RU2356163C1 - Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2356163C1 RU2356163C1 RU2007146956/09A RU2007146956A RU2356163C1 RU 2356163 C1 RU2356163 C1 RU 2356163C1 RU 2007146956/09 A RU2007146956/09 A RU 2007146956/09A RU 2007146956 A RU2007146956 A RU 2007146956A RU 2356163 C1 RU2356163 C1 RU 2356163C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input
- output
- absolute value
- inverted
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цифровой техники, в частности к устройствам преобразования однополярных аналого-цифровых преобразователей в биполярные. Техническим результатом является повышение точности формирования абсолютного значения сигнала при одновременном увеличении быстродействия. Способ формирования абсолютного значения сигнала предусматривает выполнение операций: определения полярности входного сигнала; инвертирования входного сигнала; коммутации неинвертированного входного сигнала; коммутации инвертированного входного сигнала, сдвига фазы неинвертированного входного сигнала; суммирования коммутированных сигналов. Устройство формирования абсолютного значения сигнала содержит два компаратора, инвертор, два аналоговых ключа, фазовращатель, сумматор. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области цифровой техники, в частности к устройствам преобразования однополярных аналого-цифровых преобразователей в биполярные.
Уровень техники
Известен способ формирования абсолютного значения сигнала, включающий операции:
- определения полярности входного сигнала;
- коммутации полярности конденсатора хранения входного сигнала;
- запоминания входного сигнала;
- перекоммутации полярности конденсатора хранения входного сигнала.
Для реализации данного способа использовано устройство формирования абсолютного значения сигнала, содержащее схему управления, пять аналоговых ключей, конденсатор и повторитель напряжения на операционном усилителе ([1, с.31, рис.37] - Микросхемы АЦП и ЦАП. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. - 432 с.: ил. + CD).
Недостатком указанного способа является низкое быстродействие и низкая точность формирования абсолютного значения сигнала.
Наиболее близким по технической сущности является способ формирования абсолютного значения сигнала, включающий операции:
- определения полярности входного сигнала;
- инвертирования входного сигнала;
- коммутации неинвертированного входного сигнала;
- коммутации инвертированного входного сигнала;
Для реализации данного способа использовано устройство формирования абсолютного значения сигнала, содержащее инвертор, два аналоговых ключа, два компаратора, причем вход устройства подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу первого компаратора, второму (инвертирующему) входу второго компаратора, входу первого аналогового ключа, входу инвертора, выход которого подключен ко входу второго аналогового ключа; второй и первый входы соответственно первого и второго компараторов, «заземлены»; выходы первого и второго компараторов подключены к входам управления соответствующих ключей, выходы которых являются выходом устройства. (Ратхор Т.С. Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. - М.: Техносфера 2006. - 392 с; рис.6.50, стр.266).
Недостатком указанного способа является низкое быстродействие и низкая точность формирования абсолютного значения сигнала.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению точности формирования абсолютного значения сигнала при одновременном увеличении быстродействия.
В основе предлагаемого способа формирования абсолютного значения сигнала лежат следующие концепции.
1. Прохождение сигнала через некоторый участок электрической цепи (функциональный блок) сопровождается рядом преобразований, которым подвергается сигнал. Степень преобразований определяется параметрами комплексной передаточной функции блока. Одним из которых является время прохождения сигнала, представляющее собой производную фазы по частоте:
Отличительной особенностью блоков, выполненных на базе операционных усилителей, является «завал» не только амплитудно-частотной характеристики, но и фазочастотной характеристики, а в случае использования цепей коррекции, возникает явно выраженная нелинейность фазочастотной характеристики, а значит, и времени прохождения сигнала.
Алгоритм способа, взятого за прототип, предполагает, что входной сигнал, в случае его положительной полярности, коммутируется на выход устройства без какой бы-то ни было предварительной обработки, а в случае отрицательной полярности, предварительно подвергается инвертированию.
Учитывая конечное время срабатывания компараторов, ключей (фиг.1б, в) и фазовый сдвиг сигнала на выходе инвертора (фиг.1г), используемых в устройстве, реализующем способ, взятый за прототип, правомерно утверждать о низком быстродействии и низкой точности формирования абсолютного значения сигнала, фиг.1д.
