N-канальный синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой связью Советский патент 1988 года по МПК H03H19/00 

Выпад

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах связи и измерительной технике, а также в устройствах обработ- ки когерентных маломощных сигналов.

Цель изобретения - увеличение динамического диапазона.

На фиг, 1 показана структурная электрическая схема N - канального синхронного фильтра; на фиг. 2 функциональная схема двухканального синхронного фильтра с двухразрядным последовательным регистром и последовательно - параллельной секцией регист ров размером 2 2; на фиг.3 - эпюры напряжений, поясняющие работу двухкана- льного синхронного фильтра; на фиг, 4 эпюры напряжений, вырабатываемые генератором тактовЬк импульсов; на фиг. 5- эпюры напряжений, вырабатываемые в формирователе сигналов управления накоплением.

N - канальньй синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой свя- зью содержит генератор 1 тактовых им пульсов, последозательньй регистр 2, последовательно - параллельную секцию регистра 3, выходной элемент 4, первый многоканальный коммутатор 5, второй многоканальный коммутатор 6, первый 7 и второй 8 элементы совпадения, формирователь 9 сигналов управ- пения накоплением и входной элемент |10„

Фильтр работает следующим образом

Входной аналоговый сигнал в виде |1апряжения V. (фиг.За) поступает на ход входного элемента 10 и с его быхода на вход последовательного ре- Ьистра 2, где преобразуется в заря- ;йовые пакета Q,- в моменты низких для ifi - проводимости уровней импульсных Сигналов записи Vj (фиг.Зб), которые поступают на вход записи входного Элемента 10 с второго выхода генератора 1 тактовых импульсов через от- «рытый первый элемент 7 совпадения., Зарядовые пакеты ступенчато передви- 1 аются в последовательном регистре 2 И распределяются в его N ячейках 1, 2, 3,..., N под действием сигна- jjiOB управления прямым последователь- йым переносом Ф 11(фиг.3в) поступаю п|(юс на входы управления последовател ь(ого регистра 2 с первых выходов ге- йвратора 1 через открытый канал пер- Його многоканального коммутатора 5.

После заполнения всех N ячеек последовательного регистра 2 (момент времени t, на фиг.Зв) зарядовые пакеты считываются в первую строку последовательно - параллельной секции регистра 3 под воздействием сигнала управления прямым параллельным переносом Ф 1 2 (фиг.Зг), поступающего на входы управления последовательно - параллельной секции регистра 3 с четвертых выходов генератора 1 iepes открытый канал второго многоканального коммутатора 6. Сигнал управления прямым параллельным переносом Ф 1 2 трехтактный, его фазы Ф 1.2, Ф 2.2, Ф 3.2 показаны на фиг.Зг на згчастке

to-ЧВ момент времени t,осуществляется перенос (считывание) зарядовых пакетов из потенциальных ям прд вторыми электродами последовательного регистра 2 в потенциальные ямы под первыми электродами первой строки последовательно - параллельной секции регистра 3 (фиг,2), а затем под воздействием соответствующих фаз сигналов Ф 1 2 (фиг.Зг) передвигаются в потенциальные ямы, образованные под следующими электродами последовательно - параллельной секции регистра 3, Период следования . (Фиг.Зг) сигналов управления прямьм параллельным переносом связан с периодом следования сигналов Ф 1 1 (фиг.Зв) соотношением t N , .

При условии, что длина последовательно - параллельной секции регистра 3 равна п га, цикл накопления зарядовых пакетов в последовательно - параллельной секции регистра 3 продолжается до момента, когда первая пачка импульсов из N зарядовых пакетов достигнет потенциальных ям, расположенных под третьими электродами М - X разрядов последовательно - параллельной секции регистра 3 (момент tg, фиг.Зе).

В момент t на третьих выходах формирователя 9 вьфабатывается сигнал управления V (фиг.Зв), под действием которого первый многоканальный коммутатор 5 разрешает передачу сигнала управления накоплением VH, с первого выхода формирователя 9 на линию управления последовательным переносом Ф 2.1 (фиг.Зв) и запрещает вьщачу сигналов по линиям i U 1 и ( 3.1 (моменты времени t, ts, фиг.З). Одновре31

менно сигнал Vy с третьих пыхолов формирователя 9 (фиг.Зд) поступает н входы управления второго многоканального коммутатора 6 и разрешает передачу сигналов тактовых импульсов управления обратным переносом Ф10 с вторых выходов формирователя 9 на входы управления последовательно - параллельной секции регистра Зо

На время процесса накопления (интегрирования) зарядовых пакетов отключаются сигналы записи во входной элемент 10 и выходной элемент 4, с этой целью сигналы управления соответствующих фаз и уровней Vy (фиг.Зд подаются на первые входы первого и второго элементов 7 и 8 совпадения,

В момент времени t- заканчивается процесс накопления зарядовых пакетов а в моменты времени t и tj вьтолня ется операция считывания накопленных зарядовых пакетов из последовательного регистра 2, С этой целью на вход записи выходного элемента 4 поступают сигналы считьшания V (фиг.Зд) с третьего выхода генератора 1 через второй элемент 8 совпадения. Ступенчатый сдвиг суммарных зарядов осуществляется под воздействием сигналов Ф11 с первых выходов генератора 1 (фиг.За), которые при действии сигналов управления Vy , Vy. с третьих выходов формирователя 9 (фиг.5д) передаются через первый многоканальный коммутатор 5 на входы управления последовательного регистра 2, Под действием тактовых импульсов Ф11 (фиг. 5а) в моменты времени tj - t зарядовые пакеты передаются в выходной элемент 4, где преобразуется в выходные импульсы напряжения Vg,, (фиг Зе) под действием сигналов записи (фиг.Зд).

