У сучасній апаратурі ЦСП для побудови кодеків використовують цифрові елементи. Найчастіше у ЦСП використовується другий варіант нелінійних кодеків – кодеки зваження.

Розглянемо принцип побудови нелінійних кодерів зваження. Схеми і принцип дії цих кодерів в основному такі ж самі, що й принцип дії лінійних кодерів. Найбільша відмінність у тому, що при зміні рівня сигналу від одного сегмента до іншого змінюється крок квантування, але в межах сегмента крок квантування залишається незмінним. Кодова комбінація, що формується на виході кодера з характеристикою типу А (А=87,6), має вигляд S ABC WXYZ, де S = 1 для і S=0 для ; АВС – символи (значення розрядів) коду номера сегмента, WXYZ – символи коду номера рівня у сегменті. Наприклад, кодова група 10111101 відображує позитивний сигнал (дискрет), рівень якого знаходиться у третьому (011) сегменті і досягає у ньому тринадцятого рівня (1101). Основні параметри, які характеризують нелінійне кодування з використанням характеристики типу А=87,6/13, наведені у раніше розглянутій таблиці 1.2.

Спрощена схема нелінійного кодера зваження наведена на рис 1.20.

Рисунок 1.20

У склад кодера входять компаратор, формувачі еталонних сигналів (ФЕС-1 і ФЕС-2) для позитивних і негативних відліків, пристрій управління (ПУ). Для кодування сигналу однієї полярності кожний з ФЕС формує 11 еталонних сигналів, що відповідають нижній межі кожного з сегментів характеристики типу А і величині кроку квантування в кожному з сегментів:, , , , , , , , , , . Кодування здійснюється за 8 тактів, в кожному з яких формується зміст одного з розрядів кодової комбінації. Процес кодування поділяється на три етапи. На першому з них (такт 1) формується символ знакового розряду S (1 або 0). На другому етапі (такти 2,3,4) формується код номера сегмента (символи АВС). На третьому етапі (такти 5,6,7,8) формується код номера рівня у сегменті (символи WXYZ).

Сигнал з виходу перетворювача АІМ-1 в АІМ-2 надходить на компаратор. На першому такті визначається знак відліку АІМ-2 сигналу, який кодується. Якщо відлік позитивний, то формується символ S=1 і до компаратора підключається ФЕС-1, якщо відлік негативний, то формується символ S=0 і підключається ФЕС-2.

Послідовність формування коду номера сегмента зображена на рис.1.21.

Рисунок 1.21

Для кодування номера сегмента (такти 2,3,4) у другому такті пристрій управління (ПУ) забезпечує подачу на компаратор з відповідного ФЕС еталонного сигналу, який відповідає нижній межі сегмента №4 (). Якщо , то приймається рішення про знаходження відліку в одному з чотирьох сегментів з номерами 4,5,6,7 (А=1). Якщо , то приймається рішення про знаходження відліку в одному з чотирьох сегментів з номерами 0,1,2,3 (А=0). Прийняте рішення (А=1 або А=0) по ланцюгу зворотного зв’язку подається до пристрою управління.

На третьому такті формується символ В коду сегмента. У залежності від значення А підключається (якщо А=1), або (якщо А=0). При приймається рішення про те, що відлік сигналу потрапив в один з сегментів 6 або 7 (В=1). Якщо, то приймається рішення про те, що відлік сигналу потрапив в один з сегментів 0 або 1 (В=0). Сформоване рішення (В=1 або 0) по ланцюгу зворотного зв’язку подається до пристрою управління.

На четвертому такті формується останній, третій розряд (С) коду сегмента. У залежності від значення символів А і В (11, 10, 01, 00) підключається один з чотирьох еталонів (значення А=1, В=1), або (значення А=1, В=0), або (значення А=0, В=1), або (значення А=0, В=0). За результатами порівняння рівня сигналу з відповідно підключеним еталоном приймається рішення про значення символа С, тобто визначається у кінцевому випадку значення символів номера сегмента А,В,С. Послідовність формування коду номера сегмента зображена на рис. 4.14.

Формування сигналів WXYZ в тактах 5,6,7,8 здійснюється у межах кожного з сегментів, в який потрапив відлік сигналу. Оскільки в межах кожного з сегментів здійснюється лінійне квантування, то процес формування номера рівня сигналу виконується за алгоритмом кодування сигналу лінійним кодером порозрядного зваження Послідовність формування сигналів WXYZ у будь якому і-му сегменті наведена на рис. 1.22.

Рисунок 1.22

Розглянемо приклад. Приймемо, що на вхід кодера надійшов відлік сигналу . Оскільки , рівень знаходиться у шостому сегменті (512<608<1024) і після чотирьох тактів символи SАВС мають значення 1110. До компаратора підключається еталонний сигнал, що дорівнює нижній межі сегмента №6 (). На п’ятому такті до додається половинний рівень шостого сегмента ( ) і за результатами порівняння з сумою ·(512+256) = формується значення символу W. Тому що < формується символ W=0, відключається від компаратора. На шостому такті до додається еталон чергового розряду , що має значення . Оскільки < 512+128= , значення символу X=0, еталон відключається. На сьомому такті до додається еталон чергового розряду Y. Його значення . Оскільки >=+=, то формується символ Y=1, еталон залишається підключеним до компаратора. На восьмому такті до еталонів + додається еталон останнього, восьмого, розряду зі значенням . Оскільки = =++=, то формується символ Z=1 і процес кодування відліку закінчується. Таким чином, на виході кодера формується кодова комбінація 1110011.

Слід зазначити, що до моменту завершення процесу кодування будь-якого відліку підключеними залишаються не більше п’яти еталонів, один з яких відповідає нижній межі сегменту і не більш чотирьох, що відповідають еталонним сигналам в межах відповідного сегмента.