Дельта-модулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Лч, 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д,Калглыкова (53) 621.371.5(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 362470, кл. Н 03 К 13/22, 1971.2. Вопросы теории структур специализированных вычислительных машин. Под ред. А.В,Шилейко. М., "Советское радио", 1968, с. 139-.141,(54)(57). ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий блок ошибки, первый вход которого соединен с входной шиной и входомблока приращения глодулируемой функции, выход которого подключен к первому входу блока приращения ошибки,блоки накопления первых и вторых раз.ностей, выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блока приращения ошибки, с первой выходной шиной и через блок накопления первых разностей - с вторымвходом блока ошибки и второй выходной шиной, третья выходная шина подключена к входу блока накопления вторых разностей, о,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок вычисления квадрата и умножения, первый и второй блоки сложения, первый и второй блоки умножения, блок выделения знака приращения ошибки и блок выделения знака и умножения, причем выход блока приращения ошибки соединен с входом первого блока умножения, входом блока выделения знака приращения ошибки и через блок вычисления квадрата н умножения подключен к первому входу первого блока сложения, второй вход которого соединен с управляющей шиной, а выход - с первым входом вто- щС рого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока выделения знака приращения ошибки, а выход - к первому входу второго бло- С ка сложения, при этом выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго блока сложения, третий вход которого подключен к выходу блока ошибки, а выход через блок выделения знака и умножения соединен с входом блока накопления вторых разностей.Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и можетбыть применено для органиэации вычислительных процессов, решения задач в специализированных цифровых ианалоговых вычислительных машинах, 5сжатия информации для передачи в каналах связи, сглаживания информации,преобразования аналоговых величин в.цифровую Форму.Известен цифровой дельта-модулятор, содержащий компаратор, выходкоторого соединен с реверсивным счетчиком, блок Формирования второйразности, цифроаналоговый преобраэо.ватель, выход которого соединен с 15компаратором, а также распределительимпульсов и элемент вычитания ,1 .Недостаток данного устройствабольшая длительность протекания переходных процессов. Это объясняется тем, что первые разности изменения демодулированной функции такжекак и вторые разности, являются одноквантовыми величинами.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является дельта-модулятор, содержащий блок ошибки, первый вход которого соединен свходной ниной и входом блока приращения модулируемой функции, выходкоторого подключен к первому входублока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разностей,выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блокаприращения ошибки, с первой выходнойшиной и через блок накопления первых разностей - с вторим входом блока ошибки и второй выходной шиной,третья выходная шина подключена квходу блока накопления вторых разнос тей :21,Недостаток известного устройстванизкое быстродействие, обусловленноеприменением кванта переменной величины в случае обработки переходных 45процессов.Цель изобретения - повышение быстродействия дельта-модулятора.Поставленная цель достигается тем,что в дельта-модулятор, содержащийблок ошибки, первый вход которогосоединен с входной шиной и входом блока приращения модулируемой функции,выход которого подключен к первомувходу блока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разнос.тей, выход блока накопления вторыхразностей соединен с вторым входомблока приращения ошибки,с первой выходной шиной и через блок накопленияпервых разностей - с вторым входом 60блока ошибки и второй выходной шиной,третья выходная шина подключена квходу блока накопления вторых разностей, введены блок вычисления квадрата и умножения, первый и второй бло ки сложения. первый и второй блоки умножения, блок выделения знака при ращения ошибки и блок выделения знака и умножения, причем выход блока приращения ошибки соединен с входом первого блока умножения, входом блока выделения знака приращения ошибки и через блок вычисления квадрата и умножения подключен к первому входу первого блока сложения, второй вход которого соединен с управляющей шиной, а выход - с первым входом второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока выделения знака приращения онибки, а выход - к первому входу второго блока сложения, при этом выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго блока сложения, третий вход которого подключен к выходу блока ошибки, а выход через блок выделения знака и умножения соединен с входом блока накопления вторых разностей.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого дельта- модулятора.Дельта-модулятор содержит входную нину ,вход 1 1, блок 2 ошибки, блок 3 приращения модулируемой функции, блок 4 приращения ошибки, блок 5 выделения знака приращения ошибки, первый блок б умножения, блок 7 вычисления квадрата и умножения, блоки 8 и 9 сложения, второй блок 10 умножения, блок 11 выделения знака и умножения, блок 12 накопления первых разностей, блок 13 накопления вторых разностей, выходные шины (выходы, 14-16 и управляющую шину 17.