Математичні моделі логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів із накопиченням заряду на послідовних пасивних комутованих конденсаторних комірках з урахуванням сучасних елементів. Наведення результатів моделювання та оцінка динамічних властивостей.
ОЦІНЮВАННЯ ДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЛОГАРИФМІЧНИХ АЦП З НАКОПИЧЕННЯМ ЗАРЯДУ НА ПОСЛІДОВНИХ ПАСИВНИХ КОНДЕНСАТОРНИХ КОМІРКАХ Запропоновано математичні моделі логарифмічних АЦП з накопиченням заряду на послідовних пасивних конденсаторних комірках, наведено результати моделювання та подано оцінку динамічних властивостей. The mathematical models of logarithmic ADC based on accumulation of a charge in serial passiv condensers cells are offered, the results of modelling are presented and the valuation of dynamic property are given.Спрощену функціональну схему ЛАЦП з накопиченням заряду на послідовній пасивній конденсаторній комірці (КК) наведено на рис.1, де позначено: Сн і Сд - накопичувальний і дозувальний конденсатори, К0-К4 - аналогові ключі 1-4, БК - буферний каскад, Км - компаратор, СВ - схема віднімання, Uвх і Uo - вхідна й опорна напруги, Uy - напруга управління, КП - вихід сигналу “Кінець перетворення”. Принцип дії ЛАЦП з накопиченням заряду на послідовній пасивній конденсаторній комірці ґрунтується на перерозподілі заряду між двома конденсаторами, накопичувальним СН і дозувальним СД, причому ємність СН вибирається набагато більшою від ємності СД. Отже, після закінчення першого тактуючого імпульсу напруга на конденсаторі СН, тобто напруга на виході конденсаторної комірки, дорівнює Під час дії третього тактуючого імпульсу приріст напруги на конденсаторі СН становитиме DU3 = (U0-U2 )K DU3 = (1-K)2 KU0 і конденсатор СН зарядиться до напруги 2, де позначено: ГТІ - генератор тактових імпульсів; ФІП - формувач імпульсних послідовностей Ф1 і Ф2, який містить лічильник (Л), тригер (Т) і перший та другий елементи І (І1 та І2); СС - схема синхронізації; ОВ - одновібратор; ДОН - джерело опорної напруги; К0-К4 - ключі 0 - 4; СД - дозувальний конденсатор; СН - накопичувальний конденсатор; СВ - схема віднімання; Км - компаратор; ЛР - лічильник результату; РР - регістр результату; N - вихідний код; РЕЖИМ - режим запуску, зокрема, РУЧ - ручний або АВТ - автоматичний; КП - сигнал “Кінець перетворення”.Проведені дослідження дають підстави стверджувати, що динамічні властивості ЛАЦП з накопиченням заряду на послідовних пасивних конденсаторних комірках фактично повністю визначаються часом заряду та розряду накопичувального і дозувального конденсаторів. Стала часу заряду накопичувального конденсатора тз =140 нс і для похибки недозаряду 0,015 % (з урахуванням накопичення похибки за N тактів) час заряду треба задати не меншим за 18тз , тобто 2,5 мкс. Стала часу розряду дозувального конденсатора трд =140 нс і для похибки недорозряду dрд ? 0,015 %(з урахуванням накопичення похибки за N тактів) час розряду Сд треба задати не меншим за 18трд , тобто 2,5 мкс. Отже, час розряду дозувального конденсатора практично дорівнює часу заряду накопичувального конденсатора, тобто 2,5 мкс. Тоді стала часу розряду накопичувального конденсатора трн ?10 нс і, щоб похибка від недорозряду накопичувального конденсатора не перевищувала 0,005 %, достатньо вибрати час розряду не меншим за 12трн , тобто 120 нс.Як відомо, число-імпульсні функціональні перетворювачі доцільно застосовувати у випадках, коли вимагається табулювання функції або обчислення однієї й тієї самої функції для значної кількості значень аргументів, або коли значення аргументу функції розгорнуте в часі, як, наприклад, у деяких алгоритмах компютерної графіки, вимірювання, криптоаналізу тощо.
