SU1203698A1 - Способ аналого-цифрового преобразовани и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ аналого-цифрового преобразовани , основанный на вычитании из текущего значени  входного сигнала его значени , соответствующего предьщущему такту преобразовани , аналого-цифровом преобразовании полученной разности и суммировании результата преобразовани  с предьщущим значением выходного кода, отличающийс  тем, что, с целью повышени  динамической точности преобразовани , осуществл ют вычитание входного сигнала, .-адер- жанного на врем  преобразовани , синхронно с преобразованием текущей разности входного сигнала подвергают аналого-цифровому преобразованию полньш входной сигнал, непрерывно сравнивают величину текущей разности с заданным порогом и в случае превьпиени  порога выходным кодом  вл етс  код, полученный в результате суммировани  результатов аналого-цифрового преобразовани  текущей разности входного сигнала, а в те моменты времени, когда эта разность меньше порога, выходным кодом  вл етс  результат аналого-цифрового преобразовани  полного сигнала. I (Л to о со Од QD 00 Butod

Description

2.Способ по П.1, о т л и ч а rout и и с   тем, что величину порога сравниваемого с текущей разностью входного сигнала, устанавливают равной О,1 от максимального значени  этой разности.

3.Аналого-1Ц1фровой преобразователь , содержащий дифференциальный усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, регистр, тактовый генератор, выход которого соединен с первыми входами первого аналого-цифрового преобразовател 

и сумматора, выход дифференциаль- ного усилител  подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразовател , первый вход которого соединен с входной шиной,, а вькоды соединены с вторыми входами сумматора , выход которого подключен к входу регистра, отличающийс  тем,- что, с целью повыИзобретение относитс  к импульсной технике, в частности к технике аналого-цифрового преобразовани , и может быть использовано в системах сбора и обработки информации при исследовании широкополосных сигналов.

Цель изобретени  - повышение динамической точности аналого-цифрового преобразовани .

На чертеже представлена функциональна  схема аналого-цифрового преобразовател  .

Аналого-цифровой преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь 1 полного сигнала (АЦП-1), аналого-цифровой преобразователь 2 приращений (АЦП 2), элемент 3 задержки , дифференциальный уси1штель 4, блок 5, коммутатор 6, сумматор 7, регистр 8, источник 9 опорного напр жени  сравнени , тактовьй генератор 10.

Предлагаемый способ аналого-цифро- ного преобразовани  состоит в следующем . Аналоговый сигнал x(t) непосредственно преобразуют в цифровой код. Одновременно с этим сигнал x{t) задерживают на врем , равное периоду

шоли  динамической точности, в него введены BTopoii аналого-цифровой преобразователь, блок сравнени , источник опорного напр жени  и коммутатор , элемент задержки, вход которого объединен с входом второго аналого-цифрового преобразовател  и подключен к входной шине, второй вход второго аналого-цифрового преобразовател  подключен к выходу тактового генератора, а выход соединен с первьм входом коммутатора, выход элемента задержки подключен к второму входу дифференциального усилител , -выход которого соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу источника опорного напр жени , а выход - к второму входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом регистра, а выход подключен к третьему входу сумматора и выходной am не.

преобразовани , и вычитают из текущего значени  сигнала, формиру  приращение x(t). Полученный сигнал x.(t) подвергают аналого-цифровому

преобразованию синхронно с преобразованием полного сигнала. В результате получают цифровой код приращени  сигнала x-rCt), который затем суммируют с кодом, соответствующим

предьщущему значению входного сигнала и получают его очередное значение . Кроме того, аналоговое приращение сигнала x(t) непрерывно срав- ютвают с установленным порогом Уо

и в те моменты времени, когда приращение x-(t) у, в качестве выходного кода используют код, полученный суммированием приращений, а в те моменты , когда ) с УО, используют

код, полученный в результате непосредственного преобразовани  сигнала x(t). Пороговый -уровень переключени  каналов выбирают из услови  получени  минимальной динамической

погрешности выходного кода, сформированного из кода, полученного непосредственным преобразованием сигнала , и кода, полученного суммирова3

иием цифровых отсчетов приращени  сигна.ча. Минимальна  ног решиость достигаетс  при пороге переключени  у„ 0,1 x(t)ro, где x-t(t),,i - максимальное значение приращени  сигнала.

Уменьшение динамической погрешности может быть достигнуто путем снижени  скорости изменени  сигнала на входе АЦП. Дл  этого необходимо ввести дополнительное преобразовани входного сигнала. В предлагаемом спсобе предлагаетс  подавать на вход АЦП не сам сигнал x(t) или его изменение относительно посто нного уровн , а его непрерывное приращение ) x(t) - x(t-T), где Т - период дискретизации. При малых Т приращение ) близко к производной сигнала x(t), вз той с множителем .

