195710. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés kódolt kimenő jel automatikus offszet-kompenzálására analóg-digitális konvertereknél
1 195 710 2 lakoztatva, valamint a különbségképző (K) rendelkező jelvezetékkel (H) a beavatkozó áramkörön (C) keresztül, a beavatkozó jelvezetéken át (F), a konverter (A/D) offset-kompenzáló bemenetére (3) van kapcsolva, (2. ábrája A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés kódolt kimenő jel automatikus offset-kompenzálására analóg-digitális konvertereknél, ahol a bemeneti oldalon valamely determinisztikus szinuszos, vagy szimmetrikus eloszlás függvénnyel rendelkező, ergodikus, sztochasztikusjel kerül feldolgozásra. Ismeretes, hogy a digitális jelfeldolgozó áramkörök, berendezések számára az analóg jelet analóg-digitális konverter alakítja digitális kóddá. Ez az analóg jel a gyakorlatban többnyire olyan váltakozó feszültség, amely egyenkomponenst nem tartalmaz. /Egyes digitális áramkörök - például digitális szűrök működését zavarja is az egyenkomponens jelenléte,/ Jogos elvárás tehát az analóg-digitális konverterektől, hogy ha a bemenetűkre kerülő jel nem tartalmaz egyenfeszültségű komponenst, akkor egyenfeszültség a kimenő kódban se forduljon elő. Ezen követelmény kielégítésére szolgálnak az offset-kompenzáló áramkörök, és beállító elemek. A gyakorlatban az. offset beállítására a gyártók konvertereiket részben beállító szervekkel látják el, részben katalógusaikban megadják az általuk javasolt, külső kompenzációt tartalmazó kapcsolást. Mind a beépített, mind a javasolt beállító elemekre jellemző, hogy ezek mechanikusan állíthatók, pontos beszabályozásukat az áramkör bemérésekor emberi beavatkozással kell elvégezni. A beállító elemek hatása azon alapul, hogy az analóg-digitális konverter megfelelő bemenetére az offset kompenzálásához szükséges kompenzáló áram vagy kompenzáló feszültség van kapcsolva. A manuális beállítás hibái: a. / A beállítás emberi beavatkozással történik, az offset-kompenzáció pontosságában szubjektív tényező is szerepet játszik. b. / Az A/D konverter belső elemei és a beállító elemek elektromos paraméretei idővel változnak, bizonyos üzemidő után újbóli beállítás szükséges. Ismeretes olyan megoldás is, amelynél az offset kompenzálása automatikusan történik. Egy ilyen megoldás az 1. ábrán látható. Az itt bemutatott megoldásnál az A analóg jelforrásból érkező jelét az A/D konverter B bites szóvá alakítja, és ez képezi egyrészt a KI kódolt digitális jelkimenetet, másrészt ez vezérli a (B+E) bites D/A konverter B darab feíső bitjét is. A D/A konverter kimenetéről a visszaalakított analóg jel az A' visszaalakított jelvezetéken az I integrátorba kerül, ahol t időállandóval integrálva mint integrált jel az A" integrált jelvezetéken a K különbségképzőbe jut. Az ide kapcsolódó R referenciához viszonyított különbség a rendelkezőjel, amely a H rendelkező jelvezetéken és a C beavatkozó áramkörön keresztül mint beavatkozó jel az F beavatkozó jelvezetéken át az A/D konverter 3 offset kompenzáló bemenetére van kapcsolva. A szabályozó hurokban negatív visszacsatolás érvényesül, az I integrátor kimenő feszültsége mindaddig változik, amíg a kimenő kódban egyenkomponens található. Az ismertetett automatikus offset beállító áramkör hátrányai: a. / Megvalósításához az A/D konverterhez képest gyors, nagypontosságú, költséges D/A koverter is szükséges. b. / A D/A konverter saját offsetjét a kapcsolás nem küszöböli ki, A találmány célja egy olyan automatikus offset kompenzáló eljárás és kapcsolási elrendezés létrehozása, amelyik nem igényel D/A konvertert, és minőségi paramétereit tekintve jobb az eddig ismert automatikus off- S5t kompenzáló megoldásoknál. A találmány szerinti eljárás lényege azon a felismerésen alapul, hogy az analóg-digitális konverter kódolt kimeneti jelének általunk választott speciális jellemzőjére épülő, zárt hurkú vezérlés közvetlenül — járulékos D/A konverzió nélkül — alkalmas az offset kompenzálására. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényegébúi a fenti eljárást valósítja meg. A találmány szerinti eljárás lényegének feltárása előtt tekintsük át a találmány megalkotását megalapozó elméleti átviteltechnikai ismereteket. A távközlés- és méréstechnikában előforduló jelek döntő többsége valamilyen determinisztikus szinusos jel. illetve szimmetrikus elosztásfüggvénnyel rendelkező, ergodikus, sztochasztikus jel, amelyek közös tulajdonsága, hogy p(x) sűrűségfüggvényük az x = O-ra szimmetrikus. így például, az FDM nyaláb sűrűségfüggvénye igen jó közelítéssel a normalizált Gauss eloszlás, amelyre igaz, hogy az elsőrendű momentum + OO M = J x p(x)dx = 0 — OO és lévén a jel ergodikus, ebből következik, hogy az időátlaj r + — i T ő r\ w.i,-o. T ->• oo -7 r szintén zérus. 'T A gyakorlatban a 7 időállandó választásával a ~2.... ..........+ T tartományra vett integrál tetszőlegesen megközelíti a nullát. Mas megközelítésben ez azt jelenti, hogy a jel bármely időpillanatban egyenlő valószínűséggel vehet fel pozitív vagy negatív értéket. Ha most a pozitív értékekhez i 1-et, a negatívakhoz. — 1-et rendelünk és ezeket kellő ideig összegezzük, eredményül nullát kapui k. A jelek fenti tulajdonságait kihasználva a találmány szerinti eljárás alapgondolata a következő: ha egy analógdigitális konverterből kijövő kódolt digitális jel valamelyil bitjéhez — előnyösen az előjelbitjéhez — annak 0 vag/ 1 értékéhez konzekvensen hozzárendelünk egy— egy konstans alapterületű + vagy - impulzust, majd ezeket r időállandó mellett integráljuk, akkor offsetmentes esetben nullát kell kapnunk. Ha az integrandus nem nulla, azaz az analóg-digitális konverterből kimenőjel DC komponenst is tartalmaz, akkor az integrálás eredményekén keletkező hibajelet zárt hurokban visszacsatolva automatikus offset-kompenzálásra lehet felhasználni. A találmányt a továbbiakban ábrák kapcsán ismertetjük, ahol az: 1., ; bra: Egy ismert automatikus offset-kompenzáló kapcsolási elrendezés, amelyet a technika szintjének ismertetésénél tárgyaltunk; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