Вывод
Проведені дослідження дають підстави стверджувати, що динамічні властивості ЛАЦП з накопиченням заряду на послідовних пасивних конденсаторних комірках фактично повністю визначаються часом заряду та розряду накопичувального і дозувального конденсаторів. Так, за даних схеми Сд=1 НФ і Сн=1 МКФ (що відповідає похибці квантування 0,1 %), опорові замкнутого ключа 70 Ом і кількості тактів перетворення N=10000: 1. Стала часу заряду накопичувального конденсатора тз =140 нс і для похибки недозаряду 0,015 % (з урахуванням накопичення похибки за N тактів) час заряду треба задати не меншим за 18тз , тобто 2,5 мкс.
2. Стала часу розряду дозувального конденсатора трд =140 нс і для похибки недорозряду dрд ? 0,015 %(з урахуванням накопичення похибки за N тактів) час розряду Сд треба задати не меншим за 18трд , тобто 2,5 мкс. Отже, час розряду дозувального конденсатора практично дорівнює часу заряду накопичувального конденсатора, тобто 2,5 мкс.
3. Стала часу розряду накопичувального конденсатора трн = 70 мкс. Оскільки розряд накопичувального конденсатора відбувається одноразово (перед початком перетворення), то накопичення похибки (dрн ) від недорозряду Сн немає. Тому, щоб dрн була меншою за 0,005 % і нею можна було знехтувати, треба вибрати час розряду Сн не меншим за 12трн , тобто 0,84 мс.
4. Використовуючи ключі з меншим опором у замкненому стані, час заряду та розряду накопичувального та дозувального конденсаторів можна пропорційно зменшити. Наприклад, для зменшення часу розряду накопичувального конденсатора можна використати покращений ключ, замкнутий опір якого не перевищує 0,01 Ом. Тоді стала часу розряду накопичувального конденсатора трн ?10 нс і, щоб похибка від недорозряду накопичувального конденсатора не перевищувала 0,005 %, достатньо вибрати час розряду не меншим за 12трн , тобто 120 нс.
1. Мичуда З. Р. Логарифмічні аналого-цифрові перетворювачі - АЦП майбутнього. - Львів: Простір, 2002. - 242 с. 2. Мичуда З.Р. Моделювання впливу паразитних міжелектродних ємностей логарифмічних АЦП з накопиченням заряду на паралельних пасивних конденсаторних комірках //
43
Вимірювальна техніка і метрологія. - Л.: Вища школа, 2001. - Вип. 58. - С. 26-32. 3. Мичуда З. Р. Логарифмічні АЦП з накопиченням заряду в активних конденсаторних комірках. Моделювання впливу паразитних ємностей // Вимірювальна техніка і метрологія. - Л.: Вища школа, 2002. - Вип.59. - С. 81-87. 4. Матецька Л. А., Мичуда З. Р. Логарифмічний аналого-цифровий перетворювач з накопиченням заряду на послідовно включених конденсаторах // Компютерні технології друкарства. - Л.: Українська академія друкарства. - 2000. - № 5. - С. 36-43. 5. Мичуда З. Р. Аналоговий ключ / Мичуда З. Р. // Автоматика, вимірювання та керування. - Л.: ДУЛП, 1998. - Вип. 356. - С.77-83.
УДК 621.374
Л. В. Мороз1, Н. М. Лужецька1, А. Я. Горпенюк2 Національний університет “Львівська політехніка” 1кафедра безпеки інформаційних технологій, 2кафедра захисту інформації
ОБЧИСЛЮВАЧ ОБЕРНЕНО ПРОПОРЦІЙНОЇ ФУНКЦІЇ НА ЧИСЛО-ІМПУЛЬСНОМУ КВАДРАТОРІ
? Мороз Л. В., Лужецька Н. М., Горпенюк А. Я., 2014
Подано результати синтезу та дослідження класичної та конвеєрної структур обчислювача обернено пропорційної функції на число-імпульсному квадраторі. Показано, що максимальна частота роботи конвеєрної структури значно вища за максимальну частоту роботи класичної структури. Точність структури обчислювача на число-імпульсному квадраторі вища за точність відомої структури обчислювача на двох число-імпульсних помножувачах.
The results of classical and conveyor inverse function calculators, based on the pulse-number squarer, synthesis and research are given. Maximal work frequency conveyor structure is considerably higher than maximal work frequency of classic structure. Accuracy of calculator, based on the pulse-number squarer, is higher than the accuracy of known calculator, based on two pulse-number multiplier.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
