Устройство преобразования аналогового сигнала в кодовые слова Советский патент 1977 года по МПК H03K13/17 

ia сумматс р, с -выхсда iKorcporo снимается значбмие (кодо.вого слова 2.

МетОД П|реоб разОза1Ния аналогового оигпала в коаОВые слова, реалшзоваиный в датаном устройстве, предъЯВляет к его фувкциолальны|м узлам высокие тр1ебования по точности.

Кроме ТО:ГО, для реализаЦИ|И известного устройства, iHipiH Вр..м ллтервале между соседнимИ пор.Огам1И коМнарато|ров вспомогательного блска 0.3 нсек (скОр.ость отр а-ботки KOiMJiaipaTapOiB 0,3 нсек разряд), требуются весьма BbiooiKOiiacTOTHbie элеме гы, а для ло:т:: жс1:: ;1я указанных параметров на.клоиная часть форсирующих импул-ьсов опроса должна обладать иоключнтельно высокой оЧинсйнсстью. Построение усилителя с линейной ампд|Итулно-частот} ой ха ра ктер ист1икой в широкой полосе частот (Из-за лалич ия фороигоуюniiHx и;м1пульсов) требует введения сиециаль::ОЙ KOplpCKUHH.

Целью изсб|ретения является упрощегаие устройства п.реобразова1Н:ИЯ аналОГОво-го сигнала в .кодовые слова.

Поставлен-ная цель достигается тем, что в устройство преобразовал ия аиалогового сигнала в кодовые слова, содержащ ее усилитель, первый вход которого подключен к mHiie входного аналогового сигнала, а выход KOTOiporo через эле1мент за|дер1жки соединен с первым входО)М блока вычитания, блок .ком параторов, ;зыхО|Д которого соединен с входом кодирующего устройства, и сумматор, введены два аналоговых ключа, уснлитель-олраиичитель, устройство выдеЛбния огибающей сипначта, три преобр.азозателя код-иалряжеяие, счетчик, коммутатор, двскрНМииатср, устройство оцен:ки погрешиости и синхронизатор, причем второй вход усилителя через первый преобразователь -сод - .иалрЯжеяие соедиаген с нервым входом диокрИЛ ИнатО|ра, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход подклю1Чвн к ш;Н1не выходного сигнала, :и выходо м счетчика, вход Которого подключен к шиие звода заданного значения кода, выход усилителя соединен с первым входом ко-м-мутатора и первым выходом синхронизатора, второй зыхад :которого подключен К перво-му входу старого аналогового Ключа и второму входу ко.м мутатора, а выход парвого аналогового ллюча иод.ключен к первому входу блока комaaipaTopOB, второй вход которого соединен с выходом BTOiporo аналогового ключа, второй вход которого через уоидитель-ОГраничитель соединен с выходом |блока вычитания, первый ход которого соедииен с первым входом устройства оценки пОЛреш;Ности, вход которого соединен с выходом устройства выделения огибающей сигнала, первый вход которого соединен со втооым 1ВходО|М блока вычитания и через второй дреобр азователь од-:нап|ряжение соединен с первым входом сумм атора и первым выходом 1К01Ммутатора, третий вход которого соединен с выходо-м кодирующего устройства, а выход третий преобразователь .код-наН|ряж еиие соедирген .€0 вторым входом устройства выделения оги;бающей сигнала и непосредственно со .рькм сумматора.

На чертеже представлена структурная

электрическа.я схема предложенного устройства.

Устройство ореобразоваиня аналогового С:игнала в кодовые слова содержит уаил:итель /, первый вход 2 которого соединен с щиной

входного анаЛОгового сигнала. ВыхОД усилителя / элемент 3 задерж ки соединен с первым входом блочка 4 вычитания .и с первым ,м устройства 5 оцевки полрешности. Кроме , выход усилителя / подключен к

перизсму входу первого аналогового ключа 6, выход iKiQTCiporo соеди1нен с перВым входом блока 7 компараторов. Второй вход блока 7 кОМпараТОров соединен с выходс1М второго а|ИаЛ ЭГО)30го |Ключа 8, первый вход :которого

