßt kein Signal den Korn- oben angegebenen Booleschen Funktionen (1), (2). (3). harator. die Schalter 3114, 316, 318. 320. 322, 324 Wie man aus F i g. 1 mit Hilfe der Tabelle II erbleiben geöffnet, und an den Klemmen 3O₃, 3O₄, 3O₆, sehen kann, gibt:
IW₆. 3O₇ 3O₈ erscheint kein codiertes Signal. _{a) D das Binäre}|ement T₁ (Klemme 4O₁).

Bezüglich des Komparators 325 sind zwei Falle zu 25 _{b) Dje Funktjon ΒΌ wird durch das Tor} „_{ETt 44}

Unterscheiden: _{und dem} Umschalter34 verwirklicht. Das Oder-

1. Wenn 0< E₁ < 7,5, ist die an dem Punkt 36 Tor 45, das an seinen Eingängen BD und F liegende Spannung gleich E, solange keiner der empfängt, ermöglicht den Erhalt des Binärelevertikalen Zweige der Linie in Betrieb ist und mentes T₂ (Klemme 4O₂).

darüber hinaus die an die Ausgangsklemmen 3O₂₁, ³° c) Die Funktion AB wird durch das Tor »ET« 48

3O₂₂ gelegte Impedanz sehr groß gegenüber 7 R₁. und den Umschalter 47 verwirklicht.

der Summe der Widerstände 301, 303, 305, 307, _- , , , , _T __ ., , . ..

309 311 ist ^w durch das Tor »ET« 46 und den Umschal-

Der" Komparator 325 vergleicht die Spannung E₁ ^tel f, gebildet, EF wird durch das Tor »ET* 41

mit der Spannung 7.5, und folglich verläßt kein ³⁵ "^nd den Umschalter 42 gebildet. Das Ober-Tor 49.

Signal diesen Komparator. Das heißt an der das ^A, Co £f und G empfangt, gibt an seinem Aus-

Klemme 3O₉ hat man ein Signal 0. ^ ^ά™ Binarelement Γ, (Klemme 4Ο3).

2. Wenn 7,2 < E₁ < 15,5. ist die an dem Punkt 36 ^{An den} Ausgangsklemmen 3O₂₁. 3O₂₂ des Analyanliegende Spannung größer als 7.5, und das £*°™?° "^scheimV ^f"^r ₍ ^die ,^^{ηαΙε der} Gruppe 0 Signal Eins erscheint am Ausgang des Kompara- ⁴° <^{TabeIle H}> ^{die m dem Interva11}

tors 325 und demnach an der Klemme 3O₉. 0 < E₁ < 7,5

Die beiden ersten Zeilen der Tabelle II sind somit ,. .

bewiesen liegenden Spannungen;

für die Signale aller anderen Gruppen 1 bis 7 (Tabelle 11)

Nun soll der Fall der Gruppe 2 betrachtet werden, 45 die in dem Intervall

für den gilt: 7.5 < E₁ < 15.5
15.5 < E₁ < 31 .

liegenden Spannungen.

Der Komparator 313 sendet ein Signal B = 1 aus, Damit der lineare Coder 60 die drei Binärclemente

das an der Klemme 3O₃ erscheint. Darüber hinaus ver- 5° rechts A'. Y, 7. ar. seinen Ausgängen 60,. 6O₂. 6O₁ au>-

lirsacht dieses Signal ein Schließen des Schalters 314, sendet, ist es erforderlich, daß er an seinem Eingang 6O₀

tvas den Zweig 302 in Betrieb setzt. die in dem Intervall

Im Falle, daß die Ausgangsimpedanz des Polaritäts- q £ 7 s

diskriminator 20 sehr klein ist, ist die bei 31, den ^ ¹^

Klemmen des Widerstandes 302. erscheinende Span- 55 liegenden Spannungen empfängt, welche auch immer

Hung E_{1 2}, und da die Gruppe, bei der die zu codierenden Spannungen

erscheinen, sein mag.

₇ El Die Vorrichtung 50, die zwischen dem Analysator 30

'"" " 2 ' ' und dem Coder 60 eingefügt ist. ermöglicht dieses.

