Сигма-дельта-модулятор
oTfiOi isr-.- i к aiir; - чатике н itwoioutTi-JiMtosj точиикс к можкт Пмть испиЛ1. 101М11о ;и:я коглчч.тинич .iM;i;iorofi:ira смгкллл. Цолью j CTffXitH .Ч1 ; ястсн , точности ходулягорд. ( игмл-лельтл-модулятс-,) c ;;u t nT геиерлтор 1 эадахяи{х имлульсои, блоки 2 и 3 (пантояання, иитеграгиры 4 и 3, аиа; ого-ш1фровой преоСфлзо ател1 6, инфр налоговый )Г)р.1;1оилтелг 7. Г)лох 2 квантовани)| пключлет обоспечиплмоиЯ лровелешн иыОорки согллсуютий элемент 10, nt mi ЛИСИНЫЙ 1 пил1 конденсатора, н N-i- MH ),I2,13 и 14. Аналогично блок 1 кпаягов.С Шя ссг сржят согласующнП 15 и 56-19. 1 ктегратор « кль1ч; 1 т о;:ерлг;По; ныз усш титель 20 и ч;ieч ;лт, ip , Интегратор 5 пклю- j.V- T in t pr;r,(. -..i у(:ил11Т1 т. 22 И кондси-ч лтор 23. Л1:л;1ого-;;1 фровоП преобрлчопатоль fi со.шржит йлок 24 сравН1Ч ИЯ и .K t Mi: Tt iiK-i JIH 25 И 26. Цифрили,.:;( прсс брл-.итилтель 7 вхлю- ,)«- г ключи t:7,;;S,39, лемснти НЕ 30 11, HCTo- i:xn 32 и 33 положительного я ОТрИЦЛТ1. КЛ. фЧЖСИИЯ. 2 ч.п. , 2 ил. i О)
СОЮЗ 1, ОВЕТСНИХ
СОЯ9ЛИСТИЧЕСИИ2!
3%СОУЬПИН!!А 1Ю с ц 4 El О3 И 3/02
ГОСУД СТВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИл
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3867698/24-" ÷ (22) t5.03.И (3t) 899177р (32) 16.03.84 (33) BE (26) l. 2 33,8Я, 1 ».2:1. Ч В! (7 ) ИНТЕрН:.1Ю1Л ".; 12r;!.1, . :1Е. I t rt>
ХоРдоРР!!!1цР! f t,"5) («» ) Ди!рк Ar рч 1н t) 1 1 й! лис А ррнел11ус
Рлграо (1!Я) (53) 62t.371 (Ог".. -. у (56 . Патенх 1 ельгррн 9 Я97";? хл ir rl3 р 19 iran 8:, 1!. тент м*лр г-рн . ."926 " кл. Н 03 К, 1981. (51р .! Сир Ж-;!1 "1ЬТЛ-. !К!у,"" i.2Р (3 7) it 2 Ôре тр Ir..ri отннь ilT r < .rl lrl " "Н !CD "И !* 11;Р21РРЧ .1Н Р. 1ОГОРР 2РО СНГ!1ПЛ1 е t(r!- tt>10 и 2<2"
p ñTcв нatR ни:1рl е тс рр:!о!11122 .нрре То и!о . Ti! мо;!улррторп. (,11гма-дельта-мс!1улнт. р
rc:;I ðçíò гкнсрптор эадакрщих ий пульсоtr, 61!ок!! 2 It 3 квантования, ННТЕГРатО!2Ь1 ч и 5, аНЛЛОГО-ЦИФРОВОЙ
11Рео12Рало!2ат ель бр ц2!фрроя!1алоговнй
7:ре1)Г2р.! 1оррятвль 7 ° лок 2 кВйнтОВЙннн нк:12 2 !нет обеспеч11!рл22раий лроввден и е lr br fr î р к t с о гл t с уrc .:чий Зле?10 нт О g
1111ь лненн1,1!1 I> нр1;!! кондгррсаторя, и
r >ri ° l1c 1, !", !3 и t Аналогично блок
".!ран! 012,рн1121 сс е. ъ%2!т согласухщнй э:1.". ;.11т !5 и х.—.1! Гн 6- 19. Интегратор
1;::2-22н:1.. T оиерзнно.11.121 ус!ститель 20
