DE1240553B

DE1240553B - Circuit arrangement for pulse amplitude modulation

Info

Publication number: DE1240553B
Application number: DEH55276A
Authority: DE
Inventors: Naoki Shimizu; Koichi Fukushima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1964-02-27
Filing date: 1965-02-23
Publication date: 1967-05-18

Description

Schaltungsanordnung zur Pulsamplitudenmodulation Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Pulsamplitudenmodulation (PAM), bei der periodische Abtastimpulse kurzzeitig eine stromleitende Verbindung zwischen einem das Nachrichtensignal führenden Eingangsanschluß und einem die amplitudenmodulierte Pulsfolge abgebenden Ausgangsanschluß herstellen.Circuit arrangement for pulse amplitude modulation The invention relates on a circuit arrangement for pulse amplitude modulation (PAM), in the periodic Sampling pulses briefly establish a current-conducting connection between a message signal leading input terminal and one emitting the amplitude-modulated pulse train Make output connection.

Schaltungsanordnungen dieser Art dienen beispielsweise zur Herstellung von Sprechkanälen für Teilnehmer nach einem Zeitmultiplexsystem. Eine bekannte derartige Schaltungsanordnung wird an Hand von Fi g. 1 der Zeichnung näher erläutert. Ihr Nachteil besteht darin, daß trotz der Verwendung von vier Dioden die Sperrimpedanz zwischen Eingangsanschluß und Ausgangsanschluß im Sperrzustand verhältnismäßig klein ist.Circuit arrangements of this type are used, for example, for production of speech channels for subscribers according to a time division multiplex system. A known such Circuit arrangement is based on Fi g. 1 of the drawing explained in more detail. you The disadvantage is that, despite the use of four diodes, the blocking impedance between the input connection and the output connection in the blocking state is relatively small is.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß nur wenige Schaltungselemente erforderlich sind, daß trotzdem jedoch eine hohe Sperrimpedanz zwischen Eingangsanschluß und Ausgangsanschluß gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned in such a way that only a few circuit elements are required are that, however, a high blocking impedance between the input terminal and Output connection is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Eingangsanschluß und Ausgangsanschluß die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet ist, der durch eine Sperrspannung normalerweise im nichtleitenden Schaltzustand gehalten und durch die Abtastimpulse periodisch in den leitenden Schaltzustand geführt wird.This object is achieved according to the invention in that between the input connection and output terminal connected to the emitter-collector path of a transistor which is normally in the non-conductive switching state due to a reverse voltage held and periodically switched to the conductive switching state by the scanning pulses will.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Darstellung einer bekannten PAM-Schaltung, F i g. 2 eine PAM-Schaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 Wellenform und Impulsdarstellungen, die zur Erläuterung der Erfindung dienen sollen.These and other details of the invention will be apparent from the following Description. In the drawing, F i g. 1 is an illustration of a known PAM circuit, FIG. 2 shows a PAM circuit according to an embodiment of the invention, F i g. 3 waveform and pulse diagrams used to explain the invention should.

