Многоканальный цифроаналоговый преобразователь сигналов

Предложен многоканальный ЦАП, состоящий из выделителей знака отсчета из первого разряда ЦС и модуля отсчетов из остальных разрядов ЦС, а также из распределительной линии, работой которой управляет синхросигнал в первом канале и из устройства разделения информационных каналов, чем отличается предложение. Предложенный ЦАП повышает качество восстановленной речи за счет уменьшения фона шумов квантования.

Полезная модель (ПМ) относится к области приема цифровых сигналов (ЦС).

Известны цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), описанные в источниках, например, в:

1. Шмытинский В.В., Котов В.К., Здоровцев И.А. Цифровые системы передачи информации на железнодорожном транспорте. -М.: Транспорт, 1995

2. Под редакцией Якубовского С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. -М.: Радио и связь, 1990

3. Горелов Г.В., Волков А.А., Шелухин В.И. Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи. М.: - ГОИ, 2007

Прототип представляет собой декодер цифрового сигнала (ЦС) системы ИКМ-30, кодер которой работает по методу взвешивания, формируя восьми разрядный ЦС, в котором первый разряд несет знак отсчета, три следующих разряда указывают номер сегмента, в котором находится отсчет, а четыре остальных соответствуют номеру интервала квантования в пределах отсчета. Состоит прототип из последовательно включенных регистра сдвига (PC), преобразователя сигналов управления (ПСУ), коммутатора формирователей (КФ) эталонных сигналов, двух формирователей по двенадцать эталонных сигналов (ФЭС), дифференциального усилителя (ДУ),; а также распределительной линии и устройства разделения каналов по времени.

На информационный вход PC поступает усиленный и восстановленный (регенерированный) ЦС последовательного кода, а на тактовый его вход подаются импульсы с генератора тактовых импульсов. На выходе PC имеет место ЦС параллельного кода, причем выход его первого триггера, где записан знак отсчета, подключен к КФ непосредственно, а выходы остальных семи триггеров подключены к КФ через ПСУ. Выход первого ФЭС соединен с инверсным входом ДУ, а выход второго ФЭС соединен с прямым входом ДУ. На выходе ДУ имеют место канальные отсчеты переданных сигналов, которые затем разделяются по времени.

Данный декодер осуществляет также и экспандирование (расширение) отсчетов по уровню, причем, только дискретно в восьми точках непрерывной кривой, обратной логарифмической .

По логарифмической кривой осуществляется компрессия PC на передающей стороне, тоже дискретно в восьми точках. Эти точки соединены между собой прямыми линиями (сегментами). Длительность каждого сегмента, начиная с третьего, увеличивается в два раза. Внутри сегмента компрессия отсутствует, что создает значительный фон шумов квантования в декодере и снижает качество речи.

Основным недостатком прототипа является относительно низкое качество речи на приемной стороне из-за большого фона шумов квантования.

Техническим результатом ПМ является повышение качества речи за счет снижения фона шумов квантования, что осуществляется за счет введенных элементов и их связей.

Сущность ПМ состоит в том, что в многоканальный ЦАП, состоящий из последовательно включенных усилителя входных импульсов, регенератора импульсов, регистра сдвига, декодера, экспандера, параллельно соединенных своими информационными входами ключей модулей отсчетов, число которых равно числу уплотненных каналов, а также из распределительной линии, подключенной к выходу регистра сдвига, включающей в себя последовательно включенные опознаватель синхроимпульса, который имеет место в первом канале, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор импульсов, каждый выход которого подключен к управляющему входу ключа модуля отсчета, соответствующего номеру выхода дешифратора, введены дополнительно ключи знака отсчетов и перемножители сигналов, причем, число ключей знака отсчетов и перемножителей равно числу ключей модуля отсчетов и все ключи знака отсчетов подключены своими информационными входами параллельно к выходу первого триггера регистра сдвига, а их управляющие входы соединены попарно с управляющими входами соответствующего номера ключей модуля отсчетов; один вход перемножителя сигналов подключен к выходу ключа модуля отсчетов непосредственно, а другой вход перемножителя подключен к выходу соответствующего ключа знака отсчетов через конденсатор большой емкости; выход каждого перемножителя является выходом вектора отсчетов соответствующего канала.

Существенным отличием ПМ являются введенные элементы и их связи, так как только они позволяют повысить качество речи.

ПМ иллюстрируется чертежом.

