Устройство для аналого-цифрового преобразования импульсных сигналов

15 Ь 472 35К ус Ч 2 1 мин (1) где Ч - шаг квантования И-разрядного ЦАП 5,причем коэффициент передачи усилителя 2 40 К усЧ (2 1) 7 макс (2)Если условие (1) выполняется, аусловие (2) не выполняется, необходимо увеличить разрядность И и умень 45шить шаг квантования ЦАП 5, При изменении диапазона П входных полезныхсигналов коэффициент К, передачиусилителя 2 изменяется согласно выражениям (1) и (2),5 ОПередаточная функция И(р) ФНЧ 6выбирается как дополнение к передаточной Функции И,1(р) ФВЧ 1, т,е.1,(р) " 1 - И (р) . Фильтры соЬраны назвеньях первого порядка.Резистивный делитель 12 (Фиг, 2),входящий в состав АЦП 4, формируетуровни квантования сигнала в соответ,компаратора 1 О, а также шифратор 1.1резистивный делитель 12,На Фиг. З,а кривой 1 изображен,входной полезный сигнал Ч колоколообразной формы, кривой 2 - низко 5частотная (НЧ) помеха Х(1), а ломаной 3 - высокочастотная (ВЧ) помехаБ. На Фиг. З,б кривой 2 изображенсигнал 1(1:) на выходе ФВЧ 1 (фиг. 1), идля сравнения с ним кривой 1 изображен полезный сигнал Ч( 0 и ломаной3 изображена ВЧ-помеха Б(с) . Нафиг. З,в кривой 1 изображен сигналЧ с выхода аналогового сумматора3 (фиг, 1), а кривой 2 - сигнал Р,импульсы, поступающие на АЦП 4(фиг. 1), изображены на фиг. З,г,Сигнал У(1.) с выхода ФНЧ б (Фиг. )изображен на Фиг. ЗдНа Фиг. 4,а,б,в,г,д изображенывременные диаграммы процессов, протекающих в тех же точках устройства,что и на фиг. З,а,б,в,г,д, Разница 25состоит лишь в том, что входной полезный сигнал Ч имеет прямоугольную Форму,Усилитель 2 (Фиг, 1) необходимцля согласования входного полезногосигнала иэ диапазона 1) = Ч - с сигналом поступающим с выхода ЦАП 5. Коэффициент Кпередачи усилителя 2 определяется из соот- ношения 5 4ствии с используемой шкалой квантования,Сумматоры 7 (фиг. 2) предназначеныдля формирования сигналов разностимежду входным полезным сигнаом и уровнями квантования,Усилители-ограничители 8 (фиг. 2)устанавливают сигналы разности, поступающие с сумматоров 7, до диапазонавходных рабочих напряжений вероятностных реле 9 и ограничивают сигналы дляпредотвращения режима насыщения усилителей. В качестве усилителей-ограничителей 8 используются двухсторонниеограничителиВероятностные реле 9 (Фиг, 2) определяют состояние полезных сигналовотносительно порога 1 в, в условияхпомех. В качестве вероятностных релеиспользуются высокочастотные реле,Компараторы 10 служат для согласования выходных уровней сигналов вероятностных реле с уровнями сигналовшифратора 11,Шифратор 11 предназначен для преобразования унитарного кода в двоич"ный код, а также для обеспечения принудительного обнуления АЦП при помощи сигнала "СЬрос" во время переходного процесса.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии АЦП 4 (Фиг.1)обнулен сигналом "СЬрос". При этом на его выходе нулевой код, При отсутствии на входе устройства информационных импульсов Ч(е) (Фиг. За, кривая 1) и наличии только НЧ-помехи Х (Фиг. З,а, кривая 2) и ВЧ-помехи Б (Фиг. З,а, ломаная 3) ФВЧ 1 подавляет НЧ-помеху Х(1), пропуская только ВЧ-помеху Б(с). Высокочастотная помеха Б(с) усиливается на усилителе 2 и поступает на вход аналогового сумматора 3. Нулевой код, записанный на АЦП 4, поступает на вход ЦАП 5. Поэтому коду соответствует нулевой потенциал Г(е) на выходе ЦАП 5 (фиг, 3, ломаная 2). Нулевой потенциал, поступающий с выхода ЦАП 5 на вход ФНЧ Ь, повторяется на его выходе У(е) = 1(с) = 03 и поступает на второй вход аналогового сумматора 3 (фиг. З,д), Таким образом, ВЧ-помеха Б(с) поступает с выхода аналогового сумматора.3 на вход АЦП. АЦП 4 является помехоустойчивым, В