Устройство преобразования аналогового сигнала в кодовые слова

. Агеев, Е.Б. Ворои В.И Г,А. Захаро цо Ло анов цА 7 ) Заявитед 54) УСТРОЙСТВО ПРЕОСИГНАЛА В КОД торого соединен с выходом сумматора,а выход подключен к шине выходногосигнала, и выходом счетчика, входкоторого подключен к шине ввода заданного значения кода, а выход уси лителя соединен через элемент. задержки с первым входом блока вычитания и.с первым входом первого аналоговогоключа непосредственно, второй входкоторого соединен с первым входом 1 о коммутатора и первым входом синхро"низатора, второй выход которого под"ключен к первому входу второго аналогового ключа и второму входу коммутатора, а выход первого аналоговогоключа подключен к первому входу блокакомпараторов, выход которого соединен с первым входом кодирующего уст,ройства, а второй вход с выходом вто"рого аналогового ключа, второй вход 20которого через усилитель-ограничи- .тель соединен с выходом блока вычитания, первый вход которого соединенс первым входом устройства оценки по" к 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых анализаторах спектра, работающих в реальном масштабе времени для амплитудно"временного квантования аналоговых сигналов.По основному авт. св. )г 562916 известно устройство преобразования . аналогового сигнала в кодовые слова, которое содержит усилитель, элемент задержки, блок вычитания, устройство оценки погрешности, два аналоговых ключа, блок компараторов, синхрониза" тор, коммутатор, усилиФель-ограничитель, три преобразователя код-напряжение, устройство выделения огибающей сигнала, сумматор, дискриминатор, счетчик и кодирующее устройство, причем первый вход усилителя подключен к шине аналогового сигнала, а второй вход через первый преобразователь од-напряжение соединен с первым входом дискриминатора, второй вход ко" АЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОГОВНЕ СЛОВА03 4 3 10053грешности, второй вход которого соединен с выходом устройства выделенияогибающей сигнала, первый вход которого соединен со вторым входом блокавычитания и через второй преобразова-тель код"напряжение " с первым входомсумматора и первым выходом коммутатора, третий вход которого соединенс выходом кодирующего устройства, авторой выход через третий преобразо фватель код-напряжение - со вторымвходом устройства выделения огибающей сигнала и непосредственно со вторым входом сумматора 1 1 .Указанное устройство организовано таким образом, что формированиеполноразрядных кодовых слов осуществ.ляется в два этапа при исгользованииодного кодирующего устройства, причем на первом этапе формируются стар фшие разряды кодовых слов, а на втором этапе - младшие разряды кодовыхслов, Подобный способ формирования кодовых слов существенно упростил устройство в целом, но при этом потребовалось повысить требование к элементу задержки, к усилителю-ограни-.чителю и к синхронизации процессаобработки.В известном устройство для форми" Зфрования кодовых слов по указанномуправилу используются два аналоговыхключа, на которые с синхронизаторапоступают сдвинутые во времени импульсы управления. В момент коммутации аналоговых ключей образуются выбросы напряжений, которые суммируютсяс сигналом и приводят к неточной фиксации значения сигнала в блоке компараторов. При значении напряжениясигнала меньше по абсолютной величине, чем амплитуда выброса в блокекомпараторов фиксируется амплитудавыброса, а не амплитуда чходного сиг"нала, т.е. в известном устройствеимеется нерабочая зона, которая может составлять до 40 от всего динамического диапазона изменения амплитуд сигналов. Отсюда вйдно, что указанное устройство не обеспечиваетпреобразование малых значений анало- ффговых сигналов в кодовые слова и,тем самым, динамический диапазон преобразований становится узким,Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразованияаналоговых сигналов путем исключения влияния выбросов напряжений напроцесс преобразования. Цель достигается тем что в устройство преобразования аналоговогосигнала в кодовые слова введены двадополнительных элемента задержки, элемент ИЛИ и формирователь импульсов,при