Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

(22) Заявлено 01,02,80 (21) 2851133/18 21с присоединением заявки УЙао делеи нзебретеннй н еткрытнй(72) Авторы изобретения Т, К, Исмаилов, ф, М. Аллахвердов, К, Х, Исмаилов,Ю. В. Каллиников и Э. А, ВартапетовСКБ радиофизического приборостроения Научнго"центра "Каспий" 1АН Азербайджанской ССР ,(54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к преобразованию и кодированию информации и может б ть использовано для эффективного сжатия преобразуемой информации.Известен адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий два счетчика, один из которых реверсивный, два блока переноса кода, формирователь временного интервала, блоки совпадения единиц" . и нулей", два триггера, генератор импульсов, два формирователя импульсов, двате элемента И, два элемента ИЛИ и элемент задержки, причем, выход формирователя временного интервала соединен с первым элементом И, включенным на входе накопительного.счетчика, выходы разрядов15 которого соединены с первыми входами первого блока переноса кода, счетный вход реверсивного счетчика через первый элемент ИЛИ подключен к выходам пер 20 вого и второго элементов И, входы второго элемента И соединены с выходом генератора импульсов и с единичным выходом первого триггера, подключенным через 2первый формирователь импульсов и элемент задержки ко входу формирователя временного интервала, выход которого черезвторой формирователь импульсов соединенсо вторыми входами первого блока переноса кода, с "единичным входом первоготриггера и первым входом второго элемента И, выходы разрядов накопительногосчетчика через второй блок переноса кодасоединены со входами разрядов реверсивного счетчика, выходы разрядов которогочерез блок совпадения "единиц" подключены к нулевому входу второго триггера,а через блок совпадения "нулей - ковторому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входомвторого триггера, причем "единичный" входпоследнего подключен к выходу первогоформирования импульсов 1,Однако это устройство недостаточноэффективно работает в области стационарности преобразуемой функции, когда онане изменяется или изменяется во временинезначцтельно. Несмотря на то, что в этих8766 областях сигнал не несет существенной1 информации, устройство формирует отсчеты, определяемые во времени емкостью реверсивного счетчика и частотой генератора импульсов. Это снижает коэффициент сжатия информации, Эффективно устройство работает в узкой области, в основном для быстроизменяюшихся процессов, когда приращение сигнала превышает половину- объема реверсивного счетчика. Кроме того, 1 О момент существенного отсчета в устройстве определяется не по текущему сигналу, а по отсчету, отстоящему по времени навеличину квантования, т.е, с запаздыванием, Это увеличивает динамическую погрешность работы устройства. Существенный отсчет имеет динамическую погрешность осреднения и аппроксимации, что снижает точность преобразования.Целью изобретения является повыше ние точности за счет уменьшения динами-. ческой погрешности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий формирователь 25 эталонного временного интервала, элемент задержки, первый триггер, генератор импульсов, блок переноса кода, подключенный к выходам первого реверсивного счетчика, входы блока совпадения "нулей" подклющ чены к выходам второго реверсивного счетчика, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, два входа второго элемента ИЛИ подключены, соответственно, к выходам первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к единичному выходу второго триггера, введены регистр сдвига, два блока вычитания импульсов, два блока сдвига совпадающих импульсов, блок переключе . ния, блок цифрового задания апертуры, цифровой компаратор, третий и четвертый триггеры, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, третий, чег. вертый, пятый и шестой элементы ИЛИ, причем входная шина устройства подключена к первым входам первого и второго блоков-сдвига совпадающих импульсов и0 к информационному входу регистра сдвига, сдвиговый вход которого соединен со вторыми входами первого и второго блоков сдвига совпадающих импульсов, с в ходом генератора импульсов, а выход ы55 регистра сдвига подключен к третьему входу первого блоха сдвига совпадающих импульсов, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму 224входам первого блока вычитания импульсов, первый выход которого подключен ко второму входу первого элемента И и к счетному входу третьего триггера, выход которого подключен к третьему входу второго блока сдвига совпадаютцих импульсов, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, к первым и вторым входам третьего элемента ИЛИ и второго блока вычитания импульсов, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подклюЧен