Die in der F i g. 1 dargestellte bekannte PAM-Schaltung enthält vier in einer Brücke zusammengeschaltete Dioden D1 bis D4, die normalerweise durch Anlegen von Gegen- oder Sperrspannungen an ihre Plus- und Minuselektroden in gesperrtem Zustand gehalten werden. Es sind dies die Sperrspannungen +Eg und -EG. Diese Dioden werden vorübergehend in ihren leitenden Zustand gebracht, indem man ihnen zwei Sätze von Steuer- oder Abtastpulsen mit positiver und negativer Polarität (+Gp und -Gp) zuführt, um so ein Sprechsignal von der Eingangsklemme A jeweils kurzzeitig zu einer PAM-Ausgangsklemme B durchzuschalten. In der F i g. 1 bezeichnet es eine Sprechsignalquelle und R, einen Lastwiderstand. In einem derartigen PAM-Stromkreis sind jedoch zwei Arten synchroner Impulse mit Plus- und Minuspolarität sowie einander entgegengesetzt polarisierte Vorspannungsquellen notwendig. Außerdem ist die Durchlaßimpedanz zwischen den Klemmen A und B bei gesperrten Dioden in ihrem Wert gleich der Sperrimpedanz nur einer gesperrten Diode, die im Vergleich mit der Sperrimpedanz eines Transistors verhältnismäßig klein ist. Das bedeutet, daß bei Verwendung von vier Dioden drei dieser Dioden nichts zum Sperren des Signals beitragen.The in the F i g. The known PAM circuit shown in FIG. 1 contains four diodes D1 to D4 which are interconnected in a bridge and which are normally kept in the blocked state by applying counter or blocking voltages to their positive and negative electrodes. These are the blocking voltages + Eg and -EG. These diodes are temporarily brought into their conductive state by supplying them with two sets of control or scanning pulses with positive and negative polarity (+ Gp and -Gp) in order to briefly transmit a speech signal from input terminal A to a PAM output terminal B. to switch through. In FIG. 1 it denotes a speech signal source and R, a load resistance. In such a PAM circuit, however, two types of synchronous pulses with plus and minus polarity and oppositely polarized bias voltage sources are necessary. In addition, the value of the forward impedance between terminals A and B when the diodes are blocked is equal to the blocking impedance of only one blocked diode, which is relatively small in comparison with the blocking impedance of a transistor. This means that if four diodes are used, three of these diodes do nothing to block the signal.

Durch die vorliegende Erfindung wird der oben beschriebene Nachteil beseitigt; eine einfache Schaltung, in der nur ein einziger Transistor benutzt wird, macht es möglich, eine bipolare PAM zu erzielen.The present invention solves the disadvantage described above eliminated; a simple circuit in which only a single transistor is used, makes it possible to achieve bipolar PAM.

Die in F i g. 2 dargestellte PAM-Schaltung gemäß der Erfindung enthält einen Abtastimpuls-Eingang C, eine Sperrspannungs-Eingangsklemme D, einen Impulstransformator PT und einen Transistor T. Weitere einander entsprechende Schaltungselemente sind in den F i g. 1 und 2 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.The in F i g. 2 includes PAM circuit according to the invention a sampling pulse input C, a reverse voltage input terminal D, a pulse transformer PT and a transistor T. Other corresponding circuit elements are in Figs. 1 and 2 denoted by the same reference numerals.

Wenn im Betrieb ein Steuer- oder Abtastimpuls Gp an die Primärwicklung des Impulstransformators gelegt wird, ohne daß irgendein Sprechsignal von der Quelle es gegeben wird, erzeugt die Sekundärwicklung des Impulstransformators PT eine Impulsspannung, welche einen Emitterstrom in den Transistor T einspeist, wodurch der Arbeitspunkt des Transistors T in den Sättigungs- oder Durchlaßbereich verschoben wird. Dadurch ergibt sich eine innere Impedanz zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T, deren Betrag sehr klein ist, beispielsweise nur einige Ohm. Unter dieser Bedingung sind die Eingangsklemme A für das Sprechsignal und die Ausgangsklemme B für das PAM-Signal miteinander über eine außerordentlich kleine Impedanz verbunden, so als wenn zwischen ihnen ein geschlossener Schalter läge. Das Signal wird also von der Eingangsklemme A zur Ausgangsklemme B ohne wesentlichen Widerstand oder Verlust übertragen.If a control or sampling pulse Gp to the primary winding during operation of the pulse transformer is applied without any speech signal from the source it is given, the secondary winding of the pulse transformer PT generates a pulse voltage, which feeds an emitter current into the transistor T, whereby the operating point of the transistor T shifted into the saturation or transmission range will. This results in an internal impedance between the emitter and collector of the transistor T, the amount of which is very small, for example only a few ohms. On this condition are the input terminal A for the speech signal and the output terminal B for the PAM signals are connected to each other via an extremely small impedance, such as if there was a closed switch between them. The signal is from the Input terminal A to output terminal B with no significant resistance or loss transfer.

