Пристрій для аналого-цифрового перетворення

Реферат: Пристрій для аналого-цифрового перетворення містить аналого-цифровий перетворювач, вхід якого під'єднано до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до вхідної шини пристрою, а другий вхід під'єднано до виходу цифро-аналогового перетворювача, буферний регістр та цифровий віднімач, причому перша вхідна шина віднімача під'єднана до виходів аналого-цифрового перетворювача, а виходи цифрового віднімача під'єднані до вихідної розрядної шини пристрою. Введено постійний запам'ятовуючий пристрій, виходи якого під'єднано до входів цифро-аналогового перетворювача та до інформаційних входів буферного регістра, двійковий лічильник, виходи якого під'єднано до адресних входів постійного запам'ятовуючого пристрою, тактовий вхід пристрою, який під'єднано до входу двійкового лічильника, елемент затримки, вхід якого під'єднано до тактового входу пристрою, а вихід під'єднаний до входу синхронізації буферного регістра. UA 111883 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ UA 111883 U UA 111883 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до автоматики та обчислювальної техніки і призначена для побудови широкодіапазонних засобів аналого-цифрового перетворення сигналів. Відомий пристрій для аналого-цифрового перетворення, який містить аналого-цифровий перетворювач (АЦП), виходи якого під'єднані до розрядної шини, а вхід - до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до джерела сигналу, який перетворюється, а другий - до виходу генератора шумового сигналу [Hauser M.W. Principles of oversampling A/D conversion. - J. Audio Eng. Soc, 1991, V. 39, № 1, p. 5-60]. Недоліками цього пристрою є вузький динамічний діапазон перетворення вхідного сигналу, що обмежує його галузь застосування. Відомий пристрій для аналого-цифрового перетворення, який містить АЦП, виходи якого під'єднано до розрядної шини, а вхід - до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до джерела сигналу, який перетворюється, а другий вхід під'єднано до виходу цифро-аналогового перетворювача (ЦАП), входи якого під'єднано до вихідної шини цифрового генератора шумових сигналів [Кестер У. Входной шум АЦП. - Электронные компоненты и системы, 2006, № 5, с. 3-8]. Недоліками цього пристрою є вузький динамічний діапазон перетворення вхідного сигналу, що обмежує його галузь застосування. Найбільш близьким є пристрій для аналого-цифрового перетворення, який містить АЦП, вхід якого під'єднано до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до вхідної шини пристрою, а другий вхід під'єднано до виходу ЦАП, входи якого під'єдано до вихідної шини цифрового генератора шумових сигналів, буферний регістр та цифровий віднімач, причому входи буферного регістра під'єднані до вихідної шини цифрового генератора шумових сигналів, а виходи під'єднані до другої вхідної шини цифрового віднімача, а його перша вхідна шина під'єднана до виходів АЦП, виходи цифрового віднімача під'єднані до вихідної розрядної шини пристрою [Патент України на корисну модель № 35547. М.кл. Н03М 1/18. Бюл. № 18, 25.09.2008]. Недоліком даного пристрою є недостатній динамічний діапазон перетворення сигналу, оскільки цей параметр визначається як відношення середньоквадратичного значення вхідного сигналу до середньоквадратичного значення паразитних складових сигналу. Додавання шумового сигналу на вхід АЦП покращує лінійність перетворення, але збільшує рівень паразитних складових вхідного сигналу і тим самим звужує динамічний діапазон перетвореного сигналу АЦП, що призводить до обмеження галузі застосування. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для аналого-цифрового перетворення, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків розширюється динамічний діапазон перетворення сигналу при збереженні високої лінійності аналого-цифрового перетворення, що розширює його галузь застосування. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для аналого-цифрового перетворення, який містить АЦП, вхід якого під'єднано до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до вхідної шини пристрою, а другий вхід під'єднано до виходу ЦАП, буферний регістр та цифровий віднімач, причому перша вхідна шина віднімача під'єднана до виходів АЦП, а виходи цифрового віднімача під'єднані до вихідної розрядної шини пристрою, введені постійний запам'ятовуючий пристрій, виходи якого під'єднано до входів ЦАП та до інформаційних входів буферного регістра, виходи якого під'єднані до другої вхідної шини цифрового віднімача, двійковий лічильник, виходи якогопід'єднано до адресних входів постійного запам'ятовуючого пристрою, тактовий вхід пристрою, який під'єднано до входу двійкового лічильника, елемент затримки, вхід якого під'єднано до тактового входу пристрою, а вихід - до входу синхронізації буферного регістра. На кресленні наведена структурна електрична схема пристрою для аналого-цифрового перетворення. Пристрій містить вхідну шину пристрою 1, Uвх, тактовий вхід пристрою 2, цифро-аналоговий перетворювач 3, постійний запам'ятовуючий пристрій 4, двійковий лічильник 5, аналоговий суматор 6, аналого-цифровий перетворювач 7, буферний регістр 8, елемент затримки 9, цифровий віднімач 10, вихідну розрядну шину пристрою 11, причому перший вхід аналогового суматора 6 під'єднано до вхідної шини пристрою 1, другий вхід під'єднано до виходу цифроаналогового перетворювача 3, входи якого під'єднано до входів буферного регістра 8 та до виходів постійного запам'ятовуючого пристрою 4, адресні входи якого під'єднано до виходів двійкового лічильника, а тактовий вхід пристрою 2 під'єднано до входу двійкового лічильника 5 та до входу елемента затримки 9, вихід якого під'єднано до входу синхронізації буферного регістра 6, а виходи під'єднано до другої вхідної шини цифрового віднімача 10, а вхід аналогоцифрового перетворювача 7 з'єднаний з виходом аналогового суматора 6, виходи аналого 1 UA 111883 U 5 10 15 20 25 30 35 цифрового перетворювача 7 під'єднані до перших входів цифрового віднімача 10, виходом якого є вихідна розрядна шина пристрою 11. Пристрій для аналого-цифрового перетворення працює наступним чином. На тактовий вхід пристрою 2 надходить імпульсна послідовність, яка дає можливість за допомогою двійкового лічильника 5 та постійного запам'ятовуючого пристрою 4 сформувати вузькосмуговий шумовий сигнал типу Un(t) = Um1 • cos 1t + Um2 • cos 2t + Um3 cos 3t. На вхід АЦП 7 надходить сигнал, який є результатом підсумовування вхідного сигналу Uвх з вхідної шини пристрою 1 та вузькосмугового шумового сигналу, який формується на виході ЦАП 3, що під'єднано до виходів постійного запам'ятовуючого пристрою 4. Підсумовування вузькосмугового шумового сигналу (з середньоквадратичним значенням, що дорівнює 0,5 одиниці молодшого розряду АЦП 7) з вхідним сигналом за допомогою аналогового суматора 6 призводить до усереднення сигналу на вході АЦП 7 і як наслідок, до зменшення кореляції між вхідним сигналом і шумом квантування, що підвищує лінійність аналого-цифрового перетворення. Вихідний цифровий сигнал АЦП 7 подається на першу вхідну шину цифрового віднімача 10. На другу вхідну шину цифрового віднімача 10 надходить цифровий шумовий сигнал з виходу буферного регістра 8, який служить для зберігання вибірки шумового сигналу на час аналого-цифрового перетворення сигналу з виходу аналогового суматора 6 в АЦП 7. Цей час зберігання вибірки шумового сигналу задається елементом затримки 9. За допомогою цифрового віднімача 10 виконується компенсація вузькосмуговових шумових складових у вихідному цифровому сигналі АЦП 7. Таким чином, на вихідну розрядну шину пристрою 11 з виходу цифрового віднімача 10 подається цифровий сигнал, з приглушеними паразитними складовими, що розширює динамічний діапазон неспотвореного перетворення сигналу при збереженні високої лінійності аналого-цифрового перетворення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для аналого-цифрового перетворення, який містить аналого-цифровий перетворювач, вхід якого під'єднано до виходу аналогового суматора, перший вхід якого під'єднано до вхідної шини пристрою, а другий вхід під'єднано до виходу цифро-аналогового перетворювача, буферний регістр та цифровий віднімач, причому перша вхідна шина віднімача під'єднана до виходів аналого-цифрового перетворювача, а виходи цифрового віднімача під'єднані до вихідної розрядної шини пристрою, який відрізняється тим, що введено постійний запам'ятовуючий пристрій, виходи якого під'єднано до входів цифро-аналогового перетворювача та до інформаційних входів буферного регістра, двійковий лічильник, виходи якого під'єднано до адресних входів постійного запам'ятовуючого пристрою, тактовий вхід пристрою, який під'єднано до входу двійкового лічильника, елемент затримки, вхід якого під'єднано до тактового входу пристрою, а вихід під'єднаний до входу синхронізації буферного регістра. 2 UA 111883 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3