SU378872A1 - Способ интегрирования аналоговых сигналов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и быть использовано дл  получени  значени  интеграла от аналогового сигнала в виде цифрового кода.

Из;вестен способ аналого-циф.-рового интегрировани , основанный на аналоговом интегрировании при помощи операционного усилител  с последующим преобразованием в код, при этом снижаетс  точность интегрировани .

Цель изобретени  - повыщение точности и расщиреиие функциональных возможностей аналого-цифрового интегрировани .

Дл  достижени  этого формируют интегрирующую ступенчатую функцию, сравнивают ее с аналоговым сигналом и подсчитывают число значений интегрирующей ступенчатой функции, не превосход щих измер емого сигнала.

На фиг. 1 графически показаны исходный и обращенный спектры; на фиг. 2 - интегрирующа  ступенчата  функци  с равномерным расположением значений во времени.

Особенностью предлагаемого способа интегрировани   вл етс  формирование дл  квантовани  по площади ступенчатой интегрирующей функции с равномерным расположением значений во времени, синтезируемой с помощью спектрального преобразовани  по

функци м Уолща. Функци  с равномерным расположением значений fo(x), соответствующа  некоторой функции f(x), обладает тем свойством, что любой подинтервал области

определени  этой функции отражаетс  на всю область изменени . Области определени  и изменени  функций f(x) и fo(x) совпадают, Фактически fo(x) отличаетс  от f(x) только другим упор дочением значений. Если задан

спектр }(х) по функци м Уолша, то спектр соответствующей fo(x) получаетс  обращением спектра f(x).

Функции Уолша определ ютс  как всевозможные произведени  функций Радемахера.

Последние представл ют собой меандры, принимающие значени  ±1, причем частота каждого последующего меандра вдвое больще частоты предыдущего. Технически функции Радемахера представл ютс  выходными

напр жени м двоичного счетчика, работающего в режиме периодического счета. Индекс функции Уолща указывает, какие функции Радемахера вход т в произведение, определ ющее функцию Уолша.

Дл  обращени  спектра по функци м Уолща достаточно изменить нумерацию исходных функций Радемахера на противоположную и соответственно изменить индексы функций Уолща, вход щих в спектр. Полученный новый спектр будет обращенным

спектром исходной функции f(x). Функци , соответствующа  обращенному спектру, будет ступенчатой функцией с равномерным расположением значений fo(x). Функци  fu(x} отличаетс  от f(x) другим расположением значений.

Например, дл  (см. фиг. 1):

f(x) - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16;

foW-1,9, 5, 13,3, 11,7, 15, 2, 10,6, 14,4, 12, 8, 16.

Технически обращение спектра сводитс  к изменению соединени  счетчика, осуществл ющего формирование исходных функций Радемахера с блоком формировани  функций Уолша на обратное. Дл  воспроизведени  /о(д:) по обращеному спектру нужно просуммировать все функции Уолша, вход щие в спектр с весами, равными коэффициентам спектра.

Спектр линейной функции состоит из посто нной составл ющей (четной функции частоты 0) и нечетных функций частот 1, 2, 4, ..., 2. Ограничим его частотой

а(п} ., ,,--Н,.(1)

3264 128

После операции обращени  получаетс  спектр f(x), соответствующий линейной функции:

()T-«-ii8 - -i -i -8 -T - (2)

Функци , соответствующа  этому спектру, изображена на фиг. 2. Из фиг. 2 видно, что каждому значению ступенчатой функции f(x) соответствует квант площади. Поэтому дл  интегрировани  достаточно сравнить аналоговый сигнал с полученной интегрирующей функцией и подсчитать число значений интегрирующей функции, не превосход щих аналогового сигнала. Эта операци  легко осуществл етс  на известных устройствах (схема сравнени  и счетчик). Полученное число равно интегралу аналогового сигнала.

При обращении спектра нелинейной функции приводит к интегрированию по формуле: соответствуют квантам площади различного размера. Размер квантов по оси у мен етс  в соответствии с изменением производной f(x). Применение такой интегрирующей функции пирводит к интегрированию но формуле:

U(t)dt,

где U(t) - аналоговое напр жение; Ф((х)-функци , обратна  f(x).

Обратна  функци  под знаком интеграла объ сн етс  тем, что выходной код  вл етс  функцией времени, т. е. аргумента интегрирующей функции. К этой формуле часто можно привести примен емые в измерительной практике интегралы, и тогда их вычисление сводитс  к воспроизведению интегрирующей функции и подсчету числа превышений аналогового сигнала над ней. Например, применение в качестве интегрирующей функции

с равномерным расположением значений приводит к квадратичному интегрированию аналогового сигнала. Схема преобразовател  мощности аналогового сигнала в цифровой код остаетс  прежней: генератор

интегрирующей функции, схема сравнени  и счетчик.

Предлагаемый способ интегрировани  может быть применен также при построении преобразователей посто нного напр жени  в

цифровой код, имеющих высокую помехоустойчивость .

Предмет изобретени 

Способ интегрировани  аналоговых сигналов , основанный на квантовании аналогового сигнала с последующим подсчетом числа квантов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности формируют интегрирующую ступенчатую функцию, сравнивают ее с аналоговым сигналом и подсчитывают число значений интегрирующей ступенчатой функции , не превосход щих измер емого сигнала.

Спектр функции vCT

1н 1ч2н2ч5н5 1ч5н5ч8н6ч7н7и 8 3 10 11 12 13 П 15 п

а(П)

-/I

Частота, п

4U

Кбайт площади

Фиг. 2