к первому входу, четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, подключенного первым входом к выходу третьего элемейта ИЛИ, а вторым входом - к первому входу пятого элемента ИЛИ и ко второму выходу первого блока вычитания импульсов, третий выход которого подключен ко второму входу третьего и первому входу пятого элементов И,/выход четвертого элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера и через формирователь элатонного временного инФервала подключен к единичному входу первого триггера, единичный выход которого подключен к первому входу пятого эгймента И, ко входу формирователя импульсов и к первым входам шестого и оедьмого элементов И, вторые, входы которых под- ключены, соответственно, к четвертому и пятому выходам первого блока вычита-, ния импульсов, а выходы подключены, соответственно, к первому и второму входам блока переключения,. третий и чети вертый входы которого подключены к выходам четвертого триггера, счетный вход которого подключен к выходу блока совпа дения нулей, а первый и второй выходы блока переключения подключенияк первому и второму счетным входам второго ревер-.сивного счетчика, вторые выходы которого подключены к первым входам цорово,го компаратора, вторые входы которого подключены к выходам блока цифрового задания апертуры, а выход подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу блока переноса кода, при этом выход второго элемента ИЛИ подключен.к счетному входу первого реверсивного счетчика, первый и второй знаковые входы которого подключены к выходам первого трютера, нулевой вход которого подключен к выходу пятого элвкента И,шина"Пукс" устройства подключена ко входамобнуления первого реверсивного счетчикаи четвертого триггера, ко вторым входампятого и шестого элементов ИЛИ, а такжечерез элемент задержки - к нулевому входу второго триггера, выход пятого элемента ИЛИ подключен к единичному входу-первого триггера, а выход шестого элемента ИЛИ подключен ко входу установки "1второго реверсивного счетчика.На чертеже представлена блок-схемаадаптивного аналого-цифрового преобразователя,Схема содержит два реверсивных счетчикаи 2, регистр 3 сдвига блок 4 1 ьпарового задания апертуры, цифровой компаратор 5, блок 6 совпадения "нулей",блок 7 переноса кода, генератор 8 импульсов, блоки 9 и 10 вычитания импульсов,блок 11 переключения, формирователь 12 . 1 оэталонного временного интервала, блоки13 и 14 сдвига совпадающих импульсов,четыре триггера 15-18, семь элементовИ 19-25, шесть элементов ИЛИ 26-31,формирователь 32 импульсов и элемент 33 2 ззадеряхи, Входная клемма 34 устройстваподключена к первым входам блоков 13и 14 сдвига совпадающих импульсов, атак же - к информационному входу реги-;стра сдвига 3, сдвиговый вход 36 которогообъединен сс вторыми входами блоков 13 и14 и подключен.к выходу генератора 8 им, пульсов.Выход 36 регистра сдвига 3 подключенк третьему входу блока 13 выходы 37 зи 38 которого подключены к входам блока9 вычитания импульсов, информационный."модульный" выход 39 которого подключен ко второму входу элемента И 21 ик счетному входу триггера 15, Знаковый 40"плюсовой" выход 40 блока 9 подключенко второму входу И 19 и первому входуэлемента ИЛИ 29, Знаковый "минусовой"выход 41 блока 9 подключен ко второмувходу элемента И 20 и первому входу 45элемента И 23, Информационные выходы42 и 43 блока 9 подключены ко вторымвходам элементов И 24 и 25. Выход 44триггера. 15 подключен к третьему входублока 14, выходы 45 и 46 которого подключены ко входам элемента ИЛИ 26 иблока 10 вычитания импульсов. Шина"Пуск 47 устройства подключена к входам обнуления реверсивного счетчика 1и триггера 18, ко вторым входам элементов ИЛИ 29 и 31, а также ко входуэлемента задержки 33, выход которогоподключен к нулевому входу 48 триг егера 16, "единичный" вход 49 которого подключен к выходу формирователя эталонного временного интервала 12, подключенного входом ко второму входу элемента И 22 и к "нулевому выходу 50триггера 16, "единичный" выход 51 кото.рого подключен к первым входам элемеНтов И, 24 и 25, ко второму входуэлемента И 23, а также ко входу формирователя импульсов 32, подключенноговыходом ко второму входу элемента ИЛИ30. Выход элемента ИЛИ 29 подключенк "единичному" входу 52 триггера знака17, "нулевой" вход 53 которого подключен к выходу элемента И 23, выходы же54 и 55 триггера 17 "вычитания ревер- .сивного счетчика 1, счетный вход 56 которого, подключен к выходу элемента ИЛИ28, а выходы 57 разрядов счетчика родкпючены к информационным входам блока7 переноса кода, подключенного управляющим входом к выходу элемента ИЛИ 30.Выходы элементов И 24 и 25 подключенык информационным входам 58 и 59 блокапереключения 11, управляющие входы 60и 61 которого подключены к выходам триггера 18, выходы же 62 и 63 блока 11подключены к счетным входам сложенйеи "вычитание" реверсивного счетчика 2, выходы 64 разрядов которого подключены ковходам блока 6 совпадения "нулей", а выходы бЬ разрядов - к первым входамцифрового компаратора 5, вторые входы66 которого подключены к выходам блока 4 цифрового задания апертуры; Вход67 "Установки 1" реверсивного счетчика2 подключен к выходу элемента ИЛИ 31подключенного первым входом к выходу.цифрового компаратора 5 и третьему входу элемента ИЛИ 30 и первой выходнойшине 68 устройства. Вторая выходнаяшина 69 устройства подключена к первому входу, элемента ИЛИ 30, счетномувходу триггера 18 и к выходу блока 6совпадения нулей", Третьи выходные шины 70 устройств подключены к выходамблока 7 переноса кода. Выход элементаИЛИ 26 подключен к первому входу элемента И. 19, выход которого подключенко второму входу элемента ИЛИ 27, подключенному первым входом к выходу элемента И 20, первый вход которого подключен к выходу блока 10 вычитания импульсов, Выход элемента ИЛИ 27 подключенк первому входу элемента И 22, выходкоторого подключен к первому входу элемента ИЛИ 28, подключенного вторымвходом к выходу элемента И 21. Устройство работает следующим образом.11 8 зуется код числового эквивалента текущего приращения входной частоты Ь Йотносительно ближайшего существенного отсчета. Это позволяет с помощью цифрово го компарвтора 5 непрерывно следить за изменением входного сигнала и при достижении величиной приращения входного сигнала заданной блоком 4 апертуры, определяемой заданной погрешностью аппроксимации преобразуемой функции, формировать момент существенного отсчета, При срабатывании, цифрового компарвтора 5 сигналом нв выходе 68 через элемент ИЛИ 30 открывается блок переноса кода 7, через которую на выход 70 устройства выдается код существенного отсчета, соответствующий мгновенному значению входного сигнала в мимент отсчета. Непрерывность анализа с сохранением точного цифрового принципа сравнения текущего приращения с апертурой уменьшает динамическую погрешйость; как определение момента существенного отсчета, твк и формирования числового эквивалента существенного отсчета преобразуемого сигнала, Сигналом с выхода компаратора 5 счетчик 2 через элемент . ИЛИ 31 устанавливается в "1". Благодаря этому в реверсивном счетчике 2 формируется каждый раз непрерывный числовой эквивалент текущего привщения входного сигнала относительно предшествущего существенного отсчета. При знакопеременном приращении входного сигнала возможно неоднократное пересечение сигналом одного и того же уровня квантования, образованного предыдущим существенным отсчетом, При этом число в счетчике 2 уменьшается до нуля, а затем меняются знак приращения. Для обеспечения сравнения на компараторе 5 прямых кодов чисел в счетчике 2 используется блок 6 совпаде ния 1 еК", по сигналу на выходе которого триггер 18 меняет свое положение, при котором блок переключения 11 изменяет направление подключения входных последовательностей нв обратное. При этом последовательность +Ву, Ж) поступает на вход 63 "Вычитание, в последовательность - ЬЬ Ь) на вход 62 реверсивного счетчика 2. Поэтому на выходах разрядов реверсивного счетчика всегда образуется модуль приращения входного сигнала, знак которого определяется сигналами на выходах 60 и 61 триггера 18.Изобретение существенно увеличивает коэффициент сжатия информации благодаря45 формула изобретения Адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий формирователь эталонного временного интервала, элемент задержки, первый триггер, генератор им пульсов, блок переноса кода, подключенный к выходам первого реверсивного счетчика, .входы блока, совпадения "нулей" подключены к выходам второго реверсивного счетчика, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формировате 50 55 75622 12тому, что малошрормативные изменения входного сигнала, не достигшие величины апертуры, не передаются на выход устройства. Благодаря точному цифровому способу сравнения при определении моментов существенного отсчета путем анализа непрерывно изменяющегося цифрового эквивалента входного сигнала мижно дополнительно сжать информацию, передавая на 10 выход устройства лишь начальный полныйкод преобразуемого сигнала, а затем передавая на выход только служебную информацию о моментах формирования существенных отсчетов по сигналам на выходах 68 и 69, позволяющих привязать их к аргументу изменяющейся функции, а также знак приращения МЯН ь Чх(Ц, снимаемый с выходов 60 и 61 триггера 18, По этим данным на приемном пункте легко восстановить с заданной точностью преобразуемую функцию, Устройство позволяет реализовать адаптивный анализатор с фиксйроввнной 1 когда передаются все моменты пересечения входным сигналом кввнтованных уровней) и плавающей когда не передаются моменты пересечения одного и того же квантованного уровня) апертурой, В первом случае выходы 68 и 69 объединяются элементом ИЛИ и подаются нв выход устройства. Во втором случае нв выход устройства подаются сигналы только с выхода 68. Изменением кода апертуры в блоке 4 можно менять заданную точность аппроксимации преобразуемой функции, Все это увеличивает эффективность и расширяет функциональные возможности устройства. Непрерывность формирования цифровых эквивалентов входного сигнала и его приращения позволяет применить цифровые способы сравнения и повысить 40точность как преобразования в код входного сигнала, так и определения моментов существенных отсчетов зв счет уменьшения динамических погрешностей осреднения и аппроксимации при преобразовании.грого подключен к нулевому выходу первого триггера и через формирователь эталонного временного интервала подключены кединичному входу триггера, единичныйвыход которого подключен к первому входупятого элемента И, ко входу,формирова-теля импульсов и к первым входам шестого и седьмого элементов И, вторые вхо,ды которых подключены, соответственно,к четвертому и пятому выходам первогоблока вычитания импульсов, а выходы подключены, соответственно, к первому ивторому входам блока переключения третий и четвертый входы которого подключены к выходам четвертого триггера,счетный вход которого подключен к выходу блока совпадения "нулей, а первыйи второй выходы блока переключения цодключены к первому и второму счетным входам второго ревирсивного счетчика, вторые выходы которого подключены к первым входам цифрового компаратора, вторые входы которого подключены к выходам блока шарового задания апертуры,а выход подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к третьему входупервого элемента ИЛИ, выход которогоподключен к управляющему входу блокапереноса кода, при этом выход второгоэлемента ИЛИ подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика, первыйи второй знаковые входы которого подключены к выходам первого триггера,нулевой вход которого подключен к выходу пятого элемента И, шина "Пуск"устройства подключена ко входам обнуления первого реверсивного счетчика ичетвертого триггера, ко вторым входампятого и шестого элементов ИЛИ, атакже через элемент задержки - к нулевому входу второго триггера, выход пятого элемента ИЛИ подключенк единичномувходу первого триггера, а выход шестого элемента ИЛИ подключен ко входуустановки " 1" второго реверсивногосчетчика.1Источники информашти,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМу 443479, кл, Н 03 К 13/20,04,07,72,30 13 87562ля импульсов, два входа второго элемен-,та ИЛИ подключены, соответственно, квыходам первого и второго элементов И,первый вход первого элемента И подключен к единичному выходу второго триггера, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения динамической погрешности, в неговведены регистр сдвига, два блока вычитания импульсов, два блока сдвига сов О падающих импульсов, блок переключения,блок цифрового задания, апертуры, циро.вой компаратор третий и четвертый триггеры, третий, четвертый, пятый, шестойи седЬмой элементы И, третий, четвертый, 15 пятый и шестой элементы ИЛИ, причем входная шина устройства подключена к первым входам первого и второго блоков сдвига совпадающих импульсов и к информационному входу регистра сдвига, сдвиговый вход которого соединен со вторы-ми входами первого и второго блоков сдвига совпадающих импульсов, с выходом генератора импульсов, а выход регистрасдвига подключен к третьему входу первого блока сдвига совпадающих импульсов, первый и второй выходы которого подклюз чены к первому и второму входам первого блока вычитания импульсов, первый выход, которого подключен ко второму входу первого элемента И и к счетному входу .третьего триггера, выход которого подключен к третьему входу блока сдвига совпадающих импульсов, первый и второй выходы которого подключены, соответст-.35 венно, к первым и вторым входам третьего элемента ИЛИ и второго блока вычитания импульсов, выход которого подклю- чен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому - входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, подключенного первым входом к выходу третьего элемента ИЛИ а вторым входом - к первому входуФ45 пятого элемента ИЛИ и ко второму выходу первого блока вычитания импульсов,. третий выход которого подключен.ковторому входу третьего и первому входу пятого элементов И, выход четвертого50 элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента И, второй вход кото:рытийская наб., д. 4/5 йлиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 85/86 ВНИИПИ 113035 Тираж 991 ударственного ком ам ыэобретений и о осква, 35, Рауш Подписнтета СССР