185634. lajstromszámú szabadalom • Előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör
1 185 634 2 tökéletesített változatát szemléltetjük, amely a 8. ábra 16 A/D átalakítójaként alkalmazható. Bár némileg egyszerűsített formában, de az áramkörnek a szaggatott vonallal bekeretezett 90 része lényegében azonos a 4. ábrán látható áramkörrel. A 77 erősítő megfelel az 1 erősítőnek, a 78 komparátor a 2 komparátornak, a 79 léptetésvezérlő logika a 3 léptetésvezérlő logikának, a 80 D/A átalakító a 4 D/A átalakítónak. Ezt az áramkört egy második 91 kompaktorral, két 92a és 92b billenőkörrel és egy további 93 vezérlő logikával egészítjük ki azért, hogy ez az új áramkör a 4. ábra szerintitől eltérően ne 1 -faites, hanem 2-bites vezérlő kódot állítson elő. Ezenkívül még egy digitális 94 automatikus nullázó egységet is beiktatunk a 77 erősítő offszet feszültségének kikompenzálására. A második 91 komparátor az x(t) bemenőjel és az annak megfelelő kvantált q(t) jel közötti pillanatnyi eltérés mintavételezésére szolgál. A csillapító R ellenállásra nincs többé szükség, ezért a 95 vezetékkel rövidre zárva rajzoltuk be. Végeredményben az eredeti 78 komparátort csak az [x(t) - q(t)] különbségi jel integrálja, vezérli. Az ilyen két-komparátoros rendszernek nincs sem túllövése, sem tetőesése (egy adott szinthez képest) és nincs szükség analóg csillapításra. Egyetlen 78 komparátor használata esetén csak két új állapot volt lehetséges — vagy növekedés vagy csökkenés az előző értékhez viszonyítva. Két 78 és 91 komparátorral azonban lehetővé válik, hogy a q(t) jel négyféle új állapot valamelyikébe kerüljön. Extra állapotként szóba jöhetnek a növekedés (vagy csökkenés) nagyobb (vagy kisebb) értékkel, vagy maradni ugyanazon szinten. A 9. ábra szerinti rendszerben csak egy új állapotot iktatunk be, azt, amelyben a kimenet állandó marad. Az egy bizonyos szinten való maradás képessége biztosítja, hogy egyenáramú bemenőjel esetén a rendszer a bemenőszintet szimmetrikusan közrefogó két szint között fog oszcillálni a mintavételi frekvenciával. Ez haladásnak számít az egy-komparátoros rendszerhez képest, amely csak fél mintavételi frekvenciával történő kétszintes oszcillációra képes, amint az 5b. ábrán bemutattuk. A második 91 komparátor hatékonyan megkétszerezi az egyenáramú jelekre vonatkozó információt, 6 dB-lel szélesebb dinamika tartományt és 6 dB-lel finomabb felbontást biztosít anélkül, hogy a mintavételi frekvenciát vagy a szintek számát növelni kellene. A második 78 komparátor ezenkívül még további 2,5 dB-lel szélesíti a dinamika tartományt anélkül, hogy a 80 D/A átalakítóban 2,5 dB-lei gyengébb jeleket enged meg. Az egy-komparátoros rendszer esetén a 80 D/A átalakító maximális kimenete 4/3-szorosa kell legyen a maximális bemenőszintnek, mivel ezt a szintet egy olyan rendszer képviseli, amely az 11111111 érték (Vjnmaxx 4/3) és a 01111111 érték (Vinmaxx 2/3) között oszcillál. A két-komparátoros rendszer a 11111111 értékű kimenetet rendelheti a Vinmax 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. 10 A 94 automatikus nullázó egység egy 96 D/A átalakítót, valamint két 6-bites, kéti ányú 97 és 98 számlálót foglal magában. Ezek a 97 és 98 számlálók integrálják a 8 kHz-es előjelbitet, amely az 50 fő-adószűrőben annak felüláteresztő szakasza előtt keletkezik, és amely a 99 vezetéken át vissza van vezetve. Ha a rendszerben offszet 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 offszetet 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 főadatszűrő felüláteresztő szakasza ki fog szűrni. A találmány szerinti 10 előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkörben alkalmazható 16 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 komparátort, 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 fo probléma akkor lép fel, amikor a bemenőjel a nullavonalon megy át, ahol a kvantáló sok kisszintű lépcsőt iktat be, a bemenőjel pedig a maximális meredekségével változik. Ezt a problémát a 6b. 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 nullaátmenet környékén, hogy lehetővé tegye a rendszer számára a. jel követését. Részletesebben kifejtve, a 79 léptetésvezérlő logikában megjelenő kvantált ■el csúcsértékét a 100 csúcsérték tároló tárolja, a 102 digitális komparátor pedig ezt a tárolt csúcsértéket összehasonlítja a pillanatnyi értékkel. Ugyanakkor a 104 kivonó a pillanatnyi értéket kivonja a csúcsértékből, és i különbséget a másik 106 digitális komparátor a 108 eferencia jelbemeneten beadott referencia szinthez íasonlítja. A 104 kivonó kimenetén azonban nem egyszerűen a két bemenet közti különbség jelenik meg, hanem a digitális A és B jelekben lévő egyesek számai közti különbség. A 106 digitális komparátor által képzett kimenőjel határozza meg, hogy az SB előjelbit hogyan változzon. Amikor a kvantált érték a zérus felé közeledik, a szintek tgy része kiküszöbölődik azáltal, hogy a változó jel átugorja azokat, egy bizonyos szintnél pedig az SB előjelbit invertálódik. Az utóbbi szintet, amelynél az SB előjelbitnek változni kell, a csúcsérték határozza meg. All. ábrán látható adaptív követés a jelcsúcs alatt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
