Устройство следящего аналого-цифрового преобразователя

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах, устройствах предварительной обработки и ввода аналоговой информации в цифровые вычислительные машины. Повышение точности преобразования достигается за счет совмещения функции аналого-цифрового преобразования входного сигнала с его фильтрующей обработкой в рамках структуры следящего аналого-цифрового преобразователя и введения в устройство, содержащее блок 1 вычитания, аналого-цифровой преобразователь 2, сумматор 3, регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, первого 6 и второго 7 блоков умножения, постоянного запоминающего устройства 8, блока 9 уставок. Дополнительная обработка входного сигнала производится в соответствии с дискретной передаточной функцией цифрового фильтра первого порядка HJ (Z), задаваемой коэффициентами BЪJ и BЪЪJ, хранящимися в постоянном запоминающем устройстве 8. Смена режима работы устройства, а именно перестройка на другую передаточную функцию HK (Z), K ≠ J, осуществляется с помощью блока уставок 9 путем изменения кода J на код K на адресных входах постоянного запоминающего устройства 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4333247/24-24 (22) 25.11.87 (46) 15.11.89. Бюл. Ф 42 (71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И.Ульянова (Ленина) (72) M,È,Êoðoòèí и О.В.Шишов (53) 681.325 (088.8) (56) Преобразование информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах и системах ./Под ред.

Г.M.Ïåòðoâà. M.: Машиностроение, 1973, с. 184, рис.69.

Там же, с. 256, рис.100. (54) УСТРОЙСТВО СЛЕДЯКЕГО АНАЛОГОЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ; (57) Изобретение относится к вычисли.тельной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах, устройствах предварительной обработки и ввода аналоговой информаии в цифровые вычислительные машины. Повышение точности преобразова ния достигается за счет совмещения

ÄÄSUÄÄ 1522405 А1

2 функции аналого-цифрового преобразова ния входного сигнала с его фильтрующей обработкой в рамках структуры следящего аналого-цифрового преобразователя и введения в устройство, содержащее блок 1 вычитания, аналогоцифровой преобразователь 2, сумматор

3, регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, первого 6 и второго 7 блоков умножения, постоянного запоминающего устройства 8, блока 9 уставок. Дополнительная обработка входного сигнала производится в соответствии с дискретной передаточной функцией цифрового фильтра первого порядка

Н (z), задаваемой коэффициентами Ь с

5 и 4 ф и b хранящимися в постоянном запо) Э минающем устройстве 8. Смена режима работы устройства, а именно перестройка на другую передаточную функцию

Н (z) k ф g осуществляется с помощью блока 9 уставок путем изменения кода на код k на адресных входах постоянного запоминающего устройства 8. 2 ил. 1522405

Н„() —, 1Ъ- -, (1)

35 где Ь вЂ” коэффициент 3-й дискретной передаточной функции, равный

Ъ = Ъ вЂ” Ъ °, 3 3 j

z — оператор задержки.

Набор дискретных передаточных

Функций Н (z) формируется исходя из конкретного применения устройства, а именно из информации о входном сигнале: спектре полезного сигнала и 45 спектре помех, Коэффициент Ъ„ выбирается исходя из набора необходимых передаточных

I функций устройства. Коэффициенты Ъ

Ъ называемые коэффициентом предсказ ания входного сигнала, определяются из условия минимума среднего квадрата ошибки предсказания входного сигнала с учетом того, что на выходе устройства при Ь Ф 0 образуются отфильтро3 ванные значения входного сигнала.При заданном значении Ъ коэффициент

I предсказания Ь можно определить

J как (2) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах и устройствах предварительной обработки, и ввода аналоговой информации

5 в цифровые вычислительные машины.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг.1 приведена структурная 30 схема устройства следящего аналогоцифрового преобразования; на фиг.2 вариант реализации блока уставок.

Устройство следящего аналого-цифрового преобразования содержит блок 1 вычитания, аналого-цифровой преобра-зователь (АЦП) 2, сумматор З,регистр цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, первый 6 и второй 7 блоки умножения, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8, блок 9 уставок, входную шину 10 и выходную шину 11.

Сущность изобретения состоит в организации в рамках структуры устройства следующего аналого-цифрового преобразования дополнительной обработки входного сигнала в соответствии с передаточной функцией цифрового фильтра первого порядка, !

В ПЗУ 8 хранятся коэффициенты Ъ и b . для различных типов дискретных

J передаточных функций первого порядка

R ((1

n(7

Н(0)э R(< ) — корреляционные моменты входного сигнала устроиства

1 . Ъ.

Зная Ъ и Ь, можно вычислить Ъ

Коэффициенты b хранятся в N млад3 ших разрядах J-й ячейки ПЗУ 8, а

b — b (М-N) старших разрядах той

3 же ячеики памяти, Смена режима работы устройства

У т.е. перестройка на другую передаточную функцию, осуществляется блоком 9 (фиг.2), представляющим собой совокупность технических переключателей или перемычек,с помощью которых формируется необходимый цифровой код на адресных входах ПЗУ 8. При заданном

Ц объеме ПЗУ 8, т.е. при заданном количестве воспроизводимых устройством передаточных функций, разрядность шины адреса Р определяется как

P = (log

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства переключатели блока 9 устанавливаются в положение, при котором на его выходах формируется код числа g,ïîäàваемый на адресные входы ПЗУ 8, По заданному адресу из ПЗУ 8 выбирают! Л ся коды коэффициентов b и Ь., соот„3 ветствующие j -й передаточной функции устройства, которые подаются на вторые группы входов соответственно первого и второго цифровых умножителей. На вход устройства, являющийся также первым входом блока 1, поступает входной аналоговый сигнал !Зь„(С), АЦП 2 запускается с частотой дискре1 л тизации f. = — — r где c — период ф дискретизации входного сигнала U „(t), и в дальнейшем работа устройства состоит из одинаковых тактов.

Рассмотрим некоторый i-й такт работы устройства. В исходном состоянии к моменту времени С = Ф (где

- номер такта работы устройства, в регистре хранится предыдущий выходной отсчет N;,, который поступает на выходную шину устройства и на первые группы входов первого и второго цифровых умножителей. Таким образом, 05 6

Полученное выражение (6) представляет собой разностное уравнение рекурсивной цифровой фильтрации первого порядка, которому соответствует дискретная передаточная функция (1).

Т.е. устройство наряду с аналого-цифровым преобразованием осуществляет также обработку входного сигнала в соответствии с выбранной дискретной передаточной функцией Н (z) задаваеI И мой коэффициентами Ь и Ь., а также

1 частотой дискретизации входного сигнала.

Формула из обретения

Устройство следящего аналого-цифрового преобразования, содержащее блок вычитания, первый вход которо-. го является входной шиной устройства, а второй вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход блока вычитания соединен с входом аналого-цифрового преобразователя,выходы которого соединены с первыми соответствующими входами сумматора, выходы которого соединены с соответствующими входами регистра, выходы которого являются выходной шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены первый и второй блоки умножения, постоянное запоминающее устройство, блок уставок, выходы которого соединены с соответствующими входами постоянного запоминающего устройства, первые выходы которого соединены с первыми соответствующими входами первого блока умножения, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, вторые входы первого блока умножения объединены с первыми входами второго блока умно,жения и подключены к соответствунМцим выходам регистра, вторые выходы постоянного запоминающего устройства соединены с вторыми соответствующими входами второго блока умножения, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами сумматора.

= Ь11 1- 1 + Nex; (6) .где N,„, = К д„П,„(i ) †. цифровой эквивалент входного сигнала U,„„() для момента времени t -= -Ы, представленный с точностью до шага квантования

АЦП h

Ацп

Ь вЂ” коэффициент 1 -й дискретной передаточной функции первого порядка

К (я), равный (2).

50,5 15224 на их выходах, образуется соответственно произведения b N<, и b Ni, <-4 1 1-1

Цифровой код первого произведения !

Ь;N,, 1 поступает Hà ЦАП 5, на выходе

5 которого присутствует аналоговый эквивалент 0;, этого кода, равный

f (3) где К „и — коэффициент передачи

ЦАП 5.

Сигнал с П;, -ro выхода ЦАП 5 подается на второй вход блока 1, на выходе которого образуется разность PI8„(t)—

П1- 1 °

По достижении момента времени 1 = л запускается АЦП 2 и на его выходах формируется цифровой код разности 5 И;:

ы; = K«„ Iv,„(° I — v;,l, (4) где К „„„- коэффициент передачи

АЦП 2. Полученный код Ь М, складывается в сумматоре 3 с кодом произвеН дения Ь М;,, поступающего на вторую 25

3 группу входов сумматора 3 с выходов второго блока 7 умножения, а образованная сумма переписывается в регистр

4, В результате на выходной шине устройства появляется код N;: 30

И, =b;N;,+aN;, (5) который подается на первые группы .входов первого 6 и второго 7 блоков Îåeííí и используется в следующем 35 (х+1)-м такте для формирования выходного отсчета И;+, и т.д. Все последующие такты работы устройства осуществляются аналогично, Подставляя выражения (3) и (4) в 40 (5) и полагая К д„ Кд,„„ = 1, получим

А 22

Составитель Д.Хачикян

Редактор:М.Петрова Техред Л.Олийнык КорректоР М.Максимишинец

Заказ 6979/56 Тираж 884 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 KKL СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101