Как видно из анализа фиг.1, форма выходного сигнала (фиг.1д) приведенного к абсолютному значению, подвергается существенным искажениям, величина которых возрастает по мере увеличения частоты входного сигнала.
2. Введение операции сдвига фазы в цепи прохождения неинвертируемого сигнала (фиг.2д), посредством фазовращателя, обеспечит снижение искажения формы выходного сигнала (фиг.2е).
3. Введение операции суммирования коммутируемых сигналов обеспечит нормирование абсолютного значения сигнала и величины выходного импеданса. Что в свою очередь, обеспечит снижение степени искажения формы выходного сигнала и улучшит согласование с нагрузкой.
Технический результат, по предлагаемому способу, достигается тем, что в устройство формирования абсолютного значения сигнала, содержащее два компаратора, инвертор, два аналоговых ключа, введены фазовращатель и сумматор, причем вход устройства подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу первого компаратора, второму (инвертирующему) входу второго компаратора, входу фазовращателя, входу инвертора, выход которого подключен ко входу второго аналогового ключа; выход фазовращателя подключен ко входу первого аналогового ключа; второй и первый входы соответственно первого и второго компараторов, «заземлены»; выходы первого и второго компараторов подключены к входам управления соответствующих аналоговых ключей, выходы которых являются входами сумматора, выход которого служит сигнальным выходом устройства; выход первого компаратора одновременно является знаковым выходом устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведены временные диаграммы, поясняющие сущность способа прототипа.
На фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа.
На фиг.3 приведена структурная схема устройства формирования абсолютного значения сигнала.
Осуществление изобретения
Устройство реализации предлагаемого способа содержит два компаратора 1 и 2, фазовращатель 3, инвертор 4, два ключа 5 и 6 и сумматор 7, причем вход устройства подключен одновременно к первому (неинвертирующему) входу компаратора 1, второму (инвертирующему) входу компаратора 2, входу фазовращателя 3; инвертора 4, выход фазовращателя 3 подключен к сигнальному входу первого аналогового ключа 5; выход инвертора 4 подключен к сигнальному входу второго аналогового ключа 6; второй и первый входы соответственно компараторов 1 и 2, «заземлены»; выходы компараторов 1 и 2 подключены к входам управления соответственно аналоговых ключей 5 и 6, выходы которых являются входами сумматора 7, выход которого служит сигнальным выходом устройства; выход компаратора 1 одновременно является знаковым выходом устройства.
Структурная схема устройства формирования абсолютного значения сигнала приведена на фиг.3.
Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг.2.
Устройство формирования абсолютного значения сигнала призвано определить знак (полярность) уровня напряжения входного сигнала и ретранслировать сигнал далее с заданным коэффициентом передачи, в случае его положительной полярности, а в случае отрицательной полярности, дополнительно подвергнуть транслируемый сигнал инверсии.
Устройство формирования абсолютного значения сигнала работает следующим образом.
В случае поступления на вход устройства сигнала положительной полярности:
- компаратор 1 формирует положительный потенциал, фиг.2б;
- компаратор 2 формирует нулевой потенциал, фиг.2в;
- на знаковый выход устройства поступает сигнал с уровнем логической единицы;
- аналоговый ключ 5 переводится в открытое состояние;
- аналоговый ключ 6 переводится в закрытое состояние;
- входной сигнал, сдвинутый на время Δt (фиг.2д), посредством фазовращателя 3, транслируется, через открытый аналоговый ключ 5, на первый вход сумматора 7;
- сумматор 7 нормирует коэффициент передачи устройства и транслирует сигнал на выход, фиг.2е.
В случае поступления на вход устройства сигнала отрицательной полярности:
- компаратор 1 формирует нулевой потенциал, фиг.2б;
- компаратор 2 формирует положительный потенциал, фиг.2в;
- на знаковый выход устройства поступает сигнал с уровнем логического нуля;
- аналоговый ключ 5 переводится в закрытое состояние;
- аналоговый ключ 6 переводится в открытое состояние;
- входной сигнал, инвертированный и сдвинутый на время Δt (фиг.2г), посредством инвертора 4, транслируется, через открытый аналоговый ключ 6, на второй вход сумматора 7;
- сумматор 7 нормирует коэффициент передачи устройства и транслирует сигнал на выход, фиг.2е.
В предлагаемом устройстве, имеет место параллельная обработка сигнала, выполняемая в соответствии с условием:
где Δtинв - время срабатывания инвертора (инвертор 4) - задержка, вносимая инвертором при прохождении сигнала;
Δtком.1,2 - время срабатывания первого компаратора (компаратор 1), второго компаратора (компаратор 2);
Δtкл.1,2 - время срабатывания первого аналогового ключа (аналоговый ключ 5), второго аналогового ключа (аналоговый ключ 6);
Δtфв - время срабатывания фазовращателя (фазовращатель 3 - задержка, вносимая фазовражателем при прохождении сигнала.
С учетом того, что:
- время срабатывания инвертора (Δtинв) есть не что иное как время выполнения операции инвертирования;
- время срабатывания первого компаратора (Δtком.1) есть не что иное как время выполнения операции определения положительной полярности входного сигнала (Δtо.о.п);
- время срабатывания первого аналогового ключа (Δtкл.1) есть не что иное как время выполнения операции коммутации неинвертированного входного сигнала (Δtком.н.);
- время срабатывания второго компаратора (Δtком.2) есть не что иное как время выполнения операции определения отрицательной полярности входного сигнала (Δtо.о.п.);
- время срабатывания второго аналогового ключа (Δtкл.2) есть не что иное как время выполнения операции коммутации инвертированного входного сигнала (Δtком.и.);
- время срабатывания фазовращателя (Δtфв) есть не что иное как время выполнения операции сдвига фазы неинвертированного сигнала (Δtс.ф.), выражение (2) примет вид:
Реализуемое по предлагаемому способу устройство характеризуется тем, что:
1) в силу некритичности времени задержки, вносимой инвертором 4, в цепях операционных усилителей, на базе которых выполняется как инвертор 4, так и фазовращатель 3, возможно использование цепей коррекции, что в свою очередь, обеспечивает более качественное воспроизведение формы входного сигнала (с меньшей степенью искажения) на более высоких частотах, нежели в прототипе.
2) возможность приведения времени прохождения сигнала через фазовращатель 3 и инвертор 4 (прежде всего за счет изменения параметров цепи коррекции) к суммарному времени переключения компаратора 1 (2) и аналогового ключа 5 (6), обеспечивает безыскаженное формирование формы абсолютного значения сигнала.
То есть в реализуемом по предлагаемому способу устройстве имеет место повышение точности формирования абсолютного значения сигнала при одновременном увеличении быстродействия.
Claims (2)
1. Способ формирования абсолютного значения сигнала, включающий операции определения полярности входного сигнала; инвертирования входного сигнала; коммутации неинвертированного входного сигнала; коммутации инвертированного входного сигнала, отличающийся тем, что введены операции: сдвига фазы неинвертированного входного сигнала; суммирования коммутированных сигналов, причем, согласно предлагаемому способу, имеет место параллельная обработка сигнала, выполняемая в соответствии с условием:
Δtинв.=Δtо.о.п.+Δtком.и.=Δtс.ф.=Δtо.п.п.+Δtком.н.,
где Δt - время выполнения операций соответственно: Δtинв. - инвертирования; Δtо.о.п. - определения отрицательной полярности входного сигнала; Δtком.и. - коммутации инвертированного входного сигнала; Δtс.ф. - сдвига фазы неинвертированного сигнала; Δto.п.п. - определения положительной полярности входного сигнала; Δtком.н. - коммутации неинвертированного входного сигнала.
Δtинв.=Δtо.о.п.+Δtком.и.=Δtс.ф.=Δtо.п.п.+Δtком.н.,
где Δt - время выполнения операций соответственно: Δtинв. - инвертирования; Δtо.о.п. - определения отрицательной полярности входного сигнала; Δtком.и. - коммутации инвертированного входного сигнала; Δtс.ф. - сдвига фазы неинвертированного сигнала; Δto.п.п. - определения положительной полярности входного сигнала; Δtком.н. - коммутации неинвертированного входного сигнала.
