Модулятор дельта-сигма

 

Изобретение используется для передачи сигнала по телефонному каналу связи. Изобретение позволяет повысить точность модулятора. Схема модулятора включает контур интегрирования , который в данном случае используется для фильтрации нижних , частот. Сигнал квантуется и мгновенные значения квантованного сигнала интегрируются, повторно квантуются и интегрируются. Управление работой интегратора и блоков квантования осуществляется в результате переключения блоков отсчета под воздействием импульсов с задающего генератора . Модулятор дельта-сигма содержит генератор 1 задающих импульсов, два блока 2 и 3 квантования, два блока 4 и 5 отсчета, два интегратора 6 и 7 , компаратор 8 и динамический триггер 9. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. I СО .J A/J) / ( - 6M--f а„,г - i/ni- f 00 CO O5 CO СЛ 00 Pu,1 Ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (1И (51)4 Н 03 Н 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

bin/

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3526948/24-24 (22) 22.12.82 (31) 340931 (32) 20.01.82 (33) US (46) 07.09.87.Бюл. У 33 (71) Интернешнл Стандарт Электрик

Корпорейшн (uS) (72) Кишан Иеной и Бхагвати Прасад

Агравал (IN) (53) 621.376 (088.8) (56) Патент США 9 3956700, кл . Н 03 К 13/22, 11 05.76.

Патент СЛА Ф 4270027, кл. Н 04 M 1/00, 26.05.81. (54) МОДУЛЯТОР ДЕЛЬТА-СИГМА (57) Изобретение используется для передачи сигнала по телефонному каналу связи. Изобретение позволяет повысить точность модулятора. Схема модулятора включает контур интегрирования, который в данном случае используется для фильтрации нижних частот. Сигнал квантуется и мгновенные значения квантованного сигнала интегрируются, повторно квантуются и интегрируются ° Управление работой интегратора и блоков квантования осуществляется в результате переключения блоков отсчета под воздействием импульсов с задающего генератора. Модулятор дельта-сигма содержит генератор 1 задающих импульсов, два блока 2 и 3 квантования, два блока 4 и 5 отсчета, два интегратора 6 и 7, компаратор 8 и динамический триггер 9. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

+ Ь(п) -Ч . (----), С2

25 СЗ

Сl С2 — 1

С2 СЗ

1 и--2.

Для блоков 3,5 и 7

Сl С2 — l

С2 С3

1 !3369

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи аналогового сигнала через дискретный ка5 нал.

Цель изобретения — повышение точ,ности модулятора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема выполнения блока отсчета; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов генератора задающих импульсов.

Модулятор дельта-сигма (фиг.l) содержит генератор 1 задающих импульсов, два блока 2 и 3 квантования, два блока 4 и 5 отсчета, два интегратора 6 и 7, компаратор 8 и динамический триггер 9 °

Каждый блок 2 и 3 квантования содержит два ключа 10 и !1 и конденсатор 12.

Блоки 4 и 5 (фиг.l) содержат источники 13 и 14 положительного эталонного напряжения и отрицательного эталонного напряжения соответст венно, три ключа 15 — 17 и конденсатор 18. Кроме того, блоки 4 и 5 отсчета (фиг.2) содержат источник 19 эталонного напряжения, шесть клю- 30 чей 20-25 и два конденсатора 26 и 27.

Модулятор дельта-сигма работает следующим образом.

Генератор 1 задающих импульсов обеспечивает срабатывание динамического триггера 9 от сигнала fs эталонного времени и выдает две формы синхронизирующего сигнала Я и Я с одинаковой частотой, но с рабочим циклом менее 50Х. На фиг.3 показана 40 форма этих сигналов и положение во времени.

Генератор 1 задающих импульсов выдает сигнал, который высоким уровнем включает ключ 10, а низким 45 выключает. Аналогично сигнал Q2 действует на ключ 11. Сигналы 8„ G не перекрываются во времени, исключая возможность одновременного срабатывания ключей !О и 11. Допустим, 5р что входной сигнал U(t) остается постоянным на всем протяжении интервала (nT,(n+1)T), тогда конденсатор

12 заряжается в течение действия сигнала Я, до уровня U(пТ). Допустим, что операционный усилитель интегратора 6 является идеальным и в течение действия сигнала Q2 весь находящийся на конденсаторе 12 заряд

58

2 передается конденсатору обратной связи интегратора 6. Тогда при — (и+1)Т выходное напряжение интегратора 6

Х ((n+1) T j = X (пт) - (---) U (пт), Сl

СЗ где Сl, СЗ вЂ” емкости конденсатора

12 и конденсатора обратной связи интегратора 6 соответственно (приращение отрицательно из-за инвертирования ).

Если выходной сигнал b(n) равен

+1, т.е. сигнал Я„ — высокое состояние, то конденсатор 18 заряжается до напряжения +Ч. Если b(п) = -1, то конденсатор 18 заряжается до напряжения -V. В течение действия сигнала 8 этот заряд передается конден2 сатору обратной связи интегратора 6.

Таким образом

X ((n+1)T) = X(nT)- --- U(nT) +

С1

СЗ где С2 — емкость конденсатора 18.

