Устройство преобразования аналоговых сигналов

(5 б равочник пс налого в цифр,м 982, с. 413-414(54) УО РОСТВО РВОЛООВЫХ СИАЛОВ)реобрагналов в цифроим восстацоцлему и может быть е передачи сигй дина.ический вателя 6 со цифрового и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИ(57) Изобретение отно зовацию аналоговых си вую форму с последуюш цием н аналоговую фор исполь ковано в систем налсц, имеющих широки частотный диапазоны. Це.яь изобретения - расширение частотного диац- зона преобразуемых сигналов и уцс)учение разрешающей способности преобразования. Устройство преобразования содержит соединенные последовательно сумматор 1, первый вход котороге соединен с входом устройства, аца;цоцифровой преобразователь 2, канал связи 3, цифроаналоговый преобр,зователь 4, фильтр 5 низких час гот, выход которого является выходом устр йстна, а также соединенные послел ,ятельно дополнительный цифроацал,"говый преобразователь 6, дополнит.льцьл фильтр 7 низких частот, схему ;рангеция 8, второй вход которой соелцце) с входом устройства, а выход - с вторым входом сумматора 1. Вход дополни" тельного цифроаналогового прсобпазоединец с выходом аца.н 1 го реобразователя 2. 2 1 л,13489Изобретение относится к преобразованин аналоговых сигналов в цифровуюфсму с последующим восстановлениемв аналоговую форму и может быть использовано в системах передачи сигналов, имеющих широкие динамический ичастотный диапазоны.Целью изобретения является расширение частотного диапазона преобразуемых сигналов и увеличение разрешающей способности преобразования.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства преобразования аналогбвых сигналов; на фиг. 2 а показан 16преобразуемый сигнал (где Ь - величина младшего разряда квантования поамплитуде, С - время); на фиг, 2 бсигнал на входе блока сравнения прииспользовании фильтра 1-го порядка 20и тактовой частоты 1. в 6 раз вышетграничной частоты полосы пропусканиянизкочастотного Фильтра; на фиг, 2 вто же, тактовая частота в 30 раз вышеграничной частоты полосы пропусканиянизкочастотного фильтра; на фиг. 2 гсигнал на входе блока сравнения безсуммирования преобразуемого сигналас сигналом рассогласования.Устройство преобрзования содержит 30сумматор 1, аналого-цифровой преобраэонатеь (АЦП) 2, канал 3 связи, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4,фильтр 5 низких частот, дополнительный цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 6, дополнительный Фильтр 7 низких частот, блок 8 сравнения.Работа аналого-цифрового преобразователя (ЛИП) 2 обеспечивается приподче тактовых импульсов с частотой ГАЦП 2 преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, причем цифровоезначение предыдущей выборки сохраняется и выходе АЦП 2 до следующей выборки и изменяется в момент приходатактового импульса.Канал 3 связи служит для передачисигналон и дальнее расстояние и может быть выполнен, например, н нидедлинного кбеля, волоконно-оптическихсветоводов и т.д.Влок Я сравнения сравнивает входной сигил с сигналом на выходе дополнительного фильтра 7 низких частот и вырбатывет сигнал рассогласования с необходимым коэффициентомусиления, обеспечивающим устойчивуюрбогу устройств. 992Цифроаналоговый преобразователь(ЦЛП) 4 и дополнительный ЦЛП 6,фильтр 5 и дополнительный фильтр 7низких частот имеют одинаковые параметры.Устройство преобразования работает следующим образом.Входной сигнал через сумматор 1 поступает на вход АЦП 2, где преобразуется в сигнал цифровой формы с частотой Г . Полученные отсчеты поступают в канал 3 связи и на дополнительный ЦАП 6, который преобразует цифровые выборки в аналоговую Форму, Полученные аналоговые выборки сигнала поступают па вход дополнительного фильтра 7 низких частот. Ца выходе Фильтра 7 получается плавно изменяющийся сигнал, который постоянно сравнивается блоком 8 сравнения с входным сигналом. Выделенный блоком 8 сравнения сигнал рассогласования поступает на второй вход сумматора 1 и складывается с входным сигналом с таким знаком, чтобы суммирование привелок уменьшению рассогласования входного сигнала и сигнала на выходе Фильтра 7.Допустим, что после очередной выборки значение сигнала на выходе дополнительного фильтра 7 превышет значение входного сигнала. Постепенчно рассогласование увеличивается.Тогда на выходе блока 8 сравнения появляется плавно возрастющий сигнал рассогласования, который с определенным коэффициентом усиления поступает на второй вход суммтора 1 и вычита ется иэ входного сигнала. В результате на выходе сумматора 1 получается значение входного сигнала, уменьшенное на величину сигнала рассогласования, При следующей выборке уменьшенный входной сигнал преобразуется ЛЦП 2 в цифровую форму, затем дополнительным ЦАП 6 - в аналоговый сигнал и подается на вход дополнительного фильтра 7, что приводит к плавному уменьшению значения сигнала на выходе дополнительного фильтра 7 по отношению к значению входного сигнала.В определенный момент сигнал на выходе дополнительного фильтра 7 сравнивается с входным сигналом, а затем становится меньше его. Это приводит к возникновению сигнала рассогласования на выходе блока 8 сравнения с полярностью, противоположной полярносО 15 20 25 35 ц 0 50 55 нала возрастает.В,то же время при повьппении тактовой частоты уменьшается переменная составляющая этой частоты на выходе устройства, что приводит к уменьпению неопределенности восстановления аналогового сигнала, т.е. увеличивается разрешающая способность преобразования. Если фильтры 5 и 7 - перти сигнала рассогласования в первом случае. Поэт;у теперь сигнал рассогласования склддывдетс с входным сигналол, и на выходе сумматора 1 получается значение входного сигнала, увеличенное на величину сигнала рассогласования. Этот процесс повторяется от выборки к выборке и стремится уменьшить рассогласование между входным сигналом и сигналом на выходе дополнительного фильтра 7, вызванное дискретностью аналого-цифрового и цифроаналогового преобразований. При этом изменения цифрового сигнала вызывают появление на выходе Фильтра 7 восстановленного из цифрового кода исходного сигнала с ндложенной высокочастотной составляющей, причем амплитуда высокочастотных составляющих зависит от соотношения тактовой частоты Г и верхней граничной часто, ты,полосы пропускация низкочастотного фильтра, а также типа применяемого фильтра (фиг. 2).С выхода АЦП 2 сигнал в цифровой форме поступает н канал связи, на выходе которого установлен ЦЛП 4. Сигнал, преобразованный ЦЛП 4 в аналоговую форму, после прохождения- 3 рез фильтр 5 поступает на выход устройства.Чем точнее параметры ЦАП 4 повторяют параметры 11 ЛП 6, а Фильтр 5 параметры дополцительного Фильтра 7, тем точнее сигнал на выходе фильтра 5 повторяет сигнал на выходе фильтра 7,Блок 8 сравнения с точностью, зависящей от коэффициента усиления, поддерживает идентичность входного сигнала и сигнала на выходе фильтра 7, а значит, и выходного сигнала, если выполнено условие сходства параметров ЦАП 4 и 6, фильтрон 5 и 7 соответственно, С увеличением коэпфициента усиления блока 8 сравнения точность восстановления аналогового сигвого порядка, то улецьпецис переменной составляющей тактовой частоты ца выходе фильтров, д зцдцг,целцчецие разрешающей способное пи прсо 6 р;- зовдния прямо пропорцио;лцо оцоЕтшеииюге Гдстотс с. дФФп.тров 5 и 7 (Фиг. 2 б, н п,тверж - дают сказанное).Для устройств дискретного преобразования аналоговых сигналов ширина частотного диапазона ограничена условием Е2 Гп, где Гчастота дискретизации (для предлагаемого устройства Гд=Г ; й и - максимальная частота преобразуемого сигнала. Указанное ограничение следует из теоремы Котельникова.Таким образом, при повышении частоты Г частотный диапазон сигналовн устройствах дискретного пребразовация распиряется. В предлагаемом устройстве при повышении частоты поммо расширения частотного дцдзоцд преобразуемых сигналов, одц прел цо повышается рдзр.и:дюдл способность преобразования.Форму:а изобретенияУстройство преобразования дцдпоговых сигналов, содержащее ослечовдтсльцо соединенные суммдтр, диалогов гдфровой преобразователь, кдцдл связи, ццЬроацдлог ц + преобразователь, фильтр нижних част.т, выхо, которого является выходной шиной, первй вход сумматора - входной шиной, д тактовый вход аналого-цифрового :1;еобрдэс - нателл - тактовой шиной, о т л ич д ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразуемых сигналов и увеличелця разрешающей способности прсобрдэовд ция, н него введены чополццтельцый цифроаналоговый преобразователь, дополнительный фильтр низких частот и блок сравнения, первьп вход которого является входной шиной, второй вход через дополцигельньп Фильтр цэких частот и доцолцительц.п цифродцдлсговый преобразователь подключен к вь ходу аналого-цифрового преобразователя, д выход соединен с вторым входом сумматора..Проектная,5 Тира ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Подписнкомитета СССРи открытииушская наб д енного етений -35, Р