Вход дельта-модулятора соединен с первым входом блока 2 ошибки и входом блока 3 приращения модулируемой функции, Выход последнего соединен с первым входом блока 4 приращения ошибки, выход которого подключен к входу блока 5 выделения знака приращения ошибки, входу первого блока б умножения на постоянную велиЧину и входу блока 7 вычисления квадрата и умножения на постоянную величину. Выход блока 2 ошибки подключен к первому входу, а выход блока б - к второМу входу блока 9.Выход блока 7 подключен к первому входу первого блока сложения, на второй вход которого поступает постоянная величина в виде сигнала с управляющей шины 17, Выход блока 8 соединен с первым входом второго блока 10 умножения на постоянную величину, второй вход которого соединен с выходом блока 5. Выход блока 10 подключен к третьему входу блока 9 сложения, выход которого соединен с входом блока 11 выделения зна ка и умножения на постоянную величи50В предлагаеыом дельта-модулятореобеспечивается сокращение переходно-го процесса после воздействия больших возмущений но крайней мере внесколько раз благодаря тому, чтопри определенных ограничениях на характер изменения модулируемой функции и постоянном кванте модуляцииорганизуется оптимальный переходнойпроцесс за минимальное количество60 шагов) в установившийся режим слежения и устойчивая работа в этом режи.ме. При этом на каждом шаге осуществляется глубокое прогнозирование условий вхождення в установившийся 65 режим слежения. ну. Выход последнего подключен к выходной шине 16 и соединен с входомблока 13 накопления вторых разностей,выход которого соединен с шиной 14дельта-модулятора, входом блока 12накопления первых разностей и вторым входом блока 4. Выход блока 12соединен с выходной шиной 15 дельтамодулятора и подключен к второмувходу блока 2 ошибки,Работа дельта-модулятора при Формировании второй разности на -мшаге может быть описана с помощьюг1.1)рг: У., - р у (1,2)Ь 2;+15 ЧЙ;1(, р (ЧР) -Ой 5 р 3 кй Ч 2 О /Ч;,=-Раииф,), Уо=УЯ; ЧР.;=ЧЕМс=1,г у-.(+.), я,Во).1 М-фе)Здесь 1 - номер постоянного шагапреобразования (с = р с+ с, ), гдечс - постоянный шаг; у, - модулируемая Функция у(с) в момент времени с;У -демодулированная функция в момент времени с г, -ошибка, (рассогласование) на -м шаге;гру, чУ, - приращения ошибки и соответствующих функций на -м шаге,ргу - вторая разность демодулированной функции для (+1)-го шага,р - достаточно малая постоянная величина, принятая в качестве квантамодуляции (модуль второй разности).Целесообразно выбирать значение р такимобразом,чтобы,с одной стороны,оперирующие с этой величиной блоки дельта-модулятора были в наибольшей степени просты, а с другой - обеспечивались требуемая точность и производительность.Рассмотрим работу дельта-модулятора на -м шаге преобразования сиспользованием алгоритма 1) и функциональной схемы ,Фиг. 1).По входу 1 дельта-модулятора поступает модулируемая функция, которая в момент времени с; имеет значение ; В этот же момент временидемодулированная функция имеет значение у , функции у;.и у, проходятсоответственно на первый и второйвходы блока 2 ошибки, на выходе которого формируется ошибка г (1,1).Одновременно с входа 1 Функция у,проходит на ьход блока формирования приращения модулируемой Функции.Полученное в блоке 3 приращение поступает на первый вход блока 4 приращения ошибки, на второй вход которого поступает приращение чУ; . Вычисления в блоке 4 выполняются в соответствии с алгоритмом;1.2). С выхода блока 4 приращения ошибки значениег проходит в блок б, гдеумножаегся на постоянный коэффициент(1,5),в блок 5,где выделяется знакэтого приращения яв(рг;)- (+1,-1 ив блок 7. В блоке 7 вычисляется квад"рат (ч М и осуществляется умножение на постоянную величинуС выхода блока 7 полученный резуль 0 5тат - (рг )г проходит на первыйр, Ъ.вход блока 8 сложения, на второй вход 5 которого поступает сигнал А, задающий постоянную величину (-0,125 р),поступающий с управляющей шины 17.При цифровом способе реализации сигнал может быть представлен, например, 1 О последовательностью импульсов, посту.пающих иэ устройства управления. Прианалоговом способе эта величинаможет быть задана с помощью напряжения соответствующей величины, посту пающего иэ устройства управления.Полученный с помощью блока 8 сложения результат поступает в блок 10, вкотором осуществляется умножение на(+1) или (-1) в соответствии со знаком вйп(чг, ) На первый, второй итретий входы блока 9 сложения поступают соответственно ошибка г,с выхода блока 2 ошибки и результаты преобразований с выходов блоков 6 и 10.На выходе блока 9 образуется значениеЪ;(1,4), которое поступает в блок 11выделения знака и умножения на постоянную величину. В последнем блоке11 выделяется знак гйп(Ь ).+1, -Ци величина -р умножается на этотзнак, В результате на выходе блока11 и выходе 16 дельта-модулятораимеем вторую разностьр-У; (1.4). Одновременно эта разность проходит навход блока 13 накопления вторых раз- Н ностей с выхода которого эта раэность поступает на выход 14 дельтамодулятора, вход блока 12 накопления первых разностей и второй входблока 4. Значение демодулированной 40 функции У, с выхода блока 12 проходит на выход 15 дельта-модулятораи второй вход блока 2 ошибки.Выход 16 используется, например,при организации обмена информацией 45 по каналам связи, Все три выхода 14-.16 могут. использоваться, например,при организации вычислительных процессов для решения задач вычислительной математики.1112552 Составитель Л.ЗахароваРедактор С.Саенко Техред Т.фанта КорректорЕ.Сирохм исноеСР 4/5 иал ППП"Патент", г. ужгород, ул. Проектна аказ 6467/43 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж