Устройство преобразования аналогового сигнала в кодовые слова

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ( )562916 Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнитель с авт. св51).Ч. Кл.е Н 03 К 13,17 дено 02.06,75 (2 22) 4065 ки -присоединением3) Приоритет -Государственныи комит ета ВЛинистров СССР 53) УЛК 681нь о 2 25,06.77. занця оп публиковано ага оп.блик ы изобретенийоткрытийДорофеев, Ю Н Овчаров,кин и А. С. Чефранов Р. В. Агеев,В. Н, 1) Зяявител РОЙСГВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯО СИГНАЛА В КОДОВЫЕ СЛОВАИзобретение относслтся к области автоматик: и вычослцтельной технгкц и может бытьиспользовано, в частности, в цифровых анализаторах спектра, работающих в,реальном масштабе времен:, для амплитудно-Временнсгсквантования аналоговых,сигналов и преобразсзянця,выборок в кодовые слова,Известны быстродействующие устройства, вкоторых осуществляется преобразование аналоговых сигналов в кодовые слова, содержащие компараторы, усилители, сумматоры . код:.руюшие схемы 11.Для реал:зацои известных устройств с высоцким быстродействием требуются весьма высокочастотные элементы и введение специальной коррекции, что значительно усложняетустройство,Из звесгных устройств, осушествляющ;хя налого-цифровое преобразованне, наиболееблизких по технической сущности являетсясверхбыстродействующий аналого-цифровойпреобразователь с форалрованным переходомпорсзов оравиенця. содержаший,два усилителя, два блока компараторов, две кодвруюшцесхемы, схемы выч;тания и сумхатор.Входной аналоговый сигнал, подлежащийпреобразованию, поступает одновременно надва аиалоговых услителя. На второй входпервого усилителя, кроме того, поступают форсируюдце импульсы опроса, которые складывяются с аналоговым сигналом и усиливаются.С выхода первого усилителя смесь сигнала и фсрсируюшцх,:впульсов опроса подается на блок основных компараторов, содержащий 82 б жомпаратора, опорные цапряжения которыккрятны напряженю юванта. Эта же смесь сигнала с форсцруюшихц импульсами опроса подается совместно с выходных аналоговым с:гнялс.,зторогос:л:1 геля ня схему ВычцО тания, что позволяет на выходе ее получитьтолько фсрсцруюшце импульсы опроса. Этц импульсы затем подаются на блок вспомогательных компаратороз, содержащий 32 компаратозя. Когда под зоздейстз:ем форсцрую 5 щего импульса опроса происходит форсцрованное пересечение ол:зкайшего опорчото напря.жения, превышаюшего текущее з:-ачеце вход- но;О сцгналя, первой,кодируюшей схемой вы Оабатывается код старшие,разряды кодовых слов) грубого отсчета текущего з:.ачения аналогового О:инала.Импульс опро:я имеет вцд л:нейно,возрастающего напряжения. Поступая на блок ВспОх Огятельньх ксхпяратороВ.: мпузьс вызывает последозятельнсе паресечензе цх пороговых уровней. Прц пересеченцц пороговых уровней вторая кодирующая схема вырабатыВает код, соотвегствуюшц младшим разряддм кодовых слов. Этот код сОВмесгно с кодом и Выхода первой код:нуошей схемы подается5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ца суммятср, с выхсла которого СНРмается зня 1 С.пие,кодового слова 2,Метол преобразования аналогового сцгка. ла з кодовые слова, реялизованный в данном у стройстве, предъявляет к его функциональным узлам высокИе требования по точности.Кроме того, лля реализации известного у".Тдойства, и, л временном интервале между соселРРими порогамР компараторов вспомогательного блска 0,3 нсек (скорссть отработки компараторов 0,3 нсекразряд), требуются зссь.,я высокочастотные элементы, а лля ло. :т.