его.5 1647 состав входят вероятностные реле 9 (фиг. ч), которые определяют состояние входных сигналов относительно уровня порога Б , На выходе вероятностного реле 9 Формируются сиг 5 налы, пропорциональные вероятности превышения входным сигналом уровня. Так как вероятность превышения ВЧ-помехой Я(с) этого порога 1 О близка к нулю, то вероятностные реле останутся в нулевом состоянии. В нулевом состоянии останутся компараторы 10 (Фиг, ч), а следовательно, не изменит своего нулевого состояния и 5 шифратор 11 (Фиг. 2), входящий в состав АЦП 4, Таким образом, АЦП 4 не изменит своего состояния и на его выходе будет записан нулевой код.20При поступлении на вход устройства в момент с полезного сигнала положительной полярности Ч с наложенной на него НЧ-помехой Х и ВЧ-помехой Я(с) (Фиг.3,а) ФВЧ 1 25 подавляет НЧ-помеху Х(с), пропускает практически без искажений ВЧ-помеху Я(с) на всем интервале времени и в начальный период От С, дополезный сигнал 7(1). В это время можно принять 7(с) Б(с). Таким образом, на выходе ФВЧ 1 Формируется сигнал ц(е)(фиг, 3,б, кривая 2) с наложенной на него ВЧ-помехой Я(с) (Фиг, З,б, ломаная 3), Аддитивная смесь си нала (с) и ВЧ-помехи Я(С) поступает на усилитель 2, где усиливается с коэффициентом передачи К, .и поступает на вход аналогового сумматора 3. На другой вход аналогового сумматора 3 поступает сигнал У положительной обратной связи, который равен нулю до момента (фиг. 3,д), поэтому в интервале от45 йдо й сигнал (с) = Б(1:) К ус фЧ(С) К с. Сигнал 7(с), искаженный усиленной с коэффициентом К с ВЧ- помехой Я(с), поступает с выхода аналогового сумматора 3 на вход АЦП 4, В АЦП ч (фиг. 2) этот сигнал поступает на первые входы сумматоров /, на другие входы которых 1 поступают с соответствующих выходов резистивного делителя 1.2 напряжения порогов 0,5 ц-(п,5)1. Таким образом, на выходах сумматоров 7 образуются алгебраичес 55Л кие суммы .(с) сигналов; Ч(е), одного из напряжений порогов 0,5 ц-.(п,5)Ч и усиленной ВЧ-помехи Я(й), т.е. 25 6,(С) = О(Е) - (1-0,5) с+Я (С) К у11,и,Сигналы ;,(с) поступают на соот 1ветствующий усилитель-ограничитель 8(Фиг. 2). Коэффициенты передачи каждого усилителя-ограничителя К == 2 П, р и. Усиленные на усили 1телях-ограничителях 8 сигналы .(е)поступают на соответствующее вероят,ностное реле 9 (фиг. 2). При нарастании входного полезного сигнала будетнарастать также сигнал на входе вероятностных реле 9. Следовательно,будет возрастать и вероятность превышения этим сигналом в условиях ВЧпомехи уровня порогав . Поэтомуна выходе вероятностных реле будутформироваться сигналы, пропорциональные этим вероятностям, Как толькоэти сигналы превысят значение, соответствующее вероятности 0,5, на выходе соответствующих компараторов 1 Опоявятся "1", Так, в момент(Фиг,3)на выходе вероятностного реле 91(фиг. 2) младшего уровня сформирует ся сигнал Ц, , соответствующий этойвероятности, 3 то соответствует Превышению полезным сигналом 7(с) уровняЧ/2. На выходе компаратора 10, вэтот момент появится "1", Вероятностьпревышения входными сигналами остальных вероятностных реле 9 - 9 уровня , в это время близка к нулю,Поэтому выходные сигналы этих релене превысят уровня 1 и реле 9-пор9останутся в исходном состоянии,Следовательно, и компараторы 010останутся в нулевом состоянии,Таким образом, на входа шифратора 11(фиг. 2) будет сформирован унитарныйкод, соответствующий младшему уровнюквантования, С приходом тактового импульса (фиг. 3,г) в моментна вы- ходе шифратора 11 будет сформировандвоичный код, соответствующий унитарному коду на его входе. Моментыи с близки между собой, максимальнаяразность между ними составляет периодповторения тактовых импульсовс4 д е (фиг. 3, г), Сформированный код с единицей в младшем первом разряде и нулями в остальных разрядахпоступает на вход ЦАП 5 (Фиг. 1), на выходе которого Формируется потенциал Р(С), соответствующий этому коду (Фиг. 3,в, ломаная 2). СигналР(с) с выхода ЦАП 5 поступает на .