Нелинейные кодеки. Кусочно-ломанная аппроксимация по закону а-87,6/13

На практике в ЦСП используются нелинейные кодеры, в которых плавная характеристика заменяется сегментной характеристикой, представляющей собой кусочно-ломанную аппроксимацию плавной характеристики.

Наибольшее распространение получила сегментная характеристика типа А-87,6/13, где аппроксимация логарифмической характеристики производится по А-закону, соответствующему выражениям:

– коэффициент компрессии

А сама характеристика строится из 13 сегментов

РИС

С0 – С7 – сегменты

В скобках – эталонные токи

В положительной и отрицательной областях характеристика содержит по 8 сегментов. 4 центральных сегмента (2 в положительной и 2 в отрицательной области) объединены в центральный сегмент. Каждый из сегментов содержит по 16 уровней квантования. Таким образом, общее число – 256 (128 положительных и 128 отрицательных).

Точки на характеристике называются узлами. Каждому из узлов соответствует определенный эталонный ток, называемый основным (указан в начале сегмента). Шаг квантования внутри сегмента равномерный, а при переходе от 1ого сегмента с меньшим номером к другому с большим номером возрастает в 2 раза, начиная с центрального сегмента, куда входят С0 и С1.

Кодовая комбинация, формируемая на выходе нелинейного кодера имеет вид .

– знаковый символ (1 – «+», 0 – «–»)

– номер сегмента

– номер шага квантования внутри сегмента

Нелинейный кодер

Нелинейный кодер содержит:

К – компаратор;

ГЭТ – генератор эталонных токов;

ЦР – цифровой регистр;

БКЭ – блок коммутации эталонов;

КЛ – компрессирующая логика;

ПК – преобразователь кодов;

ГО – генераторное оборудование

Компаратор - Для подсчета разности между током отсчета и эталонным током и выдачи на выходе соответствующего решения. Если больше или равно, то 0, наоборот – 1.

ГЭТ1 (+), ГЭТ2 (–) подключают эталонные токи соответствующих полярностей.

По построению ГЭТ аналогичен ГЭТ линейного кодера, только количество эталонов 11 .

БКЭ – в зависимости от решения ЦР подключает ГЭТ1 или ГЭТ2 и управляет подключением эталонных токов.

КЛ преобразует значения выходов 2 – 8 ЦР в 11иразрядную кодовую комбинацию, которая управляет работой БКЭ.

Кодирование осуществляется в 3 этапа за 8 тактов. В каждом такте формируется один из символов кодовой комбинации .

Принцип работы рассмотрим на примере кодирования отсчета

1. Формирование знака за 1ый этап.

   1. Перед началом кодирования все выходы ЦР в состоянии 0. После поступления 1ый выход ЦР переводится в состояние 1. Эталонные токи не подключаются, следовательно, на входе 2 компаратора: , . Следовательно, на выходе компаратора 0. Поэтому выход 1 ЦР не изменяется . Значит, подключен ГЭТ1.

2. Формирование кода номера сегмента за 2ой – 4ый такты.

   1. По графику. РИС график

   2. Второй выход цифрового регистра переводится в состояние 1. На 2ой вход компаратора поступает . на выходе компаратора. ЦРвых2=1 (Х=1).

   3. 3ий выход цифрового регистра переводится в состояние 1. Подключается . на выходе компаратора. ЦРвых3=1 (Y=1).

   4. 4ый выход цифрового регистра переводится в состояние 1. Подключается . на выходе компаратора. ЦРвых4=0 (Z=0).

Основной эталонный ток . Т. к. , то кодируемый отсчет попадает в 6ой сегмент.

3. Формирование кода номера шага квантования внутри сегмента за 5ый – 8ой такты.

   1. К основному току в результате установки 5ого выхода ЦР в состояние 1 подключается дополнительный ток . на выходе компаратора. 1 поступает на вход ЦР и изменяет состояние 5ого выхода ЦР на 0. Т. е. A=0. отключится.

   2. 6ой выход ЦР = 1. Подключается . на выходе компаратора. ЦР вых6=1 (B=1).

   3. 7ой выход ЦР = 1. Подключается . на выходе компаратора. ЦР вых6=0 (C=0).

   4. 8ой выход ЦР = 1. Подключается . на выходе компаратора. ЦР вых6=1 (D=1).

– эта кодовая комбинация означает, что кодированию подлежит отсчет положительной полярности, амплитуда которого находится в 6ом сегменте и заключена в зоне 5ого уровня квантования этого сегмента.

В результате кодирования неизбежно появление ошибки квантования, максимальное значение которой равно половине шага квантования в пределах соответствующего сегмента, т. к. в примере сегмент 6ой, то максимальная ошибка равна .