RU2691588C1 - Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде - Google Patents
Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691588C1 RU2691588C1 RU2018134059A RU2018134059A RU2691588C1 RU 2691588 C1 RU2691588 C1 RU 2691588C1 RU 2018134059 A RU2018134059 A RU 2018134059A RU 2018134059 A RU2018134059 A RU 2018134059A RU 2691588 C1 RU2691588 C1 RU 2691588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- analog
- level
- adc
- analogue
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B1/00—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/50—Digital/analogue converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронно-вычислительной технике. Технический результат изобретения заключается в расширении динамического диапазона радиотехнических систем при аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании сигналов при одинаковой разрядности АЦП и ЦАП. Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде заключается в том, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равным 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд равен «0», старший разряд является управляющим для демультиплексора. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и электронике, предназначено для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования и может быть использовано в системах радиолокации, навигации и связи, а также в аудиотехнике.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является способ расширения динамического диапазона аппаратуры заключающийся в том, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления, а также набор из К1.N ключей, которые подключают свой собственный усилитель. При передаче/записи сигнала в ОЗУ они подключаются таким образом, чтобы уменьшить динамический диапазон записываемого (или передаваемого) сигнала. При обработке (или приеме) сигнала, расширитель динамического диапазона также имеет N блоков операционных усилителей, которые подключаются при помощи К2.N ключей и восстанавливает исходный сигнал, подключая соответствующие блоки усилителей [1]..
Однако, известный способ расширения динамического диапазона не позволяет в полной мере реализовать свои преимущества, так как в нем используется равномерное квантование по амплитуде аналогового сигнала.
Достигаемый технический результат – расширение динамического диапазона радиотехнических систем при аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании сигналов при одинаковой разрядности АЦП и ЦАП.
Технический результат достигается за счет того, что предложен способ и устройства аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде, отличающийся тем, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП; при этом если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд будет равен «0»; аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения, демультиплексор; входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде; если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0»; старший разряд является управляющим для демультиплексора, который определяет какой источник опорного напряжения подключен к АЦП равномерного квантования по модулю 2; значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню для старшего разряда производится по модулю 10, а для остальных N-1 разрядов – по модулю 2; цифро-аналоговый преобразователь также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз; при этом старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора: если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения; остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и дальнейшее цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.
Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по уровню заключается в том, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равному 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд равен «0» (старший разряд является управляющим для демультиплексора).
Аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения (ИОН), демультиплексор (фиг. 1). Входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде. Если входной сигнал превышает уровень компарирования, равный 1/10 максимального значения амплитуды, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0». Старший разряд является управляющим, если он равен «1», то к АЦП с равномерным квантованием по амплитуде подключается первый источник опорного напряжения; если старший разряд равен «0», то – второй источник опорного напряжения. Значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню в старшем разряде производится по модулю 10. Аналого-цифровое преобразование для остальных N-1 разрядов производится обычным способом с равномерным квантованием по модулю 2 (N – разрядность АЦП).
Цифро-аналоговый преобразователь с неравномерным квантованием по амплитуде также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз (фиг. 2). При цифро-аналоговом преобразовании старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора; при этом если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, имеющий номинальное значение; если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения, который имеет значение 1/10 от номинального уровня. Остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.
Произведем сравнительную оценку динамического диапазона при аналого-цифровом преобразовании при равномерном и неравномерном способе квантования по амплитуде при разрядности АЦП – 16 бит.
Для равномерного квантования по модулю 2 динамический диапазон
A = 6,02 × N = 6,02 × 16 = 96,32 дБ.
Так значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, то по мощности это соотношение составит 10 дБ, а по амплитуде – 20 дБ согласно формуле:
Для предлагаемого способа неравномерного квантования число разрядов по модулю 2 – 15 бит. по модулю 10 – 1 бит.
A = 6,02 × (N-1) + 20 = 6,02 × 15 + 20 = 90.3 +20 = 110,3 дБ.
Таким образом, выигрыш по динамическому диапазону составит примерно 14 дБ, что крайне важно для аналого-цифрового преобразования слабых сигналов.
Литература
1. Патент РФ № 2614345. МПК H03B 1/00. Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах / Рябов И.В., Клюжев Е.С., Дедов А.Н., Гарифуллина А.В. Заявл.21.12.2015. Опубл. 24.03.2017. Бюл. № 9. – 7 с. (прототип).
