Исследование алгоритмов следящего уравновешивания и проектирование на их основе быстродействующих средств аналого-цифрового преобразования

• Автор: Шевченко, Вадим Петрович
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 237 c. : ил

ШВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (АЦП)
СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ
1.1, Динамические характеристики быстродействующих
АЦП и пути их совершенствования
1.2, Обзор алгоритмов и структур АЦП следящего уравновешивания (САЦП)
1.2.1, САЦП без экстраполяции
1.2.2. САЦП с экстраполяцией
1.3. Систематизация алгоритмов следящего
уравновешивания
Основные результаты и выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АЦП СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ
С НЕРАВНОМЕРНОЙ ШКАЛОЙ КВАНТОВАНИЯ
2.1. Общие замечания
2.2. Математическое описание процесса следящего уравновешивания при скачкообразном изменении преобразуемого сигнала
2.3. Исследование методической динамической погрешности САЦП с неравномерной шкалой квантования
2Л. Возможности многофункционального использования
САЦП с неравномерной шкалой квантования
Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЦП СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ
С ЭКСТРАПОЛЯЦИЕЙ ПО ПРЕДЫДУЩИМ ОЦЕНКАМ
3.1. Общие замечания
3.2. Оптимизация коэффициентов уравнения формирования уравновешивающей величины
в САЦП с экстраполяцией
3.3. Определение динамических характеристик САЦП с экстраполяцией при неравномерной шкале квантования

3.4. Исследование адаптивного алгоритма
следящего уравновешивания с экстраполяцией
Основные результаты и выводы
ШВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ УЗЛОВ
АЦП СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ
4.1. Общие замечания
4.2. Оптимизация параметров цифровой части САЦП
4.3. Анализ инструментальной динамической
погрешности квантователя
4.4. Улучшение характеристик САЦП путем использования устройств амплитудной свертки
Основные результаты и выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АЦП СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ
И ОСОБЕННОСТИ ИХ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
5.1. Общие замечания
5.2. Разработка САЦП с двоичной шкалой квантования
5.3. Разработка САЦП с аналоговым запоминающим устройством
5.4. Разработка адаптивного САЦП с экстраполяцией .... 192 Основные результаты и выводы
ЗА КЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Программа имитационного
моделирования для расчета среднеквадратического значения динамической погрешности 21 к
'ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Документы, подтверждающие
внедрение

Актуальность работы и состояние проблемы
При решении крупных научно-технических и народнохозяйственных задач в настоящее время широко используются различные вычислительные, управляющие и информационно-измерительные системы.
В;)0сновных направлениях экономического и социального развития

СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года подчеркивается необходимость совершенствования средств и систем сбора, передачи и обработки информации [I] •
Характерной особенностью таких систем является наличие в их составе аналого-цифровых преобразователей (АЦП), которые должны обеспечивать не только преобразование, но и функциональное и информационное согласование с остальными устройствами системы. Одной из важнейших задач преобразовательной техники на настоящем этапе является исследование, проектирование и создание быстродействующих АЦП, способных кодировать мгновенные значения широкополосных сигналов с высокой точностью.
Актуальность такого направления обусловлена прежде всего переходом от единичных измерений значения преобразуемой величины к измерению динамических процессов с представлением результата измерения в виде дискретизированной последовательности мгновенных значений. Постоянно расширяется номенклатура датчиков, имеющих широкий частотный диапазон выходных сигналов, та-
—Т 5
ких как пьезоэлектрические (10 - 10 Гц), трансформаторные (50-400 Гц), магнитострикционные (10-10^ Гц), фотоэлектрические

(10-10 Гц) и т.д. В то же время непрерывно повышаются требования к точности измерений динамических процессов, проводимых в

ГЛАВА
ИССЛЕДОВАНИЕ АЦП СЛЕДЯЩЕГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ С НЕРАВНОМЕРНОЙ ШКАЛОЙ КВАНТОВАНИЯ
2*1. Общие замечания В САЦП с неравномерной шкалой квантования разностного сигнала операция квантования может быть представлена как выбор ^ -го индекса, который осуществляется исходя из условия
П] ^ иеШ
где - значение ^ -го уровня квантования.
Тогда уравнение формирования уравновешивающей величины для САЦП с неравномерной шкалой квантования будет иметь вид
иу(и + 5^л{ ие(£)} С,- ,
где С^ - значение ^ -й ступени уравновешивания вводимой ^ -м уровнем квантования.
Такой САЦП является существенно нелинейной динамической системой, поэтому точное аналитическое описание его динамики при произвольном преобразуемом сигнале затруднительно. Однако в большинстве практических случаев достаточно использовать некоторые обобщенные оценки динамических характеристик. Основной динамической характеристикой при скачкообразном изменении преобразуемого сигнала является время преобразования, а при плавном изменении преобразуемого сигнала для оценки динамики необходимо использовать характеристики динамической погрешности.
2.2. Математическое описание процесса следящего уравновешивания при скачкообразном изменении преобразуемого сигнала
В (6,11,25] отмечалось, что изменение уровней квантования
в САЦП с двоичной шкалой слабо влияет на время преобразования.
Однако до сих пор не был раскрыт механизм влияния уровней кван-