Анализ и развитие методов аналого-цифрового преобразования на основе Дельта-Сигма модуляции

• Автор: Гублер, Глеб Борисович
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
АНАЛИЗ И РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ДЕЛЬТА-СИГМА МОДУЛЯЦИИ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список используемых обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДИ-МОДУЛЯЦИЯ В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ
1.2 ДЕ-МОДУЛЯЦИЯ КАК МЕТОД АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.
ДОСТОИНСТВА ДИ-АЦП
1. 3 СТРУКТУРА ДИ-АЦП. ПРИНЦИПЫ ПЕРЕДИСКРЕТИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЯ
СПЕКТРА ШУМА КВАНТОВАНИЯ
1. 4 КЛАССИФИКАЦИЯ ДИ-МОДУЛЯТОРОВ (КОДЕРОВ)
1.5 КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕКОДЕРОВ В ДИ-АЦП
1. 6. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИ-МОДУЛЯТОРОВ
1.6.1 Линейные модели модуляторов
1. 6.2. Нелинейные модели ДИ-модуляторов
1. 7. ДИ-МОДУЛЯЦИЯ В ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ
1.8.ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В ДИ-ФОРМАТЕ И ДРУГИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ДИ-
МОДУЛЯЦИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДИ МОДУЛЯТОРОВ
2.1. ДИ-МОДУЛЯТОРЫ С ОДНИМ КВАНТОВАТЕЛЕМ
2.1.1.Влияние изменения значений параметров элементов цепей на передаточную функцию для шума квантования
2.1.2.Влияние изменения значений параметров элементов цепей на передаточную функцию для входного сигнала
2.2.МНОГОКАСКАДНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПЕЙ НА ПЕРЕДАТОЧНУЮ ФУНКЦИЮ ДЛЯ ШУМА КВАНТОВАНИЯ
2. 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МАКСИМАЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ДЕ-АЦП ОТ
РАЗБРОСА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПЕЙ
2. 4. ВЛИЯНИЕ УТЕЧЕК В ИНТЕГРАТОРАХ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДУЛЯТОРА
2.5. ВЛИЯНИЕ ДРОЖАНИЯ ФАЗЫ ТАКТОВОГО СИГНАЛА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ
МОДУЛЯТОРОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОБИТНЫХ АД МОДУЛЯТОРОВ
НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ
3.1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕ АЕ-МОДУЛЯТОРОВ
3. 2. РЕКУРСИВНАЯ СТРУКТУРА СИНУСОИДАЛЬНЫХ МОДУЛЯТОРОВ С ОДНИМ
КВАНТОВАТЕЛЕМ. СТРОГИЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ
3.3 СТРОГИЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ МНОГОБИТНЫХ МОДУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ ФВЧ БАТТЕРВОРТА
3.4. МНОГОБИТНЫЕ НЕПРЕРЫВНО-ВРЕМЕННЫЕ МОДУЛЯТОРЫ
3.5. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ДЛЯ ВХОДНОГО СИГНАЛА НА УСТОЙЧИВОСТЬ АЕ-МОДУЛЯТОРА
3.6. СИНТЕЗ НЕПРЕРЫВНО-ВРЕМЕННОГО АЕ-МОДУЛЯТОРА
3. 7. ОСОБЕННОСТИ АЕ-МОДУЛЯТОРА С ШИМ СИГНАЛОМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ . 85 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ И РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В АЕ-АЦП
4.1 ВВЕДЕНИЕ
4.2 СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКАЯ ПОГРЕШНОСТЬ МОДУЛЯТОРОВ С ОДНИМ КВАНТОВАТЕЛЕМ
4.3. МАКСИМАЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ АЕ-АЦП
4.4. МАКСИМАЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ МНОГОБИТНЫХ АЕ-АЦП
4.5. ОПТИМАЛЬНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ДЕКОДЕРЫ ДЛЯ МОДУЛЯТОРОВ С ОДНИМ КВАНТОВАТЕЛЕМ
4.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ЧЕТРЕРТОЙ ГЛАВЕ
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
fo - максимальная граничная частота в сигнале к - коэффициент передискретизации
u(t), U(z) - входной сигнал ДЕ-модулятора и его образ в Z - области yi(t), Y/(z) - входной сигнал квантователя и его образ в Z - области y(t), Y(z) - выходной сигнал ДЕ-модулятора и его образ в Z - области e(t), E(z) - шум квантования и его образ в Z- области
NTF - передаточная функция ДЕ-модулятора для шума квантования (noise transfer function) STF - передаточная функция АЕ-модулятора для входного сигнала (signal transfer function)
y=V=T
/ - частота
T - интервал дискретизации j) - частота дискретизации D - дисперсия
ст - среднеквадратическое значение (с.к.з.)
S(f) - спектральная плотность мощности q - расстояние между уровнями квантования, размер кванта
Lo(z), l0(t) - передаточная функция внутреннего фильтра модулятора для входного сигнала и соответствующая импульсная характеристика
L[(z), li(t) - передаточная функция внутреннего фильтра модулятора для шума квантования и соответствующая импульсная характеристика

позволяют улучшить отношение сигнал/шум на 10-20 дБ по сравнению с линейными алгоритмами [49].Теоретически достижимая для нелинейных декодеров скорость обмена SNR на коэффициент передискретизации, как показали Thao и Vitterli [88], составляет (2п+2)*ЗдБ/октаву, а не (2п+1)*ЗдБ/октаву как у линейных декодеров, где п - порядок модулятора. Хотя декодеры с использованием проекций на выпуклые множества более чувствительны к параметрам цепей, чем линейные фильтры, их характеристики по чувствительности сравнимы [49].
Алгоритмы декодирования для постоянных входных сигналов, учитывающие нелинейный характер кодера, обладают гораздо более низкой вычислительной сложностью, чем алгоритмы, основанные на методе проекций на выпуклые множества.
Отказ от линейной модели позволил провести анализ работы многокаскадных модуляторов [6,73] во временной области и установить ограничение на максимальную погрешность ДЕ-АЦП при использовании специфичных линейных фильтров. К основным выводам этих работ относится заключение, что использование фильтров типа sine , порядок L которых совпадает с порядком модулятора, гарантирует снижение погрешности со скоростью 0(NL), где N - длина импульсной характеристики фильтра.
В обоих предложенных в работах [6,73] алгоритмах производится вычисление взвешенных сумм выходных отсчетов каскадно включенных ДЕ-модуляторов. Цифровой фильтр (весовое окно) для обработки выходной последовательности i-то модулятора имеет порядок (m-i+1), где m -количество каскадов в модуляторе.