книги из ГПНТБ / Гуревич В.Э. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи

Поскольку схемы регенеративного типа применяют как в потен­ циальных, так и в динамических компараторах, задача уменьше­ ния нежелательного влияния гистерезисных процессов на их ха­ рактеристики является общей. Наибольшее применение в технике систем ВД-ИКМ нашли два метода уменьшения влияния гистере­ зиса: введение предварительного усиления разностного сигнала перед подачей его на вход схемы регенеративного типа и осуще­ ствление стробирования сигналов пороговых устройств с положи­ тельной обратной связью. Оба метода часто применяют одновре­ менно в одном устройстве. Следует отметить, что метод стробиро­ вания применяют в ряде случаев также в потенциальных компа­ раторах, не содержащих регенеративных функциональных узлов, для уменьшения влияния шумов и помех на работу компаратора.

В общем виде амплитудная характеристика компаратора опи­ сывается функцией двух переменных — х и у—, принимающей два значения в зависимости от величины алгебраической суммы этих переменных, т. е.

равна нулю. Реальные устройства имеют конечную ширину зоны нечувствительности, величина которой определяет важнейшую ха­ рактеристику компаратора — разрешающую способность.

В работе [5] дана оценка среднего квадрата погрешности коди­ рования, вызванной равномерным квантованием и наличием зоны

150

торого осуществляется стробирование и установление в схеме ис­ ходного состояния.

Два источника входных токов образуют в точке суммирования А разностный ток, который сравнивается с заданным порогом сра­

раторы с высоким быстродействием. Однако характерные для тун­ нельных диодов большой разброс параметров и их нестабильность существенно ограничивают область их применения, несмотря на

схемы, сочетающие в себе признаки как потенциальных, так и ди­ намических компараторов и использующие стробирование.

Принцип действия таких схем рассмотрен в работе [23] и заклю­ чается в следующем: разность входных сигналов определяет на­ правление регенеративного процесса в пороговом устройстве лишь в момент поступления строб-импульса; это позволяет получить вы­ сокую разрешающую способность, быстродействие и помехоустой­ чивость компаратора.

Источники эталонных сигналов. Принципы построения источни­ ков эталонных сигналов зависят от метода преобразования, по­ ложенного в основу кодера. В кодерах взвешивающего типа в ка­ честве источников эталонных сигналов применяют схемы, состоя­ щие из прецизионных источников питания, резисторов и управляе­ мых электронных ключей [24].

В простейшем случае (рис. 5.54а) в качестве сумматора этало­ нов может быть использован общий низкоомный резистор RH, че­ рез который протекают эталонные токи строго нормированной, но разной величины. Недостаток такого способа заключается в за­ труднениях, связанных с коммутацией эталонных токов в широком динамическом диапазоне. Так, в кодеках с равномерной шкалой квантования отношение эталона максимальной величины к мини­ мальному эталону определяется соотношением / Э т максДэт м и н =

152

От логики

Рис. 5.54. Формирование эталонных сигналов

где гпк-в — число разрядов кода, равное в данном слу­ чае числу эталонов. Для случая восьмиразрядного линейного ко­ дирования это отношение составляет величину 27 . Задача разра­ ботки источника эталонов, построенного на таком принципе, суще­ ственно усложняется в нелинейных кодеках. Например, в восьми­ разрядном кодеке с законом компандирования А-87,6/13 число эталонов в декодере равно 12. Поэтому отношение величины мак­ симального эталона к минимальному будет равно 21 1 .

Другим недостатком рассматриваемого способа суммирования эталонов является: большое число номиналов прецизионных рези-

153

уторов, формирующих различные эталонные токи. Это число рав­

R и 2R (матрицы типа R—2R). В зависимости от способа включе­ ния источников питания различают матрицы с суммированием напряжений (рис. 5.546) и токов Г(рис. 5.54в). В первом случае управляющие ключи должны коммутировать эталонные напряже­ ния, а во втором — эталонные токи. В обоих 'случаях [«взвешива­ ние» эталонных сигналов обеспечивается благодаря тому, что пе­ редача напряжений (токов) в схеме матрицы осуществляется с коэффициентами, пропорциональными степеням числа 2 [24].

Основная проблема создания источников эталонов заключается в уменьшении так называемых структурных искажений. Суть это­ го вида искажений заключается в том, что величина шага кван­ тования в системе реальных управляемых эталонов зависит от структуры формируемой (в кодере) или преобразуемой (в деко­ дере) кодовой группы. Структурные погрешности преобразования в принципе можно исключить, если обеспечить постоянство выход­ ного сопротивления источника эталонов в процессе коммутации его цепей. В резисторных матрицах с суммированием напряжений для поддержания постоянства выходного сопротивления при отключе­ нии генератора напряжения к соответствующим точкам схемы должна быть подключена «земля»; это, в свою очередь, требует применения коммутаторов с переключением. Разность остаточных сопротивлений ключей, составляющих схему переключения, должна

со сравнительно низким быстродействием, в качестве ключей при­ меняют сплавные транзисторы в инверсном включении. Ключи ис­ точников эталонов, обладающие высоким быстродействием, могут •быть построены на диодах. Однако, большие величины остаточ­ ных напряжений и других параметров диодов в открытом состоя­ нии делают возможным их применение лишь в балансных схемах. Компенсации остаточных параметров диодов достигают подбором пар диодов, а стабилизации параметров источника эталонов — ис­ пользованием диодных сборок, выполненных на общем кристалле.

