SU984032A1 - Method and apparatus for analogue-digital conversion - Google Patents
Method and apparatus for analogue-digital conversion Download PDFInfo
- Publication number
- SU984032A1 SU984032A1 SU813272297A SU3272297A SU984032A1 SU 984032 A1 SU984032 A1 SU 984032A1 SU 813272297 A SU813272297 A SU 813272297A SU 3272297 A SU3272297 A SU 3272297A SU 984032 A1 SU984032 A1 SU 984032A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- bus
- comparator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
(54) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(54) METHOD OF ANALOG-DIGITAL TRANSFORMATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
Изобретение относитс к импульсной технике, в частности к технике преобразовани анаипоговых сигналов в цифровой код, и может использоватьс дл передачи сообщений в системах св зи. .Известен способ аналого-цифрового преобразовани входного сигнала, реализованный в устройстве, основанный н°а интегрировании разности между текущим значением первой производной и запомненньом значением в момент отсчета, представл ющей собой текущее значение погрешности линейной аппроксимации . Моменты дискретизации определ ют по достижению значением интеграла заданной погрешности аппроксимации l Недостатком такого способа вл етс больша чувствительность к низкочастотным флюктуационным шумам, св занна с.необходимостью вычислени , производной. Известно, что при дифференцировани мен етс спектр помехи, а именно: амплитуды спектральных составл ющих будут пропорциональны значению частоты , т.е. белый шум с равномерным распределением спектра будет иметь после дифференцировани треугольный спектр Это приводит к ухудшению отношени сигнал/шум после дифференцировани , так как большинство сигналов имеют спадающий спектр. Особенно зто относитс к медико-биологическим сигналам. Таким образом, на участках сигнала с нулевым (или мальем) значением производной после дифференцировани образуетс сигнал производной помехи с подчеркнутыми высокочастотными составл ющими . Отношение сигнал/шум на этих участках становитс меньше 1 и в момент дискретизации будет запомнено не нулевое значение производной (как это должно быть при отсутствии шумов и помех), что приводит к сбою работы устройства. Известен также способ аналого-цифрового преобразовани , основанный на запоминании входного сигнала в момен отсчета, определении приращени текущего значени и определении моментов квантовани по достижению порогового уровн . Устройство дл реализации этого способа содержит запоминающий блок, первый вход которого соединен с входной шиной, и компаратор, выход которого соединен с выходной шиной и со вторым входом запомингиощего блока. а первый вход - с шиной порогового напр жени 2. Недостатками этого устройства так же вл ютс больша чувствительность к высокочастотным флюктуационным шумам, Св занна с необходимостью вычислени производной. Цель изобретени - увеличение помехоустойчивости и повышение досто верности информации. Поставленна цель достигаетс тем что в способе аналого-цифрового преобразовани , сЗснованном на запоминании входного сигнала в момент отсчет определении приращени текущего значени входного сигнала относительно его запомненного значени и определении моментов Квантовани по дос-i тижении порогового уровн , перед определением моментов квантовани осуществл ют формирование.напр жений, пропорциональных квадрату входного сиг нала и времени, за которое произошло приращение входного сигнала, и их суммирование. Причем в устройство аналого-цифрового преобразовани , содержащее запоминающий блок, первый вход KOTODOго соединен с входной шиной, и компа ратор, выход которого соединен с выходной шиной и с вторым входом запоминающего блока, а первый вход - с шиной порогового напр жени , введены последовательно соединенные первый сумматор, квадратор-и второй сумматор , а также генератор квадратичного напр жени , вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом компаратора, причем первый вход первого сумматора соединен с входной шиной , а второй вход - с выходом запоминающего блока. На фиг.1 изображены эпюры, по сн ющие способ, где текущее значение входного сигнала сравнивают с запомненным значением в момент отсчета; на Зиг.2 показана структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Квадрат значени прираи ни входного сигнала суммирую с квадратично измен ющимс напр жением, пропорциональным квадрату приращени времени. При достижении значением суммы данно го уровн формируют импульс дискретизации , по которому запоминаетс новое значение входного сигнала в моме дискретизации. Устройство содержит последователь но соединенные сумматор 1, квадратор 2, второй сумматор 3 и компаратор 4, а также оперативную пам ть5 и генератор 6 квадратичного напр жени . Вы ход компаратора 4 соединен с управл ющими входами генератора 6 квадратич ного напр жени . Выход компаратора, 4 соединен с управл ющими входами генератора 6 квадратичного напр жени и оперативной пам ти 5, вход оперативной пам ти 5 соединен с входом сумматора 1, вл ющегос входом устройства , а выход - с вычитающим входом первого сумматора 1. Выход генератора 6 квадратичного напр жени соединен со вторым входом второго сумс умматора 3. Устройство работает следующим образом . В момент формировани компаратором 4 выходного сигнала (момент t,) сбрасывают в ноль генератор 6 квадРатичного напр жени , а в оперативную Пс1м ть 5 пе резаписывают текущее {значение входного сигнала (U). Сумматор 1 и квадратор 2 осуществл ют формирование напр жени , пропорциоальное квадрату приращени сигнала. которое на сумматоре 3 суммируетс с напр жением, пропорциональным квадрату приращени времени, сформированным генератором 6 квадратичного напр жени . Эта сумма представл ет собой текущее значение квадрата длиныучастков линейно-аппроксимированного сигнала, показанных на фиг.1 сплошной линией. При достижении этой величины значение порога Upop, задаваемого пропорционально квадрату единичной длины , срабатывает компаратор 4, который и формирует выходной СИГНЕШ (момент времени t). Далее цикл повтор етс . Таким образом, момент i и точки дискретизации определ ете при выполнении услови ( U,..