ФНЧ 6, где сглаживается, СигналУ(с) (фиг, З,д) с выхода ФНЧ 6 поступает на аналоговый сумматор 3(фиг,1), где происходит восстановле 5ние полезного сигнала Ч(с)К аусзначит, и входного полезного сигналач(с) . Восстановленный полезный сигнал ч(с) = к 11(с) + У(с) (фиг.З,в, 1 Окривая 1) с выхода аналогового сумматора 3, искаженный ВЧ-помехой,поступает на вход АЦП Й, Закончилсяпереьй такт работы устройства. Таким образом, на входе АЦП ч устра,иена НЧ-помеха и восстановлен полезный сигнал, а АЦП ч устраняет ВЧпомеху и преобразует полезный сигналв код, При дальнейшем нарастании поЛезного сигнала устройство работаеттак же, как И на первом такте. В,зависимости от крутизны входного полезного сигнала (Фиг. 3, 1) в моментсработает следующее. вероятностное реле 9 или несколько вероятност 25ных реле, входящих в состав АЦП(фиг, 2). В момент с с приходом3тактового импульса изменится код навыходе АЦП 4 в соответствии с новымзначением входного полезного сигнала, Аналогично работает устройство,при обработке заднего фронта полезного входного сигнала ч(с) (фиг.3).При обработке полезного сигналаЧ(с) с большой крутизной фронтов 35(фиг., Ч), искаженного НЧ- и ВЧ-помехами, устройство работает аналогично.Отличие заключается лишь в том, чтов зависимости от крутизны входногополезного сигнала срабатывают на пер Овом же такте несколько вероятностныхреле 9 (фиг. 2). Этим обеспечивается,восстановление полезного сигнала сбольшой крутизной фронтов на входеАЦП ч.(Фиг. 1) с первого же такта и 45преобразование полезного сигнала вкод на его выходе..Формула изобретенияустройство для аналого-цифро О вого преобразования импульсных сигналов, содержащее фильтр верхних частот, выход которого соединрн с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу аналогового сумматора, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него" введены фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход является шиной "Сброс", третий вход является шиной тактовых импульсов а выходы соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя и являются выходной шиной, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входу аналогового сумматора, вход фильтра высокой частоты является входной шиной.2. Устроиство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровой преобразователь выполнен на резистивном делителе, шифраторе и и цепочках, каждая из котОрых сОстОит из последовате.пьно соединенных сумматора, усилителя-ограничителя, вероятностного реле и компаратора, причем первые входы сумматоров объединены и являются первым входом аналого-цифрового преобразователя, выходы компараторов соединены с первого по и-й входами шифратора, (и+1)-й вход которого является вторым входом аналогоцифрового преобразователя, (и+2)-й вход шифратора является третьим входом аналого-циФрового преобразователя, выходы шифратора яв.пяются выходами аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов соединены сшиной соответствующего потенциала, вторые входы сумматоров соединены с соответствующими выходами резистивного делителя, первый. вход которого является шиной опорного напряжения, а второй вход - шиной нулевого потенциала.1564725 Ий хИ 3 зИ чИ кИ) зи) бчйиИ оставитель Н. Козлоехред Л. Сердюкова Лежнина еда кт Корректор С, Шекмар аказ 1165 Тираж 665 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС5, Раушская наб., д. 4/5