В резисторных матрицах с суммированием токов выходное со­ противление источников прецизионных задающих токов значитель­ но больше сопротивления цепей, образующих матрицу. Вследствие этого при выключении эталонов необходимость в дополнительной коммутации отпадает. По той же причине к ключам не предъявля­ ются жестких требований по остаточным сопротивлениям в откры­ том состоянии. Источники эталонов такого типа позволяют обе­ спечить высокую точность аналого-цифрового преобразования.

154

Глава 6

СТАТИСТИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУППОВОГО СИГНАЛА

6.1. Распределение мгновенных значений АИМ сигнала на входе группового тракта системы ВД-ИКМ

венных значений АИМ сигнала на входе группового тракта систе­

Амплитудно-модулированные импульсы (отсчеты) отдельных каналов на входе группового тракта, имеющие длительность тд , раз­ делены защитными временными интервалами. Если речь идет о- распределении мгновенных значений импульсного сигнала, то име­ ются в виду эти значения только для промежутка времени, когда импульс существует. В остальной части канального временного ин­ тервала времени Тк величина сигнала, естественно, равна нулю.

При анализе будем полагать, что плотность распределения мгновенных значений напряжения речевого сигнала в абонентских каналах описывается выражением (2.7). Выразим иЭфф через уро­ вень в неперах1 ) г / = 1 п - ^ ^ - , тогда, «Э фф=«изме! / .

"изм

Обозначив безразмерное отношение и/иязм = х, найдем из (2.7) функцию плотности относительного напряжения:

Распределение вероятностей .случайной величины х является услов»- ным, так как входящий в выражение для W(x) уровень у—тоже случайная величина, распределенная по нормальному закону (2.10).

Необходимо отметить, что соотношение (2.10) выполняется в реальной системе лишь приближенно, так как у — ограниченная случайная величина, г/мин^г/^г/мако; иными словами, нормальное

') В теоретических выкладках удобно выражать величины у я о у в неперах, иначе соответствующие формулы станоівятся очень громоздкими. Окончательные результаты легко вырааить в децибелах (1 Б п = 8,7 д Б ) .

155

распределение для у является усеченным [2] с обеих сторон. Функ­ ция плотности W(y) усеченного распределения:

г д е >,= J f (у) dy, Умин = Уо — Рву, «/макс = Уо + Р < Ѵ Р ~^ 3 Д

^мин

В системах с временным уплотнением на вход группового трак­ та в любой момент времени подается сигнал только от одного из абонентов. Будем полагать, что: 1) загрузка системы — полная, т. е. к каждому каналу системы подключен один из абонентов; 2) если число абонентов превышает число каналов в системе, то под­ ключение любого из абонентов равновозможно; 3) абонентское оборудование однотипно, т. е. параметр а, зависящий от качества абонентского тракта, одинаков для различных каналов; 4) коэф­ фициенты активности всех абонентов одинаковы. Таким образом, для фиксированного момента времени имеется полная группа не­ совместимых и равновозможных событий, заключающихся в на­ личии на входе группового тракта напряжения от одного из всей совокупности абонентов. Эти условия достаточны для того, чтобы по формуле полной вероятности найти функцию Wr(x) плотности распределения относительных значений сигнала на входе группо­ вого тракта:

ѵ2Г (а) / 2 л (ТуХ

у мин (=0

Этот ряд сходится равномерно относительно у, и его можно по­ членно интегрировать в конечном промежутке. Приведем послед­ ний интеграл к интегралу вероятностей, дополнив показатель эк-

156

споненты до полного квадрата. Тогда в результате интегрирования получим

г/минПоэтому удобно положить г/мин^О, что всегда можно сде­

157

ний z, которые могут встретиться при расчете по ф-ле (6.3). Пог­ решность при этом расчете не превышает величины первого от­ брошенного члена ряда, так как ряд — знакопеременный.

Выражение (6.3) справедливо для случая, когда «изм = «эфф мин- и Умин=0. Если требуется пересчитать случайную величину к дру­

вании изменяется начало отсчета случайной переменной у и в свя­

при экспоненциальном законе распределения мгновенных значений сигналов, поступающих от абонентов.

Моменты распределения мгновенных значений. Моменты полу­ ченного распределения удобно определить непосредственно из

158

(6.1) и і(6.2). Первый момент ввиду четности функции плотности равен нулю; найдем /-й начальный (совпадающий в данном слу­ чае с центральным) момент

М,{х}= j x'Wr{x)dx.

У"

0,1

Рис. 6.3. Плотность распределения мгновенных значений А И М сигнала на входе группового тракта в логарифмическом масштабе

Интересно отметить, что дисперсия не зависит от параметра а, ха­ рактеризующего качество абонентского тракта.

(Рассмотрим подробнее выражение для второго момента; М2{и} есть не что иное, как средняя мощность АИМ сигнала на единич­

159