Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде



Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде
Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде
Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде
H03M1/00 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2691588:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике. Технический результат изобретения заключается в расширении динамического диапазона радиотехнических систем при аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании сигналов при одинаковой разрядности АЦП и ЦАП. Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде заключается в том, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равным 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд равен «0», старший разряд является управляющим для демультиплексора. 2 ил.

 

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и электронике, предназначено для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования и может быть использовано в системах радиолокации, навигации и связи, а также в аудиотехнике.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является способ расширения динамического диапазона аппаратуры заключающийся в том, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления, а также набор из К1.N ключей, которые подключают свой собственный усилитель. При передаче/записи сигнала в ОЗУ они подключаются таким образом, чтобы уменьшить динамический диапазон записываемого (или передаваемого) сигнала. При обработке (или приеме) сигнала, расширитель динамического диапазона также имеет N блоков операционных усилителей, которые подключаются при помощи К2.N ключей и восстанавливает исходный сигнал, подключая соответствующие блоки усилителей [1]..

Однако, известный способ расширения динамического диапазона не позволяет в полной мере реализовать свои преимущества, так как в нем используется равномерное квантование по амплитуде аналогового сигнала.

Достигаемый технический результат – расширение динамического диапазона радиотехнических систем при аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании сигналов при одинаковой разрядности АЦП и ЦАП.

Технический результат достигается за счет того, что предложен способ и устройства аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде, отличающийся тем, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП; при этом если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд будет равен «0»; аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения, демультиплексор; входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде; если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0»; старший разряд является управляющим для демультиплексора, который определяет какой источник опорного напряжения подключен к АЦП равномерного квантования по модулю 2; значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню для старшего разряда производится по модулю 10, а для остальных N-1 разрядов – по модулю 2; цифро-аналоговый преобразователь также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз; при этом старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора: если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения; остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и дальнейшее цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.

Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по уровню заключается в том, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд равен «0» (старший разряд является управляющим для демультиплексора).

Аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения (ИОН), демультиплексор (фиг. 1). Входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, равный 1/10 максимального значения амплитуды, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0». Старший разряд является управляющим, если он равен «1», то к АЦП с равномерным квантованием по амплитуде подключается первый источник опорного напряжения; если старший разряд равен «0», то – второй источник опорного напряжения. Значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню в старшем разряде производится по модулю 10. Аналого-цифровое преобразование для остальных N-1 разрядов производится обычным способом с равномерным квантованием по модулю 2 (N – разрядность АЦП).

Цифро-аналоговый преобразователь с неравномерным квантованием по амплитуде также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз (фиг. 2). При цифро-аналоговом преобразовании старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора; при этом если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, имеющий номинальное значение; если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения, который имеет значение 1/10 от номинального уровня. Остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.

Произведем сравнительную оценку динамического диапазона при аналого-цифровом преобразовании при равномерном и неравномерном способе квантования по амплитуде при разрядности АЦП – 16 бит.

Для равномерного квантования по модулю 2 динамический диапазон

A = 6,02 × N = 6,02 × 16 = 96,32 дБ.

Так значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, то по мощности это соотношение составит 10 дБ, а по амплитуде – 20 дБ согласно формуле:

Для предлагаемого способа неравномерного квантования число разрядов по модулю 2 – 15 бит. по модулю 10 – 1 бит.

A = 6,02 × (N-1) + 20 = 6,02 × 15 + 20 = 90.3 +20 = 110,3 дБ.

Таким образом, выигрыш по динамическому диапазону составит примерно 14 дБ, что крайне важно для аналого-цифрового преобразования слабых сигналов.

Литература

1. Патент РФ № 2614345. МПК H03B 1/00. Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах / Рябов И.В., Клюжев Е.С., Дедов А.Н., Гарифуллина А.В. Заявл.21.12.2015. Опубл. 24.03.2017. Бюл. № 9. – 7 с. (прототип).

Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде, отличающийся тем, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равным 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП; при этом если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд будет равен «0»; аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения, демультиплексор; входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде; если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0»; старший разряд является управляющим для демультиплексора, который определяет, какой источник опорного напряжения подключен к АЦП равномерного квантования по модулю 2; значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню для старшего разряда производится по модулю 10, а для остальных N-1 разрядов – по модулю 2; цифро-аналоговый преобразователь также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз; при этом старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора: если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения; остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и дальнейшее цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к измерительным устройствам высокого напряжения в цепях питания и управления промышленного оборудования.

Изобретение относится к импульсной электронике. Технический результат: преобразование входного сигнала в частоту следования импульсов или во временной интервал выходного импульсного напряжения, а также выполнение операции деления входных сигналов.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при построении следящих систем, управляемых от цифровых вычислительных устройств. Технический результат заключается в уменьшении зоны нечувствительности следящей системы и погрешности воспроизведения скорости и, как следствие, в повышении точности системы.

Изобретение относится к области автоматики в геофизическом приборостроении и может быть использовано в различных геофизических приборах, например таких, как сейсмические станции.

Изобретение относится системам беспроводной связи и предназначено для предварительного кодирования и использования параметризованных поднаборов кодовых книг, которые можно использовать для ограничения вариантов выбора кодовой книги для разных режимов работы со многими входами и многими выходами (MIMO).

Источник стабильного тока относится к области автоматики и может быть использован в системах автоматического управления, работающих в экстремальных условиях. Достигаемый технический результат - обеспечение долговременной стабильности параметров при работе в широком диапазоне изменения температур и в полях ионизирующего излучения.

Изобретение относится к технике декодирования сигналов, передаваемых фазомодулированным кодом. .

Изобретение относится к радиотехнике и связи, а именно для дифференциальной импульсно-кодовой модуляции-демодуляции информационных сигналов. .

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при построении следящих систем, управляемых от цифровых вычислительных устройств. Технический результат заключается в уменьшении зоны нечувствительности следящей системы и погрешности воспроизведения скорости и, как следствие, в повышении точности системы.

Изобретение относится к области высокоскоростной стробоскопической оцифровки сверхкоротких радиоимпульсов субнаносекундного диапазона и может быть использовано в приемных устройствах радиолокационного сканирования и электродинамического анализа сверхкороткоимпульсных волновых процессов в радиофизике.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и других отраслей техники, в которых может быть использована цифровая согласованная фильтрация (сжатие) сигналов с внутриимпульсной модуляцией.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости выходных сигналов путем уменьшения амплитуды боковых пиков их автокорреляционных функций.

Изобретение относится к цифровой технике обработки сигналов в части обнаружения аналогового сигнала по его преобразованным нулям Фурье-образа. Технический результат изобретения заключается в уменьшении объема вычислительных затрат за счет того, что блок определения нулей сигнала имеет объемный алгоритм обработки сигнала, сказывающийся на быстродействии устройства.

Изобретение относится к оценке точности вращающихся трансформаторов (ВТ) и аналого-цифровых преобразователей их сигналов в код (АЦПВТ). Технический результат заключается в повышении точности способа путем определения действительной погрешности, которую имеет контролируемый ВТ (и АЦПВТ) за счет исключения при обработке результатов измерений погрешности второго и третьего ВТ, включаемых при измерениях как в дистанционную передачу, так и при подключении к ним АЦПВТ.

Изобретение относится к области передачи цифровых сигналов и может быть использовано для аналогово-цифрового преобразования. Техническим результатом является увеличение частотной эффективности цифрового сигнала, уменьшение шумов квантования, упрощение структуры АЦП.

Следящий преобразователь тока компенсационного типа относится к устройствам измерения электрического тока. Преобразователь содержит магнитопровод 1 с токовой 2 и компенсационной 3 катушками.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при преобразовании сигнала входного электрического тока в выходной сигнал напряжения. Изобретение предполагается к использованию в составе схем радиоэлектронных устройств различного назначения, а также в составе функционального узла микросхем.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано в радиолокационных станциях, Технический результат - повышение точности преобразования углового перемещения антенны радиолокационной станции (РЛС) за счет компенсации кинематической погрешности информационной передачи датчиков и расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для генерирования многофазной системы напряжений с заданной частотой и заданным числом фаз на основе использования импульсной техники.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-09-27 2019-06-14T16:00:06
Наверх