Сигма-дельта-модулятор

ОЮ ФЮ АЗ ьц 4ОЭ И Э/02 ГОСУДМфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ШЛЕМ ИЗОЬРЕВНИй И ОтЮЪтЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ( а,Е,Е 1 ЪаРаа Ръв ТР.Нам ОТЕРа 1 аН т: а Р .311 ".МРТ 1133 Е Н 13 Ьа 131 С 11 а 13 та.а 11 а 13 ан 1 т 1 Х 11 ИКР. Н аР,а.ЗРИТ 33 аРТЬ 31 С;,ал 1 а 14 Р 11 а 111 аа ЛЛМ Ксгана 1 ааа 11,1 Н 1333 а 3 нафаоГОРРЕГО С 111 а 1,1 ла21.Л 1)30 11 РаР; -РЕТЕ 111 ЕМ В 31;аа 13 С ТС Е 3;1 ОЕРЕЕ ЕЕЕ.НР 1 аа 7 ОаРНМа.та 1МО;1 у Л а 3 ТОра. Са 1 гъфа 1-дсаЛ Еа Та- Ча 3 аЕупе 3 аз СО;3 ЕРз 33 Т Гпер 1 ТОР 1 эалакРщИХ нйпульсов, 611 ок 2 и Э йвамтовани 3311 нтсгратоРь 3 ц 11 5, аналого-Митровой 11 рао 6 разо 13 атеа 1 ь 6, ц 13 Фров 13 апоговнй е:рапир.1 ао 11 сътель У. 11 лах 2 кВвитОВЙ- инн 33 к:1331 ает обесеееч 11 ва 33 жий проввде И Е 11 Ы 6 О РК и С О ГЛЛ С УМ.:а 331 Й Э 3 ЕЕа 3 Е 13 Т 103, ЕР 11 а 3 а ЛНЕНН 1,111 М 3311;Ь КОМДЕРРСаТОРа, И3,."., аЗ ;1 Р. ЛмаЛОГИа 1 О бЛОКке 3 антое 3,111 и 33 сс,",ср:кнт сагласук 333 тнй .Рл .:; нт 5 и к. - .Р".а 111 6-9. 13 тегратореР;3331;1 аа.т оа.рзцна 3.Рная ус 1 с 313 тепь 201 аа 1",аам, дт;р 1, 1 Тсгра 1 тсар 1 ВКПЮ- :,3 т а л ргиа., усцлнтелЬ 22 й КомДа всатР "3. Ла:З;:ОГО-На 13 ФРОВОй ПРЕОбр,1 Ра)Н 3 тс.ЛЕ, Еа С 1 паср%31 Т .аЛОК 2 фф СрйВ н н 11 н 11 1:11.а 1 а:11 ТЕ, Е-афа13 26, Цнфро 1 н ало Гаа Р 1:и преоеара: аРе 3 атеп ь 11 Вхл 3 о :Рег ЕЛР".ч 11 а.7,Я,Э 9, .РлеРРеит 1 а Е 30 и 11, исто 1;ик 11 32 11 3.е е 3 олоа 33 тельна- ГО и ОтрццятаРПЬЕРОГС. 11 аа 1 рЧЛЕННР 3.З,ЕЕ. ф-ЛЕР, 2 11;1.143обретение относится к втандти"ке и вычислительной технике и ноаетбыть использовано для кодированияаналогового сигнала.Цель изобретения " повьаение точности модулятора.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграющ сигналов генератора задающггх импульсов.Сигма"дельта-модулятор содерантгенератор 1 задакгщггх импульсов, блоки 2 и 3 квантования, интеграторы 4и 5, аналого-Фгфрсвсй преобразователь(АИ 33) 7, цифроаналоговый преобразователь (1(АП) 7, "ггхсд В и выход 9,Блок 2 квантования включает обеспечивающий проведение выборки согласующий элемент 10, выполнеиггйй в видеконденсатора и ключи 13 - 14. Аналоггично блок 3 квантования ссдерэгитсагласуэагй элемент 15 и ключи 36-39.33 ктегратор 4 вклгочает операцнсгггвйусилитель 20 и кондеггсатср 21. Интегратор 5 включает операцггснггый усилитель 2 и конденсатор 23,ЛЦП 6 ссдерхит блок 24 сравненияи элементы ИЕЛ 25 и 26.ЦАП 7 включает ключи 27,28 и 29,элементы НЕ ЗО и 31, источники 32и 33 пслсагг 1 ельнгс и стркцательнсгсггдпряменггя,Управление модуляторам ссущсств"ляется с псчсщгю синхрснизиругсс,гхггмпулг.,св 0М, 0Р, 02,4 г 0211, фгрнггругмых гегор;торни пргдсгавл нных на фг,2.018 и ОР, при этом023 и 02 Р яиляются дспслняющгнг ггм-пульсами, а О 3 и ОР сделаны ггеперекрынающгсгися стнссительнс импульсов02 М, 02 Р, Калде из этих импульсовимеет частоту 1 ИГц, что соответствует периоду выборки Т, равному 1 нкс,прк эт 1 ч сггнхрснйзггрующие импульсыР 1, Г 1, Р 2, Р 2 имсют длительность,равную /3/8/хТ,В течение периода временк, рвггсгс длительности ххелсгс иэ кмпулгссвР 2 кз серии 028 и Р 2 иэ серии 02 Рсигнал, формируемый на выходе интегратора 5, подвергается выборке ихранится я блоке 24 сравнения,5 30 35 20 25 гвсей прслслактельнссти периода вы 30 35 4045 50 55 В течеи г периода, равного длительности кгядсго нз сияхронкзггруггщих ичцульсов Р 1 нз серии 01 Я и Г из серии 01 Р, блок 24 сравнения г;чкнаст сравнение сохраняемого вход го ск г вал д выборх и и 0 . пс тен пиалаземли),Йа выходе блока 24 сравнения в зависимости от того, является входнойсигнал, полученный в результате вы"борки, меньщин или больщин чен О,, Зтат двоичный выходкой сигнал затенпоступает на эленент 13 ЕЗ 333 26 и втечение промежутка времени, равного длительности синхронизирующего кн пульса Р 2, проходит на выход АИП 6.АЦ 11 6 осуществляет преобразование мгновенного значения аналогового сигнала в двоичный выходной сигнал, который равен 1 илк О в зависимости от того, оказывается ли величина полученного при вьФсрке сигнала больее или соответственно неиьще О.Сгггма"дельта"модулятор работает следукгщин образом.Входной сигнал 33(й) подается на вход ." в течение времени пТ, он инеет постоянное значение У(пТ) в течение борки Т (Фкг.2). В этон случае сигналы х(с) и Я(й) намыходах китегратсрав 4 и 5 имеют соответственно значенггя х(ггТ) и 33(пТ). В течение герисдсв времени, равних Р 1,гя имгульссв 01 И и ЬЧ дляимггульссв 01 Р, кличи 11 к 2 открыты,каггднсэтср С 1 эаряяается мемеду 31(пТ)и эг.гглей в цеди, содсрх 4 згаей псслсдсгг.гтсггьно сседиггеггггые клич 11, ссгласугсэгц элемент 10 и клич 2,Лггэ.сгггчнга образом, посколькуключи 1 гг и 17 открыты, производитсяВыборка сггнллл х(ггТ) к ксид.нслтсрСЗ ээрякъется мемду х(пТ) к землейв цепи, состоящей кэ псследсвательно ссединенных ключа 16, ссгласуюгггегс элемента 15 и ключл 17Блох 24 сравнения работает такимобразам, что определенная величина,например У(п".), которая перед эткчбыла получена в результате выборки,преобразуется в двоичное энзченкс Е,формирующееся на выходе элемента НЕ"ИЛИ 26, Поскольку ключ 27 зэгерт,это значение Е подается на ЦА 31 7, навыходе которого затем формируетсязначение сигнала обратной связи Ь"7клн Ьв зависимости от того, является лн Е равнын соответственно 1илн О. Когда Е 1 ключ 29 открыт, ято эрггмя как ключ 26 оказывается воткрытом состоякки в тон случае, когда 70.Ъ течение сггелугогге проьгксауткд времени, равного лчт льности ципульса Г 2 иэ серии 121 и Р 2 цз серии 02 Р, ключи 13 и 14 открыты и следовательЭ5 но, сигнал обратцссй свя и Ь, равньгй Ч или ", подается через конденсатор С 1, который перел эт 1 м бьа заряаен до значения, равного Б(17), на иивертирумгй вход ннтегрцрукцего олераци О онного усилТ(глл 2 Оа К мочету времэ нц (111)Т сигнал х(е) на выходе Х нчсс.т поэтому слслуюгаее эиачемис: х л+1) Т 1 "Х(лТ) ь(С 1 С 2) Ц(лТ)-(С 1 ггС 2) Ь; аналогичным образом, поскольку клгсэс 18 и 19 открьгты, сигнал обратой связи подается через конденсатор СЭ, ксторый перел этим был горгрег ло эггачения х(лТ), ца иннг ртируггя 1 ахсгд ИНТЕ ГрируЮЩ ГО ОПС сс с 11 сэггггсэГсЭ уСИэи 2 О тели 22.