Модулятор дельта-сигма

(51)4 Н 03 Н 3 ПИСАНИ РЕТ ИЯ ПАТЕН 1 1 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Интернешнл Стандарт ЭлектрикКорпорейшн (ОЯ)(57) Изобретение используется дляпередачи сигнала по телефонному к налу связи. Изобретение позволяетповысить точность модулятора. Схемамодулятора включает контур интегрирования, который в данном случае используется для фильтрации нижнихчастот. Сигнал квантуется и мгновенные значения квантованного сигналаинтегрируются, повторно квантуютсяи интегрируютсяУправление работойинтегратора и блоков квантованияосуществляется в результате переключения блоков отсчета под воздействием импульсов с задающего генератора. Модулятор дельта-сигма содержит генератор 1 задающих импульсов,два блока 2 и 3 квантования, дваблока 4 и 5 отсчета, два интегратора 6 и 7, компаратор 8 и динамический триггер 9. 3 з,п.ф-лы, 3 ил.С 1 С 2- 1 С 2 СЗ 1 и 2. Для блоков 3,5 и 7 С С 2- 1 С 2 СЗ 1 3369Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи аналогового сигнала через дискретный ка 5нал,Цель изобретения - повышение точ,ности модулятора.На фиг. представлена функциональная схема устройства; на фиг.2схема выполнения блока отсчета; нафиг.З - временные диаграммы сигналов генератора задающих импульсов,Модулятор дельта-сигма (фиг.1)содержит генератор 1 задающих импульсов, два блока 2 и 3 квантования,два блока 4 и 5 отсчета, два интегратора 6 и 7, компаратор 8 и динамический триггер 9.Каждый блок 2 и 3 квантования содержит два ключа 10 и 1 и конденсатор 12,Блоки 4 и 5 (фиг,1) содержат источники 13 и 14 положительного эталонного напряжения и отрицательного эталонного напряжения соответственно, три ключа 15 - 17 и конденсатор 18. Кроме того, блоки 4 и 5отсчета (фиг.2) содержат источник 19эталонного напряжения, шесть ключей 20-25 и два конденсатора 26 и 27.Модулятор дельта-сигма работаетследующим образом.Генератор 1 задающих импульсовобеспечивает срабатывание динамического триггера 9 от сигналаэталонного времени и выдает две формысинхронизирующего сигнала Я и Йс одинаковой частотой, но с рабочимциклом менее 503, На фиг.З показана 40форма этих сигналов и положениево времени.Генератор 1 задающих импульсоввыдает сигнал, который высоким уровнем включает ключ 10, а низким 45выключает. Аналогично сигнал 3 действует на ключ 11. Сигналы 8 и 8не перекрываются во времени, исключая возможность одновременного срабатывания ключей О и 11. Допустим, 50что входной сигнал О остается постоянным на всем протяжении интервала (пТ(п+1)Т), тогда конденсатор12 заряжается в течение действиясигнала й, до уровня О(пТ). Допустим, что операционный усилитель интегратора 6 является идеальным и втечение действия сигнала Я весьнаходящийся на конденсаторе 12 заряд 58 2передается конденсатору обратной связи интегратора 6. Тогда при - (и+1)Т выходное напряжение интегратора 6Х (и+1) Т = Х (пТ) -О (пТ),С 1СЗ где С 1, СЗ - емкости конденсатора 12 и конденсатора обратной связи интегратора 6 соответственно (приращение отрицательно из-за инвертирования ).Если выходной сигнал Ь(п) равен +1, т.е. сигнал Я - высокое состояние, то конденсатор 18 заряжается до напряжения +Ч. Если Ь(п) = -1, то конденсатор 18 заряжается до напряжения -Ч. В течение действия сигнала 8 этот заряд передается конден 2сатору обратной связи интегратора 6. Таким образомХ (п+1)Т : Х(пТ) -О(пТ) +С 1С 3 где С 2 - емкость конденсатора 18. Аналогично можно записать Ц (и+1) Т 3= И(пт)-Г) Х(пт) -С 1С 3- Ь(п)( )С 2С 3 Срабатывание компаратора 8 и триггера 9 обеспечивает зависимостьЬ(п+1) = здпЯ (и+1)Т 3,Шумовая характеристика и стабильность модулятора дельта-сигма определяются отношениями емкостей (С 1/ Л 3) и (С 2/СЗ) конденсаторов в блоках 2-7.Установлено, что для обычного модулятора дельта-сигма вполне удовлетворительны следующие отношения емкостей конденсаторов. Для блоков 2,4 и 6 где С 1,С 2, СЗ - емкости конденсаторов 12 и 18 и интегратора 6,Блоки 4 и 5 отсчета (фиг.2),выполненные в другом варианте, содержат только один источник 19 эта лонного напряжения. Для приращения выходного напряжения интегратора 6 1336953 формула и з о б р е т е и и я1.