Следящий аналого-цифровой преобразователь

 

СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговьй преобразователь и сравнивакядее устройство, второй вход которого является входной шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, в СН него введены инвертор, два вероятностных реле, два регенеративных компаратора , два ключа, первые входы которых объединены с соответствзпощими входами реверсивного счетчика и подключены к выходам соответствующих регенеративных компараторов, выходы ключей соединены с общей шиной, а вторые входы объединены с первыми входами регенеративных компараторов и подключены к выходам соответствующих вероятностных реле, первый вход первого вероятностного реле соединен с выходом инвертора, вход которого объединен с входом второго вероятностного реле и подключен к выходу (Л сравнивающего устройства, причем вторые входы первого вероятностного реле и первого регенеративного компаратора являются соответственно шинао ми напряжений смещения и опорного напряжения.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (l I) 16 A (5Ц4 Н ОЗМ1 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ РЬ (21) 3596269/24-24 (22) 24. 05. 83 (46) 23. 09. 85. Бюл. 0 35 (72) В. В. Симкин .(71) Рязанский радиотехнический институт (53) 681. 325 (088. 8) (56) Гитис Э.M., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. — М.:

Энергоиздат, 1981, с. 71-85.

Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. — М.: Высшая школа, 1981, с. 261-263, рис. 4.15. (54) (57) .СЛЕДЯЩИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,. содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и сравнивающее устройство, второй вход которого является входной шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, в него введены инвертор, два вероятностных реле, два регенеративных компаратора, два ключа, первые входы которых объединены с соответствующими входами реверсивного счетчика и подключены к выходам соответствующих регенеративных компараторов, выходы ключей соединены с общей шиной, а вторые входы объединены с первыми входами регенеративных компараторов и подключены к выходам соответствующих вероятностных реле, первый вход первого вероятностного реле .соединен с выходом инвертора, вход которого объединен с входом второго вероят- ф ностного реле и подключен к выходу сравнивающего устройства, причем вторые входы первого вероятностного С реле и первого регенеративного компаратора являются соответственно шина- ю ми напряжений смещения и опорного напряжения.

1181116

Изобретение относится к средствам преобразования формы представления информации и может быть использовано в системах передачи и обработки информации для образования непрерывно изменяющихся сигналов в двоичный позиционный код в условиях помех, искажающих полезный сигнал.

Цель изобретения — увеличение точности преобразования непрерывных 10 сигналов, существенно изменяющихся за время преобразования в условиях помех, в двоичный позиционный код.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. f5

В состав устройства входит блок

1 сравнения, инвертор 2, второе вероятностное реле 3, первое вероятностное реле 4, второй регенеративный компаратор 5, первый ключ 6, первый р регенеративный компаратор 7, второй ключ 8, реверсивный счетчик 9, преоб разователь 10 код-напряжение. Выход цифрового счетчика является выходом устройства. 25

Вероятностные реле (ВР) 3 и 4 определяют в условиях помех апостериорные вероятности перехода разностным полезным сигналом, соответственно, положительного и отрицатель- Зц ного уровней, равных по величине половине кванта преобразования. Известное BP определяет апостериорную вероятность пребывания полезного .сигнала относительно нулевого порога. Для того, чтобы этот порог стал равным половине кванта преобразования (q/2), необходимо увеличить начальное смещение на варикапах на величину q/2 так, чтобы при значе- 4О ниях выходного сигнала BP.около нуля постоянная времени его была бы максимальна, а по мере приближения выходного сигнала к значению порога

q/2 постоянная времени уменьшалась бы, как это требуется при определении апостериорной вероятности. С энергетической точки зрения на варикапы целесообразно подать отрицательное смещение и анализировать 50 входной сигнал в области отрицательных значений относительно порога—

q/ã.

Регенеративный компаратор — это схема с положительной обратной свя- 55 зью. Если опорное напряжев че на его входе отсутствует (E » = О), то компаратор срабатывает по собственному порогу. Уровень этого порога определяется предельными уровнями выходного сигнала и коэффициентом положительной обратной связи /3 =

= Z/(R 1 + R ) . Напряжение порога срабатывания регенеративного комт паратора Uq = П ь,„„ изменяется в соответствии с изменением его выходного напряжения, что обуславливает появление гистерезиса в передаточной характеристике компаратора. Такое введение гйстерезиса позволяет сформировать импульс конечной длительности на выходе компаратора даже в том случае, когда входное напряжение компаратора начинает резко падать сразу же после достижения

+ порога U „„ . Длительность импульса в этом случае определяется длительностью процесса на участке Ъс, что исключает неоднозначность в срабатывании компаратора, когда его выходное напряжение изменяет уровень

его же входного напряжения.

