Материал: 636_Nosov_V.I._Seti_radiodostupa_CH.1_

По принципу действия кодеры делятся на кодеры счетного типа, матричные, взвешивающего типа и др. Наиболее часто используются кодеры взвешивающего типа, простейшим из которых является кодер поразрядного взвешивания (рис. 2.9), реализующий функцию (2.21) с формированием натурального двоичного кода. Принцип работы такого кодера заключается в уравновешивании кодируемых АИМ отсчетов суммой эталонных напряжений. Схема линейного кодера поразрядного взвешивания содержит восемь ячеек (при m = 8), обеспечивающих формирование значения коэффициента ai

соответствующего разряда (2.21). В состав каждой ячейки (за исключением последней, соответствующей младшему по весу разряду) входит схема сравнения СС и схема вычитания СВ.

Схема сравнения обеспечивает сравнение амплитуды поступающего АИМ сигнала с эталонными сигналами, амплитуды которых равны весам

52

Если на входе ССi амплитуда поступающего АИМ сигнала равна или превышает Uэтi , то на выходе схемы сравнения формируется «1», а в СВi из входного сигнала вычитается Uэтi , после чего он поступает на вход следующей ячейки. Если же амплитуда АИМ сигнала на входе ССi меньше Uэтi , то на выходе ССi формируется «0» и АИМ сигнал проходит через СВi без изменений. После окончания процесса кодирования текущего отсчета на выходе кодера получается восьмиразрядный параллельный код, кодер устанавливается в исходное состояние и начинается кодирование следующего отсчета.

Рисунок 2.9 – Линейный кодер поразрядного взвешивания

Если, например, на вход кодера поступил АИМ отсчет с амплитудой UАИМ = 190 , то СС8 формирует Р8 = 1 и на вход седьмой ячейки поступит сигнал с

поступит сигнал с амплитудой U``АИМ = 62 - 32 = 30 и т.д. В результате будет сформирована кодовая комбинация 10111110.

В процессе декодирования сигнала m – разрядные кодовые комбинации преобразуются в АИМ отсчеты соответствующей амплитуды. Сигнал на выходе декодера получается в результате суммирования эталонных сигналов Uэтi тех разрядов кодовой комбинации, значение которых равно 1 (рисунок 2.10). Так, если на вход декодера поступила кодовая комбинация 10111110, то амплитуда АИМ отсчета на его выходе будет равна UАИМ = 128 + 32 +16 + 8 +4 +

2= 190 .

Влинейном декодере (рис. 2.10) под воздействием управляющих сигналов, поступающих от генераторного оборудования, в регистр сдвига записывается очередная восьмиразрядная кодовая комбинация. В момент

прихода импульса считывания замыкаются только те ключи Кл1 … Кл8, которые соответствуют разрядам, имеющим значения «1». В результате в

53

сумматоре объединяются соответствующие эталонные напряжения и на его выходе получается соответствующая амплитуда АИМ отсчета.

Кл1

1

Кл2

2 UАИМ

Кл8

128

Рисунок 2.10 – Линейный декодер взвешивающего типа

Рассмотренная схема кодера (рис. 2.9) поразрядного взвешивания содержит большое число схем сравнения, которые являются относительно сложными устройствами. На практике чаще используется кодер взвешивающего типа с одной схемой сравнения и цепью обратной связи, содержащей декодер (рис. 2.11). Под воздействием тактовой частоты FT на вход декодера от схемы управления в каждом такте последовательно подается «1» с каждого из 8 выходов, начиная со старшего разряда. На выходе декодера формируется уравновешивающий UАИМ.УР сигнал, который в схеме сравнения сравнивается с входным АИМ сигналом. В зависимости от результата сравнения на выходе СС формируется значение текущего разряда: «1» при UАИМ

UАИМ.УР; «0» при UАИМ < UАИМ.УР . Этот сигнал появляется на выходе кодера и по цепи обратной связи поступает на схему управления. Причем при

поступлении «1» состояние соответствующего выхода схемы управления остается неизменным («1»), а при поступлении «0» также изменяется на «0». В результате через m тактов на выходах схемы управления будет сформирована

комбинация, для которой UАИМ.УР = UАИМ.

В современных ЦСП применяются нелинейные кодирующие и декодирующие устройства (нелинейные кодеки), обеспечивающие кодирование и декодирование сигналов с неравномерной шкалой квантования при восьмиразрядном коде. Для кодирования с неравномерной шкалой квантования могут быть использованы:

–аналоговое компандирование, при котором компрессирование сигнала осуществляется перед линейным кодером и экспандирование сигнала после линейного декодера;

–прямое нелинейное кодирование, при котором кодер сочетает в себе функции АЦП и компрессора;

54

–преобразования на основе линейного кодирования, при котором кодирование сигнала осуществляется в линейном кодере с большим

числом разрядов с последующим цифровым компандированием.

–

Рисунок 2.11 – Линейный кодер взвешивающего типа с обратной связью

Наиболее часто используются нелинейные кодеки, в которых для удобства реализации в цифровых схемах плавную характеристику компрессии аппроксимируют кусочно-ломанной линией (рис. 2.8). На этом рисунке сегментированная характеристика компрессии типа А показана для положительных сигналов (для отрицательных сигналов характеристика имеет аналогичный вид). Общее число сегментов характеристики Nc = 16, однако четыре центральных сегмента (по два в положительной и отрицательной областях) имеют одинаковый шаг квантования и фактически образуют один сегмент, вследствие чего число сегментов равно Nc = 13. Поэтому такая характеристика получила название типа А = 87.16/13.

Представление ИКМ сигнала восьмиразрядными кодовыми комбинациями использует формат «знак – абсолютное значение», где один разряд отображает полярность АИМ сигнала П, а остальные – определяют его абсолютное значение. Семь разрядов, отображающих абсолютное значение, подразделяются на определитель номера сегмента С из трех разрядов и определитель шага квантования К из четырех разрядов (рис. 2.12).

Рисунок 2.12 – Формат восьмиразрядной ИКМ комбинации

Согласно рисунка 2.12 каждый сегмент характеристики содержит К = 24 = 16 одинаковых шагов квантования. Самый маленький шаг квантования 0 соответствует двум первым сегментам Nc = 0 и 1. Для осуществления

55