На фиг.1 представлена структурная схема предложенного многоканального ЦАП, где обозначено:

1 - усилитель импульсов ЦС;

2 - регенератор импульсов;

3 - опознаватель синхроимпульса;

4 - регистр сдвига, преобразующий последовательный код в параллельный;

5 - генератор импульсов;

6 - декодер ЦС;

7 - счетчик импульсов;

8 - экспандер;

9 - дешифратор;

10 - ключи;

11 - перемножители сигналов.

Блоки 3, 5, 7, 9 образуют распределительную линию, которая в блоках 10, 11 осуществляет временное разделение каналов.

Введенными элементами являются блоки 10, 11, которые обведены пунктирными линиями.

Работа предложенного многоканального ЦАП (фиг.1) происходит следующим образом.

Входной цифровой сигнал (ЦС) является восьмиразрядным, в котором первый разряд несет знак отсчетов, а остальные семь - его модуль.

Этот ЦС поступает на информационные входы ключей 10b через последовательно соединенные импульсный усилитель 1, регенератор импульсов 2, регистр сдвига 4, преобразующий последовательный код ЦС в параллельный, декодер 6, экспандер (расширитель) 8 уровня отсчетов, выход которого соединен с информационными входами ключей 10b. Выход первого триггера регистра сдвига 4, где записан знак отсчетов, соединен непосредственно с информационными входами ключей 10а. Причем, если знак отсчета плюс, то записана единица, если минус - то ноль. Тактовый вход регистра сдвига 4 соединен с формирователем импульсов регенератора 2, а все остальные семь информационных входов блока 4 подключены не только к соответствующим входам декодеров, но также и ко входам распределительной линии, состоящей из последовательно соединенных опознавателя 3 кода синхроимпульса, генератора импульсов 5, счетчика импульсов 7, дешифратора 9, управляющих входов ключей 10. Опознаватель 3 выделяет синхроимпульс, находящийся в первом канале, который синхронизирует работу генератора 5 и всей распределительной линии, что позволяет разделить каналы по времени.

Каждый выход дешифратора 9 подключен к управляющим входам своей пары ключей 10ai и 10bi, соответствующих номеру i его выхода.

Ключ 10bi выделяет модуль отсчета своего канала i, а ключ 10ai выделяет знак этого отсчета. С выхода ключа 10bi сигнал поступает непосредственно на один вход перемножителя 11i, а с выхода ключа 10ai сигнал поступает на другой вход перемножителя 11i через конденсатор С большой емкости, преобразующий однополярную импульсную последовательность (1, 0) в двухполярную (+1, -1). На выходе каждого перемножителя 11i имеет место истинное значение модуля и знака отсчета, то есть вектора отсчета. С выхода блока 11 отсчеты каждого канала поступают на свой телефон через свой фильтр нижних частот (ФНЧ) и усилитель.

Блоки 3, 5, 7, 9, 10, 11 осуществляют временное разделение каналов.

Технико-экономическим эффектом ПМ является повышение качества восстанавливаемой речи за чет снижения фона шумов квантования, что обеспечивают введенные элементы и их связи. Кроме того, предложенный ЦАП проще в реализации.

Многоканальный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) сигналов, состоящий из последовательно включенных усилителя входных импульсов, регенератора импульсов, регистра сдвига, декодера, экспандера, параллельно соединенных своими информационными входами ключей модулей отсчетов, число которых равно числу уплотненных каналов, а также из распределительной линии, подключенной к выходу регистра сдвига, включающей в себя последовательно включенные опознаватель синхроимпульса, который имеет место в первом канале, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор импульсов, каждый выход которого подключен к управляющему входу ключа модуля отсчета, соответствующего номеру выхода дешифратора, отличающийся тем, что в него введены дополнительно ключи знака отсчетов и перемножители сигналов, причем число ключей знака отсчетов и перемножителей равно числу ключей модуля отсчетов и все ключи знака отсчетов подключены своими информационными входами параллельно к выходу первого триггера регистра сдвига, а их управляющие входы соединены попарно с управляющими входами соответствующего номера ключей модуля отсчетов; один вход перемножителя сигналов подключен к выходу ключа модуля отсчетов непосредственно, а другой вход перемножителя подключен к выходу соответствующего ключа знака отсчетов через конденсатор большой емкости; выход каждого перемножителя является выходом вектора отсчетов соответствующего канала.