Wenn nun der Transistor T ein Steuertransistor ist, der durch einen relativ großen Emitterstrom bis zu einem gewissen Betrag gesättigt werden kann, so ist eine Übertragung des Signals zwischen Emitter und Kollektor des Transistors in zwei Richtungen (bipolar) möglich, und wenn der Emitterstrom als Impulsstrom angelegt wird, kann der Transistor als ein Schalter in zwei Richtungen arbeiten.If now the transistor T is a control transistor, the through a relatively large emitter current can be saturated up to a certain amount, so is a transmission of the signal between the emitter and collector of the transistor in two directions (bipolar) possible, and if the emitter current as a pulse current is applied, the transistor can work as a two-way switch.

Während der Zeitspanne, in der kein Steuer- oder Abtastimpuls angelegt wird, liegt an der Klemme D eine Sperrspannung +EB mit positiver Polarität an und bewirkt die Sperrung der Strecke zwischen Emitter und Basis sowie zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors T, so daß sich der Transistor im Sperrzustand befindet.During the period in which no control or sampling pulse is applied a reverse voltage + EB with positive polarity is applied to terminal D and effects the blocking of the path between the emitter and the base as well as between the base and the collector of transistor T, so that the transistor is in the off state is located.

Infolgedessen ist die innere Impedanz zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T außerordentlich groß, etwa mehrere Megohm, so als wenn ein elektrischer Schalter geöffnet wäre. Die Klemmen A und B sind daher wirksam elektrisch voneinander getrennt, und es wird von der Klemme A kein Sprechsignal an die Klemme B übertragen.As a result, there is the internal impedance between the emitter and collector of the transistor T extraordinarily large, about several megohms, as if an electrical one Switch would be open. Terminals A and B are therefore effectively electrically from one another separated, and no speech signal is transmitted from terminal A to terminal B.

Die zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung dienende F i g. 3 zeigt Wellenformen in wesentlichen Teilen der Schaltung nach F i g. 2. Die unter (a) dargestellte Sprechsignalspannung wird der EingangsklemmeA zugeführt. Die Steuer- oder Abtastimpulse unter (b) werden der Klemme C zugeführt, und an der Ausgangsklemme B kann die Impulsfolge gemäß (c) als »Proben« des primären Signalspannungsverlaufs abgenommen werden.To explain the mode of operation of the circuit according to the invention serving F i g. 3 shows waveforms in essential parts of the circuit of FIG i g. 2. The speech signal voltage shown in (a) becomes the input terminal A. fed. The control or sampling pulses under (b) are fed to terminal C, and at the output terminal B the pulse train according to (c) can be used as "samples" of the primary Signal voltage curve can be removed.

Diese Impulsfolge gestattet in an sich bekannter Weise die Wiederherstellung des Sprechsignals, wenn die Frequenz der Abtastimpulse genügend groß gegenüber den Frequenzen des Sprechsignals ist.This pulse sequence allows recovery in a manner known per se of the speech signal when the frequency of the sampling pulses is sufficiently large compared to the Frequencies of the speech signal.

