Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления

 

1. Способ аналого-цифрового преобразования, основанный на вычитании из текущего значения входного сигнала его значения, соответствующего предьщущему такту преобразования , аналого-цифровом преобразовании полученной разности и суммировании результата преобразования с предьщущим значением выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности преобразования, осуществляют вычитание входного сигнала, .-адержанного на время преобразования, синхронно с преобразованием текущей разности входного сигнала подвергают аналого-цифровому преобразованию полньш входной сигнал, непрерывно сравнивают величину текущей разности с заданным порогом и в случае превьпиения порога выходным кодом является код, полученный в результате суммирования результатов аналого-цифрового преобразования текущей разности входного сигнала, а в те моменты времени, когда эта разность меньше порога, выходным кодом является результат аналого-цифрового преобразования полного сигнала. I (Л to о со Од QD 00 Butod

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3646989/24-24 (22) 27.09.83 (46) 07.01.86. Бюл. Ф 1 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.M.Àìèíåâ и А.Л.Тимофеев (53) 681.325 (088.8) (56) Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В. и Школин В.П.Аналого-цифровые показатели. — И.: Советское радио, 1980, с.30-31, Преобразователи информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах и системах. /Под ред.Г.M.Ïåòрова. — M.-: 1973, с.255-257. (54) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ аналого-цифрового преобразования, основанный на вычитании из текущего значения входного сигнала его значения, соответствующего предыдущему такту преобразова„„SU„„1203698 A ния, аналого-цифровом преобразовании полученной разности и суммировании результата преобразования с предыдущим значением выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности преобразования, осуществляют вычитание входного сигнала, .адержанного на время преобразования, синхронно с преобразованием текущей разности входного сигнала подвергают аналого-цифровому преобразованию полный входной сигнал, непрерывно сравнивают величину текущей разности с заданным порогом и в случае превышения порога выходным кодом является код, полученный в результате суммирования результатов аналого-цифрового преобразования текущей разности входного сигнала, а в те моменты времени, когда эта разность меньше порога, выходным кодом является результат аналого-цифрового преобразования полного сигнала.

1203698

I0

20

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что величину порога, сравниваемого с текущей разностью входного сигнала, устанавливают равной О, 1 от максимального значения этой разности.

3. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель, первый аналого-цифровой преобразоватсль, сумматор, регистр, тактовый генератор, выход которого соединен с первыми входами первого аналого-цифрового преобразователя и сумматора, выход дифференциального усилителя подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с входной шиной, а выходы соединены с вторыми входами сумматора, выход которого подключен к входу регистра, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыИзобретение относится к импульсной технике, в частности к технике аналого-цифрового преобразования, и может быть использовано в системах сбора и обработки информации при исследовании широкополосных сигналов.

Цель изобретения — повышение динамической точности аналого-цифрового преобразования.

На чертеже представлена функциональная схема аналого-цифрового преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь содержит аналого †цифров преобразователь 1 полного сигнала (АЦП-1), аналого-цифровой преобразователь 2 приращений (АЦП 2), элемент 3 задерж-. ки, дифференциальный усилитель 4, блок 5, коммутатор 6, сумматор 7, регистр 8, источник 9 опорного напряжения сравнения, тактовый генератор 10.

Предлагаемый способ аналого — цифро—

О ного преобразования состоит в следую-щем. Аналоговый сигнал x(t) непосред-ственно преобразуют в цифровой код.

Одновременно с этим сигнал x(t) задерживают на время, равное периоду

rJIC IIII,IIII IIr1MH×ÅÑ КОй TC1rI IIC3C- Tll введены второй аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, источник опорного напряжения и коммутатор, элемент задержки, вход которого объединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя и подключен к входной шине, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу тактового генератора, а выход соединен с первым входом коммутатора, выход элемента задержки подключен к второму входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход — к второму входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом регистра, а выход подключен к третьему входу сумматора и выходной шине. преобразования, и вычитают из текущего значения сигнала, формируя приращение x„(t). Полученный сигнал

x(t) подвергают аналого-цифровому преобразованию синхронно с преобразованием полного сигнала. В результате получают цифровой код приращения сигнала xy(t), который затем суммируют с кодом, соответствующим предыдущему значению входного сигнала и получают его очередное значение. Кроме того, аналоговое приращение сигнала x (t) He1111eI1bII1Ho сравнивают с установленным порогом уо и в те моменты времени, когда приращение х (t) ) у, в качестве выходного кода используют код, полученный суммированием приращений, а в те моменты, когда хт() (у, используют код, полученный в результате непосредственного преобразования сигнала

x(t). Пороговый уровень переключения каналов выбирают из условия получения минимальной динамической

2S погрешности выходного кода, сформированного из кода, полученного непосредственным преобразованием сигнала, и кода, полученного суммирова1 20 36 18 ниеM цифровых отсчетToB приращения

<. .и! наля . < 11< нималь е1ая по греши ость достигается при пороге переключения у < = О, 1 x(t) „где хт {"-)»« максимальное значение приращения сигнала.