ги;с.:ля указанных параметров паклонная часть ФорсРрующих иипульсов опроса должна обладать цоключительно высокой линейсетью, Построение усилителя с линейной амклвпгулно-частотной хярактерцст 1 Ркой в широой полосе частот из-за палея Ия фо 1 эиэчоцих Рмпульсов) требует введепия спецРаль:.ой коррекции.Целью изобретения является упрощение устройства преобрязования аналогового сигналя з колозые слова.Поставленная цель достигается тем, что з устройство преобразозаиия аналогового сигнала в кодовые слова, содержащее усилитель, первый зхол которого полключсп к шине зхол. ;ого аналогового сигнала, а выход которого через элеменпг зялержкц соединен с первым входом блока вычитанляблок,кохпараторов, "ыхол которого соеличен с входом кодирующе;о устройства, и сумматор, введены лза аналоговых ключа, усилРТель-ограничитель, устрой"тзо вы.Слевия овцбающей сигнага, три преобрязовятеля кол - РапряРксние, счетИк, колутятор, лРскриминатор, устрОЙстВО Оценки погрешностт и СРнхроРИзатор, причем второй зхол уси,цтеля через первыЙ преобразователь кол - напряжене соелинен с первым входом лРОкрцминаторавторой вход которого оелинен с выходом сумматора, а выход подключе;к ш:1 Не выходного сигнала, и выходом четчика, вход которого подключен к шине ЗВОЛа задяРНОго зиаЧЕНия кода, выход Усилителя соединен с первым входом коммутатора и первым выходом синхронизатора, второй зыхол которого подключен к первому вхолу зтсрого аналогового ключа и второму вхолу коммутатора, а выход первого аналоговоголюча полключен к первому входу блока комараторов, второй вход которого соедипен с зыхолом второго аналогового ключа, второй зход которого через усилитель-ограРичРТель оединен с выходом блока вычитания, первый хол которого соединен с перовым входом ,стройства оценки попрешностп, второй вход которого соедРнен с выходом устройства выделения огибающей сигнала, первый вход которого соелцнен со Втсры входом блока Яы 1 итяния и чсрсз ВтороЙ цреобразОВятсль .(ол - напряРкеИс соеликск с первым вхоломуммятора и первым выходом кохмутатора, третий вход которого соединсн с выходом ко.щрующего устройства, а второй выход через 11 ретий прсобразователь коЛ - напряжение соелинен со,вторым, входом устройства вылеле- нРя огибающей сигнала и непосредственно со вторым входом сум и а тор я.На чертеже првлстявлена,структурная электрическая схема прелложенного устройства.Устройство преобразовяния аналогового сигнала,в коловые слова солержит усилитель 1, первый вход 2 которого соелинен с шиной входного аналогового сигналя. Выход усилителя 1 через элемент 8 залержки соединен с первьп Вхолох блэка 4 вычитания и с первым входом устройства 5 оценР(Р погрешности. Кроме того, выход ус 1 лителя 1 полключен к пер"ему входу перьвого аналогового ключа б, выход котсОого соелинен с первым вхолом блока 7 :Омпграторсз. Второй вход блока 7 компадаторов со,".л(Нен с выхолсм второго япялэгозого клОя 8, первый Вхолподключен ко второму выходу синхронизатора 9 и второму вхолу коммутатора 10, а второй вхо: - к выхолу усилителя-огряпРчителя 11, зхол которого соединен с выходом блока 4 вычитания, второй зхол которого полключеп к зыхолу второго преобразователя 12 1(эл - цапряжсчИе и к пеззс.,х вхолх у:тройстза 18 выделения Огцбяощс с:1 пналя. Перзьш выход коммутатора 10 соединен с зхолом второго преобразователя 12 кол - напряРксн(ц и с первым входом сумматора 14. Второй зыхол коммутатора 10 соелРнсн с вхолом трстьсго преобразователя 1 б кол - напряженке со вторым входом сумматора 14, выход котовоо Озязян с вторым Вхолох лРОкрци 1 яторя 1 б, первый вход которого соединении с выходом счетчика 17 и с вхолом первого преобразователя 18 кол - напряРкевие, выход