Адаптивный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к преобразо ванию и кодированию информации и используется для эффективного сжатия преобразуемой информации. Известен адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий два счетчика, один из которых реверсивный, две схемы переноса кода, фор мирователь временного интервгша, схе мы совпадения единиц и нулей, два триггера, генератор импульсов, два формирователя импульсов, две схе мы И, две схемы ИЛИ, и элемент задер жки, причем выход формирователя временного интервала соединен с первой схемой И, включенной на выходе накопительного счеЛика, выходы разрядов которого соединены с первыми входами первой схемы переноса кода, счетный вход реверсивного счетчика через пер вую схему ИЛИ подключен к выходам первой и второй схемы И, входы второ схемы И соединены с выходом генератора импульсов и с единичным выходом первого триггера, подключенным через первый формирователь импульсов и элемент задержки ко входу формирователя временного интервала, выход которого через второй формирователь импульсов соединен со вторыми входами первой схемы переноса кода, с единичным входом первого триггера и первым входом второй схемы И, выходы разрядов накопительного счетчика через вторую схему переноса кода соединены со входами разрядов реверсивного счетчика, выходы разрядов которого через схему совпещения единиц подключены к нулевому входу второго триггера, а через схему совпадения нулей - ко второму входу второй схемы ИЛИ, выход которой соединен с нулевым входом второго триггера причем, единичный вход последнего подключен к выходу первого формирователя импульсов 1. Недостатками данного ус- ройства являетсявысокая динамическая погрешность и низкий коэффициент сжатия инфоцжации при незначительном изменении преобразуемой функции во времени. Цель изобретения - повышение точriocTH за счет уменьшения динамической погрешности и эффективности устройства за счет увеличения коэффициента сжатия информации и расширения функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем,, что в адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор импульсов, блок переноса кода, первый вход которого соединен с выхо дом первого элемента ИЛИ, а вторые входы с выходом разрядов первого реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и клеммой Пуск , два управляющих триггера, входы установки в ноль которых соединены с клеммой Пуск, при этом счетный вход первого управляющего триггера соединен с выходом блока совпадения нулей и с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход второго управлякяцего триггера соединен с первыми входами двух элементов Ни входом формирователя импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен спервым входом второго реверсивного счетчика первые выходы которого соединены со входами блока совпадения нулей, дополнительно введены регистр сдвига, блок цифрового задания апертуры,. . цифровой компаратор, блок сдвига сов падающих импульсов и блок переключения, при этом входная клемма устройства соединена спервыми входами блок рдвига совпадающих импульсов и регис тра сдвига, второй вход которого сое динен с выходом генератора импульсов и со вторым входом блока сдвига, сов падакяцих импульсов, третий вход кото рого подключен к вьоходу регистра сдв га, а два выхода соединены со счетны ми входами первого реверсивного счет чика и со вторыми входами двух элеме тов и, выходы которых соединены с ин формационными входгили блока переключения, управляющие входы которого со единены с выходами первого триггера, а выходы соединены с разнозначными счетными входами второго реверсивного счетчика, вторые входы которого соединены с выходами разрядов блока цифрового задания апертуры, а выход цифрового компаратора соединен с тре тьим входом первого элемента ИЛИ и со вторым входом второго элемента ИЛ первый выход блока сдвига совпгщгиощих импульсов соединен с единичным входом второго триггера, а клемма Пуск соединена с третьим вхЬдом регистра сдвига. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит два реверсивных счетчика 1 и 2, регистрсдвига 3 блок, цифрового задания апертуры 4, цифровой компаратор 5, блок переноса кода б, блок совпадения нулей.7, генератор импульсов 8, блок сдвига сов падающих импульсов 9, блок переключе ния 10, два управляющих триггера 11 и 12, два элемента И 13 и 14, два . элемента ИЛИ 15 и 16, формирователь , импульсов 17, входную клемму 18, кле му Пуск 19, выходные шины 20-24, при этом входная клемма 18 устройства соединена непосредственно с первым входом блока сдвига совпадения импульсов 9 и через первый вход регистра сдвига 3-е третьим входом блока 9, второй вход которого, объединенный со вторым входом регистра сдвига 3, соединен с выходом генератора импульсов 8, а выходы соединены соответственно с плюсовым и минусовым счетными входами реверсивного счетчика 1 и со вторыми входами элементов И 13 и 14, выходы которых соединены с информационными входами блока переключения 10, управляющие входы которого соединены с выходами триггера 12, а выходы - соответственно с плюсовым и минусовым счетньвли входами реверсивного счетчика 2, вход установка 1 Kotoporp подключен к выходу элемента ИЛИ 16, а одноименные выходы разрядов - к входам блока совпадения нулей 7 и к первым входам цифрового компаратора 5, вторые входы которого подключены к выходам разрядов блока цифрового задания апертуры 4. Клемма Пуск 19 устройства подключена к Трет1,му входу регисфра сдвига 3 и первому входу реверсивного счеучика 1, акодак установки в ноль триггеров 11 и 12 и к первому входу элемента ИЛИ 16, второй вход которой подключен к третьему входу элемента ИЛИ 15, к выходу цифрового компаратора 5 и к клемме 20 первого выхода устройства. Клеммы 22 второго выхода устройства подключены к выходам блока переноса кода 6. Клемма 21 третьего выхода устройства подключена к выходу блока совпадения нулей 7/ к счетному входу первого триггера 12 и к первому входу элемента ИЛИ 15, выход которого подключен к первому входу блока переноса кода б, вторые входы которого подключены к выходам разрядов реверсивного счетчика 1. Выход блока сдвига совпадения.