60 Der Aufbau 50 ist bereits von dem Anmelder in der unter der Nr. PV 114.310 am 13. Juli 1967 hinterlegten

»endet der Komparator 315 kein Signal aus, so daß französischen Patentanmeldung (Patentschrift

man an der Klemme 3O₄ C = O hat. 1 556 2L3) mit dem Titel »Binäranalogunifnrmer«. \or-

Der Komparator 325 wird bei 36 von der Span- geschlagen worden.

rung E_1/2 angesteuert und, wie oben gezeigt, erscheint 65 Der Operationsverstärker 52 besitzt sehr hohe iin-

Hn der Klemme 30 das Signal A-I. gangsimpedanzen und eine niedere Ausgangsinipcdanz.

^Wcnn Wenn T₅₁ die durch den Kommutator 51 gegebene

31 ·-.; /:, < 62 Spannung ist und wenn I_0n die Spannung .1111 Eingang

Λ .·-. 7 "7

de! Coders 60 ist. ist die Spannung an der Klemme de! Verstärkers 52

'IVcp'i Ι'«) die Spannung am Ausgang 3O₂₁ des Arwlysators 30 ist, ist die Spannung an der Klemme D dcü Verstärkers 52

Da man angenähert I» I , hat. ergibt sich:

Vm I- Im - V_M

we ί fi
ist:

wer ι;
ist:

I'm - R

I eo --- I .'in, - 8 .

Y g. 2 zeigt an Hand eines Ausfiihrimgshcispiels einen Aufbau des Kommutators 51. Cr stellt einen bekannten Typ dar und zeigt keinerlei Besonderheit

F' 1 g. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Polaritätscrskriminator 20.

W:e auch immer die Polarität der zu codierenden Spannung, die an die Eingaiigsklemmen 2O₁, 2O₂ gelegt ti/ird. sei, erscheint an den Ausgangsklemmen 2O₁, 20, th;s Verstärkersystems 21 eine ent«prechcnde Spannung positiver Polarität. Weiter gibt der Komparator US an seinem Ausgang 2O₅ das Binärsignal S, das »Ni Il (i ist, wenn die zu codierende Spannung von negativer Polarität und »Eins*, wenn s:e von positiver Poliiiität ist. Dieses Signal .V ■■- 1 steuert auf gleiche VVeiii: die Gruppe der Schalter 27, die, wenn sie geschlossen sind, den Eingang D dei Verstärkers 21 über den Widerstand 23 an Erde legen; die zu codierende Spannung befindet sich an den Widerstandskier linen 26, d.h. am Eingang/ des Verstärkers 21, der einen Verstärkungsfaktor -2 aufweist. Wenn die Schalter 27 geöffnet sind, befindet sich die Spannung bei .fi. und der Verstärkungsfaktor ist folglich -f 2.

F : g. 4 gibt schematisch den Aufbau eines Decoders pemiJ.i der Erfindung wieder.

Si; nc Aufgabe ist es, vom siebten empfangenen Coclc:¹ lernen' ab eine Gleichspannung: geeigneter PolaritiU wiederherzustellen, deren Wer', der der durch die üieben vorgenannten Impulssignaie wiedergegebene ι Binärzahl entsprechenden Dezimalzahl proportional ist.

In F i g. 4 ist 70 eine Hilfslinie mit zwei horizontalen Zweiten 703. 705 von einem Widerstand/?,, drei vertikalen Zweigen 702. 704, 705 von einem Widerstand 2 R₁. einem Abschlußwiderstand 701 vorn Wen: 2 A₁, der zwischen die linken Eingangsklemmen geschaltet ist.

Die vertikalen Zweige 702,704,706 sind entsprechend mit Schaltern 707, 708 und 709 ausgerüstet, deren Scha!!anordnung der in F i g. 2 dargestellten entipricl I. Diese Schalter werden entsprechend durch die Binär·:ignalc Z, X, Y, die an die Eingänge 7O₃, 70_a, 7O₁ gelc£l sind, gesteuert. Da sie sich in Ruhestellung befind.-n (Z 0, Y --- 0, X - 0), verbinden sie die vertikalcn Zweige 702, 704. 706 mit Erde, und die Spannung an den Eingängen 7O₁. 7O₃ ist O. Eine Spannung von einem Wert, der der Ordnung der Binärkombination Z, Y, X proportional ist, erscheint /wischer den gleichen Eingängen, sobald die Schalter einer oder mehrere der vertikalen Zweige 702. 704 und 70i an die Klemme 7I₁. einer Gleichstromquelle 71 legen derer, andere Klemme 7I_n auf Erde liegt. Der liMienwiderstand dieser Quelle ist gegenüber diesen von:

ίο Widerstand (2 R₁) vernachlässigbar: ebenso verhall es sich mit den Nebenwiderständen, die tlurJi du Umschalter 707, 708. 709 eingefügt werden.

