Устройство преобразования аналогового сигнала Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 H03M1/12 

Изобретение относится к распознаванию сигналов в системах пассивной локации и может быть использовано в качестве датчиков информативных признаков в устройствах распознавания сигналов.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства преобразования аналогового сигнала; на фиг.2 - результаты моделирования работы устройства.

Устройство содержит входную шину 1. усилитель-ограничитель 2, перемножитель 3, фильтр 4 низкой частоты, блок 5 вычитания, дельта-модулятор 6, сдвигающий регистр 7, генератор 8 тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 9,

Устройство работает следующим образом.

Поступающий на сигнальный вход 1 сигнал

U1 (t) U m(t)cos( ш + ро) ограничивается по амплитуде в усилителе- ограничителе 2

U2(t) UmCOS(& t + /Ъ). Гармоническое колебание U2(t) поступает на вход перемножителя 3, где перемножается с входным сигналом U1(t), с выхода которого результирующее напряжение поступает на вход фильтра 4 низкой частоты, где выделяется огибающая входного сигнала

U4(t) Um(t).

С выхода фильтра 4 низкой частоты огибающая входного сигнала поступает на пер- вый вход вычитающего блока 5 и на вход дельта-модулятора 6. В котором происходит преобразование аналогового сигнала в бинарный код. Частота генератора тактовых импульсов выбрана из условия отсутствия перегрузки по крутизне дельта-модулятора 6:

fr Ec2jrfc/h, где Е - амплитуда сигнала;

fc - верхняя частота спектра сигнала;

h- шаг квантования

Сформированный дельта-модулятором 6 бинарный код поступает на сдвигающий регистр 7, являющийся элементом задержЁ

О

о

ел

ки, время задержки которого определяется по формуле

гз NTT, где N - число разрядов регистра 7;

Тт - период повторения тактовых импульсов.

Задержанный сигнал с регистра 7 поступает на ЦАП 9, где снова преобразуете-, в аналоговую форму:

U9(t) Um(t-t3),

и поступает на второй вход вычитающего I блока 5, Таким образом, на выходе вычитающего блока 5 появляется сигнал, списыва- мый формулой

U5(t) Um(t) - Um(t-t3),

что соответствует конечной разности первого порядка огибающей сигнала Us.

На фиг.2 представлены эпюры, поясня- {ющие работу предлагаемого устройства, полученного путем моделирования послед- |него на ПЭВМ ЕС 1840. где U1(t)- исследу- емый сигнал; U2(t) - напряжение на выходе усилителя-ограничителя 2; U4(t) - огибающая исследуемого сигнала; U7(t) - задержанный бинарный код огибающей исследуемого сигнала; U6(t)- бинарный код огибающей исследуемого сигнала; U9(t) - сигнал на выходе ЦАП 9; U5(t) - конечная разность первого порядка огибающей сигнала.

Точность формирования конечной разности первого порядка огибающей сигнала оценивают по величине ошибки дельта-преобразования:

0дм Окв ЬоДер .

И ошиб.ки восстановления аналогового сигнала GBOCCT , которая в основном определяется точностью изготовления резистивной Матрицы ЦАП и может быть обеспечена не хуже 0,1%. Ошибка дельта-преобразователя 0дм может быть сведена к минимуму путем оптимального выбора тактовой частоты f и шага квантования h дельта-модулятора. При этом ошибкой перегрузки по крутизне

можно пренебречь. Так, при fc 10кГц, Ее 5, h 10 mV.fr 1 МГц ошибка квантования ОЈв, вычисленная по формуле

oL , Afch2/f,

где 0 А 1

коэффициент пропорциональности не превышает 0,02%.

Таким образом, при принятых параметpax сигнала и характеристиках дельта-модулятора, которые нетрудно реализовать, ошибка формирования конечной разности первого порядка огибающей сигнала не превышает 0,15%.

Таким образом, точность формирования конечной разности первого порядка огибающей сигнала в предлагаемом устройстве может быть на порядок лучше, чем в известном, который является базовым объектом среди формирователей конечной разности первого разряда.

Формула изобретения Устройство преобразования аналогового сигнала, содержащее усилитель-ограничитель, вход которого объединен с первым входом переключателя и является входной шиной, а выход соединен с вторым входом перемножителя, выход которого через

фильтр низкой частоты соединен с первым входом блока вычитания, выход которого является выходной шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены дельта-модулятор, сдвитающий регистр, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а тактовый вход объединен с тактовыми входами сдвигового

регистра, дельта-модулятора и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, и при этом информационный вход дельта-модулятора соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выход - с информационным

входом сдвигового регистра.

;

Т Ј

I 5

Изобретение может быть использовано в качестве датчиков информативных признаков в устройствах распознавания сигналов. Целью изобретения является повышение точности преобразования сигнала. Цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее усилитель-ограничитель, перемножитель, фильтр низкой частоты, блок вычитания, введены дельта-модулятор, сдвигающий регистр, генератор тактовых импульсов, цифро-аналоговый преобразователь. Введение указанных блоков позволяет представить огибающую сигнала бинарным кодом с задержкой его цифровым методом с последующим восстановлением. 2 ил.

, / Л л

1/1 /1./ и t

М j

иУ tf

А

G а А

„j /-чV ч/ V

,

JLLUliilLi J.

JJJJ L1J LLLLL L.L

А /ч , - Д Д. /-

.Г, ,/

1 L JliliJJUlLiJLJ lU

с JJJj llJLLLLLiJ LL

/