r..2 r ".r r! ат 2Р . 1 . 1;rrTr. ГРЛТОР 5 ВКЛЮ:,1 т н..р;;:и" рн::. угн:111! с лЬ 22 Н Каил 11;.1т- р "3. Л :.1::ого-;;2!френчей првобр,р t,rrr) ìät, 11 с, .1рррк11т . Лок 24 срааr!<. нrrr! 11,1:1р мс1!т14 Е rL!it и 26 ф Ц иф» р .r,lrr t:1О(: 9!. rr 21рврбра:рОЭЛТЕЛЬ 7 ВКЛК2:.1 . Р р л22ч;1 7,. . 2,.29, р!!Снентр НЕ 30 и 31, исто.<.(2:ê t 32 11 33 положительного и отр211ь!т .Льr!rrci 2 1. Л. ф-д12, 2 ИЛ. 1 143 11.!обретение относится к «втсматгг- ке и вычггслитеггьной технике и нозгет бьгть 55спользовагго для кодирования аналогового сигнала. Цель изобретения - повьщгение точности модулятора. На фиг. 1 представлена функциональная схема устрггйства; на фиг.2временные диаграф сигналов генератора задающ55х импульсов. Сигма-дельта-модулятор содертьт генератор 1 задающих импульсов, блоки 2 и 3 квантования, интеграторы 4 и 5, аналого-гьгфpсвсй преобразователь (АЯН) 7, цггфрса галсговый преобразо» ватель (ЦАП) 7, "ггхсд В и выход 9, Блок 2 квантованггя включает обеспечивающий проведение выборки согласующий элемент 10 вьаолнеиггйй в в!!де конденсатора и ключи 11 - 14. Аналог гичмо блок 3 квантования ссдерзгит согласуюгагй элемент 15 и ключи 16-}9. Интегратор 4 включает операцггсгггвй усилитель 20 и конденсатор 21. Интегратор 5 включает операционный усилитель 22 и конденсатор 23, ЛЦП 6 с5гггеркггт блэк 24 сравнения и злсггсггты ггь15 5! ЦАП 7 включает ключи 27,28 и 29, элементы HK ЭО и 31 источники 32 и 33 пслсхг51ельногс и стрицательнсгс ггапряменг5я. Управление модуляторам осуществляется с пснсщгю синхронизирую.щих ммпулгэсс« 0 IN, 0 Р, 02,4 г! 021 g форм!!» pYt èìõ ге!гор !таран и прг.дсгавл! иных на <95v.2.01Н и 0!Р, при этом 023 !! 02Р яиляются дсполмя щгнгг импульс«ни, а OIN и О!Р сделаны èåaåpåкрьеающгсгися стнссительнс импульсов 02М, 02Р. Кахлмй из этих импульсов имеет частоту 1 ИГц, что соответствует периоду выборки Т, равному 1нкс, при зт ч сггнхрсггйзг5рующие импульсы Р1, Г1, Р2, г2 имсют длительность, равную /3/8/хТ. В течение периода времени, р*вггсгс длительности хаядсгс из нмпулгссв Р2 из серии 021! гг Р2 иэ серии 02Р сигнал, фсрмнруегый на выходе интегратора S, подвергается выборке и хранится я блоке 24 сравнения. 10 25 гвсей прслслвнтельнссти .периода вы30 40 ! В течспи периода, равного длитЕЛЬМССтн К! яЛСГО НЗ СИИХрсниэггругщих 55чггульсов Рl нз серии 07N и Г из серии 01Р, блок 24 сравнения ггчимает сравнение сохраняемого «ход . о сигнала выборки и 0 !.потенциала земли). На выходе блока 24 сравнения в зависимости от того, является входггой сигнал, полученный в результате выборки, неньщик или больщин чен О. . Зтст двоичный выходмой сигнал затен поступает на зленент BE«lUBI 26 и в течение промежутка времени, равного длительности синхронизирующего кнпульса P2,проходит на выход ИЯ 6. АЦ11 6 осуществляет преобразование мгновенного значения аналогового сигнала в двоичный