SU999157A1 - Аналого-цифровой преобразователь узкополосных сигналов - Google Patents

Description

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УЗКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относитс  к импульсной технике и используетс  при аналого-цифровом преобразовании узкополосных сигналов, у которых ширина спектра много меньше центральной частоты.

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий генератор импульсов, логические и дискретные элементы 1,

Недостатком данного устройства  вл етс  малый динамический диапазон .

Известен аналого-цифровой преобразователь , содержащий сравнители, установленные на его входе, генера . тор импульсов образцовой частоты, счетчики, элементы И и ИЛИ, регистр триггеры, блок ключей, информацион-, ные входы которых соединены с выходами разр дов двух счетчиков L2j.

Недостатком известного ангшого- -. цифрового преобразовател   вл етс  то, что он не способен восстановить Форму сигнала, если последний подвергс  двустороннему ограничению в аналоговой части аппаратурного .

Цель изобретени - расширение динамического диапазона.,

Пост двленна  цель достигаетс  тем, что в аналого-цифровой преобразователь узкополосных сигналов, содержащий генератор образцовой частоты, регистр, блок ключей, два элемента И, первый элемент ИЛИ, первый триггер, ключ, два кс иларатора, первые входы которых соединены с входной шиной, введены счетчик амп10 литуд, счетчик фаз, инвертор, второй элемент ИЛИ, третьи элемент ИЛИ, второй триггер, источник двухпол рного эталонного напр жени , первый и второй выходы которого соответст15 венно соединены с входами компараторов, выход первого из которых через ключ.соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с первым входом

20 генератора образцовой частоты, с первым входом второго триггера и входами сброса счетчика амплитуд и счетчика фаз, а выход - с первым входе первого элемента И, второй

25 вход которого соединен с управл юцим входом ключа и инверсными выходами второго триггера, третий вход - с первым входом второго элемента И и выходом инвертора, четвер30 тый вход - с вторым выходом генера- ,

тора образцовой частоты, вторым вхоом второго элемента И, а выход информационным входом счетчика мплитуд, выходы разр дов которого, кроме старшего, соединены с первыи входами третьих элементов ИЛИ, выход младшего разр да соединен доолнительно с nepBfcjM входом первого элемента ИЛИ, а выход, старшего раз да - с первым входом второго элеента ИЛИ, выход которого соединен с входом инвертора и вторыми входаи третьих элементов ИЛИ, а второй вход - с выходом старшего разр да счетчика фаз, выходы остальных разр дов которого соединены с первыми входами блока ключей, вторые входы которого соединены с выходами Третьих элементов ИЛИ, третий вход с третьим выходом генератора образцовой частоты, а выходы - с первыми входами регистра, второй вход которого соединен с четвертым выходом генератораобразцовой частоты,, при этом выход второго компаратора соединен с вторым входом второго триггера , пр мой выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом счетчика фаз.

На фиг. 1 приведена диаграмма, по сн юща  принцип вз ти  отсчетов амплитуды и фазы; на фиг. 2 - функциональна  схема аналого-цифрового преобразовател  узкополосных сигналов ; на фиг. 3 - временные диаграммы напр жени  в рйзличных точках аналого-цифрового преобразовател .

Аналого-цифровой преобразователь узкополосных сигналов содержит компараторы 1 и 2, соединенные между собой, информационные входы которых  вл ютс  входом всего преобразовател . К опорному, входу сравнител  1 подключен положительный выход источника 3 двухпол рного эталонного напр жени , отрицательный выход которого подключен к опорному входу сравнител  2. Выход сравнител  1 соединен с информационным входом ключа 4, выход которого подключен к первому входу триггера 5. Управл ющий вход ключа 4 соединен с инверсным выходом триггера б, к первому входу которого подключен выход сравнител  2. Вторые входы триггеро .в 5 и б подключены к выходу пусковых импульсов генератора 7 образцовых частот, Имеющего еще три выхода: импульсов, заполнени , импульсов считывани  и тактовых импульсов. Пр мой выход триггера 5 и инверсный выход триггера б соединен соответственно с первым и вторым входами элемента И 8. Пр мой выход