этом первый и второй выходы синхронизатора через дополнительные элементы задержки соединены с первым ивторым входами элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу кодирующегоустройства,На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит усилитель 1,вход 2 устройства, элемент 3 задержки, блок 4 вычитания, устройство 5оценки погрешности, аналоговый ключ 6,блок 7 компараторов, аналоговый ключ 8, синхронизатор 9, коммутатор 10,усилитель-ограничитель 11, преобразователь 12 код-напряжение, устройство 13 выделения огибающей сигнала, сумматор 14, преобразователь 15 код-напряжения, дискриминатор 16, счетчик 17, преобразователь 18. код-напряже-: ние, кодирующее устройство 19, вход 20 устройства, выход 21.устройства,элемент 22 задержки, элемент 23 задержки, элемент ИЛИ 24 и формирователь 25 импульсов.При этом первый вход 2 усилителя 1 соединен с шиной входного аналогового сигнала. Выход усилителя 1 через элемент 3 задержки соединен с первым входом блока 4 вычитания и с первым входом устройства 5 оценки погрешности. Кроме того, выход усилителя 1 подключен к первому входу первого аналогового ключа 6, выход которого соединен с первым входом блока 7 компараторов. Второй вход блока7 компараторов соединен с выходом второго аналогового ключа 8, первый вход которого подключен ко второму выходусинхронизатора 9 и второму входу коммутатора 10, а второй вход - к выходу усилителя-ограничителя 11, вход которого соединен с выходом блока 4 вычитания, Второй вход блока 4 подключен к выходу второго преобразователя12 код-напряжение и к первому входуустройства 13 выделения огибающейсигнала. Первый выход коммутатора10 соединен с входом второго преобразователя 12 код"напряжение и с первымвходом сумматора 14. Второй выходкоммутатора 10 соединен с входомб 10053 третьего преобразователя 15 код-напряжение и со вторым входом сумматора 14, выход которого связан со вто" рым входом дискриминатора 16. Первый вход дискриминатора 16 соединен с вы" 5 ходом счетчика 17 и с входом первого преобразователя 18 код-напряжение, выход которого подключен ко второму входу усилителя 1, Первый выход синхронизатора 9 соединен со вторым вы о ходом аналогового ключа 6 и первым входом коммутатора 10, третий вход которого через кодирующее устройство 19 подключен к выходу блока 7 компараторов. Выход третьего преобразова теля 15 код-напряжение соединен со вторым входом устройства 13 выделения огибающей сигнала, выход которого подключен ко второму входу устройства 5 оценки погрешности. Вход що 20 счетчика 17 соединен с шиной ввода заданного значения кода, а выход 21 дискриминатора 16 является выходом устройства. Первый и второй выходы синхронизатора 9 через Эле менты задержки 22 и 23 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 24, выход которого через формирователь 25 импульсов связан со вторым входом кодирующего уст- Звройства 19.Устройство работает следующим образом.Аналоговый сигнал поступает на вход 2 усилителя 1, При этом, если,35 осуществляется преобразование знако- . переменных и отрицательных аналоговых сигналов, то зная динамический диапазон изменения сигнала, по входу 20 в счетчик 17 записывается код, соответствующий значению аналоговых отрицательных сигналов, Значение кода переписывается в дискриминатор 16 и в преобразователь 18. Напряжение с выхода преобразователя 18 в качестве напряжения смещения подается на усилитель 1. Аналоговый сигнал с заданным значением постоянной составляющей поступает на первый вход ключа б и через элемент 3 задержки в50 качестве сигнала-копии на первые входы блока 4 вычитания и устройства 5 оценки погрешности. На второй вход ключа 6 поступают первые управляющие импульсы с синхронизатора 9, Формирующего парные импульсы, временной интервал между которыми сопряжен с временем задержки элемента 3. Анало" говый сигнал ключом 6 преобразуется 03 Ьв решетчатую функцию, значение выборок которой подается на вход бяока 7 компараторов. Кодирование значений выборок осуществляется в реальном масштабе времени. Это достигается благодаря тому, что если значение выборки превышает уровень квантованияпервого и второго компараторов, тов кодирующем устройстве 19 позиционный код не формируется до тех пор,пока задержанный (элемент задержки 22) и сформированный по длительностипервый синхроимпульс не поступает навход кодирующего устройства 19. В кодирующем устройстве 19 позиционный код преобразуется в двоичный код, который через коммутатор 10 записывается в старшие разряды сумматора 14. Кроме того, этот код поступает на вход преобразователя 12 код-напряже" ние, с выхода которого напряжение поступает на первый вход устройства 13 выделения огибающей сигнала и на второй вход устройства 4 вь:читания.