2. Устройство формирования абсолютного значения сигнала, содержащее два компаратора, инвертор, два аналоговых ключа; вход устройства подключен одновременно к первому неинвертирующему входу первого компаратора, второму инвертирующему входу второго компаратора, входу инвертора; выход инвертора подключен к сигнальному входу второго аналогового ключа; второй и первый входы соответственно первого и второго компараторов «заземлены»; выход первого компаратора одновременно подключен к входу управления первого аналогового ключа и знаковому выходу устройства; выход второго компаратора подключен к входу управления второго аналогового ключа, отличающийся тем, что в устройство введены фазовращатель и сумматор, причем вход фазовращателя подключен ко входу устройства, а выход к сигнальному входу первого аналогового ключа; выходы первого и второго аналоговых ключей являются входами сумматора, выход которого служит выходом устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146956/09A RU2356163C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146956/09A RU2356163C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2356163C1 true RU2356163C1 (ru) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007146956/09A RU2356163C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2356163C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU174894U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2017-11-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU176659U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-01-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU176650U1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-01-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU2646356C1 (ru) * | 2017-04-28 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU2656989C1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
-
2007
- 2007-12-17 RU RU2007146956/09A patent/RU2356163C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РАТХОР Т.С. Цифровые измерения, АЦП/ЦАП. - М.: Техносфера, 2006,с.392. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646356C1 (ru) * | 2017-04-28 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU2656989C1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU174894U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2017-11-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU176659U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-01-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
| RU176650U1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-01-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Аналого-цифровой преобразователь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2356163C1 (ru) | Способ формирования абсолютного значения сигнала и устройство для его осуществления | |
| US7126415B2 (en) | Switched-capacitor circuits with reduced finite-gain effect | |
| CN103516364B (zh) | 用于开关电容电路的系统和方法 | |
| US20190036539A1 (en) | Radio frequency flash adc circuits | |
| TW201105043A (en) | Comparator for a pipelined analog to digital converter and related signal sampling method | |
| JP2004214905A (ja) | 可変分解能ａ／ｄ変換器 | |
| JP2012244199A (ja) | オペアンプレス・キャパシタレスａｄ変換器およびｔｄ変換器 | |
| CN100353179C (zh) | 高速滤波器 | |
| JP5233882B2 (ja) | チョッパアンプ | |
| CN110957983A (zh) | 一种三频率伪随机可变的扩频调制方法及用该方法构建的免滤波脉冲宽度调制器 | |
| US8471755B1 (en) | Dynamic biasing in switched capacitor stages using frame capacitors | |
| Zaric et al. | An implementation of the L-estimate distributions for analysis of signals in heavy-tailed noise | |
| CN100334809C (zh) | 模一数变换电路 | |
| Thanh et al. | A second-order double-sampled delta-sigma modulator using individual-level averaging | |
| US20050219104A1 (en) | Audio digital to analog converter with harmonic suppression | |
| JPH04371025A (ja) | Ａ／ｄ変換回路 | |
| RU74750U1 (ru) | Устройство формирования абсолютного значения сигнала | |
| Pathan et al. | An autocorrelation-less single-bit Weiner filter on FPGA | |
| Yasser et al. | A comparative analysis of optimized low-power comparators for biomedical-adcs | |
| Yin et al. | A digital background calibration algorithm of time-interleaved ADC | |
| US10763875B2 (en) | Switched capacitor circuit and analog-to-digital converter device | |
| Nguyen et al. | A new approach of stochastic computing for arithmetic functions in wideband RF transceivers | |
| WO2005041417A2 (en) | Digital input signals constructor providing analog representation thereof | |
| Khakpour et al. | An Oversampling-Based Fast Convergent Blind Technique for Gain Mismatch and Timing Skew Error Correction in Time-Interleaved ADCs | |
| Khakpour et al. | Adaptive noise cancellation based architecture for correction of gain and offset mismatch errors in time-interleaved ADC |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091218 |