Временные интерполирующие преобразователи для контроля сигналов в устройствах хранения данных

• Автор: Медведев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ФАЗОВОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ

1.1 Обоснование способа фазовой интерполяции

1.2 Исследование процессов интерполяции и управляемой задержки

1.3 Генерирование мультифазных последовательностей импульсов

1.4 Фазовая синхронизация в системах хранения данных

1.5 Анализ характеристик интерполирующего устройства синхронизации

1.6 Выводы но главе ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФАЗОВОГО ЗАПАСА И ОШИБКИ

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДАННЫХ

2.1 Показатели искажений сигналов данных
2.2 Анализ процесса воспроизведения сигналов в канале чтения
2.3 Методика численного расчета вероятности ошибки
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ГЕНЕРИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФИ
3.1 Разработка программируемого генератора задержки
3.2 Исследование кольцевых генераторов на ПЛИС
3.3 Генерирование джиттера
3.4 Выводы по главе ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВРЕМЯКОД ДЛЯ
КОНТРОЛЯ КАНАЛОВ ЧТЕНИЯ ДАННЫХ
4.1 Принципы цифрового измерения интервалов времени
4.2 Разработка интерполирующих преобразователей времякод
4.3 ПВК на основе опорной фазовой матрицы
4.4 Моделирование ПВК на основе опорной фазовой матрицы
4.5 Разработка и исследование интерполирующего ПВК на ПЛИС
4.6 Выводы по главе
Заключение
Литература


Для улучшения разрешающей способности генераторов задержки до субвентильных значений предложены технические решения с применением блоков ФИ, в том числе многоступенчатого типа. Выполнено исследование кольцевых генераторов на ПЛИС. Результаты измерений на множестве образцов МКГ обнаружили высокую идентичность устройств на одном кристалле, что, в частности, свидетельствует об идентичности буферов задержки, на которых они построены, и, следовательно, о достаточно высокой линейности цифровых линий задержки (ЦЛЗ) на ПЛИС. Представлена и исследована схема устройства для генерирования джиттера сигналов данных, использующая принцип ФИ. В четвертой главе рассмотрены ограничения традиционных способов цифрового прецизионного измерения интервалов времени, главное из которых связано с протяженным «мертвым» временем между смежными измерениями однократных интервалов, которое требуется для оценки погрешности квантования времени. На основании выполненного анализа обоснован способ прямой интерполяции тактового периода путем равномерной монотонной задержки тактового импульса с помощью ЦЛЗ. Разработаны на основе ПЛИС и испытаны схемы интерполирующих преобразователей однократных временных интервалов в цифровой код, в которых практически исключено «мертвое» время между смежными преобразованиями. В заключении перечислены основные результаты работы. Публикации. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, из них две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК [, ], и два патента на изобретения [, ]. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на III-VII Всероссийских научно-технических конференциях «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов» (Пенза, - ), IV Международной научно-технической конференции «Искусственный интеллект в XXI веке. Решения в условиях неопределенности» (Пенза, ), IV Межрегиональной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Инновационные технологии в экономике, информатике, медицине и образовании» (Пенза, ), Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ (Москва, ), Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, , ), -й Научной сессии Российского НТОРЭС им. А.С. Попова, посвященной дню радио (Москва, ), научно-техническом семинаре «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания» (Ярославль, ; Воронеж, ). ГЛАВА 1. Повышение точности и производительности цифровых систем обработки сигналов требует уменьшения шага квантования аналоговых процессов по времени. Однако возможности увеличения тактовой частоты в традиционных цифровых системах ограничены быстродействием элементов. Для достижения высокого разрешения процессов измерения и преобразования сигналов с шагом дискретизации, много меньшим основного кванта времени - опорного тактового периода Т0) его разбивают на множество равных частей, каждая из которых служит субквантом времени. Процедура разделения опорного периода То на N частей путем образования множества копий опорного сигнала, смещенных по фазе на 2тт/ТУ называется фазовой интерполяцией. Применение способа ФИ позволяет создать новую конкурентоспособную продукцию - технические средства передачи, синхронизации и преобразования сигналов повышенной точности и производительности при снижении затрат на оборудование. В данной главе рассмотрены принципы ФИ и основные элементы мультифазных устройств, составляющих основу интерполирующих цифровых систем. Под интерполяцией в строгом смысле понимают подбор функции, значения которой в узлах (точках) интерполяции совпадают со значениями другой, аналитически не заданной функции [9]. Сетка узлов интерполяции чаще всего принимается равноотстоящей, когда узлы разделены по оси аргумента постоянным шагом. При постоянной частоте периодического процесса фаза является линейной функцией времени, поэтому задача ФИ сводится в таком случае к локализации точек на оси времени в соответствии с целевым назначением интерполяции.