80 umfaßt eine Dämpfungskette mit Verstärker, wobei die ELingangsklcmmen mit den Ausgängen 7O₂,

7O₃ der Einheit 70 verbunden sind. Die Einheit 80 kanr als Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor angeschen werden. Die Dämpfungskette we^:st einen identischen Aufbau wie die der Einheit 30 des Coders vor Fig. 1 auf. Sie enthält einen horizontalen Zweig 801

von einem Widerstand 2 R₁, fünf horizontale Zweig« 803, 805. 807. 809, 811 von einem Widerstand R₁ sechs vertikale Zweige 802, 804, 806. 808. 810. 812 mi einem Widerstand von 2A₁: jeder dieser letzterer Zweige is; mit Schaltern 820 bis 825 (Transistoren in

Sättigungs- bzw. Sperrzustand) versehen, die ent sprechend durch die Signale (Ϊ, F, E, D. C. B gesteucr werden, die auf Grund der Binärelemente T₁, T₂. T-mittels der logischen Schaltkreiseinheit 90 wiederhergestellt worden sind. Diese Schaltkreise 90 verwirklichen die oben angeführten Booleschen Beziehungen (8) bis (11). Da die Signale G. F. E. D. C. t Null sind, sind alle vertikalen Zweige der Dämpfiingskette zwischengeschaltet, und diese Kette weist eine maximale Dämpfung auf.

Wenn z. B. B -- 1 ist. schaltet der Schalter 825 den Zweig 812 ab. und die Dämpfung der Kette nimmt um 6 db ab.

Wenn C 1 ist, nimmt die Dämpfung von neuem um 6 db ab.

Die Arbeitsweise der Dämpfungskette der Einheit 80 ist folglich reziprok zu der der Dämpfungskette der Einheit 30.

Der Verstärker 80 mit variablem Verstärkerfaktor wird über die Klemmen 7O₂,, 7O₂₃ der Einheit 70 durch

einen Spannungsteiler 814, 815 gespeist. Der Schalter 813 von gleicher Art wie derjenige von F i g. 2 setzt den Zweig 815 in Betrieb, wenn er durch das Signal A — 1. das durch Anlegen der Signale 7",. T₂. T₃ an die Eingänge eines Oder-Tores 91 wiederhergestellt wor-

den ist. angesteuert wird.

Die Vorrichtung 100. die am Ausgang der Dämpfiingskette liegt und durch das Codeelement S gesteuert wird, kehrt die durch die Kette für S -■- 1 gegebene Spannung um. Ihr Verstärkungskoeffizient kann

plus oder minus 2 sein wie bei der Anordnung von Fig. 1.

F i g. 5 stellt eine Abänderung des erfindungsgemäßen Kompressionscoders dar.
Bei diesem Coder sind die Bezugs^cpannungen

weniger zahlreich als bei demjenigen von Fig. 1. was vorteilhaft ist, denn die Mannigfaltigkeit d;r Bezugsquellen erhöht durch die Vervielfältigung der Anzahl der Schalter die Möglichkeit von Fehlern, wenn diese Schalter nicht mit großer Sorgfalt herge-

stellt werden. Da die Werte der Qua^tifizierungsstufen der Spannung in der Größenordnung von einigen Millivolt liegen, sind diese Fehler mit den zu codierenden Spannungen selbst vergleichbar

In Fig. 5 weisen die dem Coder von F i g. 1 entsprechenden Elemente die gleichen Bezugsziffern auf.

Die Besonderheit des Coders von F i g. 5 besteht darin, daß das Dämpfungsnetzwerk, der Spannungsteiler, in zwei identische Teile 30,, 3O₂ getrennt worden ist, die durch ein Verstärkersystem 3O₀ voneinander getrennt werden.

Der Teil 30, liefert die Signale /:, /·', G und der Teil 3O₂ liefert die Signale fl, C, D.

Die Komparatoren aus zwei Teilen 3O₁, 3O₂ haben Hire ersten Eingänge mit einer gleichen Bezugsquelle terbunden, deren Spannung 120 Stufen ist.

Das Verstärkersystem 3O₀ kehrt zweimal die Spanftung, die das Netz 30, verläßt, um und verstärkt Üese achtfach, bevor sie durch das Netzwerk 3O₂ ge-(dämpft wird.

Die Spannung, die das Netzwerk 3O₂ verläßt, steuert (den Eingang eines linearen Coders 60 mit vier Stufen an, eines bereits bekannten Typs, der von dem jetzigen Hrfinder bereits in der oben zitierten Patentanmeldung vorgeschlagen worden ist.

