Кодеры с линейной шкалой преобразования. Классификация. Кодеры взвешивающие

Кодер предназначен для преобразования отсчетов напряжения сигнала U в эквивалентную кодовую комбинацию. В зависимости от вида функции преобразования N= φ(U) кодеры классифицируются по вариантам:

1) кодеры с линейной шкалой квантования, когда , k – const, ∆ - const.

2) кодеры с нелинейной шкалой квантования, когда

По принципу действия различают следующие типы кодеров: а) кодеры последовательного счета; б) взвешивающие кодеры, в) матричные кодеры.

Взвешивающие кодеры. В таких кодерах величина квантованного сигнала выражается суммой определенного набора эталонных сигналов: . - эталонный сигнал, - кодовый символ i-го разряда (0 или 1). Линейные кодеры взвешивающего типа имеют несколько вариантов построения. Один из них – вариант параллельного действия. Его структура приведена на рисунке:

Схема содержит: пороговые устройства (ПУ), сумматоры, аналогове ключи (КЛ), схема логического сложения «ИЛИ», блок преобразования дискретних отсчетов 1.

В блоке 1 происходит преобразование АИМ-1 сигнала в АИМ-2, который поступает на входы всех схем сравнения. На вход каждой схемы сравнения через сумматор поступает эталонное напряжение. Сигнал Uc сравнивается с эталонным значением сигнала, если Uc<Uэт1, то КЛ1 будет закрыт и на вход схемы «И1» поступает – 0. В этом случае Uc, поступающее на ПУ2, сравнивается с Uэт2. Если Uc>Uэт2, то срабатывает ключ КЛ2, и одновременно сигнал разрешения проходит на вход «И2». С приходом импульса опроса y2 – эта схема открывается и на вход «ИЛИ» поступит сигнал, соответствующий единице.

Достоинства такого кодера: высокая точность и большая скорость кодирования. Недостатки – сложность построения кодера.

Другой вариант построения – кодеры последовательного действия. Взвешивающий кодер такого типа строят на одной схеме сравнения с помощью цепи обратной связи. Его структура:

Декодер образуют: логика управления ЛУ и блок эталонов, содержащий ключи КЛ и аналоговый сумматор напряжений. ГУИ – это генератор управляющих импульсов.

На вход 1-й схемы сравнения подается выборка сигнала, которая с помощью модулятора АИМ-2 запоминается на период кодовой комбинации. Схема сравнения вырабатывает двоичное решение: сигнал на входе 1 больше или меньше, чем на входе 2. На вход 2 схемы сравнения поступает эталонный сигнал U2, вырабатываемый блоком эталонов 2. Работой этого блока управляет блок логики управления 3, ее алгоритм работы выбирается таким образом, чтобы путем последовательного подключения источников Uэт1 ÷ Uэтm к сумматору, установить приближенное равенство сигналов на входах 1 и 2 схемы сравнения. Источники Uэт1 ÷ Uэтm подключаются через ключи КЛ, которые управляют импульсами опроса y1 ÷ ym, формируемыми ГУИ 5. Формирователь кода 4 преобразует в последовательный код число a1, a2 … am.

32.Кодеры с нелинейной шкалой преобразования. Варианты построения (рис.13.25 – 13.30).

Тактовая частота Fт цифрового сигнала определяется из () верхняя граничная частота сигнала. При увеличении скорости передачи передачи цифровой информации возрастает требуемая полоса частот пропускания и затухание линии связи.

В результате расстояние между регенерационными пунктами уменьшается и линейный тракт дорожает. Поэтому нужно уменьшить Fт. Это делается за счет уменьшения количества разрядов m. Но при этом уменьшается отношение сигнал-шум квантования. Чтобы уменьшить Fт и не ухудшить качество сигнала используют неравномерное квантование или нелинейные кодеры.

Возможны три варианта построения нелинейных кодеров.

Первый вариант(рис.1). Используется обычный линейный кодер, перед котором стоит нелинейный функциональный преобразователь(НФП). На выходе линейного декодера устанавливается второй НФП. НФП осуществляют изменение динамического диапазона сигнала. Характеристики ФНП1 (рис. 2а), ФНП2 (рис. 2б). По графикам видно, что НФП1 является компрессором, НФП2 – экспандером. Совместное действие компрессора и линейного квантователя равносильно действию нелинейного квантователя.

Второй вариант построения. В нем применяется нелинейный цифровой преобразователь(НЦП) (рис.3а), преобразующий кодовую комбинацию числа N в комбинацию числа N1. Характеристика ЦНП1 (рис. 3б.) представляет собой совокупность дискретных отрезков с огибающей, которая повторяет закон компрессии. Число N1 будет меняться в меньших пределах, и для его представления потребуется кодовая комбинация меньшей длины. В результате уменьшается Fт. Декодирование можно осуществить двумя способами(рис.4). Способ на рис 4а применяется чаще, чем рис.4б, так как легче построить взаимообратный НЦП2, чем подобрать характеристику НФП2.

Третий вариант построения нелинейных кодеров (рис.5)использует электронные схемы, которые непосредственно преобразуют по нелинейному закону амплитуду U в кодовую комбинацию числа N. В качестве декодера используют вариант на рис. 4а.

Поиск по сайту: