Способ аналого-цифрового преобразования широкополосных сигналов и устройство для его реализации

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ и 932612 Союз СоветскнкСоциапистнческизРеспублик(51)М. Кл,Н 03 К 1 УЦ еоеударетвеаЮ конитвт СССР по делен иавбретеиий и открытийОпубликовано 30,05.82. Ьитллетень,йе 20 Дата опубликования описаиня 30 05.82(72) Авторы изобретения В,А.Вавилов, В.М.Мамро и В.А,Цысов 7) Заявитель 4) СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-вычислительных и контрольно-измерительныхсистемах различного назначения,Известен способ аналого-цифрового преобразования (, способ считывания),в котором кодируемый сигнал подают.на сигнальные входы группы пороговых элементов, количество которыхравно числу уровней квантованиясигнала, а расстановка опорных уровней пороговых элементов соответствует закону квантования, результатомсравнения сигнала с опорными уровнядми является срабатывание части пороговых элементов, а унитарный код,получаемый на выходе группы порого"вых элементов, может быть преобразован в двоичный. Минимальный период30дискретизации сигнала в аналогоцифровой преобразователь АЦП) параллельного типа определяется временемрабочего цикла одного порогового эле" мента. Частота дискретизации достигает 50100 .МГц 1.Недостатком является громоздкост из-за использования большого количества пороговых элементов.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ аналого-цифрового преобразования широко полосных сигналов, включающий операции интегрирования входного сигнала в пределах интервала выборки и формирования выходного кода.Устройство для реализации извест,ного способа содержит пороговые элементы, сигнальные входы которых через коммутатор подключены к шине входного сигнала,а управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с шиной сигнала дискретизацииГ 2,Надостатками известных способа и устройства являются ограниченные быст..родействие и точность преобразованияограниченная полоса частот кодируемого сигнала. Причина этих недостатков заключается в необходимости проведения операции дискретизации в аналоговой форме с помощью аналоговогоустройства выборки и запоминания.Чем больше величина постоянной времени этого устройства, тем уже полоса частот кодируемого сигнала. 10Однако в момент хранения постояннаявремени должна быть как можно больше, цтобы обеспечить достаточноевремя запоминания, необходимое дляквантования сигнала, 5Цель изобретения - увеличениебыстродействия и точности преобразования.Поставленная цель достигается тем,что в способе аналого-цифрового преоб.щразования широкоплосных сигналов,включающем операции интегрированиявходного сигнала в пределах интервала выборки и формировании выходногокода, перед операцией интегрирования д 5выделяют части входного сигнала, ограниченные во времени интервалом выборки и нижним и верхним пределами ограничения амплитуды, устанавливаемыми в соответствии с уровнями квантова-З 0ния, а после интегрирования этихчастей входного сигнала осуществляетсравнение результатов интегрированияс эталонным сигналом,В устройстве для осуществленияспособа, содержащем пороговые элемен.35ты, сигнальные входы которых черезкоммутатор, подключены к шиневходного сигнала, а управляющийвход коммутатора соединен с первым40выходом блока управления, вход ноторого соединен с шиной сигнала дискре.тизации, второй выход блока управления соединен с управляющими входамипороговых элементов, выполненных напоследовательно соединенных между со.45бой двустороннем амплитудном ограничителе входного сигнала, интегратореи компараторе, а также коммутатореинтегратора, управляющий вход которого соединен с управляющим входомпорогового элемента, а выход - с управляющим входом интегратора,На фиг, 1 приведены эпюры сигналов, поясняющих способ аналого-цифрового преобразования; на фиг. 255рабочая область одного из пороговыхэлементов; на Фи, 3 - взаимноерасположение рабочих областей трех 2 4пороговых элементов, на фиг,1 - устройство для осуществления способааналого-цифрового преобразования.Способ предусматривает формирова.ние интервала выборки из импульсовсигнала 1 дискретизации, причемначало интервала выборки формируютпередним Фронтом импульса, разрешающего интегрирование сигнала 2,а конец интервала выборки формируют выключением сигнала на входевсех пороговых элементов импульсов 3до окончания импульса, разрешающегоинтегрирование, там же изображенсигнал Б(1) и сигнал Бой),действующий на входах пороговых элементов. Выделена рабочая область одного из пороговых элементов, образуемая интервалом выборки Ь Й В иучастком на оси амплитуд 2 Ь, связанным с опорным уровнем этого элемен,та Боп. Результат интегрированиясигнала в пределах рабочей области 5сравнивают с эталонным уровнем Бпричем на выходе этого порогового эле.мента вырабатывается логическая "1",когда результат интегрирования оказывается. выше эталонного уровня.В интеграторе порогового элементаосуществляется интегрирование частисигнала Бп(1) =Б(1) -(Боп -Ь),ограниченной пределами интервала выборки.10-Т 1 +Т. Линейно изменяющийся сигнал, проходящий через точку ф 11 щ(лил), может быть выражен в следуюЩем виДе БПт.)=БОПВ+Б(Ъ ) (С О)БопФ="-щ+Б(о) (-о). Р .у .тат интегрирования сигнала для време ни,1 Со+ Т равен Я(йС 1 +Т)=2 Б 1 о)ОТ - 2 Б (о)оТ = 0 ) Результат не зависит от скорости и направления изменения сигнала, т.е. от величины и знака производной Б (г,) .Если линия изменения сигнала проходит через центр рабочей области, то и=О, Б(г)=Ь+Б (г,) (- ,) и Я(1 +Т) =2 ТЬ.П ри 7 Б(Й ) Т С Ь сигнал пере секает вертикальные линии йо-Т и йо+Т, Если скорость изменения сйгнала Б(й,)значительна, Б ЩТ)Ь сигнал пересекает горизонтальные ли30 Формула изобретения 1. Способ аналого-цифрового преобразования широкополосных сигналов,М 7 9326 следовательности импульсов,сдвинутые на время равное интервалу выборки. .Задержанная последовательность 3 1,фиг 3) управляет работой коммутатора 2, опережающая последовательность 2, фиг.3) поступает на коммутаторы 3 интеграторов всех пороговых элементов одновременно.Работа коммутатора 2 и амплитудного ограничителя 4 порогового элемен О та отражена на фиг.4. Тонкой ли.нией обозначен входной сигнал Яй), толстой - сигнал на выходе компаратора сигнала. Горизонтальные уровни Боп+ Ь и Яоп- Ь обозначают 15 уровни ограничения одного из пороговых элементов. Ограничение сигнала на входе порогового элемента приводится с целью исключения зависимости ошибки срабатывания от скорости измерения сигнала.Импульс опережающей последовательности, разрешает интегрирование сигнала в каждом пороговом элементе. Амплитудный ограничитель 4 доро гового элемента вырезает из сигнала узкую полоску Яоп+ 11, Каждый из импульсов опережающей последовательности включает коммутаторы 3 всех пороговых элементов одновременно, разрешая интегрирование сигнала в интеграторах 5. Результат,интегрирования сравнивается с эталонным уровнем компаратора 6. Если результат интегрирования превышает эталонный уровень, на выходе компаратора появляется логическая "1", которая/поступает на выход порогового элемента. На выходе АЦП появляется унитарный код.40 12 8включающий операции интегрированиявходного сигнала в пределах интервала выборки и формирования выходного кода, о т л и.ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения быстро.действия и точности преобразования,перед. операцией интегрирования выделяют части входного сигнала, ограниченные во времени интервалом выборки и нижним и верхним пределамиограничения амплитуды, устанавливаемыми в соответствии с уровнямиквантования, а после интегрированияэтих частей входного сигнала, осуществляют сравнение результатовинтегрирования с эталонным сигналом.2. Устройство для осуществленияспособа по и,1, содержащее пороговыеэлементы, сигнальные входы которыхчерез коммутатор подключены к шиневходного сигнала, а управляющий входкоммутатора соединен с первым выходом блока управления, вход которогосоединен с шиной сигнала дисретизации, отличающееся тем,цто, второй выход блока управлениясоединен с управляющими входамипороговых элементов, выполненныхна последовательно соединенных междусобой двустороннем амплитудном ограничителе входного сигнала, интеграто.ре и компараторе, а также коммутаторе интегратора, управляющий входкоторого соединен с управляющим входом порогового элемента, а выходс управляющим входом. интегратора..Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ионолитный АЦП с рабочейчастотой 30 ИГц. - "Электроника",1978, У 92. бахтиаров Г.Д, Аналого-цифровые преобразователи. - "Зарубежнаярадиоэлектроника", 195, Ю 1,прототип).932612 Составител В.Махнановедактор Н,Гришанова Техред И. Гайду Корректор У,Пономарт а филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,г ю3805/77 Тираж 954 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписнота СССРтийнаб., д. М 5 комит.и открцаушска