Динa fflчecкa  погрешность известных АЦП пропорциональна скорости изменени  входного сигнала и дл  синусоидального сигнала, например, в момент пересечени  сигналом нул  максмальна , а при x(t) max близка к нулю. В то же врем  в интервалах быстрого изменени  сигнала x(t) его приращение мен етс  медленрю. При линейном изменении сигнала x(t) at его приращение ) аТё. cons следовательно даже при больших скорост х изменени  входного сигнала xr(t) равна нулю. При синусидальном входном сигнале x(t)Asinu динамическа  погрешность максимальн при (л) t 0,±1/ ,... Погрешность преоразовани  приращени  ) - Asi a,)t . -А (t -Т) Ks m cosLuJCt .

Т М

---- ;J, пропорциональна  производI Т

ной ) AoJsin --- . (t Т

--о) в точках u)t О, +1Г , . . .

мала, так как

.. .f-:.|

--

В точках , наоборот, днамическа  погрешность преобразовани  сигнала x(t) мала, а приращени  x-i-(t) - велика.

Таким образом, дл  минимизации динамической погрешности АЦП должен содержать канал непосредственного преобразовани  сигнала и канал преобразовани  приращени  x(t), работаю- поочередно. Дл  получени  на выходе канала преобразовани  прираще{ ) Ki }Hа

ПИЯ x-,(t;) кода, соответствующег-о полному сигналу х(г.), полученные отсчеты необходимо просуммировать. Момент переключени  каналов опреде5 л етс  из услови  получени  минимальной динамической погрешности в течение всего периода сигнала. Дл  этого текущие значени  приращени  сигнала x(t) необходимо сравнивать с уста10 новленным порогом у, и в те моменты времени, когда х(с) у, подключать к выходу канал с сигналом x-f(t) а когда x-,-(t) Уо канал с непо- средственньсм преобразованием сигна15 ла x(t)..

Преобразователь работает следующим образом.

На вход АЦП 1 поступает сигнал

20 x(t), на вход АЦП 2 - приращение сигнала за врем  Г x-r(-t) - X (t) - X(t-Т), выдел емое с помощью элемента 3 задержки и дифференциального усилител  4 . С приходом очередного тактово 5 го импульса с тактового генератора 10 АЦП 1 и 2 синхронно осуществл ют преобразование. Цифровые значени  приращени  с выхода АЦП 2 поступают на первый вход сумматора 7, на вто30 рой вход которого с выхода коммутатора 6 поступает код, соответствующий предыдущему значению входного сигнала x(t). Полученна  сумма, соответствующа  новому значению сигна35 ла, записываетс  в регистр 8. Устройство 5 сравнени  следит за величиной приращени  x-j.(t) и, если x-(t) больше порога переключени , задаваемого источником 9 опорного

40 напр жени , коммутатор 6 подключает к выходной шине выход регистра 8. В те моменты времени, когда x-j-(t) меньше порога переключени , коммутатор 6 подключает к выходной шине

5 выход АЦП 1.

Таким образом, на выходах двух каналов преобразовани  - на выходе АЦП 1 и на выходе регистра 8 - в

50 каждый момент времени присутствуют коды, соответствующие текущему зн i- чению входного сигнала, но содержащие разный уровень динамической погрешности . Устройство 5 сравнени ,

5 след щее за скоростью изменени  входного сигнала, подключает-через коммутатор 6 к выходной ш-1не тот из каналов, в котором динамическа 

512036986

погрешность в данньп момент меньше. налу и содержит меньшую дниамичес- В результате код на выходе коммута- кую погрешность, чем каждый из кана- тора 6 соответствует входному сиг- лов преобразовани  в отдельности.

Claims (3)

1. Способ аналого-цифрового преобразования, основанный на вычитании из текущего значения входного сигнала его значения, соответствующего предыдущему такту преобразова- ния, аналого-цифровом преобразовании полученной разности и суммировании результата преобразования с предыдущим значением выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности преобразования, осуществляют вычитание входного сигнала, гадержанного на время преобразования, синхронно с преобразованием текущей разности входного сигнала подвергают аналого-цифровому преобразованию полный входной сигнал, непрерывно сравнивают величину текущей разности с заданным порогом и в случае превышения порога выходным кодом является код, полученный в результате суммирования результатов аналого-цифрового преобразования текущей разности входного сигнала, а в те моменты времени, когда эта разность меньше порога, выходным кодом является результат аналого-цифрового преобразования полного сигнала.

С*

В

1 203698

2. Способ по п.1, о т л и ч a rain и й с я тем, что величину порога, сравниваемого с текущей разностью входного сигнала, устанавливают равной 0,1 от максимального значения этой разности.

3. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, регистр, тактовый генератор, выход которого соединен с первыми входами первого аналого-цифрового преобразователя и сумматора, выход дифференциального усилителя подключен к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с входной шиной,, а выходы соединены с вторыми входами сумматора, выход которого подключен к входу регистра, отличающийся тем,- что, с целью повы шения динамической точности, в него введены второй аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, источник опорного напряжения и коммутатор, элемент задержки, вход которого объединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя и подключен к входной шине, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу так· тового генератора, а выход соединен с первым входом коммутатора, выход элемента задержки подключен к второму входу дифференциального усилителя, -выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к второму входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом регистра, а выход подключен к третьему входу сумматора и выходной шине.