Измерительные каналы на основе преобразователей напряжение-частота с использованием методов сигма-дельта модуляции

• Автор: Чан Шинь Биен
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИ- 13 ТЕЬНЫХ КАНАЛОВ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ НАПРЯЖЕНИЕ-ЧАСТОТА
1.1 Обзор промышленных выпускаемых ПНЧ и области их при
менения
1.2 Анализ методов построения ПНЧ
1.3 Анализ состояния развития ЕЛ АЦП и применимости ЕА мо
дуляторов для построения ПНЧ
1.4 Обзор работ по декодерам для работы с ЕА модуляторами
1.5 Заключение по первой главе
ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КА- 40 НАЛОВ НА ОСНОВЕ ПНЧ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКОВ И ИЗВЕСТНЫХ ТИПОВ ФИЛЬТРОВ
2.1 Синтез ПНЧ второго и третьего порядков для исследования
2.2.1 Математические модели ЕД модуляторов
2.1.2 Синтез ПНЧ третьего порядка
2.1.3 Аналитическое исследование погрешностей квантования ЕА
модуляторов с одним квантователем на основе линейной модели
2.2 Исследование погрешностей квантования измерительного ка
нала на основе ПНЧ второго порядка
2.2.1 Исследование максимальной погрешности квантования изме
рителыюго канала на основе ПНЧ второго порядка
2.2.2 Исследование среднеквадратической погрешности квантова
ния измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка
2.2.3 Экспериментальные испытания макетного образца
2.3 Исследование погрешностей квантования измерительного ка
нала на основе ПНЧ третьего порядка
2.3.1 Исследование максимальной погрешности квантования изме
рителыюго канала на основе ПНЧ третьего порядка
2.3.2 Исследование среднеквадратической погрешности квантова
ния измерительного канала на основе ПНЧ третьего порядка
2.4 Исследование квантильных оценок погрешности измеритель
ного канала на основе ПНЧ второго и третьего порядков
2.5 Заключение по второй главе
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ НОВЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ПНЧ ВТОРОГО И
ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКОВ
3.1 Анализ шума квантования ПНЧ на выходе цифрового фильт

3.2 Синтез цифровых фильтров, применяемых с ПНЧ второго и
третьего порядков
3.3 Исследование цифровых фильтров, применяемых с ПНЧ вто
рого порядка
3.4 Исследование цифровых фильтров, применяемых с ПНЧ
третьего порядка
3.5 Заключение по третьей главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ НА
ОСНОВЕ ПНЧ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКОВ И ПРЕДЛОЖЕННЫХ НОВЫХ ФИЛЬТРОВ
4.1 Исследование максимальной погрешности квантования изме
рительного канала на основе ПНЧ второго порядка и предложенного нового А^-фильтра
4.1.1 Исследование зависимости максимальной погрешности кван
тования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка от величины входного сигнала
4.1.2 Исследование зависимости максимальной по диапазону по
грешности квантования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка от коэффициента передискретизации
4.1.3 Сравнение максимальной по диапазону погрешности кванто
вания измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка и на основе ПНЧ первого порядка
4.2 Исследование среднеквадратической погрешности квантова
ния измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка и предложенного нового А^-фильтра
4.2.1 Исследование зависимости среднеквадратической погрешно
сти квантования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка от величины входного сигнала
4.2.2 Исследование зависимости максимальной среднеквадратиче
ской погрешности квантования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка от коэффициента передискретизации
4.2.3 Сравнение максимальной среднеквадратической погрешно
сти квантования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка и на основе ПНЧ первого порядка
4.3 Зависимости максимальной и среднеквадратической погреш
ностей квантования измерительного канала на основе ПНЧ второго порядка от типа цифрового фильтра
4.4 Разработка рекомендации по ограничению диапазона входно
го сигнала с целью снижения максимальной и среднеквадратической погрешностей квантования измерительного канала
на основе ПНЧ второго порядка
4.5 Исследование максимальной погрешности квантования изме
рительного канала на основе ПНЧ третьего порядка и предложенного нового А^-фильтра
4.5.1 Исследование зависимости максимальной погрешности кван
тования измерительного канала на основе ПНЧ третьего порядка от величины входного сигнала
4.5.2 Исследование зависимости максимальной погрешности кван
тования измерительного канала на основе ПНЧ третьего по-

между шириной диапазона входного сигнала и степенью вытеснения шума квантования. Поэтому здесь целесообразно выбрать отношение частоты среза к частоте дискретизации./^/f2 в диапазоне от 1/22 до 1/16.
На рисунке 2.7 показаны семейства АЧХ передаточной функции для шума квантования NTF(j) и АЧХ передаточной функции для сигнала STF(f) многопетлевого ЕД модуляторов по Баттерворту (рис.2.7,а) и ЕД модуляторов по Чебышеву (рис.2.7,б).
Рис.2.7. Семейства АЧХ ЫТРф и Ш7//) ЕД модулятора 3-го порядка
Анализ двух вышеупомянутых ЕА модуляторов третьего порядка показывает что, ЕА модулятор по Чебышеву позволяет получить меньшую погрешность квантования, чем ЕД модулятор по Баттерворту, хотя имеет более узкий рабочий диапазон входного сигнала. Приведенная максимальная погрешность квантования узслеАтах и приведенная среднеквадратическая погрешность квантования Озсиеь шах ЕД модулятора по Чебышеву рассчитываются по диапазону входного сигнала -0,5826^ <*< 0,5%ХЯЕР- Приведенная максимальная погрешность квантования узвшіегтах и приведенная среднеквад-