Введение отрицательного смещения, + модуль которого Бв„, + Б ы позволяет получить следующий режим работы компаратора. До тех пор, пока входной сигнал компаратора больше уровня

-q/2 = -П ыц, его выходной сигнал соответствуе г логическому нулю. Если входной сигнал оказывается ниже уровня -q/2, на выходе компаратора устанавливается напряжение логической единицы, сохраняющееся до тех пор, пока входное напряжение компаратора не пересечет второй порог значение которого близко к нулю.

В исходном состоянии выходные сигналы всех элементов функциональной схемы близки по своему значению к нулю. Ключи 6 и 8 закрыты нулевыми сигналами регенеративных компараторов 5 и 7 и существенного влияния на работу вероятностных реле не оказывают. Постоянная времени интегрирующих цепей вероятностных реле близка к максимальному значению, что позволяет сглаживать выбросы шума на выходе сравнивающего устройства.

Входной сигнал 2(t), представляющий собой адцитивную смесь полезного сигнала U(f.) и помехи S(t), поступает на неинвертирующий вход сравнивающего устройства 1, на инвертирующий вход которого подается сигнал.

Составитель И.Романова

Техред А.Бабинец Корректор М.Демчик

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 5948/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау1пская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11811 обратной связи Н() с выхода преобразователя 10 код-напряжение (ПКН) .

На выходе сравнивающего устройства формируется разностный сигнал Е (г.)

2(t) — >(t), представляющий собой адцитивную смесь разностного полезного сигналами„() = U(t) — Н() и помехи S(t). Эта смесь через инвертор 2 поступает на вход ВР 4, работающего по отрицательному порогу 1р

-q/2. Оно формирует сигнал, пропорциональный вероятности пребывания разностного полезного сигнала над порогом -q/2. Как только эта вероятность достигает значения 0,5 (выходной сигнал ВР достигнет уровня

-q/2), срабатывает компаратор 7, на вход цифрового счетчика 9 подается сигнал "+1". Кроме того, сигналом логической единицы регенеративный 2О компаратор 7 открывает ключ 8, который через свое внутреннее сопротивление сбрасывает потенциал нелинейной емкости BP 4 до нуля. Компаратор 7 приходит в исходное нулевое 25 состояние, подготавливаясь к следующему этапу работы, когда выходной сигнал ВР 4 под действием разностного сигнала блока 1 сравнения вновь достигает значения q/2. При этом ком-, паратор 7 за счет своей гистерезисной характеристики сформирует импульс, длительность которого определяется временем разряда нелинейной емкости

ВР 4 через ключ 8.

Таким образом, вероятностное реле

4 позволяет в условиях помех выявить наиболее вероятностный момент перехода разностным полезным сигналом, через уровень q/2 и увеличить выход40 ной код Н1 преобразователя на единицу. Новое значение выходного кода преобразуется преобразователем 10 в напряжение и подается на блок 1. Цикл

16 4 обработки сигнала повторяется до тех пор, пока полезный входной сигнал перестанет нарастать, и значение выходного кода соответствует значению полезного сигнала на входе.

При убывании полезного сигнала весь цикл обработки сигнала производится без предварительного инвертирования аналогичным образом. Вероятностное реле 3, регенеративный компаратор 5, ключ 6 формируют сигнал

"-1" для счетчика 9.

Такое построение функциональной схемы устройства позволяет в условиях помех сформировать максимально правдоподобные значения цифрового эквивалента непрерывного сигнала.

Включение вероятностных реле с регенеративными компараторами, охваченными обратной связью с помощью ключевых устройств, позволяет перейти от импульсной системы преобразователя с частотой Юо, задаваемой импульсным генератором, к непрерывной системе, в которой время обработки сигнала в пределах одного кванта преобразования зависит от амплитуды приращения сигнала и величины этого кванта. Увеличение скорости изменения сигнала на входе системы влечет за собой увеличение разностного сигнала на входах вероятностных реле. В этих условиях апостериорная вероятность превышения фиксированного порога (q/2) достигает уровня 0,5 за более короткий промежуток времени, быстродействие системы возрастает.

Таким образом, режим функционирования в системе может изменяться в зависимости от характера преобразуемого информационного процесса, что расширяет ее частотный диапазон и позволяет избежать стробоскопического эффекта.