RU2691588C1 - Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation - Google Patents
Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691588C1 RU2691588C1 RU2018134059A RU2018134059A RU2691588C1 RU 2691588 C1 RU2691588 C1 RU 2691588C1 RU 2018134059 A RU2018134059 A RU 2018134059A RU 2018134059 A RU2018134059 A RU 2018134059A RU 2691588 C1 RU2691588 C1 RU 2691588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- analog
- level
- adc
- analogue
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B1/00—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/50—Digital/analogue converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и электронике, предназначено для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования и может быть использовано в системах радиолокации, навигации и связи, а также в аудиотехнике.The invention relates to electronic computing and electronics, intended for analog-digital and digital-analog conversion and can be used in radar systems, navigation and communication, as well as in audio.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является способ расширения динамического диапазона аппаратуры заключающийся в том, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления, а также набор из К1.N ключей, которые подключают свой собственный усилитель. При передаче/записи сигнала в ОЗУ они подключаются таким образом, чтобы уменьшить динамический диапазон записываемого (или передаваемого) сигнала. При обработке (или приеме) сигнала, расширитель динамического диапазона также имеет N блоков операционных усилителей, которые подключаются при помощи К2.N ключей и восстанавливает исходный сигнал, подключая соответствующие блоки усилителей [1]..The closest technical solution (prototype) to the proposed is a method of expanding the dynamic range of the equipment, which consists in introducing N blocks of operational amplifiers with different gain factors, as well as a set of K1.N keys that connect their own amplifier. When transmitting / recording a signal in RAM, they are connected in such a way as to reduce the dynamic range of the recorded (or transmitted) signal. When processing (or receiving) a signal, the dynamic range expander also has N blocks of operational amplifiers that are connected using K2.N keys and restores the original signal by connecting the corresponding amplifier blocks [1] ..
Однако, известный способ расширения динамического диапазона не позволяет в полной мере реализовать свои преимущества, так как в нем используется равномерное квантование по амплитуде аналогового сигнала.However, the known method of expanding the dynamic range does not allow to fully realize its advantages, since it uses uniform quantization over the amplitude of the analog signal.
Достигаемый технический результат – расширение динамического диапазона радиотехнических систем при аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании сигналов при одинаковой разрядности АЦП и ЦАП.Achievable technical result - the expansion of the dynamic range of radio systems with analog-digital and digital-analog conversion of signals at the same bit ADC and DAC.
Технический результат достигается за счет того, что предложен способ и устройства аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде, отличающийся тем, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП; при этом если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд будет равен «0»; аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения, демультиплексор; входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде; если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0»; старший разряд является управляющим для демультиплексора, который определяет какой источник опорного напряжения подключен к АЦП равномерного квантования по модулю 2; значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню для старшего разряда производится по модулю 10, а для остальных N-1 разрядов – по модулю 2; цифро-аналоговый преобразователь также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз; при этом старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора: если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения; остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и дальнейшее цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.The technical result is achieved due to the fact that the proposed method and devices of analog-digital and digital-analog conversion with non-uniform quantization in amplitude, characterized in that before analog-digital conversion, the input analog signal is fed to the comparator with a level of comparing equal to 1/10 of the maximum value of the amplitude of the ADC; while if the input signal exceeds the level of comparing, then the most significant digit of the ADC is set to “1”, if the input signal is less than the level of comparing, the most significant bit will be equal to “0”; The analog-to-digital converter contains additional blocks: a comparator, two voltage sources, a demultiplexer; the input analog signal simultaneously arrives at the inputs of the comparator and the ADC with uniform amplitude quantization; if the input signal exceeds the level of comparing, the most significant bit is “1”, if it does not exceed, then the most significant bit is “0”; the high-order bit is the control for the demultiplexer, which determines which reference voltage source is connected to the uniform-quantization ADC modulo 2; the values of the reference voltages differ by a factor of 10; therefore, the quantization of the level for the high-order bit is performed modulo 10, and for the remaining N-1 bits, it is modulo 2; the digital-to-analog converter also contains additional blocks: a demultiplexer and two reference voltage sources, the values of which also differ 10 times; while the high-order bit arrives at the control input of the demultiplexer: if its value is “1”, then the first reference voltage source is connected to the DAC, if the high-power bit is “0”, then the second voltage source is connected to the DAC; the remaining N-1 bits come to the corresponding information inputs of the D / A converter and further digital-to-analog conversion is performed with uniform quantization modulo 2.
Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по уровню заключается в том, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд равен «0» (старший разряд является управляющим для демультиплексора). The method of analog-digital and digital-analog conversion with uneven quantization by level consists in that before analog-digital conversion the input analog signal is fed to a comparator with a level of comparing equal to 1/10 of the maximum value of the amplitude of the ADC. If the input signal exceeds the level of comparing, then the high-order ADC is set to “1”; if the input signal is less than the level of comparing, then the high-order bit is “0” (the high-order bit is the control for the demultiplexer).
Аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения (ИОН), демультиплексор (фиг. 1). Входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, равный 1/10 максимального значения амплитуды, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0». Старший разряд является управляющим, если он равен «1», то к АЦП с равномерным квантованием по амплитуде подключается первый источник опорного напряжения; если старший разряд равен «0», то – второй источник опорного напряжения. Значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню в старшем разряде производится по модулю 10. Аналого-цифровое преобразование для остальных N-1 разрядов производится обычным способом с равномерным квантованием по модулю 2 (N – разрядность АЦП).The analog-digital converter contains additional blocks: a comparator, two sources of reference voltage (ION), a demultiplexer (Fig. 1). The input analog signal simultaneously arrives at the inputs of the comparator and the A / D converter with uniform amplitude quantization. If the input signal exceeds the level of comparing, equal to 1/10 of the maximum amplitude value, then the high-order bit takes the value “1”, if it does not exceed, then the high-order bit takes the value “0”. The leading bit is the control, if it is equal to "1", then the first reference voltage source is connected to the ADC with uniform amplitude quantization; if the high-order bit is “0”, then the second reference voltage source. The values of the reference voltages differ by a factor of 10, therefore quantization of the level in the most significant bit is done modulo 10. Analog-digital conversion for the remaining N-1 bits is done in the usual way with uniform quantization modulo 2 (N is the ADC bit width).
Цифро-аналоговый преобразователь с неравномерным квантованием по амплитуде также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз (фиг. 2). При цифро-аналоговом преобразовании старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора; при этом если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, имеющий номинальное значение; если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения, который имеет значение 1/10 от номинального уровня. Остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.A digital-to-analog converter with non-uniform quantization in amplitude also contains additional blocks: a demultiplexer and two sources of reference voltage, the values of which also differ 10 times (Fig. 2). With digital-to-analog conversion, the high-order bit arrives at the control input of the demultiplexer; while if its value is “1”, then the first reference voltage source having a nominal value is connected to the DAC; if the high-order bit is “0”, then the second reference voltage source is connected to the DAC, which has a value of 1/10 of the nominal level. The remaining N-1 bits are fed to the corresponding information inputs of the D / A converter and the digital-to-analog conversion is performed with uniform quantization modulo 2.
Произведем сравнительную оценку динамического диапазона при аналого-цифровом преобразовании при равномерном и неравномерном способе квантования по амплитуде при разрядности АЦП – 16 бит.We make a comparative estimate of the dynamic range for analog-to-digital conversion with a uniform and non-uniform method of quantization in amplitude with the ADC bit width - 16 bits.
Для равномерного квантования по модулю 2 динамический диапазонFor uniform quantization modulo 2 dynamic range
A = 6,02 × N = 6,02 × 16 = 96,32 дБ.A = 6.02 × N = 6.02 × 16 = 96.32 dB.
Так значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, то по мощности это соотношение составит 10 дБ, а по амплитуде – 20 дБ согласно формуле:So the values of the reference voltages differ 10 times, then in power this ratio will be 10 dB and in amplitude - 20 dB according to the formula:
Для предлагаемого способа неравномерного квантования число разрядов по модулю 2 – 15 бит. по модулю 10 – 1 бит. For the proposed method of non-uniform quantization, the number of bits modulo 2 is 15 bits. modulo 10 - 1 bit.
A = 6,02 × (N-1) + 20 = 6,02 × 15 + 20 = 90.3 +20 = 110,3 дБ.A = 6.02 × (N-1) + 20 = 6.02 × 15 + 20 = 90.3 +20 = 110.3 dB.
