CN103248366B - 一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，包括将连续输入的模拟信号与输出非负的数字信号进行叠加的加法器、将加法器叠加后的信号进行累加积分的渗漏积分器、将累加积分信号输出成数字信号的反相斯密特触发器和将输出非负的数字信号反馈给加法器的反馈回路，加法器、渗漏积分器和反相斯密特触发器依次电连接，反相斯密特触发器输出端通过反馈回路与加法器电连接。在处理非负值的输入信号，渗漏积分器会产生一个具有非负值的中间信号，输入信号范围变得可调，转换的信号中，会使引入的噪声值减少，使得本发明在该性能上优于常规的差分累积模数转换器。

Description

一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器

技术领域

本发明涉及一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，属于信号处理，模数转换器技术领域。

背景技术

数字和无线技术的进展已经导致需要更快，更高分辨率的信号处理系统。模拟数字转换器是信号处理系统中的关键部件，需要能够处理高速模拟信号，如无线电频率信号转换为数字形式。

由于需要快速和可靠的模拟数字转换器，差分累积模数转换器最近变得更加实际，由于技术的改进，使实施高采样率成为可能。

传统的差分累积模数转换器产生正负极性输出（1，-1），而一些光电设备的难点是处理负值。同时许多传统的差分累积模数转换器的另一个缺点是它们需要采样和保持或类似装置，其中过采样率缓慢，而且它们是不能调节输入信号的范围的，这样，当感兴趣的信号在输入信号范围之外时，传统的差分累积模数转换器调制将变得不稳定，从而无法以调制信号。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，输出信号为非负，信号调制稳定。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，包括将连续输入的模拟信号与输出非负的数字信号进行叠加的加法器、将加法器叠加后的信号进行累加积分的渗漏积分器、将累加积分信号输出成数字信号的反相斯密特触发器和将输出非负的数字信号反馈给加法器的反馈回路，加法器、渗漏积分器和反相斯密特触发器依次电连接，反相斯密特触发器输出端通过反馈回路与加法器电连接。

进一步的，渗漏积分器的传递函数为：g/(s+1/τ)，其中，g是增益系数，s是拉普拉斯变换变量，τ是特征时间。

本发明的有益效果是：在处理非负值的输入信号，渗漏积分器会产生一个具有非负值的中间信号，输入信号范围变得可调，转换的信号中，会使引入的噪声值减少，使得本发明在该性能上优于常规的差分累积模数转换器。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明实施例图；

图3为图2实施例中连续时间的输入信号X(t)经过调制后的数字信号输出Y（t）曲线图；

图4为图2实施例中输出信号Y（t）通过一个低通滤波器解调后显示的还原信号曲线图；

图5为图2实施例中反相斯密特触发器的传递函数特性图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，包括将连续输入的模拟信号与输出非负的数字信号进行叠加的加法器、将加法器叠加后的信号进行累加积分的渗漏积分器、将累加积分信号输出成数字信号的反相斯密特触发器和将输出非负的数字信号反馈给加法器的反馈回路，加法器、渗漏积分器和反相斯密特触发器依次电连接，反相斯密特触发器输出端通过反馈回路与加法器电连接。渗漏积分器的传递函数为：g/(s+1/τ)，其中，g是增益系数，s是拉普拉斯变换变量，τ是特征时间。

实施例：

加法器接收输入信号X（t），同时还通过反馈回路接收了输出非负的数字信号Y（t），加法器将输入信号X（t）和输出非负的数字信号Y（t）叠加后产生了的第一中间信号Z（t）；第一中间信号Z（t）经由连接输入到渗漏式积分器，渗漏积分器会产生的第二中间信号Q（t）；第二中间信号Q（t）将输入到反相斯密特触发器，经由处理后，反相斯密特触发器产生一个二进制（0或1）的输出信号Y（t）。最终的输出将是二进制输出信号Y（t），然后连接到其他设备，如计算机，计算设备，在应用中，输出装置包括一个合适的低通滤波器，在本技术领域是被广泛采用的。

加法器是已知的任何合适的加法器，通过在本技术领域的普通器件，例如，一个耦合器。

渗漏积分器是一个“渗漏”式积分器。“渗漏”积分器随时间而衰减（τ是有限的），而在“正常”积分器的输出=∞。渗漏积分器的传递函数是：

g/(s+1/τ)

其中s是拉普拉斯变换变量，g是积分器的增益系数，而τ是渗漏积分器的特征时间。

参数g，τ为常数。在实施例中，这些参数被选择，以使输入的信号都是非负的值，因此，在本发明工作中，输入信号也为非负。

从可计算的输入信号范围和采样的时间间隔参数之间的关系可以看出，在本发明的自适应特征中，输入信号范围由三个参数描述：下限XL，上限XU，采样间隔Δt：

XL=b/(gτ)-1,XU=a/(gτ)；

Δt=τln[(b-a+gτ)/(a-b+gτ)]；

其中，a，b是反相斯密特触发器传递函数中特征值，如图5所示；a为开关值ON，b为开关值OFF。注意，当a=b时，采样间隔可以在更短的时间内完成。而用于一个非负输入信号的值时，其增益值就有了上下限：

(b-a)/τ≤g≤(b+a)/τ

因此，最低可达采样间隔是：

Δt=τln(b/a)

例如，g=1，τ=0.5。具有这些值的传递函数变为：1/(s+2)；

在这种情况下，渗漏积分器将产生一个中间信号Q（t）的具有正的值。

反相斯密特触发器接收中间信号Q（t），然后输出二进制信号Y（t），其数值为（0，1）。

在本实施例中，输出信号可使用一个简单的低通滤波器进行解调，在本技术领域是众所周知的。本实施例中的解调后的输出信号Y（t）如图3所示；经过解调后的还原信号如图4所示，会有一个相位的变化。一般情况下的解调信号中，会引入噪声值，本发明在该性能上优于常规的差分累积模数转换器调制。

本发明中的渗漏积分器可通过自适应算法去调整，输出修改的参数（例如g和τ），以优化其性能。

Claims (2)

1.一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，其特征在于，包括将连续输入的模拟信号与输出非负的数字信号进行叠加的加法器、将加法器叠加后的信号进行累加积分的渗漏积分器、将累加积分信号输出成数字信号的反相斯密特触发器和将输出非负的数字信号反馈给加法器的反馈回路，加法器、渗漏积分器和反相斯密特触发器依次电连接，反相斯密特触发器输出端通过反馈回路与加法器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种渗漏式差分累积模拟数字调制转换器，其特征在于，所述的渗漏积分器的传递函数为：g/(s+1/τ)，其中，g是增益系数，s是拉普拉斯变换变量，τ是特征时间常数。