Способ аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК H03M1/10 

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

3.Аналого-1Ц1фровой преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, регистр, тактовый генератор, выход которого соединен с первыми входами первого аналого-цифрового преобразователя

и сумматора, выход дифференциаль- ного усилителя подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с входной шиной,, а вькоды соединены с вторыми входами сумматора, выход которого подключен к входу регистра, отличающийся 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-цифровой преобразователь 1 полного сигнала (АЦП-1), аналого-цифровой преобразователь 2 приращений (АЦП 2), элемент 3 задержки, дифференциальный уси1штель 4, блок 5, коммутатор 6, сумматор 7, регистр 8, источник 9 опорного напряжения сравнения, тактовьй генератор 10.

Предлагаемый способ аналого-цифро- ного преобразования состоит в следующем. Аналоговый сигнал x(t) непосредственно преобразуют в цифровой код. Одновременно с этим сигнал x{t) задерживают на время, равное периоду

шолия динамической точности, в него введены BTopoii 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 первьм 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 am не.

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 x-rCt), который затем суммируют с кодом, соответствующим

предьщущему значению входного сигнала и получают его очередное значение. Кроме того, аналоговое приращение сигнала x(t) непрерывно срав- ютвают с установленным порогом Уо

и в те моменты времени, когда приращение x-(t) у, в качестве выходного кода используют код, полученный суммированием приращений, а в те моменты, когда ) с УО, используют

код, полученный в результате непосредственного преобразования сигнала x(t). Пороговый -уровень переключения каналов выбирают из условия получения минимальной динамической

погрешности выходного кода, сформированного из кода, полученного непосредственным преобразованием сигнала, и кода, полученного суммирова3

иием цифровых отсчетов приращения сигна.ча. Минимальная ног решиость достигается при пороге переключения у„ 0,1 x(t)ro, где x-t(t),,i - максимальное значение приращения сигнала.

Уменьшение динамической погрешности может быть достигнуто путем снижения скорости изменения сигнала на входе АЦП. Для этого необходимо ввести дополнительное преобразовани входного сигнала. В предлагаемом спсобе предлагается подавать на вход АЦП не сам сигнал x(t) или его изменение относительно постоянного уровня, а его непрерывное приращение ) x(t) - x(t-T), где Т - период дискретизации. При малых Т приращение ) близко к производной сигнала x(t), взятой с множителем .

Динa fflчecкaя погрешность известных АЦП пропорциональна скорости изменения входного сигнала и для синусоидального сигнала, например, в момент пересечения сигналом нуля максмальна, а при x(t) max близка к нулю. В то же время в интервалах быстрого изменения сигнала x(t) его приращение меняется медленрю. При линейном изменении сигнала x(t) at его приращение ) аТё. cons следовательно даже при больших скоростях изменения входного сигнала xr(t) равна нулю. При синусидальном входном сигнале x(t)Asinu динамическая погрешность максимальн при (л) t 0,±1/ ,... Погрешность преоразования приращения ) - Asi a,)t . -А (t -Т) Ks m cosLuJCt .

Т М

---- ;J, пропорциональная производI Т

ной ) AoJsin --- . (t Т

--о) в точках u)t О, +1Г , . . .

мала, так как

.. .f-:.|

--

В точках , наоборот, днамическая погрешность преобразования сигнала x(t) мала, а приращения x-i-(t) - велика.

Таким образом, для минимизации динамической погрешности АЦП должен содержать канал непосредственного преобразования сигнала и канал преобразования приращения x(t), работаю- поочередно. Для получения на выходе канала преобразования прираще{) Ki }Hа

ПИЯ x-,(t;) кода, соответствующег-о полному сигналу х(г.), 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 x(t) необходимо сравнивать с уста10 новленным порогом у, и в те моменты времени, когда х(с) у, подключать к выходу канал с сигналом x-f(t) а когда x-,-(t) Уо канал с непо- средственньсм преобразованием сигна15 ла x(t)..

Преобразователь работает следующим образом.

На вход АЦП 1 поступает сигнал

20 x(t), на вход АЦП 2 - приращение сигнала за время Г x-r(-t) - X (t) - X(t-Т), выделяемое с помощью элемента 3 задержки и дифференциального усилителя 4 . С приходом очередного тактово 5 го импульса с тактового генератора 10 АЦП 1 и 2 синхронно осуществляют преобразование. Цифровые значения приращения с выхода АЦП 2 поступают на первый вход сумматора 7, на вто30 рой вход которого с выхода коммутатора 6 поступает код, соответствующий предыдущему значению входного сигнала x(t). Полученная сумма, соответствующая новому значению сигна35 ла, записывается в регистр 8. Устройство 5 сравнения следит за величиной приращения x-j.(t) 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 x-j-(t) меньше порога переключения, коммутатор 6 подключает к выходной шине

5 выход АЦП 1.

Таким образом, на выходах двух каналов преобразования - на выходе АЦП 1 и на выходе регистра 8 - в

50 каждый момент времени присутствуют коды, соответствующие текущему зн i- чению входного сигнала, но содержащие разный уровень динамической погрешности. Устройство 5 сравнения,

5 следящее за скоростью изменения входного сигнала, подключает-через коммутатор 6 к выходной ш-1не тот из каналов, в котором динамическая

512036986

погрешность в данньп момент меньше. налу и содержит меньшую дниамичес- В результате код на выходе коммута- кую погрешность, чем каждый из кана- тора 6 соответствует входному сиг- лов преобразования в отдельности.

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, .-адер- жанного 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