триггера б подключен к одному из входов элемента И 9. К остальным двум входам элементов И 8 и 9 подключены выход импульсов заполнени  генератора 7 образцовых частот и выход инвертора 10. Выход элемента И 8 соединен с входом счетчика 11 амплитуды, а выход элемента И 9 с одним из входов элемента ИЛИ 12, другой вход которого подключен к выходу младшего разр да счетчика 11 амплитуды. Выход элемента ИЛИ 12 соединен с входом счетчика 13 фазы. Шины сброса счетчиков 11 и 13 соединены со .вторыми входами триггеров 5 и б, Выходы последних разр дов счетчиков 11 и 13 подключены к входам элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с входом инвертора 10 и входами элементов ИЛИ 15, установленных между выходами всех, кроме последнего, разр дов счетчика 11 амплитуды и информационными входами блока 16 ключей, к остальным информационным входам которого подключены выходы всех, кроме последнего, разр дов счетчика 13 фазы. Управл ющий вход блока 16 ключей соединен с выходом импульсов считывани  генератора 7 образцовых частот. Выходы блока 16 ключей соединены с входами  чеек рэгистра 17, вход тактовых импульсов которого соединен с соответствующим выходом генератора 7 образцовых частот. Выход последней  чейки регистра 17  вл етс  выходом аналого-цифрового преобразовател  узкополосных сигналов.

Работает аналого-цифровой преобразователь узкополосных сигналов . следующим образом.

Аналого-дифровое преобразование выполн етс  nyVeM вз ти  через интервалы , равные 1/ ДР, и представлени  в цифровой форме пар отсчетов 6,Т и ut (фиг. 1), по которым определ етс  отсчет V(t.) и ЧС) по формулам

V(t) Ее/sin nci.j&t

Ч)(Ц) -2r().

Уровень Во мал и играет роль шаг квантовани . Поэтому вычисление VCty,) достаточно проводить с точностью до величины Е . При этом формула дл  определени  V(tyj) может быть упрощена

VCt) Ео/7Р оДТ.

