Розроблення та дослідження раціональних принципів побудови і створення порозрядних логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів з підвищеними метрологічними характеристиками на основі комутованих конденсаторів. Створення математичних моделей похибок.
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник доктор технічних наук, професор Мичуда Зиновій Романович, Національний університет “Львівська політехніка”, професор кафедри “Автоматика та телемеханіка” Офіційні опоненти: логарифмічний перетворювач математичний доктор технічних наук, профессор Готра Зеновій Юрійович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри “Електронні прилади”, кандидат технічних наук, доцент Стрепко Ігор Теодорович доцент кафедри “Автоматизація та компютерні технології”, Української академії друкарства, м. Захист відбудеться “29” вересня 2006 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 у Національному університеті “Львівська політехніка” (79013, Львів, вул.С.Бандери, 12, ауд.Окрім того, аналого-цифрові перетворювачі з логарифмічним законом перетворення - це особливий клас перетворювачів інформації, який привертає увагу проектувальників кіл і систем, оскільки вони забезпечують тип перетворення, який потребують системи (сигнальні процесори, цифрові контролери та ін.), що використовують так звану логарифмічну арифметику. На даний час більше уваги приділяється розвитку ЛАЦП, в яких вихідні дані є цифровим поданням логарифму вхідної аналогової величини за основою, яка, як правило, відмінна від 2, і шукається компроміс між значенням відносної похибки, шириною динамічного діапазону та кількістю біт вихідного цифрового слова. Однак на сьогодні не проведено критичний аналіз методів і засобів порозрядного логарифмічного аналого-цифрового перетворення, не достатньо виявлено джерела похибок, встановлення їх впливу на процес перетворення, не в повній мірі розроблені математичні моделі обчислення похибок та методів їх компенсації та структурні і функціональні схеми ЛАЦП з покращеними метрологічними характеристиками. У звязку з вищенаведеним, на даний час, є актуальним дослідження таких методів логарифмічного аналого-цифрового перетворення, які б забезпечували підвищення точності та високу технологічність. В роботі отримали подальший розвиток порозрядний і рекурентний методи логарифмічного аналого-цифрового перетворення на комутованих конденсаторах, оскільки вони при підвищенні точності та забезпеченні високої технологічності є перспективними для інтегрального виготовлення.В результаті проведеного аналізу встановлено, що клас точності КЛАЦП на p-n переході напівпровідникового елемента при сучасній інтегральній технології не може бути кращим класу точності 0,6 через: а) вплив і суттєву похибку невідповідності логарифму, викликану впливом-коефіцієнта передачі струму у схемі включення транзистора із спільною базою; б) наявність на на виході КЛАЦП лінійного АЦП, що призводить до погіршення точності та втрати основної переваги ЛП - сталого значення відносної похибки на всьому діапазоні вимірювання. Напруга на виході МП має значення Un, що відповідає виразу: Експериментальні дослідження цього порозрядного ЛАЦП показали, що він має наступні технічні дані: динамічний діапазон вхідних сигналів 80 ДБ (100 ДБ), номінальне значення вхідних сигналів 10 В, похибка перетворення не більша 0,05%, час перетворення менший 100 мкс., вихідний сигнал - 12-розрядний двійковий код. Зауважимо, що хоч відносна похибка перетворення розробленого порозрядного ЛАЦП дещо перевищує зведену похибку лінійних АЦП з цією ж розрядністю, зате ЛАЦП має важливу перевагу - значення відносної похибки перетворення ЛАЦП є сталим у всьому діапазоні зміни вхідних сигналів. Виявлено джерела похибок і встановлено, що вплив на процес перетворення в ЛАЦП на комутованих конденсаторах неідеальності елементів проявляється в основному через струми витікання і наступні ефекти: проникнення напруги управління ключами, передачі паразитного заряду затворів ключів і безпосередньої зміни ємностей конденсаторних комірок паразитними ємностями в ЛАЦП з ПЗ; проникнення напруги управління ключами, проникнення опорної напруги, передачі паразитного заряду затворів ключів і безпосередньої зміни ємностей конденсаторних комірок паразитними ємностями в ЛАЦП з НЗ в пасивних конденсаторних комірках; проникнення напруги управління ключами та передачі паразитного заряду затворів ключів в ЛАЦП з НЗ в активних конденсаторних комірках. Аналізуючи цю модель допущено рівність відповідних ємностей ключів: Складові результуючої абсолютної похибки з множниками k1 i k2 - похибка () від передачі паразитного заряду, а з множниками і - похибка () від проникнення напруги управління: Похибка від впливу струмів витікання: <0,553 мв при Тп 50 мс.Удосконалено метод порозрядного логарифмічного аналого-цифрового перетворення, зокрема, рекурентний, який забезпечує підвищену точність та високу технологічність у вигляді інтегральних схем, при меншій кількості еталонних величин.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Удосконалено метод порозрядного логарифмічного аналого-цифрового перетворення, зокрема, рекурентний, який забезпечує підвищену точність та високу технологічність у вигляді інтегральних схем, при меншій кількості еталонних величин.
2. Виявлено, що для того, щоб забезпечити однакове значення відносної похибки квантування з лінійними АЦП - порозрядні ЛАЦП повинні мати 1-2 надлишкові розряди.
3. Показано, що вплив паразитних міжелектродних ємностей аналогових ключів на процеси накопичення заряду відбувається через: а) проникнення напруги управління аналогового ключа у конденсаторну комірку;
4. Запропоновані математичні моделі похибок порозрядних ЛАЦП, які дозволяють аналітично оцінити точність порозрядних ЛАЦП.
5. Доведено, що результуюча інструментальна похибка перетворення не перевищує 0,005% для 12-розрядних ЛАЦП і зменшується при зменшенні кількості розрядів ЛАЦП.
6. Виявлено, що рекурентні ЛАЦП на комутованих конденсаторах з перерозподілом заряду дозволяють підвищити приблизно у 2 рази точність (до 10 двійкових розрядів) порівняно з порозрядними ЛАЦП на КК з ПЗ при збереженні підвищеної технологічності для інтегрального виготовлення.
7. Експериментально досліджені порозрядні ЛАЦП на комутованих конденсаторах з накопиченням заряду забезпечували результуючу похибку перетворення не більшу 0,04% в діапазоні вхідних сигналів 80 ДБ при часі перетворення меншому 120 мкс.
Мичуда З.Р., Ільканич К.І., Мичуда Л.З. Новий метод логарифмічного аналого-цифрового перетворення // Збірник наукових праць “Компютерні технології друкарства”, 2004, № 12, с.220-224.
Ільканич К.І., Католик Б.О., Мичуда З.Р., Мичуда Л.З. Оцінка динамічних властивостей логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів на комутованих конденсаторах// Сборник научных трудов Национального горного университета, Дніпропетровськ, 2004 р., № 19, т.2, с. 135-143.
Ільканич К.І., Мичуда З.Р. Моделювання впливу паразитних міжелектродних ємностей в порозрядних логарифмічних АЦП// Збірник наукових праць “Компютерні технології друкарства”, Л.: УАД, 2005, № 13, с.216-226
Мичуда З.Р., Ільканич К.І., Мичуда Л.З. Логарифмічне аналого-цифрове перетворення за рекурентним методом// Сборник трудов международной НТК “Приборостроение - 2004”, Винница-Ялта, 2004, с. 68-71.
Мичуда З.Р., Ільканич К.І. Порозрядні логарифмічні аналого-цифрові перетворювачі// Матеріали 11-тої Міжнародної конференції з управління “Автоматика-2004”. Праці.- К.: НУХТ, 2004, т.2, с.28.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