(t.-t..j2. V ае, где единична длина участка линейной аппроксимации, или (/lU.-JU..j (i.-t.2,g,con5t, т.е. осуществл етс равномерное квантование по длинам участков линейноаппроксимированного сигнаипа. На участках входного сигнала с большим значением производной моменты дискретизации будут задаватьс чагце, чем на участках с меньшим значением производной . Тем самым осуществл етс адаптаци частоты дискретизации и скорости изменени входного сигнала. Преимуцество предлагаемого способа по сравнению с известным способами заключаетс в сокращении избыточности информации в исходном сообщении дл сигналов, измен ющихс с конечной скоростью, что, в свою очередь,позвол ет повысить эффективность использовани канала св зи при передаче сообщений, а также повышении помехо65 УСТОЙЧИВОСТИ, в частности, к высокочастотным флюктуационным шумам за счет исключени операции дифференцировани .The invention relates to a pulse technique, in particular, to the technique of converting anaipog signals into a digital code, and can be used to transmit messages in communication systems. . A method of analog-to-digital conversion of the input signal is implemented, implemented in the device, based on integrating the difference between the current value of the first derivative and the memorized value at the time of the sample, which is the current value of the linear approximation error. The sampling times are determined by the value of the integral of a given approximation error. The disadvantage of this method is the greater sensitivity to low-frequency fluctuation noise associated with the necessity of the calculation, the derivative. It is known that during differentiation the interference spectrum changes, namely: the amplitudes of the spectral components will be proportional to the frequency value, i.e. white noise with a uniform distribution of the spectrum will have a triangular spectrum after differentiation. This leads to a deterioration of the signal-to-noise ratio after differentiation, since most signals have a falling spectrum. This is especially true for biomedical signals. Thus, in the signal regions with a zero (or mallet) value of the derivative, after differentiation, a derivative interference signal is formed with underlined high-frequency components. The signal-to-noise ratio in these areas becomes less than 1 and at the time of sampling a non-zero value of the derivative will be memorized (as it should be in the absence of noise and interference), which leads to a malfunction of the device. There is also known an analog-to-digital conversion method based on storing the input signal at reference points, determining the increment of the current value, and determining the quantization times to reach the threshold level. A device for implementing this method comprises a storage unit, the first input of which is connected to the input bus, and a comparator, the output of which is connected to the output bus and to the second input of the memory block. and the first input is with a threshold voltage 2 bus. The disadvantages of this device are also high sensitivity to high-frequency fluctuational noise, due to the need to calculate the derivative. The purpose of the invention is to increase noise immunity and increase the reliability of information. The goal is achieved by the method of analog-digital conversion, based on storing the input signal at the time of counting the increment of the current value of the input signal relative to its memorized value and determining the Quantization moments after reaching the threshold level, the formation of the quantization moments takes place. voltages proportional to the square of the input signal and the time over which the input signal was incremented, and their summation. Moreover, in the analog-digital conversion device containing the storage unit, the first input of the KOTODO is connected to the input bus, and the comparator, the output of which is connected to the output bus and to the second input of the storage unit, is entered in series with the bus of the threshold voltage. the first adder, the quadrant and the second adder, as well as the generator of the quadratic voltage, the input of which is connected to the output of the comparator, and the output to the second input of the second adder, the output of which is connected to the second input of the comparator, the first input of the first adder is connected to the input bus, and the second input is connected to the output of the storage unit. Figure 1 shows plots explaining the method, where the current value of the input signal is compared with the memorized value at the time of reference; Zig.2 shows the block diagram of the device that implements the proposed method. The square of the input value is summed with the quadratically varying voltage proportional to the square of the time increment. When the value of the sum of this level is reached, a sampling pulse is formed, which is used to memorize the new value of the input signal in the sampling time. The device contains a series-connected adder 1, a quad 2, a second adder 3, and a comparator 4, as well as a random-access memory 5 and a generator 6 of square-law voltage. You run the comparator 4 is connected to the control inputs of the generator 6 square-law voltage. The output of the comparator, 4, is connected to the control inputs of the generator 6 of the quadratic voltage and the RAM 5, the input of the RAM 5 is connected to the input of the adder 1, which is the input of the device, and the output - to the subtracting input of