Аналого-цифровой фурье-преобразователь

О П И С А Н И Е (и)938391ИЗОБРЕТЕК ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцмалмстмческмхРеспублик. (5)М. Кл. Н 03 К 13/02 Ъоудоретюный комитет СССР во делам изобретеиий и открытий(088.8) Опубликовано 23,06.82. Бюллетень Мя 23 Дата опубликования описания 23.06.82(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к технике аналого-дискретного преобразования и может быть использовано в аппаратуре предварительной обработки информации, реализующей алгоритм дискретного фурье-преобразования в измерительных системах многоцелевого назначения.Известны аналого-цифровые преобразователи (АЦП) с широтно-импульсно ной модуляцией содержащие компаратор и генератор уравновешивающе" го напряжения 1,1 1.еНедостатком данного АЦР является ограниченность его функциональных5 возможностей, поскольку он не позволяет осуществлять преобразование сигнала по сложным функциональным зависимостям.Известно аналого-цифровое устрой о ство для Фурье-преобразования, содержащее два счетчика, блок управления, выходы которого соединены с входами запуска генератора кодов весовых 2функций, с первыми входами управления первого и второго ключей и с входом запуска генератора пилообразного напряжения,к выходу которого подклю чен опорным входом компаратор, изме" рительный вход его соединен с входной измерительной клеммой устройст" ва, выход подсоединен, к вторым входам управления первого и второго клю- чей 23.Недостатком известного устройства является относительно невысокое быстродействие, обусловленное разделени-. ем во времени операций кодирования и фурье-преобразования,Цель изобретения - повышение скорости преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой фурье- преобразователь,. содержащий два счет чика, блок управления, выходы которого соединены соответственно с входом запуска генератора кодов ъесовых функций, с первыми входами управ5 9383 сравнения текущего пилообразного напряжения с 1-м мгновенным значением напряжения исследуемого сигнала Х, формируется компаратором Ф и ключами 5 и б.Таким образом, на вмоде преоб" разователей 10 и 11 формируются . число-импульсные последовательности, эквивалентные соот етствующим произведениям Хансов () иК1 О Х 1 э 1 п() , при 1 - ь Й.13 КНа,выходах преобразователей 10 и 11 формируются напряжения, эквиву лентные уже величинамЕХ 1 сов( )гКУКи ифХ 1 э 1 п () соответственно,4т.е. происходит накопление с учетом знаков весовых функций действительной Ак и мнимой Вк частей к-го комп лексного коэффициента фурье-преобразования. Достижение условия 1 = Й является признаком окончания Формирования компонент к-го коэффициента фурье, по которому блок 2 управле" ния прекращает запуск генератора 3пилообразного напряжения и генератора 7 кодов весовых функций, деблокирует ключи 16 и 17 и разрешает работу широтно-импульсных модулятрров (ШИИ) 12 и 13. Эти модуляторыс соот- зв ветствующими частотными модуляторами 14 и 15, ключами 1 б и 17, а также счетчиками 18 и 19, образуют схемы квадрирования выходных напряжений преобразователей 10 и 11 числа им 3 пульсов в напряжение. Содержимые счет чиков 18 и 19 представляют собой коды величин Ах и Вк соответственно,3которые затем с учетом нормирующего коэффициентасуммируются сумматором 20, кодовый выход которого является информационным выходом устройства.Одновременно блоком 2 управления вырабатывается разрешающий сигнал для считывания результата измерений М-й гармоники спектра исследуемого сигнала Х. После считывания кода 5потребителем (например ЭВИ или устройством документирования) блок 2 управления устанавливает преобразо-. ватели 10 и 11, счетчики 18 и 19, а также сумматор 20 в исходное состо-,. яние, переключает генератор 7 на формирование весовых функций текущей(КФ 1)- -1 -й гармоники исследуе- фф мого сигнаЪа и работа устройства повторяется аналогично до тех пор, пока К не станет равным -ф" - 1. При.вы 91 Фполнении этого условия блок 2 управ пения: вырабатывает сигнал конца пре образования,свидетельствующий о полном окончании представления в цифровой форме исследуемого сигнала рядом Фурье.При необходимости выходной информацией устройства может служить не .только массив 3 , но и содержимое внутренних счетчиков преобразователей 10 и 11 (при 1 = Й и К=1, 1),1 т,е. массивы АК и Вк - действительных и мнимых частей комплексных членов ряда Фурье.Разрешающая способность устройства при проведении спектрального ана. лиза эргодических сигналов определяется задаваемой блоком 2 управления частотой дискретизации исследуемого сигнала и объемом выборки согласно условию ЬГ р -йгде Й - объем выборки исследуемогопроцесса;Г - частота дискретизации (квантования) исследуемого процесса.При этом точность получаемых спектральных характеристик в основном определяется линейностью генератора пилообразного напряжения, динамичес" кой чувствительностью компаратора,. разрядностью кодов весовых функций, разрешающей способностью преобразова. телей код-частота, а также частотным разрешением интервалов, формируемых широтно-импульсными модуляторами.Все указанные функциональные элементы устройства на современном уровне интегральной технологии могут быть выполнены с достаточной точностью. формула . изобретения Аналого-цифровой Фурье-преобразователь, содержащий два счетчика, блок управления, выходы которого соединены соответственно с входомзапуска генератора кодов весовыхфункций, с первыми входами управления первого и второго ключей и с . входом запуска генератора пилооб" разного напряжения, к выходу которого подключен опорный вход компарато" ра, измерительный вход которого соединен с входной клеммой, а выход соединен с вторыми входами управления первого и второго ключей, о тл и ч а ю щ и й с я тем. что, с це"93839лью повышения скорости преобразоваыия, введены два частотных модулятора, два широтно-импульсных модулятора, сумматор, два преобразователя числа импульсов в напряжение, третий и четвертый ключи и два преобразователя код-частота, входы кото рых соединены с выходом генератора кодов веоавых функций, а выходы соответственно с сигнальными входами 10 первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго преобразователей числа импульсов в напряжение, выходы которых соединены соот ветственно с входом первых и вторых широтно-импульсных и частотных модуляторов, выходы последних из которых подсоединены к сигнальным входам соответственно третьего и четвертого клю"в чей, первые входы управления которых 1 8соединены соответственно с выходамипервого и второго широтно-импульсныхмодуляторов, вторые входы управленияи входы управления первого и второгоширотно-импульсных модуляторов подсоединены к блоку управления, а выходы третьего и четвертого ключейсоединены с входами первого и второго счетчиков соответственно, кодовые выходы которых подключены квходам сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Гитис Э. И. Преобразователиинформации для электронных цифровыхвычислительных устройств. М"Энергия", 19752. Смеляков В. В, Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. И., "Энергия", 1975, с. 12-13,рис. 1-1 (прототип),