Исследование и разработка методов снижения нелинейных искажений параллельного ЦАП в составе сигма-дельта преобразователей

• Автор: Тафинцев, Константин Станиславович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В МНОГОРАЗРЯДНЫХ СИГМАДЕЛЬТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ И МЕТОДЫ ИХ СНИЖЕНИЯ

1.1 Аналоговоцифровое и цифроаналоговое преобразование

1.2 Типы преобразователей.

1.3 Архитектура сигмадельта преобразователей

1.4 Характеристики сигмадельта преобразователей.

1.5 Таблица параметров известных сигмадельта преобразователей

1.6 Источники шумов и нелинейных искажений в сигмадельта преобразователях.

1.7 Существующие методы подавления НИ, вызванных несовпадением элементов внутреннего параллельного ЦАН
1.8 Выводы.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОЙ МОДЕЛИ МНОГОРАЗРЯДНОГО СИГМАДЕЛЬТА МОДУЛЯТОРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ И МЕТОДОВ ИХ СНИЖЕНИЯ.
2.1 Разработка методики исследования и сравнения эффек тивности работы С ДМ
2.2 Разработка универсальной модели СДМ
2.3 Разработка модели внутреннего параллельного АП.
2.3.1 Разработка математической модели идеального ЦАП с учетом несовпадения элементов.
2.3.2 Распределение ошибок несовпадения элементов в параллельном ЦАП
2.4 Обоснование выбора архитектуры модулятора для исследования алгоритмов коррекции.
2.5 Исследование влияния максимальной ДНЛ на характеристики модулятора.
2.6 Анализ характеристик алгоритмов коррекции нелинейных г
ИСКАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ.
2.7 Разработка пакета программ для выбора алгоритма коррекции.
2.7.1 Программа моделирования СДМ.
2.7.2 Разработка подпрограммы, реализующей модель ЦАП.
2.7.3 Вычисление С ШИ иДДСИ.
2.8 Вы ВОДЫ
ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНЕИЙ.
3.1 Разработка модифицированного алгоритма коррекции И
ВНУТРЕННЕГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ЦАП В СОСТАВЕ СДП
3.2 Разработка нового метода тройная выборка.
3.3 Разработка генератора тактовых сигналов для реализации метода тройной выборки.
3.4 Выводы.
ГЛАВА 4. ВОПЛОЩЕНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ АЛГОРИТМОВ КОРРЕКЦИИ В ВИДЕ СФ БЛОКОВ
4.1 Принципы проектирования СФ блоков для АЦП
4.2 Описание СФ блока Блок коррекции параллельного ЦАГ в составе сигмадельта преобразователей.
4.3 1РОКТИРОВАПИЕ И ИЗУЧЕНИЕ СФ БЛОКОВ В СОСТАВЕ ТЕСТОВОГ О КРИСТАЛЛА
4.4 ВЫ ВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


С момента зарождения электронной техники, данные устройства развивались и совершенствовались. Главная цель данных устройств - обеспечение преобразование сигнала с максимальной точностью из одной формы представления в другую. Процесс аналогово-цифрового преобразования состоит из нескольких этапов (Рис. Рис. Каждому промежутку между двумя соседними уровнями квантования однозначно сопоставлено цифровое значение, которое является цифровым эквивалентом аналоговой величины. Спектр дискретизированного сигнала представляет собой бесконечный ряд сдвинутых друг от друга на величину /Л=1/Т копий спектра исходного непрерывного сигнала ЗД [2]. Согласно «теореме отсчетов» Котельникова [3], чтобы копии спектра исходного сигнала не перекрывались друг с другом, и существовала возможность восстановления аналогового сигнала Я(0 из дискретного 5(пТ), где л-цслое, должно выполняться следующее условие: частота дискретизации/л должна быть как минимум в два раза больше, чем максимальная частота в спектре сигнала, называемой частотой Найквиста /у. Чтобы ограничить спектр оцифровываемого сигнала перед входом АЦП сигнал подвергается предварительной фильтрации. Как правило, квантователь представляет собой набор компараторов и цепочку источников эталонных значений аналоговой величины, которые делят весь диапазон возможных входных значений на определенное число шагов квантования. Каждый такой источник однозначно определяет уровень квантования. Очевидно, что чем больше уровней квантования, тем меньше шаг квантования Q и точнее преобразование. Ошибка квантования есть разница между мгновенным значением аналогового сигнала и значением ближайшего уровня квантования E(t)=S(t)•Qn. Диапазон изменений величины ошибки квантования лежит в пределах от -? В общем случае среднее значение ошибки квантования равно нулю, а дисперсия 0*/2. Шаг квантования Q имеет смысл величины младшего значащего разряда (МЗР), т. МЗР, соответствующий цифровой код изменится па единицу. Кодирование цифрового сигнала в АЦП схоже с принципом работы термометра (отсюда и название кода - термометрический или термокод). Для операции суммирования наиболее предпочтительная дополнительная форма, а для умножения - прямая. ЦАП служит для преобразования цифрового сигнала в аналоговый. ДАП. Процесс цифро-ачалогового преобразования заключается в подключении к выходу ЦАП эталонного источника аналоговой величины, соответствующего цифровому значению на входе ЦАП. Как можно заметить ЦАП в гой или иной форме входит в состав АЦП. Рис. Рис. Области применения различных типов (а) А1 ДО и (б) 1(АП. Типичный параллельный АЦП включает в себя цепочку резисторов, которая является источником эталонных напряжений, цепочку компараторов и приоритетный шифратор. На Рис. АЦП. Входной сигнал посту пает на прямые входы компараторов. Инверсный вход каждого из компараторов подсоединен к одному из эталонных напряжений, формируемых резистивной цепочкой. Разность двух соседних эталонных напряжениями составляет величину одного шага квантования или МЭР. Число компараторов в таком АЦП равно числу уровней квантования и для АЦП разрядности г составляет 2-1. Допустим, что ? А:-го, до меньше (? Ж )-го будет логический ноль. Логические значения с выходов компараторов образуют кодовое слово разрядностью 2г-1, которое называют термометрическим кодом или просто гермокодом (Таблица 1-1). В приоритетном шифраторе термокод преобразуется в двоичный. Таблица 1-1. Термометрический код. Для восьмиразрядного АЦП требуется 5 компараторов. При размахе входного напряжения ЗВ для восьмиразрядного АЦП величина шага квантования составит более мВ, что уже соизмеримо с напряжением смещения компараторов, поэтому разрешение параллельных АЦП не превышает 8 бит. В цепи задержки параллельного АЦП присутствует только один компаратор, триггер и приоритетный шифратор, поэтому такой тип АЦП является наиболее быстродействующим: в настоящее время микроэлекгронной промышленностью серийно выпускаются параллельные АЦП с частотой дискретизации до 1. ГГц [4]. Цифровой выход Рис.