Дельта-модулятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 09) (11)5 ц 4 и 03 М 3/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) И.В. (53) (56) В 64 У 95 (54) (57) тике прим обраб цесс функ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 3889497/24-2425.03.8515.09,86, Б 1 ол, У 34И.В.Кедровский, В.А.Погрибной, ожанковский и А.В.Тимченко 621.376.56(0888)Авторское свидетельство СССР 648, кл. Н 03 К 13/22, 07.02.77 торское свидетельство СССР 725, кл. Н 03 К 13/22,07.01.81. ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОРИзобретение относится к автомаи вычислительной технике. Его нение в устройствах цифровой отки случайных стационарных пров позволяет повысить надежность ионирования устройства и достоверность преобразования информации,Дельта-модулятор содержит генератортактовых импульсов, компаратор, блокуправления, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, В-триггер, первый элемент ИЛИ, элемент Ии элемент задержки, Благодаря введению КЯТ-триггера, двух формирователей переднего фронта, элемента ЗАПРЕТ и второго элемента ИЛИ дельтамодулятор при воздействии на негосигнала, выходящего за пределы динамического диапазона, Формируетсигнал, соответствующий этим пределам, т,е. осуществляет цифровое ограничение кратковременных выбросоввходного сигнала 1 з.п. Ф-лы, 3 ил, 1257849 " 2Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствахцифровой обработки случайных стационарных процессов в качестве модулятора для цифровых Фильтров икорреляторов.Цель изобретения - повышение надежности Функционирования и достоверности преобразования.На фиг. 1 представлена функциональная схема дельта-модулятора нафиг, 2 - блок управления; на фиг.3 временные диаграммы работы устройства.Дельта-модулятор содержит гене"ратор 1 тактовых импульсов, компаратор 2, реверсивный счетчик 3, блок4 управления, преобразователь 5 коднапряжение, первый элемент 6 ИЛИ,первый и второй формирователи 7 и. 8переднего Фронта, элемент 9 ЗАПРЕ%,элемент 10 И, КЯТ-триггер 11, элемент 12 задержки, второй элемент13 ИЛИ и 0-триггер 14,Блок 4 управления (Фиг. 2) выполнен на элементе 15 НЕ, элементе16 ИЛИ-НЕ, элементе 17 И и первом.и втором элементах 18 и 19 ЗАПРЕТ.Дельта-модулятор работает следующим образом.Пусть в интервале времени О,Д (Фиг3) происходит слежение аппроксимирующего напряжения дельта-модулятора (11 ) за входным сигналом 11, величина которого не выходит за ийтервал (О, 11 ). Реверсивный счетчик 3 в этом случае заполнен до соответствующего значения, ввиду чего напервом и втором выходах блока 4 управления, Фиксирующего крайние состояния реверсивного счетчика 3 (максимальное и минимальное),и на выходе элемента 6 ИЛИ сигнал отсутствует, т.е. сигнал 11 на выходе элемента 9 ЗАПРЕТ соответствует выходному сигналу 11 компаратора 2. На выходе элемента 10 И сигнал также отсутствует, т,е. на П-вход Э-триггера 14 подается выходной сигнал 11 компаратора 2.Предположим,что в первом такте (момент времени 1, на Фиг. 3) после прихода первого тактового импульса 11, от генератора 1 сигнал обратной связи 11 меньше входного И , т.е сигнал У на выходе компаратора 2 разрешает прохождение импульсов 11 через блок 4 управления с его четвер 1 О 15 20 1.вследствие чего П-триггер 14 в момент времени С= + запоминает сигнал Ц , значение которого равнозначению сигнала 1 в момент ,т.е. блок 14 выполняет функциюФиксирующей цепи нулевого порядка.Аналогично работа дельта-модулятора происходит в интервале времениЬ ф т 3. Сигнал 11, Формируется с 30п 6 мощью 11, и соответствует значениям прироста аппроксимирующего напряжения 11, причем при монотонном на"растании входного сигнала 11 з,на выходе дельта-модулятора Формируется З 5 последовательность, содержащая больше единиц, чем нулей. При монотон 3ном спаде О 8 это соотношение меняется на обратное, а в области,где крутизна входного сигнала 11 40 близка к нулю, "исло единиц и нулей в последовательности 11, на выходе дельта-модулятора примерноодинаково.В случае наступления равенства 45значений У =11 я, которое произойдетв некоторый момент времени Ер, выходные импульсы Б, блока 1 черезблок 4 управления полностью заполняют счетчик 3, в результате чегоблок 5 вырабатывает максимальнуювеличину напряжения 11 обратнойсвязи, а на первом выходе блока 4,управления появляется импульс Цп.