Адаптивный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/17 

. . , 1 Изобретение относится к импульсно технике.

Известен адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий блоки сравнения, резистивный делитель, источник эталонного напряжения собственно аналого-цифровой преобра.зователь, элементы И, элемент ИЛИ, инвертор, триггеры, совокупность которых представляет собой логический блок, аналоговые ключи и резисторы - эквивалент цифроаналогового преобразователя, и генератор стробимпульсов fl.

Недостаток устройства - низкое быстродействие.

Известен также адаптивньйй аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь считывания, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, второй вход .. которого подключен к тактовому вход первого регистра, последовательно соединенного с цифроаналоговым пре-образователем 2 .

Недостаток устройства - узкий динамический диапазон преобразования сигнала.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона.преобразования сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь считывания, генератор импульсов, регистр,

.цифроаналоговый преобразователь , введены сумматор, дополнительный регистр, блок сравнения кодов, два вычитающих устройства и мультиплексор, причем аналого-цифровой преобразователь считывания, сумматор, дополнительный регистр и блок сравнения кодов соединены последовательно, выход сумматора подключен к второму входу блока сравнения кодов, первому входу мультиплексора и к входам вычитающих устройств, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам мультиплексора, четвертый вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, а выход соединен с входом регистра,выход которого подключен к второму входу сумматора, выход цифроаналогового преобразователя соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя. На чертеже приведена структурна электрическая схема устройства.. Адаптивный аналого-цифровой пре образователь содержит аналого-цифр вой преобразователь 1 считывания, сумматор 2, регистр 3, блок 4 сравнения КОДОВ , регистр 5, цифроана ло говый преобразователь б, генератор 7импульсов, вычитающие устройства 8и 9, мультиплексор 10. Основная цель адаптивной процед ры - создать эффект слежения за сиг налом, который позволит.расширить динамический диапазон преобразова,ния без увеличения разрядности АЦП считывания. Для этого осуществляется сравнен отсчетов, полученных на данном такте и на предыдущем, определяется знак производной (приращения) сигнала и с учетом знака и значения отсчета на данном такте прогнозируется величина сигнала на следую щий такт. Адаптация осуществляется в соответствии со следующим алгорит мом: (ак-и1,1-(ак-1- Чк-15). . (.). где п - код на выходе аналого-цифрового преобразователя l,f - число уровней, на которые квантуется сигнал (т - раз рядность) ; Зц - код предсказанной части си нала для момента времени ( л , +п- результат преобразования сигнала в код в момент вре мени а.,. - код предсказываемой части сигнала к моменту времени Реализацию алгоритма (1) проиллюстрируем для некоторого момента времени tjj, т.е. после осуществления к-го такта дискретизации и кван тувания сигнала импульсом от гене ратора 7. В этот момент времени на управляющий вход устройства деЯству а д-аналоговый эквивалент величи.ны ац(д - величина кванта). Диапазон преобразования устройства равен {a,+N)g. Значение а. находится в регистре 5 и поступает на второй вход сумматора 2. В качестве второго слагаемого на сумматор; 2 поступает величина Пц - результат квантования. Сумматор 2 формиру значение отсчета сигнала ,{. Эта величина поступает на вход регистра 3, но не меняет его состояния до поступления тактового импульса (задержанного) со второго выхода генератора 7, В регистре 3 сохраняется записанная на предыдущем величина Хц. . Эт неличина совместно с величиной Х|, выхода сумматора 2 поступает на вход, блока 4. Блок 4 должен выдать один из трех сигналов ДХ (.)0; л. илиА.Х-0, причем приближенность равенства означает, что оно должно выполняться не только при точном равенстве отсчетов, но и в некотором диапазоне значений абсолютной величины приращения, т.е. производной сигнала. Из анализа алгоритма (1) следует, что, при (2) кн 1с+г-к при. (3) кн при . (4) ак+пц В уСтройс Ье все три процедуры для сокращения затрат времени выполняются параллельно соответственно сумматором 2 и вычитающими устройствс ми 8 и 9, результаты одновре- . менно поступают на входы мультиплексора 10, на выход которого поступа- i ет один из результатов в соответствии с сигналом блока 4. Пусть в какой-то момент времени t на выходе блока 4 имеет место сигнал &.. :Сам по себе этот результат означает, что в интервале времени (.) сигнал нарастает и крутизна его дос-таточно велика, т.е. можно предположить, что выполняется неравенство . Тогда через мультиплексор 10 проходит величина (ау+пц) и поступает на вход регистра 5. При появлении тактового илетульса со второго выхода генератора 7 (через интервал времени, необходимый для выполнения . перечисленных операций) в регистр 3 записывается величина ,, ив регистр 5 в данном случае записывается а . Эта величина преобразуется с помощью цифроаналогового преобразователя 6 в аналоговую форму - X,q и подаете на управляющий входаиалого-циф|рового прбюбраэователя 1. Следовательно, sHaveHHe сигналов интервала времени (tn.-t) может возрасти на величину N. Если же в мсжент t j на выходе влока 4 имеет место сигнал АХ О,го это означает, что в интервале (t)tx.-) сигнал уменьшается и следует ожидать, что Хк,Х,(. На вход регистра 5 поступает величина ац.. После записи в регистры 3 и 5 и рреобразования :эта величина поступает,на управляющий вход аналого-цифрового пресбразовйтеля 1. Это означает, что к моменту t, сигнал может уменьшиться на величину N« без нарушения режима слежения. При предсказываемая часть сигнала определяет ся в соответствии с (4) . Следователь ко, процедура слежения не нарушается, если сигнгш к моменту t, изменяете я в любую сторону на.м/ q половину диапазона анэлого-цифрввогр , преобразователя 1. Таким образом, при количестве кся параторов, равном , динамический диапазон преобразования устрой-, ством в целом расширяётся за счет Шаптации до величины (N+a., ) Я Формула изобретения Адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий аналогецифровой преобразователь считывания тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импуль сов, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра, вых которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования сигнала, введены сумматор, дополнительный регистр блок сравнения кодов, два вычитаюnpix устройства и мультиплексор, причем аналого-цифровой преобразователь считывания, сумматор, дополнительный регистр и блок сравнения кодов соединены последовательно, выход сумматора подключен к второму входу блока сравнения кодов, первому входу мультиплексора и к входШ4 вычитгшлцих устройств, выходы подключены соответственно к второму и третьему входам мультт1лексорау четвертый вход которого подключен к выходу блока dpaBHeHHH кодов, а выход соединен с входом регистра, выход которого подключен к вторсййу входу Сумматора, выход Ц11фроавалогового преоб-разователясоединен с управляювшм входом аналого-цифрового преобразователя. Источники информации, приията1е во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 525241, кл. Н 03 К 13/17, 1975. 2,Авторское свидетельство СССР 439019, кл. Н 03 К 13/14, 1973 (прототип).