Дельта-модулятор

 

. ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий блок О1иибки, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока приращения модулируемой функции , выход которого подключен к первому входу блока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разностей , выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блока приращения ошибки, с первой выходной шиной и через блок накопления первых разностей - с вторым входом блока ошибки и второй выходной шиной, третья выходная шина подключена к входу блока накопления вторых разностей, о.тличающ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок вычисления квадрата и умножения , первый и второй блоки сложения, первый и второй блоки умножения, блок выделения знака приращения ошибки и блок выделения знака и умножения , причем выход блока приращения ошибки соединен с входом первого блока умножения, входом блока выделения знака приращения ошибки и через блок вычисления квадрата и умножения подключен к первому входу первого блока сложения, второй вход которого соединен с управляющей шис 9 ной, а выход - с первым входом второго блока умножения, второй вход (Л которого подключен к выходу блока выделения знака приращения ошибки, а выход - к первому входу второго блока сложения, при этом выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго блока сложения, третий вход которого подключен к выходу блока ошибки, а выход через блок выделения знака и умножения соединен с входом блока накопления вторых разностей .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

M51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ лт.ч „,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3583903/18-21 (22) 20.04.83 (46) 07.09.84. Бюл. )) 33 (72) П.П.Кравченко (71) Таганрогский радиотехнический институт им. B.Ä.Êàëìûêoâà (53) 621.371.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР гг 362470, кл. Н 03 К 13/22, 1971.

2. Вопросы теории структур специализированных вычислительных машин. Под ред. A.B.Øèëåéêo. М., "Советское радио", 1968, с. 139-.141. (54)(57). ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий блок ошибки, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока приращения глодулируемой функции, выход которого подключен к первому входу блока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разностей, выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блока приращения ошибки, с первой выходной шиной и через блок накопления первых разностей — с вторым входом блока ошибки и второй выходной шиной, третья выходная шина подключена к входу блока накопления вторых разностей, о,т л и ч а ю шийся тем. что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок вычисления квадрата и умножения, первый и второй блоки сложения, первый и второй блоки умножения, блок выделения знака приращения ошибки и блок выделения знака и умножения, причем выход блока приращения ошибки соединен с входом первого блока умножения, входом блока выделения знака приращения ошибки и через блок вычисления квадрата н умножения подключен к первому входу первого блока сложения, второй вход которого соединен с управляющей шиной, а выход — с первым входом второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока выделения знака приращения ошибки, а выход — к первому входу второго блока сложения, при этом выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго блока сложения, третий вход которого подключен к выходу блока ошибки, а выход через блок выделения знака и умножения соединен с входом блока накопления вторых разностей.

1112552 ки сложения. первый и-второй блоки умножения, блок выделения знака при ращения ошибки и блок выделения знака и умножения, причем выход блока приращения ошибки соединен с входом первого блока умножения, входом блока выделения знака-приращения ошибки и через блок вычисления квадрата и умножения подключен к первому входу первого блока сложения, второй вход которого соединен с управляющей шиной, а выход — с первым входом второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока выделения знака приращения онибки, а выход — к первому входу второго блока сложения, при этом выход первого блока умножения соединен с вторым входом второго блока сложения, третий вход которого подключен к выходу блока ошибки, а выход через блок выделения знака и умножения соединен с входом блока накопления вторых разностей.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого дельтамодулятора.

Дельта-модулятор содержит входную шину,вход1 1, блок 2 ошибки, блок

3 приращения модулируемой функции, блок 4 приращения ошибки, блок 5 выделения знака приращения ошибки, первый блок б умножения, блок 7 вычисления квадрата и умножения, блоки 8 и 9 сложения, второй блок 10 умножения, блок 11 выделения знака и умножения, блок 12 накопления первых разностей, блок 13 накопления вторых разностей, выходные шины (выходы, 14-16 и управляющую шину

17.

Вход дельта-модулятора соединен с первым входом блока 2 ошибки и входом блока 3 приращения модулируемой Функции. Выход последнего соединен с первым входом блока 4 приращения ошибки, выход которого подключен к входу блока 5 выделения знака приращения ошибки, входу первого блока б умножения на постоянную велиЧину и входу блока 7 вычисления квадрата и умножения на постоянную величину. Выход блока 2 ошибки подключен к первому входу, а выход блока б — к второМу входу блока 9.

Выход блока 7 подключен к первому входу первого блока сложения, на второй вход которого поступает постоянная величина в виде сигнала с управляющей шины 17. Выход блока

8 соединен с первым входом второго блока 10 умножения на постоянную величину, второй вход которого соединен с выходом блока 5. Выход блока

10 подключен к третьему входу блока

9 сложения, выход которого соединен с входом блока 11 выделения зна. ка и умножения на .постоянную величи

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть применено для органиэации вычислительных процессов, решения задач в специализированных цифровых и аналоговых вычислительных машинах, сжатия информации для передачи в каналах связи, сглаживания информации, преобразования аналоговых величин в .цифровую форму.

Известен цифровой дельта-модуля- 10 тор, содержащий. компаратор, выход которого соединен с реверсивным счетчиком, блок формирования второй разности, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с 15 компаратором, а также распределитель

Импульсов и элемент вычитания,11 .

Недостаток данного устройства большая длительность протекания переходных процессов. Это объясняется тем, что первые разности изменения демодулированной функции также как и вторые разности, являются одноквантовыми величинами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является дельта-модулятор, содержащий блок ошибки, первый вход которого соединен с входной ниной и входом блока приращения модулируемой функции, выход которого подключен к первому входу блока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разностей, выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блока приращения ошибки, с первой выходной шиной и через блок накопления первых разностей — с вторим входом блока ошибки и второй выходной шиной, третья выходная шина подключена к входу блока накопления вторых разнос-40 тей :2J.

Недостаток известного устройства .низкое быстродействие, обусловленное применением кванта переменной величины в случае обработки переходных 45 процессов.

Цель изобретения — повышение быстродействия дельта-модулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в дельта-модулятор, содержащий блок ошибки, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока приращения модулируемой функции, выход которого подключен к первому входу блока приращения ошибки, блоки накопления первых и вторых разностей, выход блока накопления вторых разностей соединен с вторым входом блока приращения ошибки,с первой выходной шиной и через блок накопления первых разностей — с вторым входом 60 блока ошибки и второй выходной шиной, третья выходная шина подключена к входу блока накопления вторых разнос» тей, введены блок вычисления квадрата и умножения, первый и второй бло- 65

1112552

В предлагаеыом дельта-модуляторе обеспечивается сокращение переходно- го процесса после воздействия больших возмущений но крайней мере в несколько раз благодаря тому, что при определенных ограничениях Hà характер изменения модулируемой функции и постоянном кванте модуляции организуется оптимальный переходной процесс за минимальное количество

60 шагов, в установившийся режим слежения и устойчивая работа в этом режиме. При этом на каждом шаге осуществляется глубокое прогнозирование условий вхождення в установившийся

65 режим слежения. ну. Выход последнего подключен к выходной шине 16 и соединен с входом блока 13 накопления вторых разностей, выход которого соединен с шиной 14 дельта-модулятора, входом блока 12 накопления первых разностей и вторым входом блока 4. Выход блока 12 соединен с выходной шиной 15 дельтамодулятора и подключен к второму входу блока 2 ошибки.

Работа дельта-модулятора при формировании второй разности íà i è шаге может быть описана с помощью

z = 1.„. — у (1.1) чг. = Y — у (1.2)1

Ь 2 +15%2;1(р (ЧР ) -0125p3sipAЧ21(1 / ч (;, = -Раи и ф, ); Yo=Y(

i, =4,г, ч„- (.) я.* (Д-УМ-g(t. )

Здесь i — номер постоянного шага преобразования (t„ = ot i + t ), где

vt — постоянный шаг; у, — модулируе мая функция y(t ) в момент времени с„.;

Yt -демодулированная функция в момент времени ti; z,. -ошибка, (рассогласование) íà i ì шаге; z,, у., Yi — приращения ошибки и соот ветствующих функций на i-м шаге, AY — вторая разность демодулированной функции для (i+1)-го шага, р — достаточно малая постоянная величина, принятая в качестве кванта модуляции (модуль второй разности).

Целесообразно выбирать значение р таким образом,чтобы,с одной стороны,оперирующие с этой величиной блоки дельта-модулятора были в наибольшей степени просты, а с другой — обеспечивались требуемая точность и производительность.

Рассмотрим работу дельта-модулятора на i-м шаге греобразования с использованием алгоритма (1) и функциональной схемы, фиг. 1).

По входу 1 дельта-модулятора поступает модулируемая функция, которая в момент времени t; имеет значение у, . В этот же момент времени демодулированная функция имеет значение .„, Функции;;.и Y проходят соответственно на первый и второй входы блока 2 ошибки, íà выходе которого формируется ошибка г„ (1.1).

Одновременно с входа 1 Функция у,. проходит на ьход блока 3 формирования приращения модулируемой функции.

Полученное в блоке 3 приращение поступает на первый вход блока 4 приращения ошибки, на второй вход которого поступает приращение чУ; . Вычисления в блоке 4 выполняются в соответствии с алгоритмом;1.21. С выхода блока 4 приращения ошибки знаly чение z проходит в блок 6, где умножае гся на постоянный коэффициент(1,5),в блок 5,где выделяется знак этого приращения sign(vz;)- {+1,-1j и в блок 7. В блоке 7 вычисляется квадрат (ч:: z и осуществляется умножение на постоянную величину т

С выхода блока 7 полученный резуль0 5 тат -- - (vz- )> проходит на первый р, Ъ вход блока 8 сложения, на второй вход которого поступает сигнал А, задающий постоянную величину (-0,125p), поступающий с управляющей шины 17.

При цифровом способе реализации сигнал может быть представлен, например, 1О последовательностью импульсов, поступающих иэ устройства управления. При аналоговом способе эта величина может быть задана с помощью напряжения соответствующей величины, посту15 пающего иэ устройства управления.

Полученный с помощью блока 8 сложения результат поступает в блок 10, в котором осуществляется умножение на (+1) или (-1) в соответствии со знаком э18п(чг, ) На первый, второй и третий входы блока 9 сложения поступают соответственно ошибка z,с выхода блока 2 ошибки и результаты преобразований с выходов блоков 6 и 10.

На выходе блока 9 образуется значение

t;(1.4), которое поступаеr в блок 11 выделения знака и умножения на постоянную величину. В последнем блоке

11 выделяется знак г йп(Ь )а.a+1, -11 и величина, -р умножается на этот знак. B результате на выходе блока

11 и выходе 16 дельта-модулятора имеем вторую разностьр -у;„ (1.4). Одновременно эта разность проходит на вход блока 13 накопления вторых раз35 ностей с выхода которого эта раэ1 ность поступает на выход 14 дельтамодулятора, вход блока 12 накопления первых разностей и второй вход блока 4. Значение демодулированной

40 функции У,. с выхода блока 12 проходит иа выход 15 дельта-модулятора и второй вход блока 2 ошибки.

Выход 16 используется, например, при организации обмена информацией

45 по каналам связи. Все три выхода 1416 могут. использоваться, например, при организации вычислительных процессов для решения задач вычислитель ной математики.

1112552

Составитель Л.Захарова

Редактор С.Саенко Техред T.ôàíòà КорректорЕ.Сирохман

Заказ 6467/43 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП"Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4