Die erste Stufe des Coders liefertbei 6O₄ das Signal A.

Die anderen drei Stufen desgleichen Coders 60 liefern entsprechend bei 60,, 6O₂, 6O₃ die Binärelemente X. Y, Z

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem für Analogsignale veränderlicher Amplitude, mit periodischer Amplitudenabtastung des Analogsignals und mit Amplitudenkompressionscodierung dieses Signals durch einen Coder und Amplitudenexpansionscodierung desselben Signals durch einen Decoder, wobei die abgetastete Amplitude in dem Coder in binärcodierte Signalgruppen entsprechend einer angenähert logarithmischen Beziehung zwischen dieser Amplitude und der ganzen Zahl, die jeder dieser Gruppen im arithmetischen Binärcode entspricht, umgesetzt wird, wobei üer Coder mehrere in einer Kaskade geschaltete Dämpfungsglieder aufweist und an den Eingang des ersten dieser Dämpfungsglieder eine der abgetasteten Amplitude proportionale Spannung angelegt wird und wobei die am Eingang jedes dieser Dämpfungsglieder angelegte Spannung mit einer konstanten Bezugsspannung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dieser Dämpfungsglieder mit einem Umschalter versehen ist, der von einer dem Ergebnis des Vergleiches zwischen dieser angelegten Spannung und dieser Bezugsspannung entsprechenden zweiwertigen DilTerenzspannung gesteuert wird und entsprechend den einen oder den anderen von zwei Dämpfungswerten dem betreffenden Dämpfungsglied gibt, daß die Gesamtheit der zwei- »,■erigen Differenzspannungen, die den verschiedenen Dämpfungsgliedern entsprechen, an einen logischen Schaltkreis gelegt wird, der eine erste Teügruppe von codierten Binärsignalen liefert, die im Binärcode die Zuordnung der abgetasteten Amplitude zu einer Reihe logarithmisch verteilter Ampiitudenintervalle zwischen den möglichen minimalen Werten dieser Amplitude darstellt, und daß die am Ausgang der Dämptungsgliederkaskade erhaltene Spannungsamplitude durch einen linearen Coder in eine zweite codierte Binärsignal£"iippe umgesetzt wird.

2. Übertragungssystem nach Anspruch L, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsglieder in zwei Gruppen getrennt sind, die untereinander in Kaskadenschaltung durch wenigstens einen Operationsverstärker verbunden sind.

3. Übertragungssystem nach Anspruc.i I, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen den an den Dämpfungsgliedern angelegten Spannungen und den Bezugsspannungen mit Hilfe von Differenzverstärkern erfolgt.

4. Übertragungssytem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder Einrichtungen aufweist, um die Gesamtheit der codierten Signalgruppen zu empfangen und deren erste Tcilgruppe zur Steuerung von Umschaltern zu verwenden, von denen jeder ein einzelnes Element einer Folge von kaskadengeschalteten Dämpfungsgliedern in Betrieb setzt oder nicht, von denen das erste durch einen linearen Decoder, gespeist wird, der die zweite Teügruppe mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle decodiert, während die empfangenen codierten Signale der ersten Teügruppe an einen entsprechenden Eingang von einer Mehrheit von Eingängen eines durch logische Organe gebildeten Schaltkreises gelegt werden und die Ausgänge dieses letzteren Schaltkreises jeden dieser letzteren Umschalter gemäß dem binären Wert jedes der an diesen letzteren Eingängen empfangenen Signale in Betrieb setzt oder nicht, wodurch am Ausgang dieser Elementenfolge die decodierten Signale erhalten werden.

5. Übertragungssystem nach de ^ Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der Folge von Dämpfungsgliedern in zwei Gruppen getrennt sind, die untereinander durch Operationsverstärker verbunden sind.

6. Übertragungssystem nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordn. ng vorgesehen ist, die einen binärcodierten Impuls liefert, der den einen oder den anderen von seinen zwei möglichen Werten entsprechend dem algebraischen Vorzeichen der abgetasteten Amplitude annimmt.

7. Übertragungssystem nach dem Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß ein binärcodieric: Signal, das das algebraische Vorzeichen tier abge tasteten Amplitude darstellt, eine Gruppe son Um schaltern steuert, die gemäß dem einen oder den anderen ihrer möglichen Stellungen das algebraisch! Vorzeichen des codierten Signals ändern oder nich ändern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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