Bei der Schaltung nach F i g. 2 ist der Transistor T ein Transistor des Typs pnp; man kann aber statt dessen auch einen npn-Transistor verwenden. In diesem Fall muß jedoch die Sperrspannung EB negative Polarität haben, und um einen Emitterstrom durch den Transistor hindurchzutreiben, muß die Sekundärwicklung M#, des Impulstransformators PT mit ihrer Polarität umgekehrt werden, so daß die Polarität der Steuer- oder Abtastimpulse Gp nicht umgekehrt wird. Wenn man eine unipolare PAM-Modulationsimpulsreihe erhalten will, darf das Ende des Widerstandes R1 in F i g. 2 nicht geerdet, sondern mit einer Spannungsquelle geeigneten Wertes verbunden werden. Unipolare PAM-Modulations-Impulse kann man so mit positiver oder negativer Polarität erhalten, die Polarität hängt lediglich davon ab, ob das Ende des Widerstandes R1 mit einer positiven oder negativen Klemme der elektrischen Spannungsquelle verbunden wird.In the circuit according to FIG. 2, the transistor T is a transistor of the pnp type; but you can also use an npn transistor instead. In In this case, however, the reverse voltage EB must have negative polarity, and around one To drive the emitter current through the transistor, the secondary winding M #, of the pulse transformer PT can be reversed with their polarity, so that the polarity the control or sampling pulses Gp is not reversed. If you are a unipolar PAM modulation pulse series wants to receive, the end of the resistor R1 in F i g. 2 not earthed, but connected to a voltage source of suitable value will. Unipolar PAM modulation pulses can be used with positive or negative ones Get polarity, the polarity just depends on the end of the resistor R1 connected to a positive or negative terminal of the electrical voltage source will.

In einem praktischen Beispiel, bei dem die Amplitude der Steuer- oder Abtastimpulse 4 bis 8 Volt betrug und die Breite der Steuer- oder Abtastimpulse 0,6 bis 1 #ts war, während die Frequenz der Abtastimpulse 8 kHz betrug, wurde ein Sprechsignal mit Frequenzen zwischen 200 bis 4000 Hz in Impulsform an die Ausgangsklemme übertragen, mit einer Dämpfung von nur etwa 1 bis 2 db.In a practical example where the amplitude of the control or Sampling pulses was 4 to 8 volts and the width of the control or sampling pulses 0.6 to 1 #ts while the frequency of the sampling pulses was 8 kHz became a Speech signal with frequencies between 200 and 4000 Hz in pulse form to the output terminal transmitted, with an attenuation of only about 1 to 2 db.

Außerdem war die Linearität zwischen Eingangs-und Ausgangssignal bis zu etwa -f- 2 dbm in dem Eingangssignal gewährleistet, wobei die Dämpfungsverzerrung der zweiten und dritten Oberwelle größer als 35 bzw. 45 db war, während in denjenigen Zeitspannen, in denen kein Steuer- oder Abtastimpuls angelegt war, die Sperrdämpfung des Sprechsignals an der Ausgangsklemme mehr als etwa 80 db betrug, wenn die Sperrspannung einen Wert von -f-5 V hatte.Also, the linearity between input and output signal was up ensures about -f- 2 dbm in the input signal, with the attenuation distortion the second and third harmonics was greater than 35 and 45 db, respectively, while in those Time spans in which no control or sampling pulse was applied, the blocking attenuation of the speech signal at the output terminal was more than about 80 db when the reverse voltage had a value of -f-5 V.

In der vorstehenden Beschreibung wurde der Transistor T als Richt-Transistor beschrieben; es kann jedoch ein in beiden Richtungen wirksamer Transistor mit einer ähnlichen Schaltung ebensogut Verwendung finden.In the above description, the transistor T was used as a directional transistor described; However, it can be a bidirectional transistor with a similar circuit can be used just as well.

Wie sich aus den obigen Angaben ersehen läßt, zeigen PAM-Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung ganz erheblich bessere Betriebseigenschaften als die bekannten Schaltungen, und die Nachteile dieser bekannten PAM-Schaltungen mit Diodenbrücken sind vermieden.As can be seen from the above, PAM circuits show according to the present invention quite significantly better operating properties than the known circuits, and the disadvantages of these known PAM circuits with Diode bridges are avoided.

Claims

Claim: circuit arrangement for pulse amplitude modulation, at the periodic sampling pulses briefly a current-conducting connection between one input terminal carrying the message signal and one the amplitude-modulated one Produce a pulse train emitting output terminal, characterized in that between Input connection (A) and output connection (B) the emitter-collector path of a The transistor (T) is connected by a reverse voltage (EB) normally held in the non-conductive switching state and by the between the base and the Sampling pulses applied periodically in the emitter or the collector of the transistor the conductive switching state is carried out.