Аналогично можно записать

1 ((и+1) Т)= И(пТ) -(---) Х (nT)

Сl

СЗ вЂ” b(n) V (--- )

С2

СЗ

Срабатывание компаратора 8 и триггера 9 обеспечивает зависимость

b(n+1) = sign (W ((и+1)Т)).

Шумовая характеристика и стабильность модулятора дельта †сиг определяются отношениями емкостей (С1/

/СЗ) и (С2/СЗ) конденсаторов в блоках 2-7 °

Установлено, что для обычного модулятора дельта-сигма вполне удовлетворительны следующие отношения емкостей конденсаторов. Для блоков

2,4 и 6 где С1,С2, С3 — емкости конденсаторов 12 и 18 и интегратора 6.

Блоки 4 и 5 отсчета (фиг.2), выполненные в другом варианте, содержат только один источник 19 эталонного напряжения. Для приращения выходного напряжения интегратора 6

1336958

Ф о р м у л а и з и б р е т е и и я

1.Модулятор дельта-сигма, содержащий генератор задающих импульсов и последовательно соединенные первый интегратор, компаратор и динамический триггер, выходы которого являются выходами модулятора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности модулятора, в не го введены второй интегратор, блоки квантования и блоки отсчета, первый и второй выходы генератора задающих импульсов соединены соответственно с первыми и вторыми задающими входами блоков квантования и блоков отсчета, информационный вход первого блока квантования является входом модулятора, выход первого блока квантования объединен с выходом первого блока отсчета и через второй интегратор соединен с информационным входом второго блока квантования, выход которого объединен с выходом второго блока отсчета и подключен к входу первого интегратора, третий выход генератора задающих импульсов соединен с входом синхронизации динамического триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам первого и второго блоков отсчета.

2. Модулятор по п.1, отличающийся тем, что каждый блок квантования выполнен на двух ключах и конденсаторе, первый вывод которого соединен с общей шиной, выход первого ключа соединен с вторым выводом конденсатора и информационным входом второго ключа, выход которого является выходом блока квантования, управляющие входы первого и второго ключей и информационный вход первого ключа являются соответственно первым и вторым задающими и информационным входами блока квантования.

3. Модулятор по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что каждый блок отсчета выполнен на источниках

15

+ b (n) V (---) .

С5

СЗ

30

С5 Cl 1

СЗ СЗ 2 а для блоков 3 и 5

С4

С5 и интегратора 7

С! С5

С4 С4

Емкость конденсатора 27 в блоке 4 в два раза больше такого же конденса45 тора в блоке 5. можно записать:

С4 С5 если b (n) = + I и Х = (--- — — — V- б

СЗ СЗ вЂ” (— -) u (пТ), С!

СЗ

С5 если b(n)= -1, X = -(---) . V

СЗ (---) U(nT)

СЗ где С4, С5 — емкости конденсаторов

26 и 27.

Соответственно если С4=2С5, тогда общую работу блоков 2 и 4 и интегратора 6 можно записать следующим образом: йХ f (n+1) T7 = X (пТ) — (---) U (nT) +

С!

СЗ

Точно также для блоков 3 и 5 и тегратора 7 можно записать

Wj(n 1)Tj = W(nT)-(---) X(nT)

С!

С4 — b(n) V (---)

С5

С4

Для практической реализации модулятора дельта-сигма (фиг.2) отношения емкостей конденсаторов 12,18 и 27 и конденсатора обратной связи интегратора 6 равны

Частота квантования должна быть вьппе любого компонента входного сигнала с самой высокой частотой (сигнал U() ) .

Таким образом, рабочие характеристики модулятора дельта-сигма не зависят от абсолютного значения емкостей конденсаторов, а только от коэффициентов изменения емкостей.

Эти коэффициенты относительно независимы от старения и температуры. положительного и отрицательного эталонных напряжений, ключах и конденсаторе, первый вывод которого соединен с общей шиной, выходы источников положительного и отрицательного эталонных напряжений подключены к информационным входам соответственна первого и второго ключей, выходы

1336958 (ni ((7

Составитель О.Тюрина

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор А.Зимокосов

Заказ 4057/59 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул. Проектная, 4 которых объединены и подключены к второму выводу конденсатора и информационному входу третьего ключа, выход которого является выходом блока отсчета, задающие входы первого и второго ключей являются первым задающим входом блока отсчета, задающий вход третьего ключа, управляющие входы второго и первого ключей являются соответственно вторым задающим, первым и вторым управляющими входами блока отсчета.

4. Модулятор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что каждый блок отсчета выполнен на источнике эталонного напряжения, ключах и конденсаторах, выход источника эталонного напряжения подключен к информационным входам первого и второго ключей, информационный вход третьего ключа соединен с общей шиной, а выход объединен с выходом первого ключа и подключен к первому выводу первого конденсатора, второй вывод кото5 рого подключен к информационным входам четвертого и пятого ключей, выход пятого ключа подключен к общей шине, выход второго ключа подключен к информационному входу шестого ключа и первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, выходы четвертого и шестого ключей объединены и являются выходом блока отсчета, задающие входы первого, второго и пятого ключей являются первым задающим входом блока отсчета, задающие входы третье.го пятого и шестого ключей являются вторым задающим входом блока отсчета, управляющие входы второго и четвертого ключей являются соответствующими управляющими входами блока отсчета.