пОДключеи ко вто.рому выходу аинхронизатора 9 и BTopOiMy вхОДу коммутатора 10, а втоРОЙ вхоД - К выхОДу усилИтеля-ОГрнНИчителя 11, вход которого соедииен с выходом блока 4 вычитан ;я, вт 01рой вход которого подключей к выходу второго преобразователя 12 код-нацлряжеиие и к первому входу устройства 13 вЫДелеИИя ог бающей сплнала. Первый ВЫХОД .коммутатора 10 соединен с вхОДОМ вторОГО прбОбра.зователя 12 код-напряжение

и с первым ВХОДОМ сумматор а 14. Второй вы.х.од ко .ммутато ра 10 .соед.ннен с входом TJJCтьего преобразователя 15 ко.д-наПряжепие и со вторым входом сумматора 14, выход которого связан с втОрым входом Д1искр.и.ми1:атора 16, первый вхОД .которого соединен с выходом счетчи.ка 17 и с вх.одОЛ1 .первОГО преобразователя 18 ко.д-напряжение, выход которого под1ключен ко вторОМу входу усилителя /, пе р;вый выхОД оинхронизато.рН 9 соединен со

вторым выхо.дом аналогового ключа 6 и первым входом коммутатора 10, третий вход которого Через кодирующее устройство 19 ПОД-ключен к выходу блока компа.р.аторов 7. ВыХО.Д третьего преобразователя 15 код-напряжеи} е соадинеи со вторым входом устройства 13 выделения огибающей сигнала, выход .ого подключен iKO второму входу устройства 5 оценки погреш ности. Вход 20 счетчика 17 соединен с Ш:иной ввода заданного значения КОда, выход 21 дискрилшнатОра 16 соединен с :п 1иной выходного сигнала.

Пр.инцип работы П)редлатаемого з стройстза заключается в следуюЩем.

Анало.ГОвый сигнал поступает на вход 2

усилителя /. Про- этом, если осуществляется Преобразование знакОПеременных и отрицательных аналоговых сигналов, то, зная .дИНа:мпчьска- й диапазОН измСНения сигнала, по вхолу 20 в счетчик 17 записывается соответствуюн,ИЙ .код. ЗНачение кода переписывается в д:иокр|ИЛГИнатор 16 и в преобразователь 18. Напряжение с выхода п-реО:бразователя 18 в качестве напряжения смещения подается на уаилитель /. Аналоговый сигнал с заданным

3Начеиие..м ностоя нной составляющей поступает на первый вход ключа 6 ,ii через элемент 3 задержки, В качеетве -сигналанкопии на первые входы блс:ка 4 вычигашш и уст;рой€тва 5 оценки nOi-peuiHoeTiH («агаряме.р, иЧВухдучевой осциллограф). На второй вход «ключа 6 поступают первые управляющие импульсы с оийхронизато-ра 9, фо,р|МИ р|ующего парные импульсы, временной интервал между которыми поставлен в соответствие с временем задержки элемента 3. Аиалоговый сигнал ключом 6 преобразуется в р ешегчатую функцию, значения вы1борОК -которой подаются на вход блока 7 ко-мпараторов. Число |КО мпараторов выби.рается из заданной точности преобразования 2, соответствующей числу уровней кванто. сигнала. TaiK, например, при число уровней квантования 4096. Необходимое число компараторов в блоке 7 равно , т. е. для данного пример.а равно 64. Кодирование 31наче1ний вы-борок осуществляется в реальном маощтабе времени. Это достигается благода|ря тому, что если значение выборки превышает уровень «ва нтования первого и второго компараторов, то в кодирующем устройстве ил1пульс с выхода первого компаратора закрывается, .а импульс с выхода второго КО:МПаратора 1кодируется в двоичной- параллельном ко-де 1И через 1коммутатор| 10, который первым «миульсом inap устанавливается ;В исходное cocTOtHiHne, записывается в старщие разряды cyiMMaTQpa 14. Кроме того, этот «од поступает на вход преобразователя 12 код-напряжение, с выхода которого напряжение поступает па первый вход устройства 13 выделения огибающей сигнала -и .на второй вход устройства 4 вычита1лия.

