185434. lajstromszámú szabadalom • Interpoláló analóg-digitál átalakító
1 185 434 2 képviseli, amely az 11111111 érték (Vjn max x 4/3) és a 01111111 érték (Vjn]Iiaxx 2/3) között oszcillál. A két-komparátoros rendszer a î 1111111 értékű kimenetet rendelheti a Vin max bemenőszinthez, és ezért ugyanakkora teljes kimenőszint tartomány kivezérléséhez csak 3/4 rész akkora bemenőjelre van szüksége, mint az egy-komparátoros rendszernek. Ez pedig 2,5 dB-lel nagyobb dinamika tartományt jelent. A két-komparátoros rendszer használata esetén azonban módosítani kell a digitális jelfeldolgozást. Többé nem lehet a mintákat páronként csak a kisebb minta digitális kódjának felhasználásával átlagolni, hanem az átlagolást (vagy egyéb jelfeldolgozó algoritmust) az összes mintára kiterjedően kell elvégezni. A 94 automatikus nullázó egység egy 96 D/A átalakítót, valamint két 6-bites, kétirányú 97 és 98 számlálót foglal magában. Ezek a számlálók integrálják a 8 kHz-es clőjelbitet, amely az 50 fő-adószűrőben annak felüláteresztő szakasza előtt keletkezik, és amely a 99 vezetéken át vissza van vezetve. Ha a rendszerben ofszet jelenik meg, akkor a 97 és 98 számlálók mindaddig számlálnak előre vagy vissza, amíg a 96 D/A átalakítóba táplált 6- bites kód (egy előjelbit meg öt értékbit) olyan kimenőszintet nem fejleszt, ami képes az ofszetet kompenzálni a 77 erősítő bemenetén. Ettől kezdve a pozitív és negatív előjelbitek száma azonos marad, és a 97 számláló csak ide-oda fog billegni. A 98 számlálóban felhalmozódó alsó hat bit csillapításként hat, ami bármely billegés frekvenciáját a rendszer áteresztősávja alá csökkenti. Tehát ha egyáltalán fellép valamilyen billegés, az csak kisfrekvenciájú lehet, amit a soronkövetkező 50 fő-adószűrő felüláteresztő szakasza ki fog szűrni. A rendszerben alkalmazott A/D átalakító egy másik tökéletesített változatát a 10. ábrával illusztráljuk. Itt egy adaptív módszert alkalmazunk a léptetési folyamat vezérlésére abból a célból, hogy a nagyobb dinamika tartomány eléréséhez több szintet biztosítsunk, viszont amikor a frekvencia karakterisztika javítása megköveteli, ki is tudjunk iktatni felesleges szinteket. A 9. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz viszonyítva kiegészítésnek számító alkotóelemeket tekintve, ez az újabb kiviteli alak tartalmaz még egy 100 csúcsérték tárolót, egy 102 digitális koinparátort, egy 104 kivonót és egy másik 106 digitális komparátort. Az adaptív algoritmus azon a tényen alapul, hogy a frekvencia növekedésével a rendszer egyre nehezebben tudja követni a nagy amplitúdójú jeleket. A fő probléma akkor lép fel, amikor a bemenőjel a nullvonalon megy át, áltól a kvantáló sok kisszintű lépcsőt iktat be, a bemenőjel pedig a maximális meredekségével változik. Ezt a problémát a 6 (b) ábrán szemléltettük. A nagy amplitúdójú váltóáramú jelekre vonatkozóan a nullátmenethez közeli kvantálási szintek kevés információt tartalmaznak, tehát ha azokat megritkítjuk, a rendszer pontossága nem fog jelentősen csökkenni. Az adaptív algoritmus minden periódusban érzékeli az amplitúdó csúcsértékét és megfelelő számú szintet megszüntet a nullátmenet környékén, hogy lehetővé tegye a rendszer számára a jel követését. Részletesebben kifejtve, a 98 regiszterben megjelenő kvanlált jel csúcsértékét a 100 csúcsérték tároló tárolja, a 102 digitális komparátor pedig ezt a tárolt csúcsértéket összehasonlítja a pillanatnyi értékkel. Ugyanekkor a 104 kivonó a pillanatnyi értéket kivonja a csúcsértékből, és a különbséget a másik 106 digitális komparátor a 108 referens