выходной сигнал, который равен 1 или 0 в зависимости от того, оказывается ли величина полученного при выборке сигнала больее или соответственно намыве O. Сгггма-дельта-модулятор работает следукгщин образом. Входной сигнал U(t) подается на вход " в течение времени пТ, он инеет постоянное значение U(75T) в течение бс,рхг5 Т (фиг.2). В зтон случае сигналы x(t) и Q(t) на выходах иитегратсрав 4 и 5 имеют соответственно зна-5eH55s x(nT) и У(пТ). В -.ñ÷åíêå периодов времени, равних Р1,гя имгульссв 01И и 1 для имггульсов 01Р, кличи 11 и !2 открыты, ксггднсатср С1 заряяается меклу U(пТ) И Зг.МЛЕЙ В ЦЕЛИ, СОЛСРкагггсй ПССЛСДСгг.гтсггьнс сседиггеггггые ключ 11, ссгласугсаг5г! элемент 10 и клич !2, Аггее.гсгггчнга5 образом, и гсхолг.ху ключи 1ь и 17 открыты, прсизасдггтся выборка сг(гнала х(ггТ) и ксидсггслг»ср СЗ зарякъется мемеду х(пТ) и землей s 5, eïè, састсящей из псследсвательнс ссединенных ключа 16, ссгласуюгггегс элемента 75 м ключа 77 ° Блох 24 сравнения работает таким образам, что определенная велмчина, например М(п" j, которая перед эткч была получена в результате выборки, преобразуется в двоичное значение Z, формирующееся на выходе элемента НЕ- ° ИЛИ 26. Поскольку ключ 27 загерт, зто значение Е подается на UAll 7, ма выходе которого затем формируется значение сигнала обратной свяъи Ь7 нлн Ь-V в зависимости от того, является лм Z равмьв5 соответственмо 1 илн О. Когда Z 1 ключ 29 открыт, я то эрггмя как ключ 28 оказывается в QTKphlT0H состоянии в тон случае, хогда7 О. Ч T<."vt,tttte с31сдУ>о>цв гll ttP03«ayT33a времени, равного д213!т1л3 ° 3!1>сти иилульса Рэ иэ серии 1121 lt 3 2 из серии 02Р, ключи 13 í 14 !эткрыты и следователь« 5 НО, СИГНал ОЬРатн< и сВЯ И Ь, РаВНЫй V и<331 «3< > подаетсл через конденсато12 C 1, который лер«д эт>1м бьа мрякен до значения, равного <2(137), на и>1н ртирум>331й вход интегрирукцего 3>лерац31- 1О оннlэГО усилит<<ля 20 K моче>1ту в12ем<3» ни (13+1) сигна33 х(с) íl выход< Х НМ (C t! C22) U(aT) -((:1/Ñ21Ь: а>1алог31чн>334 Образом> поскольку кл><>ч31 f8 и 12> Открыты, сигнал обратной связи подается через конденсатор СЗ, к<торый перед этим бл>л .<а1>< >е>! Ло э>1.1чеиил х(лт) > tta tt>tt t.ptlcру><2>331< ах<>д интегрируваего опт", < 1>!он>1>го усилители Г2. В чем< ит я;- и ни (13< 1>Т:игнал t(C) на ял>х<.;1с 1 3!не< ". 1312эГому СЛЕду3<ХХЕС Э><ЯЧ< ИИ! . I 3 "+ t 2Т- (31r T3+ +(СЗ/С <) х (ПТ) -(! .3,>t" .) Ь. И.э СКЯЗани«3< Г.:<.;1.< 1< !Т Л <> кваитоваи>>я < 33нт< ° i p 17,ч «ч <, к.}x ОЛО1>;>«и, i- ИМТ< 1 р;l; 1р Ч раб>ота><>т 12 t! а 1. <;!< ° н ° и<1;;<-.