Интегрирующие аналого-цифровые преобразователи, использующие методы однобитной сигма-дельта модуляции

• Автор: Тер-Аракелян, Руслан Геворкович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Анализ современного состояния исследований и разработок интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, использующих методы сигма-дельта модуляции
1.1. Основные положения и определения
1.2. Общие замечания
1.3. Анализ тенденций развития и теории интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, использующих методы сигма-дельта модуляции
1.4. Совершенствование интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, использующих методы сигма-дельта модуляции
1.5. Цели и задачи исследования
Глава 2. Разработка элементов теории интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, использующих методы сигма-дельта модуляции
2.1. Общие замечания
2.2. Математическая модель сигма-дельта модуляторов высоко порядка
2.2.1. Математическая модель сигма-дельта модуляторов на
непрерывно-дискретных интеграторах
2.2.2 . Математическая модель сигма-дельта модуляторов на непрерывных интеграторах
2.3.Анализ условий устойчивости работы однобитных сигма-дельта модуляторов высоких порядков
2.3.1. Общие замечания
2.3.2. Анализ устойчивости работы однобитных сигма-дельта

модуляторов в режиме преобразования сигналов большого уровня
2.4. Основные результаты и выводы
Глава 3. Исследование и разработка нелинейной цифровых фильтров-дециматоров
3.1. Общие замечания
3.2.Анализ вопросов проектирования ЦФ ИАЦП для режима однократного преобразования
3.2.1.Анализ цифровых фильтров-дециматоров использующихся в ИАЦП с однобитными сигма-дельта модуляторами высокого порядка
3.2.2. Анализ развития теории проектирования цифровых фильтров-дециматоров ИАЦП с однобитными сигма-дельта модуляторами высокого порядка
3.3. Синтеза алгоритма нелинейного цифрового фильтра-дециматора оптимального по минимаксному критерию амплитуды шума квантования ИАЦП
3.3.1. Выделение аналоговых фильтров из структур однобитных сигма-дельта модуляторов методом декомпозиции
3.3.2. Синтез линейной части алгоритма ЦФ с использованием принцип эквивалентности импульсных характеристик аналоговых
и цифровых фильтров
3.3.3. Синтез нелинейных процедур алгоритма ЦФ
3.4. Анализ погрешности квантования ИАЦП в режиме однократного преобразования с нелинейным ЦФ
3.5. Основные результаты и выводы по главе
Глава 4. Проектирование микромощных ИАЦП
4.1. Анализ современного состояния исследований и разработок

микромощных ИАЦП для беспроводных сетей датчиков
4.2. Структурные методы снижения энергопотребления ИАЦП
4.2.1. Оптимизация энергопотребления масштабирующего усилителя
4.2.2. Оптимизация энергопотребления сигма-дельта модулятора
4.3. Алгоритмические методы снижения энергопотребления ИАЦП
4.3.1. Анализ энергоэффективности нелинейного алгоритма ЦФ
4.3.2. Анализ энергоэффективности полутора-битных сигма-дельта модуляторов
4.3.3. Метод порогового управления ИАЦП
4.4. Методика проектирования ИАЦП использующие методы однобитной сигма-дельта модуляции
4.5. Основные результаты и выводы по главе
5. Заключение
Литература
Приложение А. Описание комплекса программ численного расчета
и анализа ИАЦП
Приложение Б. Свидетельства о государственной регистрации
программ для ЭВМ
Приложение В. Документы о внедрении результатов диссертационной работы

процедур обнаружения неустойчивого режима работы и сброса интеграторов, построения СДМ в виде каскадно-параллельного включения нескольких устойчивых СДМ первого или второго порядков [8]. Можно сказать, что эти пути совершенствования ИАЦП достаточно хорошо исследованы и практически отработаны.
Потенциальные возможности улучшения константы С, т.е. уменьшения энергопотребления без ухудшения точности также связаны и с совершенствованием алгоритмов ЦФ. Как видно из рисунка 1.10., увеличение крутизны амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ЦФ может уменьшить шум квантования за счёт его лучшей фильтрации в неинформативной части спектра. В этом направлении были проведены исследования в научной школе Гутникова B.C. В частности, в работе [8], проведен анализ этой проблемы и предложено решение в виде модифицированных алгоритмов ЦФ класса SINC.
Еще одним путём совершенствования ИАЦП является увеличение информативности СДМ, за счёт перехода к модуляторам в которых используются ЦАП с третьим, нулевым состоянием. На рис. 1.1. этому состоянию соответствует нулевой сигнал обратной связи (ключ разомкнут). Выходной сигнал 1.5 - битного модулятора будет иметь три состояния (+1; 0;
1), т.е. представлять последовательность не битов, а тритов. Соответственно первый сумматор в структуре ЦФ должен быть выполнен по троичной логике. Как показано в работах [30-33, 93], это даёт уменьшение энергопотребления первого сумматора ЦФ на 30%, при одновременном уменьшении СКО шума квантования в 2 раза.
1.4. Совершенствование интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, использующих методы сигма-дельта модуляции
Перспективным направлением совершенствования ИАЦП, которое до настоящего времени было мало изучено, связано с использованием для снижения энергопотребления режима однократного преобразования ИАЦП.