Передний Фронт последнего через фор-мирователь 7 переднего фронта устанавливает КЯТ-триггер 11 в единичное состояние спустя время, определяемое задержкой времени срабатыватого выхода на вход слежения реверсивного счетчика 3. При этом величина аппроксимирующего напряжения Ц блока 5 увеличится на единицу дискретности 6 и примет значение, лежащее в интервале Г 11 (С,), 11 (г.)+Ь, причем случай У Й,)У (й, ) приведет к срабатыванию компаратора 2. Выходной импульс блока 2 появится на выходе элемента 13 ИЛИ после прихода соответствующего тактового импульса 11, лишь спустя время задержкиопределяемое временем срабатывания блоков 4, 3, 5, 2, 9 и 13. Элемент 12 необходим для согласования быстро" действия блоков 5, 2, 4 и 6 и задерживает тактовые импульсы 11, на время2 1) (1)(2) 6 ) С ния 5 локов 3 и 4, Этот же импульс 11, через элемент 6 ИЛИ одновременно запрещает прохождение импульсов компаратора 2 через элемент 9 ЗАПРЕТ и .разрешает прохождение импульсов оп через элемент 10 И и 13 ИЛИ на Р- вход Р-триггера 14. Импульс 11 выработанный блоком 1 в момент , задержанный элементом 12, воздействует на синхронизирующий вход Р-триг гера 14, в результате чего на выходе последнего спустя время задержкиопределенное задержкой срабатывания блоков 3, и, 6, 10 и 13, появится соответствующий импульс ( "1" 15 выходного унитарного кода). До появления импульса 11, КЯТ-триггер 11 работает в счетном режиме, изменяя после прихода каждого тактового импульса П свое состояние на противо положное. Таким образом, за счет ус тановки КЯТ-триггера 11 в единичное состояние (в рассматриваемом случае) не допускается случайный сбой в выходном коде из-за неправильного фаэирования выходных импульсов опКЯТ-триггера 11, Величины задержек выбираются из условия при выполнении которого в момент нре. мени й= + может быть реализована запись в Р-триггер 14 состояния КЯТ- триггера 11. 35Когда значение Цпревьппает 11 в некоторый момент времени 1 импульс 11 блока 1, воздействуя на Т-вход КЯТ-триггера 11, изменит состояние последнего на нулевое, Импульс 01 не 40 изменит состояния реверсивного счетчика 3, так как блок 4 управления блокирует прохождение этих импульсов на вход сложения реверсивного счетчика 3 при полном его заполнении.45 В момент времени С=1+в Р-триггере 14 запоминают значение сигнала 0, т,е. при превышении входным сигналом 11 д номинального значения Ун для данного преобразователя 5 код напряжение ныходной сигнал 11,4 блока14 будет повторять через время за. держки ь сигнал он блока 11. При этом дельта-модулятор работает устой. чино, на его выходе при выполнении 55 условия У ъ Ц 4 формируется код - чередукипаяся последовательность единиц и нулей, соответствующая значению 11. Работа устройства при последующем уменьшении входного сигнала 11,с (У 4 в некоторый момент времени с (фиг. 3) характеризуется тем, что после прихода очередного тактового импульса "з, импульс 1), поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 3. При этом аппроксимирующее напряжение 11- уменьшится на единицу дискретности А и станет меньше вход. ного сигнала ". 11,1, что приведет в момент времени С=С+ 7, к появлению на выходе компаратора 2 положительного.,потенциала, До момента времени С=С+ величина 11 примет нулевое значение, разрешая прохождение импульсов У через элемент 9 ЗАПРЕТ и запрещая прохождение и.пульсон 10 через элемент 10 И. Поэтсму н момент времени й=С + с на Р-вхсд блока 14 поступает сигнал 11 сост;,етствующий сигналу П компаратора .". в момент С=Т, Благодаря этому на выходе устойчиво работающего дельта-модулятора (как и н предыдущем случае) появится коц, соответствующий величине входного сигнала,При изменении полярности нходно-. о сигнала У,О, работа дельта-модулятора происходит следующим образом. В некоторый момент времени ,4 (допустим, что изменение полярности Гпроисходит н момент времени гр. Я Йц, С) ), появится импульс 11 на втором выходе блока 4 управления, фиксирующего полное обнуление счетчика 3. Этот импульс через формирователь 8 переднего фронта устанавливает КЯТ-триггер 11 в нулевое состояние (незанисимо от егс предыдущего состояния) и через элемент 6 ИЛИ запрещает прохождение импульсон У через элемент 9 ЗАПРЕТ, Одновременно блок 4 управления блокирует прохождение импульсов 11, на вход вычитания реверсивного счетчика 3, благодаря чему н работе дельта- модулятора также не наблюдается сбоев.