Вычисление значений V(tj) и Ч (t можно выполнить в аналого-цифровом преобразователе, но, как правило, в этом нет необходимости, поскольку цифрова  обработка сигнешов производитс  с использованием отсчетов. дС и at, однозначно св занных с отсчетами амплитуды и фазы. Поэтому в предложенном аналого-цифровом преобразователе (фиг. 2) при каждом вз тии пары отсчетов на выходе формируютс  цифровые значени  f и A ьз тие каждой пары отсчетов начинаетс  в момент ty, пуска, в котор на вторые в.ходы триггеров 5 и 6 с генератора 7 образцовых частот пост пает пусковой импульс, Этот импульс I переводит триггеры 5 и 6 в состо ние , при котором напр жение на осно ных выходах триггеров присутствует, а на инверсных отсутствует. Одновре менно пусковой импульс устанавливае в нулевое состо ние (сбрасывает) счетчики 11 и 13, После этого напр  жение на входах и выходе элемента ИЛИ 14 отсутствует, а на выходе инвертора 10 присутствует. После прихода пускового импульса элемент И 9 открываетс , пропуч;ка  импульсы заполнени  через элемент ИЛИ 12 на вход счетчика 13, а элемент И 8 ост етс  закрытым из-за отсутстви  напр жени  на инверсном выходе триггера б (фиг. Зг, д)1 Такое положение сохран етс  до тех пор, пока входное напр жение, возраста , не достигает -Е, В момент достижени  на выходе компаратора 2 по вл етс  короткий импульс (фиг. За, в), пере вод щий триггер 6 всосто ние, при котором на его основном выходе напр жение исчезает, а на инверсном по вл етс . В результате на управл ющий вход ключа 4 поступает открывак ций потенциал, элемент И 8 открываетс  и начинает пропускать импульсы заполнени  на вход счетчика 11, а элемент И 9 закрываетс , прекраща  поступление импульсов заполнени  через первый вход элемента ИЛИ 12 (фиг. Зг, д). Одновременно на второй вход элемента ИЛИ 12 с выхода младшего разр да счетчика 11 начинают поступать импульсы с частотой следовани  в два раза ниже частоты импульсов заполнени , так как каждый разр д счетчика 11 играет роль делител  частоты на два (фиг. Зе), С выхода элемента ИЛИ 12 эти импульсы попадают на входсчетчика 13 (фиг. Зж), В момент, когда входное напр жение, возраста , дос тигает +Е0, на выходе компаратора 1 по вл етс  короткий импульс, (фиг. За, б), который, пройд  через открытый ключ 4, переводит триггер 5 в состо ние, при котором на его основном выходе напр жение отсутствует . Элемент И 8 закрываетс , прек раща  поступление импульсов на входы обоих счетчиков. На этом заканчиваютс  измерени , проводимые при вз тии данной пары отсчетов. Число импульсов, поступивших за врем  измерени  на вход счетчика 11, пропор ционально интервалу ДТ (фиг. За, г) который определ ет амплитуду сигна: . ла. Поэтому счетчик 11 назван счетчикo ; амплитуды. Число импульсов, поступивших за врем  измерени  на вход счетчика 13, пропорционально интервалу At, поскольку At 0,5 .ДС (фиг. За), а на вход счетчика 13 в течение времени At поступали импульсы с частотой заполнени , затем в течение времени uf, с частотой в два раза ниже (фиг. Зж). Интервал At определ ет фазу сигнала . Поэтсйиу счетчик 13 назван, счетчиком . Через врем  2/, после прихода пускового импульса с соответствующего выхода гейератора 7 образцовых частот на управл ющий вход блока 16 ключей поступает импульс считывани , открывающий ключи . К этому времени процесс измерени  ДТ к t t уже окончен и показани  счетчиков 11 и 13 через открытые ключи блока16 перезаписываютс  в регистр 17, Тактовые импульсы, поступающие в регистр 17 с соответствующего выхода генератора 7 образцовых частот, продвигают записанную в регистре информацию на выход аналого-цифрового преобразовател . В . зависимости от условий работы последнего тактова  частота может быть различной, но ее минимально допустимое значение должно быть таким, чтобы за врем  между двум  соседними парами отсчетов регистр 17 освобождалс  от записанной в нем информации ,Если амплитуда входного напр жени  в момент вз ти  отсчетов оказываетс  меньше Ъ.д, то на выходах компараторов 1 и 2 не по вл ютс  короткие импульсы. Поэтому импульсы заполнени , поступающие после прихода пускового импульса через элемент И 9 на счетчик 13 фазы, заполн ют этот счетчик до последнего разр да . Как только в последний разр д счетчика 13 записываетс  единица, она через элементы ИЛИ 14 поступает на вход инвертора 10, напр жение на выходе которого исчезает. Повтору элемент И 9 закрываетс , прекраща  доступ импульсов заполнени  в счетчик 13. Если входным напр жением превышен уровень -Ед но не достигнут уровень -ЬЬ заполнение счетчиков 11 и 13 продолжаетс  до тех пор, пока в одном из них в последний разр д не записываетс  единица и падение напр жени  на входе инвертора 10 не закрывает элемент ИВ. Число разр дов каждого из счетчиков выбираетс  таким, чтобы при поступлении имрульсов заполнени  запись единищл в последний разр д происходила через врем , примерно равное l,2/f(j . Всем ситуаци м, когда в последний разр д одного из счетчиков

записываетс  единица, соответствует минимальный уровень амплитуды. Поэтому независимо от того, что зафиксировано в момент считывани  в счетчике 11 амплитуды, во все  чейки регистра 17, в которые занос т по казани  счетчика 11, записываютс  единицы. Единицы поступают с выходо элементов ИЛИ 15 на один вход каждого из которых подаетс  напр жение свыхода элемента ИЛИ 14. Это соответствует максимальному значению At что равнозначно минимуму амплитуды.

Таким образом, структура предлагаемого аналого-цифрового преобразов .ател  узкополосных сигналов позвол ет при вз тии отсчетовизмер ть характеристики сигнала, однозначно св занные с амплитудой и фазой и, одновременно, не искажающиес  при двустороннем ограничении, что дает возможность воспроизводить сигналы с большим диапазоном возможных значений .

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 702516, кл. Н 03 К 13/20, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР W 415805, кл. Н 03 К 13/20, 1971 (прототип)..

Фм,1

niiilllllltlllliHI