the first adder 1. The output of the generator 6 voltage is connected to the second input of the second sum of the dispenser 3. The device operates as follows. At the time of formation of the output signal by the comparator 4 (time t,), the generator of quadratic voltage 6 is reset to zero, and the current {value of the input signal (U) is rewritten into operational Ps1mb 5. The adder 1 and the square 2 carry out the formation of a voltage proportional to the square of the signal increment. which at adder 3 is summed with a voltage proportional to the square of the time increment generated by the square-voltage generator 6. This sum represents the current value of the square of the length of the segments of the linearly approximated signal, shown in Figure 1 by a solid line. When this value is reached, the value of the Upop threshold, defined in proportion to the square of unit length, triggers comparator 4, which forms the output signal (time t). Then the cycle repeats. Thus, the moment i and the sampling points are determined when the condition is fulfilled (U, .. (t.-t..j2. V ae, where the unit length of the linear approximation segment is, or (/ lU.-JU..j (i. -t.2, g, con5t, i.e., uniformly quantized over the lengths of sections of a linearly approximated signal.In sections of the input signal with a large derivative value, the sampling moments will be set to a snatch than in sections with a smaller derivative value. sampling rate and rate of change of the input signal. The proposed method in comparison with the known methods consists in reducing the redundancy of information in the original message for signals varying at a finite rate, which, in turn, improves the efficiency of using the communication channel when transmitting messages, as well as increasing the interference SUSTAINABILITY, in particular , to high-frequency fluctuating noise due to the exclusion of the differentiation operation.
Кроме того, предлагаемый способ имеет р д преимуществ, позвол ющих ,эффективно его использовать при передаче информации. Во-первых, наличие однозначной св зи между х и л, между моментами квантовани (flX) , позвол ет передават только одну координату. Это же обсто тельство позвол ет при восстано лении прин того сооб1дени сразу же определить наклон текущего участка сигнала при линейной интерпол ции. Во-вторых, предлагаемый способ позвол ет легко воспроизводить дискрет но передаваемый сигнал в реальном масштабе времени. Дело в том, что известные способы, име заранее не определенный интервал между момента ми дискретизации, требуют предварителвиой записи информации на промежуточный носитель (или в оперативну пам т,) . Кроме того, при условии от сутстви помех эти способы не дают точек дискретизации на участках сиг нала с посто нным значением произво ной и, следовательно, ординаты между соединенными точками дискретиза ции могут существенно отличатьс друг от друга, что приводит,к невоз можности использовани ступенчатой интерпол ции при воспроизведении прин того сообщени . Предлагаемый способ имеет максимальные значени дииКЧд1), равные йВ, что с учетом функциональной св зи между ними поз вол ет в реальном масштабе времени ( без. задержки) восстанавливать при н тое дискретное сообщение. Простейшее дополнение, заключающеес в сравнении соседних отсчетов и отбрасывании последующих при равенстве наклона (сравнение по At или по ли) сигнала, позвол ет осуществит дальнейшее сжатие информации дл ее хранени и получить коэффициент сжати информации, присущий известным способам(Сохранив высокую помехоустойчивость , присущую предлагаемому способу дискретизации. Кроме того, предлагаемый способ позвол ет аппроксимировать исходный аналоговый сигнал кусочно-линейным с равными длинами участков. Это может найти применение при решении вопросов распознавани формы сигнала или дл описани сигнала аналитически с целью проведени другой последуюпэй обработки.In addition, the proposed method has a number of advantages enabling it to be effectively used in the transmission of information. First, the presence of a one-to-one connection between x and l, between quantization points (flX), allows only one coordinate to be transmitted. The same circumstance makes it possible to immediately determine the slope of the current signal section during linear interpolation when the received message is restored. Secondly, the proposed method makes it possible to easily reproduce a discretely transmitted signal in real time. The fact is that the known methods, having a predetermined interval between the moments of discretization, require a preliminary recording of information on an intermediate carrier (or in the operative memory,). In addition, provided there is no interference, these methods do not give sampling points in the signal sections with a constant value and, therefore, the ordinates between the connected sampling points can differ significantly from each other, which leads to the impossibility of using a stepped interpol during playback of the received message. The proposed method has the maximum diQChd1 values equal to ВВ, which, taking into account the functional connection between them, allows real-time (without delay) to restore the received discrete message. The simplest addition, which consists in comparing adjacent samples and discarding subsequent ones with equal slope (comparison by At or by), allows further compression of information for its storage and obtaining information compression characteristic of known methods (Retaining high noise immunity inherent to the proposed method In addition, the proposed method allows approximating the original analog signal piecewise-linear with equal lengths of sections. This can be used for p shenii issues the discrimination signal form or signal to analytically describe the purpose posleduyupey performing other processing.
