185634. lajstromszámú szabadalom • Előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör
1 185 634 2 A találmány tárgya előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör, amelynek adóága tartalmaz egy aluláteresztő bemeneti szűrőt, ennek kimenetéhez csatlakozó A/D átalakítóval és adó-jelfeldolgozó egységgel együtt, valamint egy, az utóbbi kimenetéhez csatlakozó adóregisztert, vevőága pedig tartalmaz egy vevőregisztert, ennek kimenetéhez csatlakozó vevő-jelfeldolgozó egységgel és D/A átalakítóval együtt, valamint egy, az utóbbi kimenetéhez csatlakozó kimeneti szűrőt. Az ilyen típusú előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör (angol kifejezéssel: „subscriber line audio processing circuit”, rövidítve: „SLAC”) a továbbítandó hangfrekvenciás analóg bemenőjeleket az átvitelt megelőzően digitálissá alakítja és így dolgozza fel; a vett jeleket viszont előbb digitális alakban feldolgozza, majd ezután alakítja vissza őket analóg jelekké. Az eddig ismert azon hírközlőberendezések, amelyek a hangjeleket digitális alakban viszik át, általában tartalmaznak egy előfizetői vonali interfész áramkört, amely a kéthuzalosról négyhuzalosra való átalakítást, és a vonalnak transzformátoros csatolás útján való meghajtását végzi el. Egy további áramkör látja el az ellenőrző vizsgálatot és a csengetési funkciót. Ezenkívül vannak még a berendezésben analóg adó- és vevőszűrők, valamint egy CODEC (= kódoló-dekódoló egység), amely az analóg jeleket digitális PCM jelekké alakítja át, illetve a PCM jeleket analóg jelekké alakítja vissza. Az integrált áramköröket gyártó cégek mostanában sorra megkísérlik ezeket az egyedi áramköröket olyan integrált áramkörökkel helyettesíteni, amelyek a különböző funkciókat ugyanúgy osztják meg egymás között, ahogy az eddigi áramkörök tették, vagyis az egycsatornás monolitikus CODEC a CODEC funkcióját helyettesíti, az egycsatornás szűrők a csatornaszűrők funkcióját látják el, és egy monolitikus interfész áramkör a transzformátort és a hozzátartozó hardware-t helyettesíti. Miután az említett régebbi berendezésnek alapja egy olyan rendszer, architektúra volt, ami sok évvel ezelőtt fejlődött ki, és az altkor kapható alkatrészek előnyeit aknázta ki, ez LSI technológiával készült alkatrészekkel való egyszerű helyettesítés nem képes az ilyen technológia előnyeit teljesen kihasználni. Az eddigi rendszerek által végzett funkciókat három fő csoportba lehet sorolni: (1) nagyfeszültségű analóg illesztés az előfizetői vonalhoz, (2) a hangjel feldolgozása, beleértve a kéthuzalosról négyhuzalosra történő átalakítást, a szűrést és a kódolási is, végül (3) illesztés a digitális rendszerhez és azonban belül a PCM jelutakhoz, valamint a processzorból vagy kontrollerből eredő vezérlő vonalakhoz. Egy új rendszer kidolgozásakor célszerű a funkciók felosztását az alkalmazott technológiákhoz igazodva végezni. Az előfizetői vonalhoz csatlakozó analóg illesztő egység egyaránt tartalmaz nagyáramú és nagyfeszültségű eszközöket, tehát a megvalósítására a bipoláris nagyfeszültségű technológia a legalkalmasabb. A nagyfeszültségű bipoláris technológiák viszont nem teszik lehetővé a sűrű beültetést, tehát az említett eszközöket a lehető legegyszerűbbre kell tervezni. Ezzel szemben a jelfeldolgozó és a digitális interfész funkciók csak kisfeszültségű eszközöket igényelnek, tehát kisfeszültségű és nagy beültetési sűrűségű LSI technológiával valósíthatók meg, méghozzá a legjutányosabfcan az n-csatornás MOS változattal. A jelenlegi állapotot tekintve a jelfeldolgozás