Уменьшение динамической погрешности может быть достигнуто путем снижения скорости изменения сигнала на входе АЦП. Для этого необходимо ввести дополнительное преобразование входного сигнала. В предлагаемом способе предлагается подавать на вход

AII1I не сам сигнал х(г) или его изменение относительно постоянного уровня, а его непрерывное приращение х,.(а:) = x(t) — x(t — Т), где Т период дискретизации. При малых Т приращение xT(t) близко к производной сигнала х(<.), взятой с множите=1 лем Т

Динамическая погрешность известных АЦП пропорциональна скорости изменения входного сигнала и для синусоидального сигнала, например, в момент пересечения сигналом нуля максимальна, а при x(t) = max близка к нулю. В то же время в интервалах быстрого изменения сигнала x(t) его приращение меняется медленно. При линейном изменении сигнала x(t) — at его приращение х(t) = aT const, следовательно даже при больших скоростях изменения входного сиг— нала хг() равна нулю. При синусоидальном входном сигнале x(t)=AsinUt. динамическая погрешность максимальна при <,) с =О,+t,... Погрешность преобразования пгиращения < (i) = A pi <<.)1— — А s <ь(«.1 (Š— T Н = A < n — сîs (о-)(1.— Т

Т

)1, пропорциональная производDТ ной (х (t)) = Adsin — — . sin/A(t т

Т вЂ” — — )), в точках dt = О, +7

dT мала, так как --- (

1! . 3 <

<) = + — — + -- ..., наоборот, динамическая погрешность преобразования сигнала x(t) мала, а приращения х т(t ) — велика.

Таким образом, для минимизации динамической погрешности АЦП должен содержать канал непосредственного преобразования сигнала и канал преобразования приращения хт(), работающие поочередно. Для получения на выходе канала преобразования приращенп«х (t:) кода, couтветствующегп ионному сигяалу x{t.), полученные отсчеты необходимо просуммировать.

Момент переключения каналов опреде5 ляется из условия получения минимальной динамической погрешности в течение всего периода сигнала. Для этого текущие значения приращения сигнала х (t) необходимо сравнивать с уста10 новленным порогом у, и в те моменты времени, когда х (t) > у, подключать к выходу канал с сигналом хт() а когда xT(t) (у, — канал с непосредственным преобразованием сигна15 ла x(t) .

Преобразователь работает следующим образом.

На вход АЦП 1 поступает сигнал х(), на вход АЦП 2 — приращение сигнала за время Т х,.(t)= X{4.)-X(t -Т), вы— деляемое с помощью элемента 3 задержки и дифференциального усилителя 4. С приходом очередного тактового импульса с. тактового генератора

10 ЛЦП 1 и 2 синхронно осуществляют преобразование. Цифровые значения приращ<ения с выхода AIQI 2 поступают на первый вход сумматора 7, на вто—

30 рой вход которого с выхода коммутатора 6 поступает код, соответствующий предыдущему значению входного сигнала x(t). Полученная сумма, соответствующая новому значению сигнала, записывается в регистр 8. Устройство 5 сравнения следит эа величиной приращения х (<) и, если

x„{t. больше порога переключения, задаваемого источником 9 опорного

40 напряжения, коммутатор 6 подключает к выходной шине выход регистра 8. В те моменты времени, когда хт(t) меньше порога переключения, коммутатор 6 подключает к выходной шине

45 выход АЦП 1.

Таким образом, на выходах двух каналов преобразования — на выходе

АЦП 1 и на выходе регистра 8 — в каждый момент времени присутствуют коды, соответствующие текущему зн <чению входного сигнала, но содержащие разный уровень динамической погрешности. Устройство 5 сравнения, 55 следящее за скоростью изменения входного сигнала, подключает через коммутатор 6 к выходной шине тот из каналов, в котором динамическая

5 1203698 6 погрешность в данный момент меньше.

1 налу и содержит меньшую дина и содержит меньшую динамичесВ результате код на выходе коммута- кую погрешность, чем каждый из кана. тора 6 соответствует входному сиг- лов преобразования в отдельности.

Составитель И.Романова

Редактор Е.Папп Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Шекмар

Заказ 8430/61 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4