Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: +1997
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Текст наукової роботи на тему «Адаптивна система аналого-цифрової обробки сигналів»

    ?2. Колесников A.A. Послідовна оптимізація нелінійних агрегованих систем управління. М .: Вища школа, 1987.

    3. Самарський A.A. Теорія різницевих схем. М .: Наука, 1977.

    УДК 621.372.54

    А.І. Калінін, С.Г. Крутчінскій

    АДАПТИВНА СИСТЕМА АНАЛОГО-ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ

    СИГНАЛОВ

    Інтенсивне впровадження цифрових методів обробки сигналів в системі зв'язку, діагностики та управління значною мірою стримується відсутністю розвинених інтерфейсних пристроїв попереднього 'перетворення аналогових величин. В першу чергу, це пов'язано з продуктивністю центрального процесорного елемента та вхідного АЦП. Так, сигнальні процесори типу TMS 320 С25, виконані по мікронною технології, забезпечують стійку роботу з аналоговими сигналами до 100 кГц, і тільки їх субмікронні аналоги TMS 320 С50 збільшують цей показник до 2 МГц [1]. Існуючі зовнішні БІС типу TLC вирішують завдання обмеження спектра і аналого-цифрового перетворення без ініціалізації, тому область їх практичного застосування досить обмежена.

    У даній роботі пропонується концепція ініціалізіруемих кристалів-сателітів, які вирішують широкий спектр завдання попередньої обробки аналогових сигналів. Спільно з інтерфейсом пам'яті і цифровим процесором ці ІС Утворюють гібридну систему, зображену на малюнку.

    В основу побудови цієї системи покладена ідеологія максимально можливої ​​розвантаження цифрового процесора сигналів. Передбачається, що інтерфейсні ініціалізіруемих ІС будуть з високою

    Секція систем автоматичного управління

    ступенем точності забезпечувати масштабування (К), трансформацію спектра (ТС), частотну фільтрацію (Ф) і аналого-цифрове перетворення (ФАЦП) вхідного сигналу. Відновлення здійснюється функціональним ЦАП (ФЦАП) і фільтрів нижніх частот (ФНЧ).

    Найважливішим вузлом інтерфейсу периферійних пристроїв є універсальний аналоговий фільтр, який в діапазоні центральних частот від

    1 Гц до 100 кГц вирішує завдання функціонально повної частотної фільтрації. Вибір режиму роботи і частоти настройки здійснюється користувачем шляхом завантаження в БІС спеціального ініціалізіруемих слова, при цьому вказаний фільтр характеризується наступними параметрами:

    1. Режим роботи ............................. ФНЧ, ФВЧ, ПФ, ЗФ.

    2. Діапазон центральних частот (частот зрізу) .......... 1-100 кГц.

    3. Точність настройки центральної частоти ................... 1%

    4. Динамічний діапазон .................................. 75 дБ.

    5. Коефіцієнт передачі фільтра ............................... 1

    6. Точність реалізації коефіцієнта передачі ................. 1%

    7. Параметри амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) в режимі фільтра нижніх частот (ФНЧ) або фільтра верхніх

    частот (ФВЧ):

    • нерівномірність АЧХ в смузі пропускання .......... 0,05 дБ

    • загасання фільтра ................................ 18 дБ / окт.

    8. Параметри АЧХ пристрою в режимі смугового фільтра

    (ПФ):

    • відносна ширина смуги пропускання (рівень

    1,5 дБ) ............................................. ... 23%

    • загасання ....................................... 28 дБ / окт.

    • нерівномірність в смузі пропускання ............. 0,15 дБ.

    9. Параметри АЧХ пристрою в режимі заграждающего фільтра

    (ЗФ):

    • відносна ширина смуги режекции ................... 23%;

    • глибина режекции ..................................... 60 дБ;

    • загасання .......................................... 28 дБ / окт .;

    • нерівномірність в смузі пропускання .............. 0,15 дБ.

    Вхідний опір фільтра у всіх режимах не менше 5 кОм.

    Вихідний опір - не більше 50 Ом.

    Зазначені характеристики досягаються застосуванням спеціальної схемотехніки, знижує вплив на стабільність і динамічний діапазон технологічних похибок виготовлення активних компонент [3], тому виробництво цієї та інших БІС можливо в рамках традиційних технологій.

    Масштабний підсилювач До забезпечує точне (з похибкою не гірше 0,2%) управління амплітудою вхідного сигналу в діапазоні частот до 200 кГц, що дозволяє істотно підвищити ефективність розрядної сітки центрального процесорного елемента.

    Трансформатор спектра (ТС) здійснює з додатковою фільтрацією перенесення спектра вхідного сигналу в діапазон робочих частот універсального фільтра з додатковою похибкою узгодженої з його метрологічними характеристиками, В процесі преобра-

    тання аналогової величини в цифрову можливо шляхом ініціалізації (ФАДП) здійснити додатково логарифмирование сигналу.

    Зазначена конфігурація гібридної системи дозволяє ефективно вирішувати не тільки традиційні для ЦГЗ завдання, але і розширити клас практичних задач адаптації. Так, настройка інтерфейсних БІС забезпечує оптимізацію співвідношення сигнал / перешкода при значних перепадах вхідної величини [4], а також значно підвищити сумарну продуктивність системи.

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Берскі Д. Цифрові процесори сигналів. Електроніка. 1992, № 3-4. С. 1433.

    2. Крутчінскій С.Г. Структурно-топологічні ознаки ARC-схем з власної компенсацією. Известия вузів. Радіоелектроніка. 1994, № 1. С. 38-43.

    3. ' P.S.R. Dimiz, J.E. Consscan, A. Antonion Fast Parallel for 11 R adaptive filters IEEE Trans. Circuits and Systems 11: Analog and digital Signal Processing Vol. 41, N8, 1994, p.p. 561-567.

    УДК 621.372.57

    A.M. Гарбуз, С.Г. Крутчінскій

    ПРОГРАМНИЙ МОДУЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ нелінійних ФУНКЦІЙ З нелінійних ОБМЕЖЕННЯМИ

    Рішення великого числа сучасних завдань проектування і програмного управління пов'язано з визначенням оптимального вектора параметрів деяких компонент, вузлів і блоків, що мають певні обмеження. Крім цього практично завжди функціонал має складний рельєф в області локалізації рішення і тому в більшості випадків не дозволяє використовувати класичні методи першого і другого порядків. Інші широко поширені процедури пошуку екстремуму нелінійної цільової функції не забезпечують достатньої для сучасних практичних завдань точності і вірогідності відшукання глобального оптимуму. Використання цих методів виявилося надзвичайно трудомістким через складнощі їх алгоритмізації і реалізації у вигляді пакетів прикладних програм. Нижче викладається більш простий і ефективний метод PSI-перетворення, придатний також і для задач лінійного програмування [1].

    Головна особливість методу полягає в тому, що об'єктом дослідження є не сама функція F (X), екстремум якої повинен бути знайдений, а деяка функція PSI (q), утворена в результаті перетворення F (X). Виявилося, що функція PSI (q), а також деякі інші функції Xi (q) (i = l, 2, .... n), що утворюються в результаті перетворення F (X) в PSI (q), мають ряд чудових властивостей , завдяки яким вони можуть бути використані не тільки для традиційних цільових функцій, але і для інших раніше проблемних завдань оптимізації. Застосування методу виявилося ефективним для багатьох раніше відомих функцій не диференціюються в областях визначення вектора аргументів X. Цим методом можна також вирішувати завдання, пов'язані з визначенням екстремуму, що знаходиться на кордоні, тобто яка не є внутрішньою точкою області визначення X [2].


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити