Сигма-дельта-модулятор Советский патент 1988 года по МПК H03M3/02 

4

00 00

а

00

ел

О4

oTfiOi isr-.- i к aiir; - чатике н itwoioutTi-JiMtosj точиикс к мо- жкт Пмть испиЛ1. 101М11о ;и:я коглчч.ти- нич .iM;i;iorofi:ira смгкллл. Цолью j CTffXitH .Ч1 ; ястсн , точности ходулягорд. ( игмл-лельтл-модулятс-,) c ;;u t nT геиерлтор 1 эадахяи{х им- лульсои, блоки 2 и 3 (пантояання, иитеграгиры 4 и 3, аиа; ого-ш1фровой преоСфлзо ател1 6, инфр налоговый )Г)р.1;1оилтелг 7. Г)лох 2 квантова- ни)| пключлет обоспечиплмоиЯ лровеле- шн иыОорки согллсуютий элемент 10, nt mi ЛИСИНЫЙ 1 пил1 конденсатора, н N-i- MH ),I2,13 и 14. Аналогично блок 1 кпаягов.С Шя ссг сржят согласующнП 15 и 56-19. 1 ктегратор « кль1ч; 1 т о;:ерлг;По; ныз усш титель 20 и ч;ieч ;лт, ip , Интегратор 5 пклю- j.V- T in t pr;r,(. -..i у(:ил11Т1 т. 22 И кон- дси-ч лтор 23. Л1:л;1ого-;;1 фровоП преоб- рлчопатоль fi со.шржит йлок 24 сравН1Ч ИЯ и .K t Mi: Tt iiK-i JIH 25 И 26. Циф- рили,.:;( прсс брл-.итилтель 7 вхлю- ,)«- г ключи t:7,;;S,39, лемснти НЕ 30 11, HCTo- i:xn 32 и 33 положительного я ОТрИЦЛТ1. КЛ. фЧЖСИИЯ. 2 ч.п. , 2 ил. i О)

Итойретенне относится к аатоматнКб и вычислительной технике и может быть испольэоэано для кош1рояакн)| ЯНЛЛОГ080ГО сигнала.

Цель к обретеннч - повышение точности модулятора.

На фиг. 1 представлена функцис- нальная схена устроЛствз; иа фнг.2 - временные диаграммы сигналон генератора залаюе1&п импульсов.

Си1 ма-дельта Чолул«тор содержит генератор 1 заллхщих инпульсоа, блоки 2 и 3 квяитоплния, иит граторы 4

и 5, анллого-1Ъ1фровоП преобразователь 5 налл п двоичный пыходиой сигнал, () 7 Ш1фроа галоговый преобраяо- который равен I или О в Зависимости артель (11АЛ) 7, вход 8 и оыход 9.

от того, оказывается ли величина по- лучоиного при выборке сигнлла больвс }ши соответственно меньое 0.

Блок 2 квантованг.я включает сбеспечи- (ий проведение омборки согласую ПИЙ элемент 10, вылолнеииый D виде коидсисатора и ключи It - t4. Аналогично блок 3 квантояанил содержит согласуи1а11Л элемент 15 и ключи 16-19 Интегратор Л включает операиионний усилитель 20 н конденсатор 2t, Интегратор 5 включает оперлшюкяыЯ тел. 22 и конлрнслтор 23.

АЦП 6 содержит блок 24 срлиисния

и мсмеиты HE-;LT I 25 и 26.

ЦДЛ 7 включает ключи 27,23 и 29, элементы НЕ 30 и 31, источники 32 и 33 положительного и отрицательного напряжения.

Управление модулятором осуществляется с nuMx-iT t сн «хронитиругс1ях 11МПУЛ1.С011 OiS, о IP. 0.N и П2Г , ф.лрми pvt MMx rftKop.iTopoM 1 л npi ;:ciaiu:o«- пмх нл (tnir.J.OIH и 01Р, при этом ,

02S « 02Р ЯИЛ«)ОТГЯ ЛОПОЛНЯЮОИМИ ИМпульслми л 01N и 01 сделаны нспере крыплю«п 1мнсч относительно импульсов 02JJ, 02Р. Клжль.-й И1 этих импульсов имеет частоту 1 МГц, что соответствует периоду выборки Т, ра вному 1 икс при т- синхроиязируюеше импульсы Р1, V, Р2, 72 имеют длительность, равную /3/8/хТ.

В течение периода времени, равного длительности кл.жлого нэ импульсов Р2 из серии 02N н Р2 иэ серии 02 сигн.гл, формируемый на выходе интегратора 5, подлсргается выборке и хранится в блоке 2А сраянсния.

В течсни периода, рдвиого длительности К4ждого из сиихроииэиру - ших ичиульсов Р1 из серии О IN и 1 из серии 01Р, блок 2& срааиения i чи- нает сравнение сохраняемого вход;

щд шшш ш шашшшш шшашш: .m

сигнала еиборкн и О (потенциала земли).

На выходе блоха 24 сравнения в аисниости от того является нходмой сигнал полученкыА результате яы- борки, меньшим или больш т чем 0. ,Этот двоичный выходной сигнал затем поступает на элемент HE-IUttl 26 и и течение промежутка времени, равного длительности синхрони ирунцего ин- пульса Р2,проходит на лыход А1Ш 6.

лип 6 осуществляет преобра-ювание мгновенного значения аналогового снгналл п двоичный пыходиой сигнал, который равен I или О в Зависимости

от того, оказывается ли величина по- лучоиного при выборке сигнлла больвс }ши соответственно меньое 0.

Си1 1а-дельта-молулятор работает следующим образом.

Входной сигнал U(t) подается на вход Г. в течение времени пТ, он имеет постоянное значение U(nT) в течение всой продолжительности периода выборки Т (фиг.2). В этом случае сиг- ндлы х(с) и W(t) Haj«btxoAax интеграторов ч и 3 имект соответственно значения х(пТ) и W(nT).

В течение периодов времени, ранних Р1 для 1 мпульсса 01Н и 14 для импульсоа Dip, ключи 11 и J2 открыты, конденслтор С1 заряжается neiyiy U(nT) и jL Knert 8 цепи, содсржлтеЛ послядо- илтельяо соодинсчкыс il, согля- сукчш 3j;t:MOHT 10 и ключ 12.

Лналогич. и обрлдом, поскольку ключи 1Ь и 17 открыты, проичводитсч выйо;жл сигиллл х(пТ) и коиденслтор СЗ здряжлется между х(пТ) и землей в иегтя, состояаей из последовлтель- но соединенных ключа 16, согласующего элемента 15 и ключа 17.

Блок 24 срааненип работлет тлким

образом, что определенная велнчинл, нлг.ример W(n7), которая перед зтим была полученл в результате выборки, преобразуется в двоичное значение Z, формиру оа1сеся нл выходе элемента НЕ- ИЛЯ 26. Поскольку ключ 27 злперт, это значение ii подается на ЦА11 7, на выходе которого затем формируется значении сигнала обратной связи или b--V зависимости от того, является ли Z раяньвч соответственно 1 или 0. Когдя Z-1 ключ 29 открыт, в то эремя как ключ 28 оказывается в открытом состоянии в ток случае, когда 7.-0.

3143:46

ft теч««ие cjienyiomej o проможуткл рременн, рлнниго длительности импульса Г2 иэ серии 021 it 12 ич серии 021, ключи 13 и 14 открыти и, слслонатрлк- «о, сигнал обрлтнпй свя-м Ь, patiHiJA V и.ми -V, подается через конденсатор С1, который перрл этим был члряжен до значения, раиною UCnl), нл инвор- тирукяаий вход интегрирукнцего оперлци- |Q онного 20. К моменту ни ( сигнлл x(t) ил ныходе X сл. ЯУ1С4аее значение : xC()(nT)(Ct/C2)U(nT)-{Ct/C21b; анллогичньм обрачом, поскольку ключи jc 18 и J9 открыты, сигнал обратной связи подается через конленсатор СЗ, который перед этим бич T. ло чл.-- чсния х(аТ) нл ккнсрткружщий охал

ИНТСГРИРУКЖ 1 ГО OTK i )ГО УСИЛИ- 20

тсл« 2. В момент s4 . Mi Hii ( riit- илл V(t) нл Bwxo. U W имеот 1а: гому следуюаео ii,i4f4fHf : W(; +1 )T-Viu T) (€J/C OxfnT - 3/C .)b.

Hi скл1лн 101Ч1 .:;:;. r, чг - -л 25

KnaHTl4l.11UIIJ с P КГ.ЧМ7Ч ., X.IK и

блоч J кнпнто1.гчн; с иит- , рлботл)Т n кл « Н ;ь. (;г-рт ; уь::::1 r.i им П грлтор л; .я лхсдпого сагиа. ;, .Г i ) , x(t) и I) клчост1 - i t: criTHj)v -4fro iiMTe-sj. грлгорл с;:гмл. 7.1 обратяок iMt,4 ui Ь. Креме того, лли i) curtia/i.i oTip,)МОИ ChN JH Ь tt JVSH СУММИРО. U Я1

тогрнровдиия nxo;j ti4 o ;:11гилл.( (t), x{t1j и еип1Л- ,1 .rri( iit СМИ (It 1,:rii);M. У 1Ч Я , rH ч,-г f.« ilMVi-ptb. )i;iv- I J .

35

,(a«Ktti Ti M-iix-Tii рлОстн мо:;у;;и- торз оСес И Чяг, Т ;л л счог того, чт,

блоки 2 и 3 ШЛНТиИЛИИИ JU

от паразнтямх сиксст м4, nocxosTt.xy иотенанлл, под которьм иахолится ло- пп« пластина онп«-)1слтероэ С1, СЗ переключлегсн э К «тивмым по- тен 1 1ллом чемля м ниртупльиь м потен- диплом чемли нл 11иги ртиру ием аходс операционных уошителей 20 и 22.

Сигнал П(г} и СИГНАЛ обратной спп- :и« Ь усилиял1-г% и лг.кр 2 кпянтопл- и;| н интегрлтиго « г г-дннакоььм ко- ({ и11и нтом уеил« ня, рллным CJ/C2, причем yT U p ;u-HHi окдпынается scj-HUM и дл« x(t), которых п блоке ч килнторляия и интг- грдтор 5 осущестпляртсч с одн)1м и Ti M же ко)1)фиш( усиления, рая- нми СЗ/С4. :1л« рлботы А1Ш6 и ЦАП7 Mcnonhiyetc пелиостыо промежуток времени, рлишя ишориллу PJ, так что

|Q jc

20

25

sj. 35

дд

д5

,-.

5

i5

HMXiviHofi сшнял Ь преобраювзтАли 7 окачывартпя хороша :tл или нри анн1Л до того, как он норедяется в течсни следухж1его иепосррдстэснно за ним пронохуткл HpcHtMHi Р2 н блоком 2 и 3 килнтовлния. Этл гитулиич оказыпает- ся истинной и для П15лученн х в ре- аультдте выборки сигналов U(l) н x(t).

Формула и ч - & р е т е н и я

и лнллого-Ц фр.) :р1-оГ|рл юрлтеля, о т л ii ч л ю U н и с , что,

г целью l 0 C irHKrt ТОЧНОСТИ МОЛУЛЧТОрл, н Merit нш лсм иифроди.июгони пресОрл ичглтс. и,, . Korv-pt-ro подключен к у 1рл1 ляклаи.м псриого и пторого б.,ч ммптоалиня, нтороЛ пихол лн.г, ого-11иФроного «р оСфЛ1овл- тсля 1:олкл)чгч1 к иифорулнионному яхо- ду цифролнллогояогп ирообрлэователя, пгрвьп так тонки яхол инфролналогового г:рсоорл1овлт ля и итирые тлктовыс exo;«j лналого-цифроаого и цифролма- логойыт; прсобрлэонлтелсй подклмзчсгны соответстпг-ино к nrpnoxv и тарону пыходлм генерлторл ылал-аих импульсов, трстиП пьгхсд которого подключен X третьим тахтолым п.чоллх прриого и второго блокон кплнтомлхил н лнллого- цифрового преоСф.ш нлтгля, чотвортглТ вкгход генгрлторл злддкч их импульсов лодключ« н к чртнертьх тлктовьм входлн перлого и второго блоко квантовяния, кдлигый блок кпанторлния спд4 ржит ключи, согллсукхаиЛ зломснт и «ину нулевого потоиии.1ла, информационный вход первого ключя является инф 1рна1шон- икм входом Одокл, лсриыс и RTopue уп- ранляюцие входы лег -ого и второго

(ишчвй объединены соотиетственно I являются первым и нторым тактовьо(М окодами блока, первые к вторые уп- Гс1вля1сво1е входы третьего н четяорто- го ключей объединены соотяетгтоенно : являются третьнн и четвертым так- тоаымн аходдми блока, выход четвертого ключа является выходом блока, ииформацнокный вход третьего ключа является управляющим входом , А выход объединен с выходом первого ключа м подключен к входу согдлсую- щего элемента, выход которого cosrsi- .нен с ин рмационньми вх.одлни четвер того клта н второго ключа, выход которого подклк1К|ен к шине нулевого потенциала.

1

Of/

нТ

(fHt)j 0k/l

четвертыг и

тыЛ входы блока сравнения яяляютс : соответственно пертм и fiToptM тактивьми и информационньм входами преобра ювателя, выходы первого и второго элементов НЕ-ИПН являются соответственно первым и вторым выходами преобразователя.

3. Сигмадельта-модулятор по п,1,, отличаювийся тем, нто цифроаналогоаый преобразователь содержит источники положительного и огрицательиого напряжения, элементы НЕ и ключи, выход первого ключа соединен с входом первого элемента КЕ, выход которого соединен непосредственно с первыми управляющими входами второго и третьего ключей и через второй элемент НЕ с вторыни управляю- оими входам второго и третьего ключей, задающие входы которых подключены соответственно к источникам отрицательного и положительного напряжения, выгхолм второго и третьего ключей объелинены н являются оымодом преобразователя, первый и второй управля10 ции и информационный входы первого ключл являются соответственно перпьгм я вторым тахто1овчн и информационным входами преобразователя.