р»> 3t>< "< Tратора дд>t 3>х<сд:!hr2 c>l 11;3:1,3: i t >, Х (< > И Н yаЧ< C Т><,ъ >н <СРТИР >, «i >-; Гра Г01эа <3Я i i: Гн 1. .,3 обрат>!<)Й с ни i!l -< . КРОМЕ ТОГО, .,ЛН li! .« h;2ЛИ Ci<ГИ,И.i д,".21" ной cнлзи Ь и .",. !>3 cу".<Ни<>< »1!>их и и!< T(. Г< ИP<>ВЯИИЯ ВX< Дi!i Гд i: l>Г!lа- 3 1 PL(t 1) >1 СИГ!12. l,i(t.!;!< 1: !>il >i> > ° ..35 П<2.3! ° «, ТС>3 < «1;!«<. УЬ«< i. 3 «РФ:<<2 11<<1»< 3<1><<1с, ",, 1 ii" ти работ Г<.я >а сч< -, ti<Г lт 2 блохи 2 и .1 х В;1 ит:21<анин 11< 3 а>>:!с Ят 4О ОТ 3lilP t 33>Т>3>4Х СМХ ОСТС>1 < П<2С ХОП t Х Y 110 Т Е И Ц31 <Л ПОД K О Т < < Р Л24 И а ХОДИТ С Я 13 С яая пластина л >3>31< >1< ать ров С1, С3 лерскл>эчас тся м<2л ду з .хф<2ктивнье> Готеи>п!.!лом !еж!11 и н lpty 3льи3<е3 1!отси» ц>!алом >емл>! нп 3>н><срти1>у><23>3ем входе опср33цио>331<,>х ус>гл>!телсй 2<> и 22. Сигнал 1;(3. < и с>!Гна:1 с1б1)ат>1о>1 с!!>3зи Ь усилияа< т1>3 в бл-.хе 2 кваитон»ния и интегратор. с оли>елкова коэ<рфнциентс>м усни<>них, равным С1/С2, причем .>То утвгра.и t3pesttttt, ра3!и!Ф «>г31р1>алу Pl, тах что 4 н1!Х1><1НОЙ et! t иал Ь п1>е<>п1>а.112sателя 7 ОКНЗЫВЛЕТГЯ ХОР!>В!0 СтабНЛИ 3ИРОВаННЬН до того KRK ои передается 6 теченн» следую@ег<2 непосредственно эа Н33м п1>ом«аутк» нре,3331 Р2 и блоком 2 и 3 КваНТОВаИИЯ, ЭТ<1 Сtl7yа!И1Я 0AttÇt 3t(t) . Формула 31з <эбретенил 1. Сигма-дельта-м дулятор, содеры333ий первы!1 блок кяантования, информационный вход которого лвллется входом устро!и тна, а выход л<2дкл3<эчен 3 нх <лу псрн"г«инте>рпт ра, нмход х!эторого ll<. „.13. 1ичс н 3 информац>!оннииу иходу 3!то1«<1 о б>1<2ка квантования, ! >1*>Х1>„ 1 r.< ВТОРОГ<2 333!I t Г 3<аТ РРЯ < ВЫХРД КОТОРОГО 13< >Д 3< 1>« ° (Ф !1 К 313!<Р«P>lа ИИОМ Н ОМУ НХОДУ «пал< г -!3ифр>>ног< ирс >брат ояатслл, и< .! !<3<<1 3<1.!v«1 li 11чп;231. =<.. ° и р>-ч<. Мы соотястствен>10 t! ;;"p.<3ã: и вторь ч такто1333м яходач лер3< .Г . и !<т>2<.< Г:< б>1<2>ihl< KI<сит<23333>!3>l и ли.1:30 Го-ци;3<р.>1>ОГ<< пp< hi Т:1 it l а Ю li И >< C >t T< 23 ° ll< ЛЬЮ И<2BI <3121 ИИ«Т«Ч 1«СТ>1 МОДУПЯТО» pa ll нег ни< лен иилромн.3>!ог >н>- 3! l3,>собр.>.ii>t<атель, !3!лх<<<1 л< T .р<. го п<>д" h;Ix2ц>а3>л><маим ><к<:. 1пм пср3>ого ll ят(>>эоГ<2 б < <к «:! >: 3> I l! т0>в.! И>1>! < Нто1>од <1и< !ОГО<3 ° >!<Х<>оt>i>ГО пр< <эб<>а 20333 T< ЛЯ ПО:3XË«i<1< Н >< И<>ф РМ 311!1<2313! ОМУ НХО ду 3131фр<21331.1л1>Г<2!«23<> преобразователя, и! рвл>3! тахто>ы>1 яход 11ифр >а>!алогового ! 1рсобразоват!3:!я и вт<21>ыс т<зктовыс входы аналого-ц>1ф12<23>ого и 313!фр<2:3иалоговых прсобраэоиатслсй п<>дкл><>чсиь> соот3и тстн нно к и0÷T 1 «тораму ВЫХОдаМ ГЕНСратОра 1,!дал»>!Х ИМГуЛЬСОВ > ТРСТИй 134!