Таким образом, выигрыш по динамическому диапазону составит примерно 14 дБ, что крайне важно для аналого-цифрового преобразования слабых сигналов.Thus, the gain in dynamic range will be approximately 14 dB, which is extremely important for analog-digital conversion of weak signals.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ № 2614345. МПК H03B 1/00. Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах / Рябов И.В., Клюжев Е.С., Дедов А.Н., Гарифуллина А.В. Заявл.21.12.2015. Опубл. 24.03.2017. Бюл. № 9. – 7 с. (прототип).1. RF patent № 2614345. IPC
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134059A RU2691588C1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134059A RU2691588C1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2691588C1 true RU2691588C1 (en) | 2019-06-14 |
Family
ID=66947577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018134059A RU2691588C1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2691588C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114708180A (en) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 电子科技大学 | Bit depth quantization and enhancement method for pre-distorted image with dynamic range preservation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU205378A1 (en) * | Э. Ф. Ильюшенков , Э. И. Гитис | |||
SU632078A1 (en) * | 1977-04-26 | 1978-11-05 | П/Я В-2725 | Method and apparatus for analogue-digital conversion |
RU2389133C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Parallel analog-digital converter of dynamic type (versions) |
RU2614345C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method of exapanding dynamic range in radio systems |
US20170134040A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-05-11 | Indice Semiconductor Inc. | Asynchronous electrical circuitry techniques for producing stationary carrier signal to encode input signal amplitude into output signal time-sequence information |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134059A patent/RU2691588C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU205378A1 (en) * | Э. Ф. Ильюшенков , Э. И. Гитис | |||
SU632078A1 (en) * | 1977-04-26 | 1978-11-05 | П/Я В-2725 | Method and apparatus for analogue-digital conversion |
RU2389133C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Parallel analog-digital converter of dynamic type (versions) |
US20170134040A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-05-11 | Indice Semiconductor Inc. | Asynchronous electrical circuitry techniques for producing stationary carrier signal to encode input signal amplitude into output signal time-sequence information |
RU2614345C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method of exapanding dynamic range in radio systems |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114708180A (en) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 电子科技大学 | Bit depth quantization and enhancement method for pre-distorted image with dynamic range preservation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7091778B2 (en) | Adaptive wideband digital amplifier for linearly modulated signal amplification and transmission | |
US9075673B2 (en) | Digital fast dB to gain multiplier for envelope tracking systems | |
CN102365824B (en) | Comprise SIGMA-De Ta modulator and the application thereof of intercepting | |
KR101453854B1 (en) | Digital-to-analog converter (dac) | |
JP6420035B2 (en) | Passive amplifier circuit | |
JP2001267922A (en) | Integrated circuit having analog/digital converter | |
CN107210752B (en) | Multi-order channel digital-to-analog converter | |
JP2014165918A (en) | Low power quantizer for analog-to-digital converter | |
RU2691588C1 (en) | Analogue-to-digital and digital-to-analogue conversion method with non-uniform amplitude quantisation | |
KR20150084267A (en) | Delta- sigma modulator | |
US11641211B2 (en) | Receiver device and reception method | |
US8487792B2 (en) | Method of gain calibration of an ADC stage and an ADC stage | |
CN105187066A (en) | Digital to analog converter | |
AU756364B2 (en) | Floating-point analog-to-digital converter | |
US20200162088A1 (en) | Device, System and Method for Digital-to-Analogue Conversion | |
US8699976B2 (en) | Transmitter with hybrid closed loop power control | |
EP0967726B1 (en) | Method and apparatus for extending the spurious free dynamic range of a digital-to-analog converter | |
US20190341926A1 (en) | High-Linearity Flash Analog to Digital Converter | |
CN112511169B (en) | Pipelined ADC dynamic compensation system and method based on Sigma-Delta modulator | |
CN110022110B (en) | Voice coil motor damping control circuit | |
KR20210147387A (en) | Apparatus and method of generating random number | |
KR102081488B1 (en) | High Precision Algorithmic ADC with Adaptive A/D Conversion Time for Sensor Applications | |
JP7006214B2 (en) | Signal generator and signal generation method | |
EP4297276A1 (en) | Centralized digital mute and volume control | |
Li et al. | A 12 Bit 500MS/s SHA-less ADC in 0.18 um CMOS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200928 |