момент я; м ни (1+1)Т;1- нал 1 сс(Ф) на выходе 1 имеет сэтому СПЕРДХЯЕ ЗНЛЧс 1 ф; гс ФЪ) - ,с Л+ТЪ + +(САУС) х (оТ) -(.Э/1 с) Ь.Из сказаггггссс о.:ф 1,сс гт 1 и 25 ХВаггтс ВЛИИ С ггггтс . р гтс;Ч , К.гх ОЛСЭС 3 Кггс 11 ТО 1;1 Сгигг . 1 Т.Р; Р Ч рабОтахгт В Ка .с;гсис 111 гер НТСГРасТОРЗ ДЛЯ Вкс,д:гОГЭ С 1. 13:1:1 с 1 )Х( С г И В КаЧССТгг,ъ1 1 ЕОТИРД, се 1 ,.с гН граора .я -11-ъб ят г,сс;с с си 1 с 1 сгоне того гн н" )ьс "ин фоной сфсязи Ь и лля суммггрс юлия и ии- тСГецреяаНИИ ВХ ЛН О:Исгга: 1 г.,1, х(1сгггсгфи".гг ссгс гсг гф - 35 ПОСУСТСЯ гф"ггггссе УгСс гги 1 СР,.1 ССРс:- .-ни р,3 сснггйе НС Т Ос Т 31 раб От 1 Мсс,1 д. я тора обеслс чин,1 сгтся га счс.; тог, гто блоки 2 и 3 ьв;итосани не заисит от ларазтиых мкостсй посгсогькт отеггцал, лол которьа находится лев на я ллас тина л онлс ггс а те ров С 1, С 3 ЛЕ 1 ЭЕ Ь Люсг ас Г В МЕЗЛу Зсгфс К ТИ В ЬссГОТЕИИ 1 ВЛОМ СЛОИ 1 1 РТуСЛЬНЬЕ сстеи 45 цнаЛОМ ЕМЛИ и НггертггругсЭЕМ ВХОЛС олсраииогггс,гх усюгтелег 2 Э и 22.С ад С(, и сг 1 иаобра тиггй ги Ь усидигас т я в блсэхе 2 квантов,1- иил ц интеграторс;с одсзкосьев ко" эФФиццентом усвгсггггя, рссвггьгм С 1/С 2, ПРИЧЕМ ЭТО утггсра;с 11 Э ОКа.гцяастея всрггьгм и для сгггггжгогг х(с), усилеС которых в блохе 1 княитованил и нтегрлторе 5 осутгестляется с олнгсч и тЕМ ав КОЭсЯ 111 итОМ уСИЛВИИя, раВьги СЗ/С 4.;Ья рлботь ЛЦЙЬ и ЦАЛА используется ллостью проиеауток времени, рангИ 1 стгралу Р 1, так что 154выходной си иал Ь 11 ес 61 аователя 7ОКаЗЫВсЗГТГЛ ХОрггВЬ СтабЛИнрглацигмЛо того, как ои передается в течениеслелуюк 1 егсэ непосредственно эа Нмиранеаутк времени Р 2 и блока 4 2 и 3квацтоваия, Этл ситуация ОказываетСЯ ИСТИННОЙ И ДЛЯ Ло "1 УЧЕИИЫХ В РЕ эультате выборки сигналов 1(й) и х(С).Фэрмула изобретения1, Сиг ма-лсл.Та-модулятор, солергьаг 1 й лервь блок квантования, информацноггиь вход которого лвляетсл входом устроги тна, а выход л 1 дклггэчен Ь ВХ сггу ггергс"1 Сс ИНТЕ рат ра, НМХОд КОТОРОГО ИС. ЛЬ ф 1 ССгсге НнфОрнацСЭНС Иу ХОЛу ВТО 1 сиг О б;гсЭКа гс ВЛНТОВаНИЯгсхггд ЛОТ.срс о СОСЛИИС 1 С ВХОДОМ второго И 1 тер ат ора, ыход которого лсглкгггсигФф 1 к гфсс 1 ъмагомнОму вхолу ЛЛОГ сс фреяОГ сс рсссбраЗОВЛТЕЛЛ Лс.11 гя 1 гсг.гХсс; КОТрссГ Э НггггяЕТСЛ ВЫХО- ,оч ьгсэлу 1 ггто 14, Генератор эадакхх ИЧ 11 Лг.СО.с, И Ргсг:а И ВТОРОЙ ВХОДЫ КОр, Г.с 1.с;1 Х:жЧСггфз СООТВСТСтВЕНИО К Пс ргггГг И ВтсрЬсм таХТОВЬгч ВХОЛаЧ ЛЕрГ И Итссг.ГО РЛОЛО КНггтсэяас 1 Я 1 Л а:1 О Гсг- цггФр,111 О ГО Ир 1 Обри ЗО В атедя,Т:1а Ю 11 1С и ТсМ, ЧТОЦсЛЬЮ ПОИ 1 Рггггя Тсср.гссСТИ Мссдхлято Р,1 с гсс В 1 сЛС 113 фроиг.ггсэсЗВЬ 11 СОЕЪР.ОВ,ТЕЛЬ, ВЬгксгд ЛСг ТОРС ГСг ПОЛ- ллючьи к уирлвлгсмаггм нх сам первогоПтггрвгсг б;сгксъ;г Кгг,1 ггтсгя;гия ВТОРОЙ ВЫХсгд 1111 Сс ГсЭ 1,гскрссгг О ГО гРСОГ 1 ра 3 Оба тля по;1 хлх" с г )ф. 1 фрмап 10 н ом входу 11 фрсэ 1.