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.

В озможны 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.

В торой 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.

Т ретий 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.

34.Реализация нелинейных функциональных преобразователей

Пример кусочно-линейногоаппроксиматора (КЛА).

Если амплитуда выборкиU<E1 и E1<E2<…<Em, где m – число узлов аппроксимации, то все диоды закрыты и работает цепь резисторов R0 и R'0с коэффициентом передачи K0.

Мгновенная динамическая характеристика

Н ачальный угол наклона функции аппроксимации α0 зависит от R0. Если E1<U<E2, то открывается диод Д1 и работает часть схемы КЛА, показанная ниже:

С увеличением U открывается все большее число диодов, коэффициент передачи КЛА уменьшается, при этом уменьшается и угол наклона отрезка аппроксимации.

К достоинствам КЛА относят высокую точность аппроксимации требуемого закона компрессии, к недостаткам – сложность построения и невысокую стабильность характеристики, так как диоды не являются идеальными ключами, порог их срабатывания зависит от температуры.

Чтобы построить нелинейный функциональный преобразователь (НФП) с меньшим числом элементов, необходимо определить, сколько нужно узлов аппроксимации (сегментов) при заданной точности. Также необходимо выбрать наклоны сегментов, определить границы сегментов и шаг квантования.