alatt az analóg kéthuzalos/négyhuzalos átalakítást és az utána 2 következő analóg szűrést, analóg mintavevő és tartó műveletet és az analóg-digitál ill. digitál-analóg átalakításokat értjük. A kapcsolási műveletek végrehajtása szintén analóg módon történik az analóg-digitál és a digitál-analóg átalakítókban. Mivel az n-csatornás MOS eszközök főleg digitális műveletekre alkalmasak, nyilvánvalóan praktikusabb volna az új rendszert a digitális jelfeldolgozásra alapítani, vagyis a szűrési funkciók túlnyomó részét, a kiegyenlítést, szintbeállítást, kompandálást, stb. digitálisan végezni. Az ilyen rendszerek tervezői azonban mindeddig vonakodtak a digitális szűrők használatától, mert az ilyen eszközök igen bonyolult szerkezetűek, nagymennyiségű hardware-t igényelnek és jelentős mértékű teljesítményt disszipálnak. Egy digitális szűrőstruktúra létrehozásához szükség van többek között analóg-digitál és digitál-analóg átalakítókra, amelyeket ezentúl röviden A/D ill. D/A átalakítóknak nevezünk. Azonban az előfizetői vonali hangfeldolgozó funkciót végző analóg szűrökhöz, is kell A/D és D/A átalakítókat mellékelni, ezért az ilyen átalakítók beépítése nem igényel külön ráfordítást. A rendszer különböző pontjain már úgyis el vannak helyezve. A digitális szűrők mindazonáltal jelentős értékű kezdeti üzemköltséget okoznak. Az ilyen szűrők megvalósításához szükség van egy aritmetikai processzor egységre, egy fixmemóriára (ROM) és egy közvetlen hozzáférésű memóriára (RAM) is. Ezért egy egészen egyszerű szűrőhöz is csaknem ugyanannyi hardware kell, mint egy bonyolulthoz. Miután az előfizetői vonal funkcióinak ellátásához inkább bonyolult szűrők kellenek, a digitális szűrők jutányosabbak ezen a helyen, mint az analóg szűrők. A szűrők árának alakulását a bonyolultság és a kívánt teljesítőképesség függvényében vizsgálva (a szilíciumot véve slapul) megállapíthatjuk, hogy az analóg típusú szűrők ára egyenes arányban nő a bonyolultsággal. A digitális szűrők esetében azonban, még ha kezdetben sokba is kerülnek, a járulékos bonyolultság ára lényegesen csökken. Ennek egyik oka az, hogy a digitális szűrők rnultiplexelhetők, analóg szurok esetén viszont az időosztásos hardware használhatatlan A digitális szűrők építéséhez nem kellenek precíziós alkatrészek, míg az analóg szűrők esetén a specifikációk betartásához nagymennyiségű olyan precíziós alkatrész szükséges, amelyeknek ezenkívül még beállítlratóknak és igen csekély drifttel bíró kivitelűeknek is kell lenniük. A digitális szűrőket egyébként még pontosabbá tehetjük csupán azáltal, hogy több bitre képezzük ki a programozó bemenetűket. A digitális szűrők ilyen módon való alkalmazása esetén problémát jelentene a nagymennyiségű aritmetikai művelet által okozott teljesítmény disszipáció. A tipikus digitális szűrőkhöz nagysebességű szorzók szükségesek, amelyek sok teljesítményt disszipálnak. A hírközlőrendszerektől lehetőleg minél kisebb teljesítményfogyasztást kívánnak, márpedig ezt analóg szűrőkkel feltétlenül könnyebben el lehet érni, mint a digitálisakkal. Következésképp a mostanáig megvalósított rendszerekben inkább a hagyományos analóg szűrőket alkalmazzák és nem a digitálisakat. A digitális szűrőket egyébként már sokféle áramkörben alkalmazták. így pl. a 4 189 779 és a 4 038 495 számú amerikai szabadalmi leírásokban beszédszintetizátor és beszédanalizátor áramköröket ismertetnek, amelyekben digitális szűrőket alkalmaznak. A 4 189 779 számú amerikai szabadalmi leírásban beszédszintetizátor 5 10 15 2C 25 3C 35 40 45 50 55 60 65