ХОД К<1Т< PtlrO 1>ОДК<3Х>ЧЕК к третьим тактовым 3121 lì первого и 3>тсрого блокон х3>ант< 1>1>нин ll аналогоцифрового пр<эобр1з <1>ат ля, четвер-.ъ331 t 31мч входом блока, лсрные и вторые улравляю3х>!е входы ис, .«2Г<2 и второго 143863 гр Р7Р Ж РРФ 1 — «l 1 Составитель О.Тюрина Редактор И.Нелолуаенко Техрсд М.Х»»даг ич Корректор Н, Король Заказ 5975!59 Тирам 829 Подписное ВИИИПИ Государствеиного комитета СССР по делан изобретений и открытий 113035, Иосква, М-35, Рауаская наб., д. 4/5 ° 64ВЮМ ° Ю ° ВНВ ЮВМВ ЮФ Праизлолсткенно-полиграфическое предприятие, г. Угкгород, ул. Проектная, 4 кгичвй абьединены соответственна и являются первым и вторын тактовьв»и входамн блока, первые и втарыв управллкщие входы третьего и четвертого ключей объединены соответгтвенно ц явллютсл третьин и четвертым тактовыми входани блока, выход четвертого ключа лвлявтся выходом блока, информационный вход третьего ключа 1О является управляющим входон блока, а выход объединен с выходом первого ключа и подключен к входу согласующего злемента, выход которого соеуъ.нен с ннфорнацнонньа»и входани четвер- 1> того клана и второго ключа, выход которого подзицдЧен к вине нулевого потенциала, 2. Сигма-дельта-модулятар по н.1, о т и и ч а ю @ и и с л тен, что 2О аналого-цифровой преобразователь содергкит блок сравнения и злементы НЕЙЛИ, первый и второй выходи блока сравнения подключены к периьэ4 вх»дан соответственно первого и второго зл» - з» ментов }N-KM, вторые входы перваг» н второго злеиентов HE-ИВ! и псрвьй и второй входы блока сравнения объединены и являются трстьии тактовьв» входом преобразова"еля, третий, 5 ь четвертый и i, тый входи блоха сравнения являют»:- соответственно первым и вторю» тактовьв»и и инфорнационнвв» входани преобрлзавлтеля, выходы первого и второго элементов HF.-ИЛБ явллютсл соответственно первым и вторьв» выходаг»и преобразователя. 3. Сигма-дельта-модулятор по п.1,, о т л и ч а ю щ и и с л тем, кто цифроаналоговый преобразователь содеркит источники полоаительного и огрицательиого нагрякемил, зленскты НЕ и ключи, вьлсад первого ключа соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен непосредственно с первыми управлвацими входани второго и третьего ключей и через второй злемент НЕ с вторьз»и управляющими входными второго и третьего ключей, задающие входы которых подключены соответственно к источникам отрицательного и полавительного напрлаенил, выходы второго и третьего ключей объединены и являются вьаодом преобразователя, первый и второй управляюцис и информационный входы первого ключа являются соответственно первьг» и эторыи тактоеиы и информациоииь . входами преобразователя.