которого подклочен ко второму входу усилителя 1, первый выход Оинхронзатора 9 соединен со вторым вьходом аналогового ключа б и первым входом коммутатора 10, третий вход которого через колирующее устройство 19 подключен к выходу блока компараторов 7. Выхол третьего преобразователя 15 кол в напрякские соединен со вторым входом устройства 18 выделенИя огибающей сигнала, выход котсдого подключен ко второму входу устройстза б оценки погрешности. Вход 20 счетчика 17 соединен с шиной звсла заданного значения кода, выход 21 лискрцхИнатора 1 б соелинеп с шиной выходного сигнала.ПрРнцип работы предлагаемого устройстза заключается в следующем,Апалоговый сигнал поступает на вход 2 усилителя 1. При этом, если осуществляется преобразование знакопеременных и отриц- тельпых аналоговЫХ СцгцаЛОВ, тО, ЗНая Лвиампчв:1(иЙ лияпязоР,изхсРен 11 я сигнала, по Вхоу 20 в счетчик 17 записывается соответствующий код, Значение кола переписывается в д:скрм 1 Иатор 1 б и з преобразователь 18. НаряРкенис с выхола преобразователя 18 в ка;сстве напряжения смещения подается на удаи.Итель 1. Аналоговый сигнал с заданным значением постоянной составляющей посту 562916пает на первый вход ключа б,ц че" ез элемент 3 задсржки, в качестве сигналазкопи на первые входы блска 4 вычитантия и устройства 5 оценки погрешности (например, двухлучевой осциллограф). На второй вход ключа б поступают первые управляющие, импульсы с синхрснсизатсра 9, формирующего парные импульсы, временной интервал между которыми поставлен в соответствие с временем задержки элемента 3, Аналоговый сигнал ключом б преобрязуется в решегчатуО функцию, значения Выборок которой подаются на вход блока 7 компараторов. Число компараторов,выб 1 рается из заданной точности преобразова. ,ния 2", соответствующей числу уровней квантсзяция сигцала. Так, например, при и=12 чц:ло урсвней квантования 409 б. Необходимое число компараторов в блоке 7 равно 2 тЛ, т, е. для данного примера равно б 4. Кодирование значений выборок осуществляется в реальном маоштабе времени. Это достигается благодаря тому, что если значение выборкти превышает уровсць квантования первого и второго ком параторов, то в кодируОщем устройстве импульс с выхода, первого компаратора закрывается, а импульс с выхода второго компаратора кодируется в двоичном параллельном коде и через коммутатор 10, который первым импульсом пад устанавливается В исходное состояние, зяпсывяется В стяяшие разряды сумматора 14. Кроме того, этот код поступает на вход преобразователя 12 код - напряжение, с выхода которого напряжение поступает на первый вход устройства 13 выделения огиба. ющей сигнала и на второй вход устройства 4 в ы ч;тяни я,Разностньй сигнал (погрешность квантовацця) ЛУ, с выхода блока 4 выч;тания поступает,на усилитель-ограничитель 11, коэфф 1- циент передачи которого равен Лт, где Л - число компаратсров в блоске 7. Усиленныц разностный с.гнал поступает на второй вход аналогового клОча 8, тна первый вход которого подаются вторые импульсы пар с стнхронизатора 9. Вторье импульсы пар с Оинхрочизатора 9, кроме того, поступают на второй вход коммутатора 10 и подключают к его Второму выходу преобразователь 15 и вход младших разрядов сумматора 14.Выборки с выхода ключа 8 подаются на второй вход блока компараторов 7, кодируются, записываются в младшие разряды сумматора 14 и в виде напряжения с преобразователя 15 поступают на второй вход устройства 13 выделения огибающей сигнала. Аналоговые сигналы с выходов элемента 3 задержки и устройства 13 выделения огибающей сигнала ПО аЮТСя На уетрОйСтВО 5 ОцЕНКтн ПО ЕШВО- сти, при помощи ко-орого, Ожцо оцс.