Работу генератора 1 тактовых импульсов поясняют эшоры напряжений на фиг.4, а вариант реализации для последовательно - параллельной секции регистра 3 размером показан на фиг.6.

На эпюрах напряжения показаны напряжения на выходе задающего генератора, на выходе счетчика, ни первых выходах генератора 1 (фиг.4в), на втором выходе генератора 1 (фиг.4д), на третьих выходах генератора 1 (фиг.4г), на четвертом выходе генератора 1 (фиг,4д).

4

Г -Поту форм1 рователя пояг- нян-1 -эпюры напряжений, показанные ил фиг.Г. и вариант реализации, показанный на фиг,7. На выходе форьп{ровате- ля 9 поступают с первых выходов генератора 1 импульсы ФИ (фиг.За), сигналы с выходов счетчика (фиг.56) поступают на элементы И, на выходах

которых формируются импульсы первого выхода V (фиг.Зв), вторых выходов VY (фиг.Зд) и третьих выходов Ф10 (фиг.Зг) формирователя 9.

На фиг.З показаны первый 3 и второй 6 многоканальные коммутаторы и первый 7 и второй 8 элементы совпадения. В потенциальных ямах N ячеек последовательного регистра 2 суммарные зарядовые пакеты накапливаются

по линейному закону. В этой связи, отношение накопленных энергий сигнала и шума увеличивается пропорционально числу слагаемых (отсчетов), благодаря этому выигрьш в отношении сигнал/шум

возрастает более чем на 30%. Благодаря режиму накопления на параметры п и N ПЗС накладывает ограничения только топология конкретного ПЗС и параметры входных сигналов

Например, при числе каналов N , ширине полосы сигнала и f и времени его задержки tз6lд справедливо вьфаже- ние о,д &f N/2.

Кроме того, за счет электронной перестройки параметров сигналов

Ф11 , Ф12 и ФЮ можно осуществлять подстройку конкретного фильтра под параметры конкретного сигнала. Например, осуществить число накоплений меньшим, чем число строк в последовательно - параллельной секции регистра 3. В результате расширяется область применения N - канального синхронного фильтра. В качестве ПЗС не требуется использовать специа

льных типов ПЗС.

Формула изобретения

N - канальный синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой связью,

содержащий генератор тактовых импульсов, последовательный регистр, последовательно - параллельную секцию регистра, входной элемент, вход которого является входом N - канального

синхронного фильтра, а выход соединен с входом последовательного регистра, N вьшодов которого соединены с N выводами последовательно - параллель5

ной секции регистра, отличающийся тем,.что, с целью увеличения динамического диапазона, введены первый и второй элементы совпадения, первый и второй многоканальные коммутаторы, формирователь сигналов управления накоплением и выходной элемент, вход которого соединен с выходом последовательного регистра, а выход является выходом N - канального синхронного фильтра, выход первого элемента совпадения соединен с входом записи входного элемента, а выход второго элемента совпадения соединен с входом записи выходного элемента, выход сигналов управления прямым последовательным переносом генератора тактовых импульсов соединен с первым информацион ным входом первого многоканального коммутатора и -синхронизирующими входами формирователя сигналов управления накоплением, первый выход которого соединен с

0

924

вторым информационным.входом первого многоканального коммутатора, выход которого соединен с входами управления последовательного регистра, вторые выходы формирователя сигналов управления накоплением соединены с первыми информационными входами второго многоканального коммутатора, выходы которого соединены с входами управления последовательно - параллельной секции регистра, третьи выходы формирователя сигналов управления накоплением соединены с входами управления первого и второго многоканальных коммутаторов и с первыми входами первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами записи и считьшания генератора тактовых импульсов, выходы сигналов управления, параллельным переносом которого соединены с вторым входом второго многоканального коммутатора.

15

20

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение динамического диапазона. Уст-во содержит г-р 1 тактовых импульсов, последовательный регистр 2, последовательно - параллельную секцию регистра 3, выходной и входной эл-ты 4 и 10, многоканальные коммутаторы 5 и 6, эл-ты совпадения 7 и 8 и формирователь 9 сигналов управления накоплением. Входной аналоговый сигнал преобразуется в регистре 2 в зарядовые пакеты, которые ступенчато передвигаются в нем и распределяются в его ячейках. После заполнения всех ячеек зарядовые пакеты считываются в первую строку последовательно - параллельной секции регистра 3 под действием трехкратного сигнала управления. Цикл накопления зарядовых пакетов продолжается до достижения первой пачкой импульсов потенциальных ям. Затем накопленные зарядовые пакеты считываются из регистра 2 и передаются в эл-т 4, где преобразуются под действием сигналов записи в выходные импуль- з сы напряжения. Цель достигается введением эл-та 4, KOMNiyTaTopoB 5 и 6, эл- тов совпадения 7 и 8 и формирователя 9. 5 ил. С/)

%г.2

:Г

ЙЭ .- . - e-

Vi-«о

«tt

CM ca «M 2; « . jn

e- 6 eCM

CO

«t3 b

ФЛ