Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования голосовой информации при вводе ее в ЭВМ для последующего распознавания и обработки. Целью изобретения является снижение энергопотребления. Устройство для ввода информации содержит дифференцирующий элемент, делитель напряжений, интегратор, компаратор, элемент обратной связи, усилитель и фильтр. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования голосовой информации при вводе ее в ЭВМ для последующего распознавания и обработки.

Известно устройство для ввода информации, содержащее усилитель низкой частоты и гетеродин, соединенные с первым смесителем, подключенным к фильтру [1] . Данное устройство имеет ограниченную область применения из-за сложности распознавания речевой информации от различных операторов, пользователей и т. п.

Наиболее близким к изобретению является устройство для ввода информации, содержащее первый смеситель, входы которого соединены с выходами усилителя и гетеродина, а выходы - с входами первого и второго фильтров и входами второго смесителя, выход которого через третий фильтр подключен к выходу устройства [2] . Данное устройство позволяет преобразовать информацию в вид, удобный для аналого-цифрового преобразователя независимо от характеристик голоса различных лиц, однако имеет значительное потребление энергии.

Целью изобретения является снижение энергопотребления устройством за счет уменьшения потребления в режиме покоя (молчания) с исключением генераторов, используемых для модуляции в известных устройствах и постоянно работающих и потребляющих энергию.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее дифференцирующий элемент, вход которого является входом устройства, усилитель и фильтр, выход которого является одним выходом устройства, согласно изобретению введены делитель напряжений, вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента, интегратор, информационный вход которого подключен к первому выходу делителя напряжений, компаратор, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с выходом интегратора и вторым выходом делителя напряжений, и элемент обратной связи, выход которого подключен к управляющему входу интегратора, а вход - к выходу компаратора и входу усилителя, выходы которого соединены с входами фильтра, выходы которого являются выходами устройства.

Перечисленные в отличительной части формулы признаки являются существенными отличиями, поскольку не обнаружены ни в одном из аналогов, а положительный эффект - снижение энергопотребления - достигается лишь совместным использованием признаков ограничительной и отличительной частей формулы. Сказанное свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения "новизна", "существенные отличия" и "положительный эффект".

На чертеже изображена структура устройства, содержащего последовательно включенные дифференцирующий элемент 1, делитель 2 напряжений, интегратор 3, компаратор 4, элемент 5 обратной связи, усилитель 6, фильтр 7.

Устройство работает следующим образом.

В режиме молчания, т. е. когда отсутствует сигнал на входе устройства, делитель 2 вырабатывает напряжения, отличающиеся друг от друга на величину шага квантования. При этом большое напряжение подается на компаратор 4 через интегратор 3, т. е. с временной задержкой, а меньшее напряжение - непосредственно на инверсный вход компаратора 4, т. е. без задержки. В момент включения источника питания начинает заряжаться емкость в интеграторе 3 и через некоторое время задержки напряжения на входах компаратора 4 сравниваются с учетом чувствительности его порога срабатывания, т. е. шага квантования. При этом срабатывает элемент 5, возвращая напряжения на входах компаратора в первоначальные значения. Время восстановления, т. е. возврата в исходное состояние, интегратора 3 выбрано значительно меньшим его постоянной времени, что позволяет получить генерацию последовательности прямоугольных импульсов со скважностью два в отсутствии модулируемого сигнала. Шаг квантования при этом определяется верхним и нижним пороговыми напряжениями срабатывания компаратора 4, а частота дискретизации (квантования) - как постоянной времени интегратора 3, так и чувствительностью компаратора 4.

Выбор оптимального значения частоты квантования осуществляют исходя из следующих условий. С точки зрения экономичности устройства желательно уменьшить частоту квантования, так как при высоких частотах переключения элементов КМОП-структуры резко возрастает ток потребления. Однако чрезмерное уменьшение этой частоты снижает качество преобразуемой устройством информации. Поэтому частота дискретизации должна быть выбрана по теореме Котельникова, согласно которой минимальная частота дискретизации определяется удвоенной верхней частотой преобразуемого сигнала, т. е. F_кв.мин.= 2F_в. Квантованные по теореме Котельникова сигналы имеют постоянную длительность, а амплитуда несет информацию об исходном сигнале. Если осуществить квантование по уровню, то суммарная частота квантования F_кв= 2F_в х D_c, где D_c - динамический диапазон преобразуемого сигнала, определяемый целевым применением модулятора. При преобразовании звуковых сигналов с верхней частотой 3,5 кГц и динамическом диапазоне D_c= 6. . . 8 минимальная частота квантования F_кв.мин.= 2х3,5х(6. . . 8)= 42. . . 56 кГц.

В заявляемом объекте частота квантования выбрана равной 50 кГц, а следовательно, время задержки интегратора 3 имеет значение 1/2 F_кв= 10 мкс и период следования импульсов в отсутствии преобразуемого сигнала равно 20 мкс. При наличии преобразуемого сигнала в зависимости от его амплитуды и полярности на выходе компаратора 4 имеют место широтно-модулируемые импульсы с переменной скважностью, причем в отличие от классического принципа широтно-импульсной модуляции, где период следования шага квантования сохраняется постоянным, в заявляемом устройстве период переменен, что снижает количество переключений, а следовательно, ток потребления.

Описанным выше образом снижается энергопотребление при вводе звуковой информации для ее преобразования в цифровую форму.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 488247, кл. G 10 L 1/04, G 06 F 3/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 1751802, кл. G 06 F 3/02, 1991.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее дифференцирующий элемент, усилитель и фильтр, отличающееся тем, что, с целью снижения энергопотребления, в него введены делитель напряжений, интегратор, компаратор и элемент обратной связи, вход которого и вход усилителя объединены и подключены к выходу компаратора, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с выходом интегратора и первым выходом делителя напряжений, второй выход которого подключен к информационному входу интегратора, управляющий вход которого подключен к выходу элемента обратной связи и является первым выходом устройства, входом которого является вход дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом делителя напряжений, выходы усилителя соединены с входами фильтра, выходы которого являются вторыми выходами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1