Модулятор дельта-сигма, содержащий генератор задающих импульсови последовательно соединенные первый интегратор, компаратор и динамический триггер, выходы которого являются выходами модулятора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности модулятора, в него введены второй интегратор, блокиквантования и блоки отсчета, первыйи второй выходы генератора задающихимпульсов соединены соответственнос первыми и вторыми задающими входами блоков квантования и блоков отсчета, информационный вход первогоблока квантования является входоммодулятора, выход первого блока квантования объединен с выходом первогоблока отсчета и через второй интегратор соединен с информационным входомвторого блока квантования, выход которого объединен с выходом второгоблока отсчета и подключен к входупервого интегратора, третийвыход генератора задающих импульсов соединенс входом синхронизации динамическоготриггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственнок первому и второму управляющим входам первого и второго блоков отсчета.2, Модулятор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый блок квантования выполнен на двух ключах и конденсаторе, первый вывод которогосоединен с общей шиной, выход первого ключа соединен с вторым выводом конденсатора и информационным входом второго ключа, выход которого является выходом блока квантования, управляющие входы первого ивторого ключей и информационный вход первого ключа являются соответственно первым и вторым задающими иинформационным входами блока квантования.3. Модулятор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждыйблок отсчета выполнен на источниках 15 20+ Ь(п) У.С 5 СЗ 25 30 С 5 С 1 1 СЗ СЗ 2 а для блоков 3 и 5 С 42С 5и интегратора 7 40 С С 51 С 4 С 4 Емкость конденсатора 27 в блоке 4в два раза больше такого же конденса 45тора в блоке 5. можно записать:С 4 С 5если Ь (и) = +1 Д Х = ( --- ЧСЗ СЗ- ( - -) О (пТ),ССЗС 5если Ь(п)= -1, Х = - ЧСЗО(пт)СЗгде С 4, С 5 - емкости конденсаторов 26 и 27.Соответственно если С 4=2 С 5, тогда общую работу блоков 2 и 4 и интегратора 6 можно записать следующим образом: йХ Г(и+1) Т 3 = Х (пТ) -О (пТ) +ССЗ Точно также для блоков 3 и 5 итегратора 7 можно записать ЯГ(п )Т 3 = Ы(пт)- Х(пт)СС 4Ь(п)С 5С 4 Для практической реализации модулятора дельта-сигма (фиг.2) отношения емкостей конденсаторов 12,18 и 27 и конденсатора обратной связи интегратора 6 равны Частота квантования должна быть выше любого компонента входного сигнала с самой высокой частотой (сигнал О),Таким образом, рабочие характеристики модулятора дельта-сигма не зависят от абсолютного значения емкостей конденсаторов, а только от коэффициентов изменения емкостей.Эти коэффициенты относительно независимы от старения и температуры. положительного и отрицательного эталонных напряжений, ключах и конденсаторе, первый вывод которого соединен с общей шиной, выходы источников положительного и отрицательногоэталонных напряжений подключены кинформационным входам соответственнапервого и второго ключей, выходыТираж 9 Подпмитета СССРоткрытий ИИПИ Государственного о делам изобретений - Москва, Ж, Рауш ая наб., д,4/ 30 зводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 которых объединены и подключены к второму выводу конденсатора и информационному входу третьего ключа, выход которого является выходом блока отсчета, задающие входы первого и второго ключей являются первым задающим входом блока отсчета, задающий вход третьего ключа, управляющие входы второго и первого ключей являются соответственно вторым задающим, первым и вторым управляющими входами блока отсчета.4. Модулятор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждый блок отсчета выпопнен на источнике эталонного напряжения, ключах и конденсаторах, выход источника эталонного напряжения подключен к информационным входам первого и второгоключей, информационный вход третьегоключа соединен с общей шиной, а выход объединен с выходом первого ключа и подключен к первому выводу первого конденсатора, второй вывод которого подключен к информационным входам четвертого и пятого ключей, выход пятого ключа подключен к общей шине, выход второго ключа подключен к информационному входу шестого ключа и первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, выходы четвертого и шестого ключей объединены и являются выходом блока отсчета, задающие входы первого, второго и пятого ключей являются первым задающим входом блока отсчета, задающие входы третье.го, пятого и шестого ключей являются вторым задающим входом блока отсчета, управляющие входы второго и четвертого ключей являются соответствующими управляющими входами блока отсчета.