Claims (1)
- Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде, отличающийся тем, что перед аналого-цифровым преобразованием входной аналоговый сигнал поступает на компаратор с уровнем компарирования, равным 1/10 от максимального значения амплитуды АЦП; при этом если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старшему разряду АЦП присваивается значение «1», если входной сигнал меньше уровня компарирования, то старший разряд будет равен «0»; аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительные блоки: компаратор, два источника опорного напряжения, демультиплексор; входной аналоговый сигнал одновременно поступает на входы компаратора и АЦП с равномерным квантованием по амплитуде; если входной сигнал превышает уровень компарирования, то старший разряд принимает значение «1», если не превышает – то старший разряд принимает значение «0»; старший разряд является управляющим для демультиплексора, который определяет, какой источник опорного напряжения подключен к АЦП равномерного квантования по модулю 2; значения опорных напряжений отличаются в 10 раз, поэтому квантование по уровню для старшего разряда производится по модулю 10, а для остальных N-1 разрядов – по модулю 2; цифро-аналоговый преобразователь также содержит дополнительные блоки: демультиплексор и два источника опорного напряжения, значения которых также отличаются в 10 раз; при этом старший разряд поступает на управляющий вход демультиплексора: если его значение равно «1», то к ЦАП подключается первый источник опорного напряжения, если старший разряд равен «0», то к ЦАП подключается второй источник опорного напряжения; остальные N-1 разрядов поступают на соответствующие информационные входы ЦАП и дальнейшее цифро-аналоговое преобразование производится с равномерным квантованием по модулю 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134059A RU2691588C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134059A RU2691588C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691588C1 true RU2691588C1 (ru) | 2019-06-14 |
Family
ID=66947577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134059A RU2691588C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691588C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114708180A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 电子科技大学 | 具有动态范围保持的预失真图像比特深度量化和增强方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU205378A1 (ru) * | Э. Ф. Ильюшенков , Э. И. Гитис | |||
| SU632078A1 (ru) * | 1977-04-26 | 1978-11-05 | П/Я В-2725 | Способ аналого-цифрового преобразовани и устройство дл его осуществлени |
| RU2389133C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Параллельный аналого-цифровой преобразователь динамического типа (варианты) |
| RU2614345C1 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах |
| US20170134040A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-05-11 | Indice Semiconductor Inc. | Asynchronous electrical circuitry techniques for producing stationary carrier signal to encode input signal amplitude into output signal time-sequence information |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134059A patent/RU2691588C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU205378A1 (ru) * | Э. Ф. Ильюшенков , Э. И. Гитис | |||
| SU632078A1 (ru) * | 1977-04-26 | 1978-11-05 | П/Я В-2725 | Способ аналого-цифрового преобразовани и устройство дл его осуществлени |
| RU2389133C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-05-10 | Вячеслав Васильевич Коркин | Параллельный аналого-цифровой преобразователь динамического типа (варианты) |
| US20170134040A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-05-11 | Indice Semiconductor Inc. | Asynchronous electrical circuitry techniques for producing stationary carrier signal to encode input signal amplitude into output signal time-sequence information |
| RU2614345C1 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114708180A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-05 | 电子科技大学 | 具有动态范围保持的预失真图像比特深度量化和增强方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7091778B2 (en) | Adaptive wideband digital amplifier for linearly modulated signal amplification and transmission | |
| CN102365824B (zh) | 包括截取的希格玛-德塔调制器及其应用 | |
| JP6420035B2 (ja) | パッシブ増幅回路 | |
| KR101453854B1 (ko) | 디지털 아날로그 변환기 | |
| US20120119813A1 (en) | Digital fast db to gain multiplier for envelope tracking systems | |
| CN107210752B (zh) | 多阶通道数模转换器 | |
| JP2001267922A (ja) | Ａｄ変換器を有する集積回路 | |
| JP2014165918A (ja) | アナログ−デジタル変換器のための低電力量子化器 | |
| RU2691588C1 (ru) | Способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования с неравномерным квантованием по амплитуде | |
| KR20150084267A (ko) | 델타-시그마 변조기 | |
| US6587060B1 (en) | Multi-bit monotonic quantizer and linearized delta-sigma modulator based analog-to-digital and digital-to analog conversion | |
| US11641211B2 (en) | Receiver device and reception method | |
| US8487792B2 (en) | Method of gain calibration of an ADC stage and an ADC stage | |
| CN105187066A (zh) | 数模转换器 | |
| AU756364B2 (en) | Floating-point analog-to-digital converter | |
| US20200162088A1 (en) | Device, System and Method for Digital-to-Analogue Conversion | |
| US8699976B2 (en) | Transmitter with hybrid closed loop power control | |
| KR20200057043A (ko) | 헤드폰용 디지털-아날로그 변환기 및 증폭기 | |
| EP0967726B1 (en) | Method and apparatus for extending the spurious free dynamic range of a digital-to-analog converter | |
| US20190341926A1 (en) | High-Linearity Flash Analog to Digital Converter | |
| CN112511169B (zh) | 基于Sigma-Delta调制器的流水线ADC动态补偿***及方法 | |
| CN110022110B (zh) | 音圈马达阻尼控制电路 | |
| KR20210147387A (ko) | 난수 생성 장치 및 방법 | |
| Kalliojarvi et al. | Novel floating-point A/D-and D/A-conversion methods | |
| KR102081488B1 (ko) | 센서 응용을 위한 적응형 a/d 변환시간을 운용하는 고정밀 알고리즈믹 adc |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200928 |