логоггоггг преобразователя, ЛСРВЫИ талтОВЫй яХОд 111 ФрсгаггаЛОГОВОГО 1 рсобразоватгэ:я и вторьгс тафстовые Вкади аггаЛОГО-цгЬКРОВсЭГО И 1 нфрОагга;1 ОГОВЫХ ПРСОбраЭОватеией ЛОЛХ;1 сгЧС 1 Ь соотг 1 тствс нно к 11 рггом и Второму выходам генератора ;лакггх имгуль- СОВТРСТй ВЬХОЛ КОТОР(сГО ЛОЛКЛКЧСК х третьим тактовым вход м первого и второго блоков кваггто 11 н и аггдггогоцифрового лрсэобр зс ватс ля, четвер;ъв 1 выход генератора залахщцх импульсов лодключ и к сгетнертьвя тактовым вхолам первого и второго блоков квантования, каадьй блок квантования содержит ключи, согласуиий злсмсцт и кнггу нулевого потенцдла, 1 сормгционньй вход первого ключа является ИФормаионьв 4 вхолои блока, первые и вторые управлещгге входы ле;".ссэгсэ и второго0 г,гр Р 7 Р Ж Составитель О.ТюринаРедактор И,Нелолухекко Техрсл М.Хделич Корректор Н, Король Тиран 829 Подписное ВИИВ 1 И Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий 113035, Иосква, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5Ю 4 В%МФВЮЮВ 4 ВЮФ Производственно"полиграфическое предприятие, г. Увгарод, ул. Проектная, 4ключей абьединены соответственна и лаплетсл первым и втарын тактовьве входанн блока, первые и вторые управлякщне входы третьего и четвертого ключей объединены соответгтвенко г: являются третьин и четвертын тактовыми входами блока, выход четвер" того ключа является выходом блока, информационный вход третьего ключа 1 О является управлещим входон блока, а выход объединен с выходом первого ключа к подключен к входу согласующего элемента, выход которого соесъ,нен с нкФорнацнонньви входани четвер тога кажа и второго ключа, выход которого подзиц 6 Чен к вине нулевого потенциала.2. Сигма-дельта-модулятар по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тен, что 2 О аналого-цифровой преобразователь содераит блок сравнения и элементы НЕИЛИ, первый и второй выходы блока сравнения подклгвчены к первьм входаи соответственно первого и второго эл - з 5 ментов НЕ-КИ 1вторые входы первого и второго элеиентов ИЕ-РЛ и первый и второй входы блока сравнения объединены и являются трстьии тактовьк входом преобразова"еля, третий,5 ьчетвертый и г: тый входи блока сравнения являют: соответственно первым и вторю тактовыми и инфорнационньм вхадани преобрлэавателя, выходы первого и второго элементов НЕ-ИЛБ являются соответственно первым и вто" рьв выходами преобразователя.3. Сигма-дельта"модулятор по п.1 отличающийся тем, вто цифроаналоговый преобразователь содеркит источники палоаительного и огрицателького кагряхекия, элементы НЕ и ключи, выход первого ключа соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен непосредственно с первыми управляакими входани второго и третьего ключей и через второй элемент НЕ с вторьчи управляющими входными второго и третьего ключей, задающие входы которых подключены соответственно к источникам отрицательного и палоаительного капряаения, выходы второго и третьего ключей объединены и являются вьводом преобразователя, первый и второй управляюцис и информационный входы первого клюид являются соответственно первьв и этарыи тактали и икформациокиья входами преобразователя,