швать качество преобразова.тя аналогового синала В КОДОВЫЕ СЛОВа.Кодовые слова разрядностью и с выхода сумматора 14 подаются на второй вход дискриминатора 1 б кодсвых слов, срав:1 ваются с значением кода счетчика 17, соответствующим 25 30 3 40 45 50 55 60 65 знячению постоянной составлтяОщей с выхода усилителя 1, ц разностное значение кодов раз. рядностью и+1 (с учетом знака) поступает на Выход 21 устройства преобразования аналоговсго сигнала в кодовые слова.Таким образом, отсутствие в предлагаемом устройстве преобразования аналогового сигнала в кодовые слова идентичных по параметрам усилителе 1, вспомогательного блока компараторов и второго кодирующего устройства упрощает устроцство в целом и повышает технологичность в эксплуатации. Кроме того, предлагаемое устройство прц заданной точности преобтразованця по отношению к известному устройству прц технцческой реализации предья хенее Высокие требованця и часным сзойствам элементов. Использование устрой,ства оценки погрешности позволяет оценить погрешность преобразозанця ц тем самым упростить эксплуатацшо сцстем с предлагаемым , ство"Ствсм. Формул а изобретенця Устройство преобразсванця аналогового сигнала в кодовые слова, содержащее усилитель, первый вход которого подклочен к шине Входного аналогового сигнала, а выход которого через элемент задержки соединен с первьм вхсдом блока вытцтанця, блок компара- ТОРОВ, ВЫХОД ОТО ЗОГО СОЕИ 1 НЕТ С ВХОДОМ КО- дцру 1 ощего устройства, ц сумматор. о т л ц ч аю щ е с с я тем, что, с цельо упрощения устРо 1 СТВЯ, В нЕгО ввЕдЕы два аиаЛОгОВых кЛЮ- ча, усилитель-ограничитель, устройство выделе 11,:1 я отцбаОщс сигнала, трц преобразоватеКОД - НЯПРЯжЕЦ;1 Е, СЧСТ 1 Ц, КОМ ТЯТО 1 З, дцскрццнатор, устройство сце 11 кн погрешности ц синхронизатор, причем второц вход усцл:толя через первьш преооразователь код - напряжение соединен с первым входом д 1 скриминато:а, второц вход которого соедВся с Выходом сумматора, а Выход подклочен к Ш:1 НЕ ВЫХОДНОГО СЦГНЯЛЯ, и ВЫХОДОМ СЧЕТЧЦКЯ, вход которого подключен к шине ввода заданного значения кода. а выход усилителя соедиснен с первым входом первого аналогового ключа, второй вход которого соедшен с первым входом, коммутатора ц первым выходом СЦНХРОНИЗатОРа, ВтОРОй ВЫХОД КОТОРОГО ПОД- клочен к первому входу второго аналогового ключа и второму входу коммутатора, а выход первого аналогового клоча подключен и первому входу блока компараторов, свторой вход которого соедцнесн с выходом второго аналогового ключа, второй вход которого через ус;1- литель-огра.шчцтель соедтгнен с выходом блока ": - тания, первый вход которого соедцнен С т 1 Е ЗЫМ ВХОДОМ УСтРО,Ства ОЦЕНКЦ ПОГРЕШ- цсстц, Второй свход которого соединен с выходом устройсгва выделен:1 я огцбающец сигнаЛа, ПЕРВЬШ ВХОД, КОТОРОГО СОЕД.НЕи СО ВТОРЫМ гходом блока вычитания ц через второй преобразователь ко" - напряжение соединен с перьым входом сумматора ц первым выходом ком562916 12 21 Составитель 11. СтомТехоед И. Карандашова Кг:ректо: В. Гутман Ре:.актор О. Степина Заказ 555/1411 11 зд. ЛЪ 80 тира,к 1 ОВО Подписное ЦНИИП 11 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Тип, Харьк. фил. пред, сПатент мутатора, третий вход которого соединен с выходом,кодирующего устройства, а второй выход через третий преобразователь код - напряжвние соединен со вторым входом устройства выделения огибающей сигнала и непосредственно сО вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во эни.мание при экспертизе:1. Патент СШЛЗб 11350, кл. 340 - 347,1971.5 2. Патент СШЛ3623071, кл, 340 - 347,1971.