Следящий аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03M1/48 

1

Изобретение относится к средствам преобразования формы представления информации и может быть использовано в системах передачи и обработки информации для образования непрерывно изменяющихся сигналов в двсУичный позиционный код в условиях помех, искажающих полезный сигнал.

Цель изобретения - увеличение точности преобразования непрерьшных сигналов, существенно изменякицихся за время преобразования в условиях помех, в двоичнь}й позиционный код.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

В состав устройства входит блок 1 сравнения, инвертор 2, второе верюятностное реле 3, первое вероятностное реле А, второй регенеративный компаратор 5, первый ключ 6, первый регенеративный компаратор 7, второй ключ 8, реверсивный счетчик 9, преобразователь 10 код-напряжение. Выход цифрового счетчика является выходом устройства.

Вероятностные реле (ВР) 3 и 4 определяют в условиях помех апостериорные вероятности перехода разностным полезным сигналом, соответственно, положительного и отрицательного уровней, равных по величине половине кванта преобразования. Известное ВР определяет апостериорную вероятность пребывания полезного .сигнала относительно нулевого порога. Для того, чтобы этот порог стал равным половине кванта преобразования (q/2), необходимо увеличить начальное смещение на варикапах на величину q/2 так, чтобы при значениях выходного сигнала ВР. около нуля постоянная времени его была бы максимальна, а по мере приближения выходного сигнала к значению порога q/2 постоянная времени уменьшалась бы, как это требуется при определении апостериорной вероятности. С энергетической точки зрения на варикапы целесообразно подать отрицательное смещение и анализировать входной сигнал в области отрицательных значений относительно порога q/2.

Регенеративный компаратор - это схема с положительной обратной связью. Если опорное напряженче на его входе отсутствует (Е„„ 0), то компаратор срабатьшает по собствен811162

ному порогу. Уровень этого порога определяется предельными уровнями выходного сигнала и коэффициентом положительной обратной связи уЗ 5 I + Rg) . Напряжение порога срабатывания регенеративного компаратора Uf, Ugyjj о изменяется в соответствии с изменением его выходного напряжения, что обуславливает

o появление гистерезиса в передаточной характеристике компаратора. Такое введение гистерезиса позволяет сформировать импульс конечной длительности на выходе компаратора даже

5 в том случае, когда входное напряжение компаратора начинает резко падать сразу же после достижения порога . Длительность импульса в этом случае определяется длительностью процесса на участке Ьс, что исключает неоднозначность в срабатывании компаратора, когда его вькодное напряжение изменяет уровень его же входного напряжения.

5 Введение отрицательного смещения, модуль которого UB(,IX + Ugj||j( позволяет получить следующий режим работы компаратора. До тех пор, Пока входной сигнал компаратора больше уровня

0 -q/2 ft его выходной сигнал соответствует логическому нулю. Если входной сигнал оказьшается ниже уровня -q/2, на выходе компаратора устанавливается напряжение логической единицы, сохраняющееся до тех пор, пока входное напряжение компаратора не пересечет второй порог ьыпи значение которого близко к нулю.

0 В исходном состоянии выходные сигналы всех элементов функциональной схемы близки по своему значению к. нулю. Ключи 6 и 8 закрыты нулевыми сигналами регенеративных компара5 торов 5 и 7 и существенного влияния на работу вероятностных реле не оказьшают. Постоянная времени интегрирующих цепей вероятностных реле близка к максимальному значению,

0 что позволяет сглаживать выбросы

шума на выходе сравнивающего устройства.

Входной сигнал Z(t), представляющий собой аддитивную смесь полезного

5 сигнала U(t) и помехи S(t), поступает на неинвертирующий вход сравнивакидего устройства 1, на инвертирующий вход которого подается сигнал3обратной связи N(t) с выхода преобразователя 10 код-напряжение (ПКН). На выходе сравнивающего устройства формируется разностный сигнал (t) Z(t) - N(t), представляющий собой аддитивную смесь разностного по лезного cигнaлaf(t) U(t) - N(t) и помехи S(t). Эта смесь через инвертор 2 поступает на вход ВР А, ра ботающего по отрицательному,порогу -q/2. Оно формирует сигнал, пропорциональный вероятности пребьшания разностного полезного сигнала над порогом -q/2. Как только эта вероят ность достигает значения 0,5 (выходной сигнал ВР достигнет уровня -q/2), срабатывает компаратор 7, на вход цифрового счетчика 9 подает ся сигнал +1. Кроме того, сигналом логической единицы регенеративный компаратор 7 открывает ключ 8, которьй через свое внутреннее сопроти ление сбрасьгоает потенциал нелинейной емкости ВР 4 до нуля. Компаратор 7 приходит в исходное нулевое состояние, подготавливаясь к следую щему этапу работы, когда выходной сигнал ВР 4 под действием разностного сигнала блока 1 сравнения вновь достигает значения q/2. При этом ком паратор 7 за счет своей гистерезисной характеристики сформирует импуль длительность которого определяется временем разряда нелинейной емкости ВР 4 через ключ 8. Таким образом, вероятностное реле 4 позволяет в условиях помех выявить наиболее вероятностный момент перехода разностным полезным сигналом, через уровень q/2 и увеличить выходной код Njj преобразователя на едини цу. Новое значение выходного кода преобразуется преобразователем 10 в напряжение и подается на блок 1. Цик 164 обработки сигнала повторяется до тех пор, пока полезный входной сигнал перестанет нарастать, и значение выходного кода соответствует значению полезного сигнала на входе. При убьшании полезного сигнала весь цикл обработки сигнала производится без предварительного инвертирования аналогичным образом. Вероятностное реле 3, регенеративный компаратор 5, ключ 6 формируют сигнал -1 для счетчика 9. Такое построение функциональной схемы устройства позволяет в условиях помех сформировать максимально правдоподобные значения цифрового эквивалента непрерьшного сигнала. Включение вероятностных реле с регенеративными компараторами, охваченными обратной связью с помощью ключевых устройств, позволяет перейти от импульсной системы преобразователя с частотой Ш(, , задаваемой импульсным генератором, к непрерывной системе, в которой время обработки сигнала в пределах одного кванта преобразования зависит от амплитуды приращения сигнала и величины этого кванта. Увеличение скорости изменения сигнала на входе системы влечет за собой увеличение разностного сигнала на входах вероятностных реле. В этих условиях апостериорная вероятность превышения фиксированного порога (q/2) достигает уровня 0,5 за более короткий промежуток времени, быстродействие системы возрастает. Таким образом, режим функционирования в системе может изменяться в зависимости от характера преобразуемого информационного процесса, что расширяет ее частотный диапазон и позволяет избежать стробоскопического эффекта.

СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговьй преобразователь и сравнивакядее устройство, второй вход которого является входной шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, в СН него введены инвертор, два вероятностных реле, два регенеративных компаратора, два ключа, первые входы которых объединены с соответствзпощими входами реверсивного счетчика и подключены к выходам соответствующих регенеративных компараторов, выходы ключей соединены с общей шиной, а вторые входы объединены с первыми входами регенеративных компараторов и подключены к выходам соответствующих вероятностных реле, первый вход первого вероятностного реле соединен с выходом инвертора, вход которого объединен с входом второго вероятностного реле и подключен к выходу (Л сравнивающего устройства, причем вторые входы первого вероятностного реле и первого регенеративного компаратора являются соответственно шина- о ми напряжений смещения и опорного напряжения.