Методы анализа и синтеза многофункциональных программируемых аналого-цифровых "систем на кристалле"

• Автор: Хлопотов, Илья Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 257 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 ОБЗОР АНАЛОГОВЫХ И АНАЛОГОЦИФРОВЫХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

1.1 Введение в анализ, описание использованных методов.

1.2 Существующие варианты построения аналогоцифровых систем.

1.2.1 Программируемые аналогоцифровые вычислительные системы

1.2.2 Системы сбора и вывода данных ССВД

1.2.3 Процессоры цифровой обработки сигналов ПЦОС.

1.2.4 Полностью заказные системы на кристалле.

1.2.5 Аналогоцифровые контроллеры

1.2.6 Аналоговые процессоры.

1.2.7 Программируемые аналоговые схемы
1.2.8 Дискретноаналоговый процессор
1.3 Аналоговые и аналогоцифровые измерительные системы
1А Обзор методов синтеза многофункциональных аналоговых и
аналогоцифровых систем
1.5 Основные результаты и выводы.
2 ФОРМАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОГРАММИРУЕМЫХ АНАЛОГОЦИФРОВЫХ СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ.
2.1 Постановка задачи разработки методов анализа и синтеза МПАЦ СНК. Модель системы
2.2 Анализ классов задач, решаемых типовыми аналогоцифровыми системами
2.3 Анализ состава операций МПАЦ СНК.
2.3.1 Введение в методы анализа состава операций.
2.3.2 Анализ состава операций аналоговых блоков
2.3.3 Анализ состава операций цифровых блоков и цифровых интерфейсов .
2.4 Анализ связей между блоками.
2.5 Методы базового распределения операций по блокам
2.6 Синтез внутренней структуры функционального блока.
2.7 Синтез подсистемы коммутации
2.8 Вопросы синтеза подсистемы управления
2.9 Основные выводы и результаты.
2.9.1 Выводы
2.9.2 Основные научные результаты.
3 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ С РЕГУЛЯРНОЙ СТРУКТУРОЙ.
3.1 Введение в процедуру синтеза блоков
3.2 Синтез блока непрерывной обработки сигналов
3.3 Блок на переключаемых конденсаторах
3.4 Цифровые блоки.
3.5 Блок управления
3.6 Практическая реализация МПАЦ СНК с регулярной структурой.
3.7 Анализ классов задач, решаемых при помощи спроектированной МПАЦ
3.8 Основные результаты и выводы
Заключение
Список сокращений.
Указатель сокращений
Список литературы


Это позволило на этапе подготовки к анализу формализовать возможные градации изменения значений оцениваемых параметров. Используя приведенные значения параметров совместно с системой коэффициентов, отражающих важность их применения в составе проектируемой или существующей МПАЦ СНК, системы или прибора, оказалось возможным построение критерия, отражающего степень многофункциональности (названного степенью эффективности) рассматриваемого устройства. Для назначения коэффициентов, приведенных в табл. На основе встречаемости различных значений анализируемых параметров были получены веса данных значений. Для получения весов использовалось выражение (2). И7,- вес /-го значения анализируемого параметра, ДО- число систем, участвующих в анализе и расчете весов, 6,- признак наличия /-го значения параметра в у-ой анализируемой системе, сгу-число реализуемых у-ой анализируемой системой классов задач. Е^у . М- число значений в анализируемом параметре, ^,-вес /-го значения анализируемого параметра, 0^-вес у-го значения анализируемого параметра, у - индекс различных значений анализируемого параметра. Поскольку степень эффективности зависит от совокупности значений каждого из анализируемых параметров, то обобщенный показатель эффективности архитектуры системы может представлять собой среднее арифметическое соответствующих параметров и может быть рассчитан по формуле (4). Таким образом, используя приведенные в табл. При использовании данного критерия следует учитывать, что при его конструировании было сделано допущение о том, что все параметры вносят пропорциональный вклад в многофункциональность системы. В общем случае это, разумеется, не так. Однако структура критерия такова, что если для разработчика какие то параметры оказываются более важными, он легко может изменить соответствующие значения К(. Для наглядного изображения результатов анализа было решено использовать лепестковые диаграммы рис. Для сокращения объема лепестковые диаграммы эффективности анализируемых в ходе обзора систем приведены в приложении 1. Предложенный коэффициент эффективности может быть использован для предварительного (субъективного) анализа систем, для окончательного анализа следует использовать предложенный в главе 2 коэффициент. Поскольку целью анализа в данной работе является получение классов задач и коэффициентов использования различных операций применение субъективного критерия не приводит к недостоверности полученных в ходе анализа данных. В параграфе описываются системы, имеющие структуру, в которой аналоговые ФБ соединяются с цифровыми ФБ []. Связи между блоками определяются алгоритмом преобразования информации и выполняются при помощи физической коммутации цепей. В современных системах связи между блоками выполняются с использованием матриц коммутации, а блоки управляются при помощи управляющего устройства, которое обеспечивает: задание их режимов работы, адресацию выходов, измерение выходных напряжений, установку начальных условий и коэффициентов передач, а также выполняет их настройку (рис. Программирование таких систем выполняется в несколько этапов: получение математических выражений, описывающих требуемое поведение системы, масштабирование сигналов, коммутация ФБ. Конечная сложность решаемых системой задач зависит от количества ФБ. В ходе работы над диссертацией были проанализированы конфигурации аналоговых и аналого-цифровых вычислительных схем из работы [], представляющих собой возможные конфигурации АЦВС. Результаты анализа данных схем приведены в главе 2, табл. ЦВМ) уровне формализации задач. Недостатком АЦВС является их сложность и неудобство программирования, а также достаточно низкая точность. Основными операциями в АЦВС являются интегрирование и сложение. Их оказывается достаточно для выполнения любых преобразований аналоговых сигналов, но с низкой точностью и большим числом использованных блоков, поэтому в прикладных задачах часто используют расширенный набор операций. Достаточность всего двух операций для реализации любого вида преобразований аналоговых сигналов доказана К. Шенноном в работе [].