импульсов 9 подключен к счетному входу триггера 11, вькод которого подключен к управля1ощим входам элементов И 13 и 14 и к входу формирователя импульсов 17 выход которого подключен ко.второму входу элемента ИЛИ 15. Устройство работает следующим образом. По сигналу на клемме Пуск 19 устройство устанавливается в начальное положение. При этом регистр сдвига 3 f реверсивный счетчик 1/ триггеры 11 и 12 обнуляются, а реверсивный счетчик 2 через элемент ИЛИ 16 устанавливается в положение 1. Входной аналоговый сигнал, предварительно преобразованный в частотноимпульсный сигнал fy(t), поступает на первые вх.оды регистра сдвига 3 и блока сдвига совпадения импульсов. На выходе регистра сдвига импульсная последовательность ) появляется с задержкой, равной Т Np2i гдe Np,j- емкость регистра сдвига, t период следования импульсов генератора 8. Задержанная последовательность импульсов поступает -на третий вход, блока сдвига совпадающих импульсов 9, который обеспечивает сдви совпадающих во времени импульсов, входной и задержанной последовательности, что йеобходимо для нормальной работы реверсивных счетчиков 1 и 2 с раздельными входами. На вход слож ние реверсивного счетчика 1 поступа ет входная последовательность импуль сов ), а на вход вычитание по ступает задержанная последовательность импульсов f(t-T) . Реверсивный счетчик 1 интегрируетИМпульсы, поступающие на его счетные входы с учетом знака входов, на которые пбступают последоватльности. В начальный момент после пуска устройства в течение времени Т импульсы входной частоты поступают только на вход сл жение реверсивного счетчика 1. За это время в счетчике накопится оледунвдее количество: N -Jf(t)dt Tf,(t), где то - время задержки в .регистре fj,(t) - средняя за времй Т частота входных импульсов. Через время т на вход вычитание счетчика 1 начинает поступать задержанная последовательность импульсов f)(t-T) Начиная с этого момента в счетчике 1 начинает интегрироваться текущее приращение входной частоты за время т. Текущее приращение числа импульсов в счетчике равноt N(i.)4Uxa)-f,a-T)irfl4/if jmt, где t - текущее время. Общее число импульсов в счетчике 1 равно:. N j.(t) N,±4.MC-t) T()oH. |.ФТ Таким образом, на выходе реверсив ного счетчика 1 формируется непрерыв но изменяющийся код,, пропорциональный текущей частоте входного сигис а После появления на выходах блока сдвига совпсшения импульсов 9 первого импульса задержанной импульсной последовательности тригг 11 устанавливается, в единичное состояние, выходным сигналом которого откЕйваются элементы И 13 и 14 и на входа реверсивного счетчика 2 через время Т после пуска начинают поступать последовательности импульсов . На выходах разрядов счетчика 2 образуется код Л N(t), пропорциональный текущему приращению частоты вход ного сигнала. При достижении текущим приращением входного сигнала заданно апертуры срабатывает цифровой компаратор 5, сигнал с выхода Которого, соответствунмций моменту существенного отсчета, вьадается на выход 20 устройства и через элемент ИЛИ 15 откры.вает блок переноса кода б, через который на выход 22 устройства вьщается код существенного отсчета,,соответствующий мгновенному значению входноjro сигнала в момент отсчета. При изменении знака приращения в реверсивном счетчике 2 в моменты перехода чи-сла в счетчике через нуль, соответствующие пересечению входным сигналом одного и того же квантованного уровня, на выходе блока совпадения нулей 7 формируется сигнал, поступаняций на выход 21 устройства. Сигналом с выхода компаратора 5 счетчик 2 через элемент ИЛИ 16 устанавливается в 1. Благодаря этому в реверсивном счетчике 2 формируется каждый раз числовой эквивалент приращения входного сигнала относительно предшествующего существенного отсчета. При знакопеременном приращении входного сигнала возможно неоднократное пересечение сигналов одного и того же уровня квантования. При этом число в счетчике 2 уменьшается до нуля, а затем меняется знак приращения. Для обеспечения сравнения на компараторе ,5 прямых кодов чисел в счетчике 2 используется блок совпадения нулей 7 по сигналу на которого триггер 12 управляет блоко1 4 10 так, что сравниваемые последовательности меняют входы поступления на реверсивный счетчик.:Поэтому на выходах разрядов счетчика 2 всегда образуется модуль приращения входного сигнала, знак которого определяется сигналами на выходах триггера 12. Выдача на выход устройства 22 лишь начального полного кода преобразуемого сигнала, а затем передача только моментов формирования существенных отсчетов по сигналам на выходах 21 и 20 привязанных к аргументу изменяющейся функции с учетом знака приращения sign6Ny,(t), снимаемого с выходов 23, 24 триггера 12, позволяет существенно увеличить коэффициент сжатия информации благодаря тому, что малоинформативные изменения сигнала, не достигшие величины апертуры, не передаются на выход устройства, при этомпо этим данным на приемном пункте легко восстановить с заданной точностью преобразуемую функцию. Кроме того, изменением кода апертуры в блоке 4 можно легко менять заданную точность аппроксимации преобразуемой ункции. Все это увеличивает эффективность и расширяет функциональные возможности устройства. Непрерывность ормирования цифровых эквивалентов входного сигнала и его приращений позволяет применить цифровые способы