к преимуществам предлагаемого, способа следует отнести также и простоту его аппаратурной реализации. , iФормула изобретени 1. Способ анёшого-цифрового преобразовани , основанный на запоминании входного сигнсша в момент отсчета , определении приращени текущего входного сигнала относительно его запомненного значени и определении моментов квантовани по достижении порогового уровн , отличающийс тем, что, с целью увеличени помехоустойчивости и повышени достоверности информации, перед определением моментов 1 квантовани 1осуществл ют формирование напр жений, пропорциональны х квадрату приращение входного сигнала и времени, за которое произошло приращение вхэдного сигнала, и их суммирование. 2. Устройство аналого-цифрового преобразовани , содержащее запоминающий блок, первый вход которого соединен с входной шиной, и компаратор, выход которого соединен с выходной шинойИ с вторым входом запоминающего блока, а первый вход - с шиной порогового напр жени , отличающеес тем, что в него введе- ны последовательно соединенные первый сумматор, квадратор и второй сумматор, а также генератор квадратичного напр жени , вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с вторым входом второго сумматора , выход которого соединен с вторым входом компаратора, причем первый вход первого сумматора соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом запомингиощего блока . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 574852, кл. Н 03 К 13/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 588625, кл. Н 03 К 13/02, 1976 (прототип) .the advantages of the proposed method should also include the simplicity of its hardware implementation. The formula of the invention 1. An anodic-digital conversion method based on storing the input signal at the time of reference, determining the increment of the current input signal relative to its memorized value and determining the quantization moments upon reaching the threshold level, characterized in that, in order to increase the noise immunity and increase the reliability information, before determining the moments of 1 quantization, 1, the formation of stresses is carried out, proportional to x squared input signal increment and time, The second was the increment of the input signal, and their summation. 2. An analog-to-digital conversion device containing a storage unit, the first input of which is connected to the input bus, and a comparator, the output of which is connected to the output bus, and to the second input of the storage unit, and the first input - with a threshold voltage bus, characterized in that it is connected in series with the first adder, quad and second adder, as well as a quadratic voltage generator, the input of which is connected to the comparator output, and the output to the second input of the second adder, whose output is connected to the second th input of the comparator, the first input of the first adder is connected to an input bus, and the second input - to the output zapomingioschego block. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR W 574852, cl. H 03 K 13/02, 1975. 2. The author's certificate of the USSR 588625, cl. H 03 K 13/02, 1976 (prototype).
и.and.
Фиг 2Fig 2
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813272297A SU984032A1 (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Method and apparatus for analogue-digital conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813272297A SU984032A1 (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Method and apparatus for analogue-digital conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU984032A1 true SU984032A1 (en) | 1982-12-23 |
Family
ID=20952146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813272297A SU984032A1 (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Method and apparatus for analogue-digital conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU984032A1 (en) |
-
1981
- 1981-01-28 SU SU813272297A patent/SU984032A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4243974A (en) | Wide dynamic range analog to digital converter | |
US3493874A (en) | Statistical decision systems | |
US5138552A (en) | Data acquisition system using non-linear digitization intervals | |
US6160505A (en) | Method and apparatus for converting an analog signal to a digital signal | |
EP0043652B1 (en) | Sampled signal generation circuit | |
SU984032A1 (en) | Method and apparatus for analogue-digital conversion | |
Davenport | A study of speech probability distributions | |
EP1295399B1 (en) | Method and apparatus of producing a digital depiction of a signal | |
US5157399A (en) | Neural network quantizer | |
US3305854A (en) | Sampled data system | |
US7561639B2 (en) | Method and device for estimating channel properties of a transmission channel | |
Lakatos | Noise and resolution with digital filtering for nuclear spectrometry | |
US5570455A (en) | Method and apparatus for encoding sequences of data | |
CN110784222A (en) | ADC output curve generation method, device, equipment and medium | |
RU2417050C1 (en) | Device to eliminate drift of isoelectric line of electro-cardiosignal | |
US4683456A (en) | Methods and apparatus for analog to digital conversion | |
EP0184585B1 (en) | Methods and apparatus for analog to digital conversion | |
SU640289A1 (en) | Data compressing device | |
SU452054A1 (en) | Adaptive Differential Pulse Code Modulator | |
SU970243A1 (en) | Voltage effective value meter | |
JP2578775B2 (en) | Signal receiver | |
SU1651220A1 (en) | Method for measurement of analogue quantity | |
SU1129538A1 (en) | Method of multi-channel measuring of voltages | |
SU767804A1 (en) | Device for adaptive time discretization | |
SU1043667A1 (en) | Device for determination of random signal average power |