jelbcmencten beadott referens szinthez hasonlítja. A kivonó kimenetén azonban nem egyszerűen a két bemenet közti különbség jelenik meg, hanem a digitális A és B bemenőjelekben lévő egyesek számai közti különbség. A 106 digitális komparátor által képzett kimenőjel határozza meg, hogy az előjelbit (SB) hogyan változzon. Amikor a kvantált érték a zérus felé közeledik, a szintek egy része kiküszöbölődik azáltal, hogy a változó jel átugorja azokat, egy bizonyos szintnél pedig az előjelbit invertálódik. Az utóbbi szintet, amelynél az előjelbitnek változni kell, a csúcsérték határozza meg. All. ábrán látható adaptív követés a jelcsúcs alatt öt szintet alkalmaz (feltéve hogy a csúcsérték nem csökken le a 00001111 értékre vagy ez alá, mert ebben az esetben az adaptáció visszatér a normál üzemmódra), és megfelelő számú szintet eltávolít a bemenőjel amplitúdójától függően, amely utóbbi 10 aktív szintnek megfelelő mértékig terjedhet. A csúcsértéknek le kell tudni csökkenni, ha a jelszint ilyen értelemben változik. Ez többféle módon valósítható meg Például, (a) minden egyes zérusátmenetnél egy szintet fogyasztani, (b) akkor fogyasztani egy szintet, ha a jel egy meghatározott perióduson belül (mondjuk 125 jusec alatt egy 8 kHz-es mintavételi frekvenciájú PCM rendszerben) nem ér el egy bizonyos értéket, vagy (c) állandó periodikus ütemben fogyasztani. A jelenleg használt és a 11. ábrán szemléltetett megoldás szerint a csúcsszintet núnden egyes nullátmenetnél fogyasztjuk. Az ilyen adaptív eljárás az aktív szintek számát 17-ről 10-re csökkenti, és a még követhető maximális frekvenciát Fs/32-ről Fs/18-ra növeli. Mindennek csupán az az ára, hogy váltóáramú jelek feldolgozásakor csekély mértékben megnő a kvantálási zaj. A zajtöbblet oka éppen a nullátmenet környéki szintek kiküszöbölése. A hiányzó szintek miatt fellépő jeltorzulási komponens kevesebb nint 1 %-át teszi csak ki egy jelhullám-periódusnak és a jel—zaj viszonyban csak minimális romlást okoz. A frekvenciafüggő erősítés karakterisztika is módosul, és a nagyobb frekvenciák felé lényegesen javul, alacsony frekvenciákon alig van változás, amint azt a 7. ábrán láthatjuk. A 6 (b) és a 11. ábrákon pedig egy 0 dB-es szintű 4 kHz-es jel adaptív módon, illetve anélkül rekonstruált ! ullámalakjait mutatjuk be. Ez a módszer javítja a frekvencia karakterisztikát anélkül, hogy növelni kellene a mintavételi frekvenciát, vagy pedig gyengébb minőséggel, tehát kisebb dinamika tartománnyal, durvább Felbontássá és rosszabb jel—zaj viszonnyal kellene beérni. Az adaptív módszer előnye fordítva is kitűnik, vagyis a rendszer dinamika tartományát növelhetjük anélkül, hogy ez a frekvencia karakterisztika rovására menne. A 4. ábrán látható D/A átalakító 17 szintet használ, és a dinamika tartománya, valamint a felbontása még épp h jgy megfelelő az előírt feladathoz. Minőségjavulást csak a mintavételi frekvencia növelésével és (vagy több szint bevezetésével érhetünk el. A kvantálási szintek szaporítása azonban nagyobb mintavételi frekvenciát kívánna, k ilönben a frekvencia karakterisztika nem lenne kielégítő. A 10. ábrán bemutatott adaptív módszer segítségével viszont a nullátmenet környezetében több szintet iktathatunk be n frekvencia karakterisztika romlása nélkül, mert azok a többlet-szintek csak igen kis amplitúdójú jelek esetén fognak szerephez jutni. Egy 10-bites és 21 szintes D/A átalakítóval ellátott reidszer, amely a 0000000000-tól 1111111111-ig terjedő értéktartományban működik, csak az öt legfelső 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 10