Разностный сигнал (погрещность квантования) Af/2 с выхода блока 4 вычитания ностунает на усилитель-ограничитель 11, коэффициент пбредач1И которого равен N, где Л - число KOMinapaTopoB в блоке 7. Усиленный разностный сигнал поступает на второй вход аналогового ключа 8, на первый вход которого подаются вторые импульсы пар с синхронизатора 9. Вторые импульсы пар с синхронизатора Я КрОМе того, поступают на второй вход ком1мутатора 10 и подключают к его второму выходу преобразователь 15 а вход младщих разрядов сумматора 14.

Выборки с выхода ключа 8 подаются на второй вход блока компараторов 7, ко.дируются, за|П1ИСьшаются в младщие разряды сумматор-а 14 и в виде напряжения с преобр:азователя 15 ИОступают на второй вход устройства 13 выделения огибающей сигнала. Аналоговые сигналы с выходов элемента 3 задержки и стройства 13 выделения огибающей сигнала подаются на устройство 5 оценки погрс-шт-юсти, при помощи ко-орэго можно оценивать качество преобразовалия аналогового сигнала в кодовые слова.

Кодовые слова разрядностью п с выхода сумматора 14 подаются на второй .вход дискр.иминатора 16 кодовых слов, сравниваются с значением кода счетчика 17 соответствующим

значению постоя1нной составляющей с выхода усилителя /, и разностное значение кодов разрядностью п+ (с учетом знака) поступает на выход 21 устройства преобразования аналогового 1СН1гнала в 1кодовые слова.

Таки.м образом, отсутств1ие в предлагаемом устройстве преобразования аналогового сигнала в кодовые слова идентичных по параметрам усилителей, вспомогательного блока компараторов и второго кодирующего уст1ройства упрощает устройство в целом и повыщает технологичность в эксплуатации. Кроме того, предлагаемое устройство при заданной точности преобразования по отнощению к (известному устройству при технической реализации предъявляет менее высокие требован1ия к частным сзойствам элеме} тов. Р1спользование устройства оценки погрещности позволяет оценить погрещность преобразования iji тем самым упро стить эксплуатацию оистем с предлагаемым устройство м.

Формула изобретен 1И я

5 Устройство преобразования аналогового сигнала в кодовые слова, содержащее усилитель, первый вход которого подключен к щнне вхо.дного аналогового сигнала, а выход которого через элемент задержки соединен с первым входом блока вычитания, блок компараторов, выход которого соединен с входом кодирующего устройства, п сумматор. отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены два аналоговых ключа, усилитель-ограничитель, устройство выделеН|Ия огибающей сигнала, цреобразователя код-11апряжение, счетч.ик, ко-ммутатор, дискрилишатор, устройство оценки погрещности и синхронизатор, пр|Ичем второй вход усилителя через первый преобразователь код- напряженше соединен с первым входом дискриминатора, второй вход которого соединен с выходОМ сумматора, а выход подключен к Щине выходного сигнала, и выходом счетчика,

5 вход которого подключен к шмие ввода заданного значения кода, а выход усилителя соединен с первым входом первого аналогового ключа, второй вход которого соединен с первым входом .коммутатора и первым выходом

0 сннхронизатора, второй выход которого подключен к цервому входу второго аналогового ключа и BTopoiMy входу коммутатора, а выход первого аналогового ключа подключен к первому входу блока компараторов, второй вход

5 которого соединен с выходом второго аналогового ключа, второй вход которого через усилитель-ограничитель соединеи с выходом блока Г)Ь:-:,иташш, первый вход которого соединен с первым входом устройства опенки погрещ0 сст:и, втолой вход которого соединен с выходом устройства выделения огибающей сигнала, первый вход которого соединен со вторым входом блока вычитания и через второй преобразователь код-напряжение соединен с первым входом сумматора и первым выходом коммутатора, третий вход которого соединен с выходом кодирующего устройства, а второй выход через третий .преобразователь «од-иаПрял вН1ие соединен со вторым 5входом устройства выделения огибающей сигнала и непосредствавЕО сб вторым входом сумматора.

Источники ««форМации, прагнятые во мание npiH экспертизе;

1.Патент США № 3611350, кл. 340- 1971.

2.Патент США Хд 3623071, кл. 340- 1971.