Вслед за увеличением значения 11 выше нулевого уровня дельта-модулятор переходит в сбычный режимг работы, В этом случае величина , определяется задержкой времени срабатывания блоков 4, 3, 5, 2, 9 и 13 и равна величине , н предыдущем слу чае, Величинаопределяется за57849 5 10 20 5 12 держкой времени срабатывания блоков Э, 4, б, 10 и 13 и соответствует величине С в предыдущем случае.Условия (1) и (2) легко осущест" вимы в реальном устройстве, так как задержка времени срабатывания аналоговых блоков 2 и 5 обычно больше задержки времени срабатывания цифровых блоков.Дельта-модулятор в промежутки времени 8ф 1 Й и блокирует Выход компаратора и одновременно формирует чередующуюся из единиц и нулей импульсную последовательность, что соответствует ограничению входного сигнала Пна уровне 0 н (или 0). Таким образом, выходной дельта-код устройства вне зоны ограничения всег да соответствует входному сигналу независимо от того, сколько раз и на какую длительность 11 ц превышает 11, (или нике О),Формула изобретения Ьблока управления н подключен к выходу компаратора, вход первого формирователя переднего фронта объединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вход второго формирователя переднего фрбнта.объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и подключен к второму выходу блока управления, третий и четвертый выходы которого соединены с входами соответственно вычитания и сложения реверсивного счетчика, выходы формирователей переднего фронта подключены к соответствующим установочным входам КБТ-триггера, счетный вход которого объеди.нен с входом элемента задержки и тактовым входом блока управления, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого объединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ и подключен к выходупервого элемента ИЛИ, выходы элементов И и ЗАПРЕТ соединены с входамивторого элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному вхо30 35 40 1, Дельта-модулятор, содержащий компаратор, блок управления, реверсивный счетчик, преобразователь, код-напряжение, генератор тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ, эле" мент И и О-триггер, выход которого является выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом блока управления, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, информационные входы блока управления объединены с соответствующими входами преобразователя код-напряжение и подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, первый вход компаратора является входом устройства, второй вход компаратора соединен с вь 1 ходом преобразователя код-напряжение, о т л и ч аю щ и й с я .тем, что, с целью повышения функциональной надежности и достоверности преобразования, в него введены два формирователя переднего фронта, КЯТ-триггер, элемент задержки, второй элемент ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, разрешающий вход которого объединен с управляющим входом ду В-триггера, синхронизируюшнй вход которого соединен с выходом элемента задержки.Дельта-модулятор по п. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что блок управления выполнен на элементе НЕ, элементе ИЛИ-НЕ, элементеИ и двух элементах ЗАПРЕТ, первыеразрешающие входы которых объединены и подключены к тактовому входублока управления, второй разрешающий вход первого, элемента ЗАПРЕТобъединен с входом элемента НЕ иподключен к управляющему входу блока,управления, выход элемента НЕ соединен с вторым разрешающим входом вто"рого элемента ЗАПРЕТ, соответствующие входы элементов ИЛИ-НЕ и И объединены и подключены к соответствующим информацйонным входам блокауправления, выходы элементов И иИЛИ-НЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока управления и подключены к запрещающим входам соответственно второго и первого элементов ЗАПРЕТ, выходы которыхявляются соответственно третьим ичетвертым выходами блока управления.1257649 Составитель О,РевинскийТехред И.Верес симишин орректо М.Петрова ед Заказ 5041/5 роект оизводственно- полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тираж 816 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 035, Иосква, Ж, Раушо ко и от ская Подписноетета СССРытийаб, д. 4/5