Разностный сигнал (погрешность квантования) с выхода блока 4 вычитания поступает на усилитель-.ограни" читель 11, коэффициент передачи которого равен й, где М - число компа" раторов в блоке 7. Усиленный разност ный сигнал поступает на второй вход аналогового ключа 8, на первый вход которого подается второй импульс с синхронизатора 9, который также поступает на второй вход коммутатора 10. При этом ко второму выходу коммутатора 10 подключается преобразователь 15 и вход младших разрядов сумматора 14.Выборки с выхода ключа 8 подаются на второй вход блока 7 компараторов. В кодирующем устройстве 19 позиционный код не формируется до тех пор, пока задержанный (элемент задержки 23) и сформированный по длительности (Формирователь 25 импульсов) второй синхроимпульс не поступает на второй вход (через элемент ИЛИ 24) кодирующего устройства 19, В кодирую" щем устройстве 19 позиционный код преобразуется в двоичный код, кото" рый через коммутатор 10 записывается в младшие разряды, сумматора 14 и в виде напряжения с преобразователя 15 поступает на второй вход устройства 13 выделения огибающей сигнала.Аналоговые сигналы с выходов элемента 3 задержки и устройства 13 выделения огибающей сигнала подаются7 10053на устройство 5, в котором оценивается значение погРешности преобразования аналогового сигнала (устройствоотображения информации),Кодовые слова с заданной разрядностью с выхода сумматора 14 подаются на второй вход дискриминатора 16 ко" довых слов, сравниваются со значением кода счетчика 17, соответствую. щим значению постоянной составляющей,1 ф с выхода усилителя 1, и разностное значение кодов разрядностью и+1 (с учетом знака) поступают на выход 21 устройства.При коммутации ключами аналоговых 1 непрерывных случайных процессов с целью их дискретизации во времени образуются выбросы напряжений, которые, складываясь гсигналом,приво" дят к неточному двоичному кодированию,20 В данном устройстве осуществляется стробирование не в аналоговой части устройства, а в цифровой, При этом для нейтрализации выбросов формируются задержанные на заданное время уз кие стробы, в пределах которых от" сутствуют выбросы и осуществляется фиксация значения данного поэицион" ного кода в цифровой части устройства. 36Данное устройство по сравнению с известным, которое,принимаеця в качестве базового объекта, обеспечива ет расширение динамического диапазона преобразования аналоговых сигналов. Укаэанный положительный эффект до" 03 8стигается за счет того, что полностью исключается влияние выбросов напряжений на формирование значений кодовых слов, Нейтрализация выбросов напряжений позволила на 103 расширить динамический диапазон аналоговых сигналов, которые преобразуются в кодовые слова.формула изобретенияУстройство преобразования анало,гового сигнала в кодовые слова ло авт. св. 11 562916, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования аналоговых сигналов путем исключения влияния выбросов напряжений на процесс преобразования, в него введены дВа дополнительных элемента задержки, элемент ИЛИ и Формирователь импульсов, при этом первый и второй выходы синхронизатора через дополнительные элементы.задержки соединены с первым й вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу кодирующего устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 562916 р кл Н 03 К 13/17 ф 1975/7 ка лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 934ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушс Подписноитета СССкрытийя наб д