Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування icon

Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування




Скачати 67.51 Kb.
НазваТема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування
Дата03.07.2012
Розмір67.51 Kb.
ТипДокументи

Магістрант: Дудник Олександр Вікторович

Науковий керівник: д.т.н., професор Азаров Олексій Дмитрович


Тема: Високопродуктивні ЦАП і АЦП, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування.

Актуальність теми:

Аналого-цифрові та цифроаналогові перетворювачі утворюють клас перетворювачів форми інформації (ПФІ), що широко застосовуються в різних галузях людської діяльності. Параметри і характеристики перетворювачів залежать від галузі використання і складності розв'язуваних задач. Водночас, у процесі експлуатації, під впливом таких природних чинників, як змінення температури навколишнього середовища, старіння елементів аналогових вузлів, параметри елементів ПФІ змінюються, а це у свою чергу призводить до зростання похибок перетворення та параметричної відмови пристрою в цілому [1,2].

Починаючи з кінця 80-х–початку 90-х років для коригування статичних похибок багаторозрядних ПФІ у процесі їх експлуатації використовуються структурно-алгоритмічні методи: самокоригування (для двійкових ПФІ) і самокалібрування (ПФІ з ваговою надлишковістю) [3,4]. Основний недолік самокоригування – це зменшення швидкодії перетворення, оскільки розрахована поправка вводиться в процесі основного перетворення в аналоговий спосіб. Самокалібрування передбачає використання систем числення із ваговою надлишковістю (НПСЧ) і його відмітною особливістю є можливість створення високоточних, метрологічно стабільних ПФІ, побудованих на неточних елементах, без застосування спеціальних технологічних прийомів. Разом з тим, у ПФІ з ваговою надлишковістю є можливість істотно скоротити час перетворення і підвищити швидкодію за рахунок компенсації динамічних похибок першого і другого роду [3]. Для підвищення точності ПФІ процедуру цифрового самокалібрування ваг розрядів слід виконувати в процесі роботи ПФІ, через певні проміжки часу. Оскільки міжкалібрувальний інтервал ЦАП і АЦП, що самокалібруються безпосередньо впливає як на коефіцієнт готовності таких пристроїв, так і на їх продуктивність - то прогнозування вказаного інтервалу дасть змогу будувати високопродуктивні ЦАП і АЦП, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю.

Таким чином, питання дослідження високопродуктивних ЦАП і АЦП, що самокалібруються із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування є актуальним.

^ Мета дослідження: Метою роботи є підвищення продуктивності багаторозрядних ЦАП паралельної дії і АЦП послідовного наближення із ваговою надлишковістю.

^ Об’єкт дослідження: точність та швидкодія ЦАП і АЦП з ваговою надлишковістю, що самокалібруються.

Предмет дослідження: міжкалібрувальний інтерал високопродуктивних ЦАП і АЦП, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю.

^ Методи досліджень: комп’ютерне та математичне моделювання, статистичне прогнозування, основи теорії аналогово-цифрового та цифроаналогово перетворення, теорія похибок для оцінювання статичних і динамічних похибок АЦП і ЦАП, що самокалібруються, а також аналогових вузлів, що входять до їх складу.

^ Основна частина.

У звичайній двійковій системі числення будь-якому числу відповідає єдина кодова комбінація нулів та одиниць. Для ПСЧВН характерною є можливість зображати одне і те саме число декількома кодовими комбінаціями. Наявна так звана багатозначність зображення чисел. Цю обставину пропонується використовувати для побудови високопродуктивних багаторозрядних АЦП порозрядного врівноваження.

При цьому основою системи числення називається співвідношення ваг сусідніх розрядів [4]. Для двійкової системи , а для надлишкових систем

Вагова надлишковість розуміється як перевищення суми ваг молодших розрядів над вагою старшого розряду у вигляді:



де ­– порядкові номера розрядів, причому ; – розрядність перетворювача.

Самокалібрування це один із різновидів самокоригування, що здійснюється з перериванням процесу основного перетворення для визначення цифрових еквівалентів реальних значень ваг розрядів. При цьому коди цифрових еквівалентів ваг розрядів зберігаються у блокові пам’яті обчислювального пристрою, який є невід’ємною частиною ПФІ.

В АЦП послідовного наближення, що самокалібруються, порозрядне врівноваження здійснюється окремо від обчислення результату перетворення, і фактично, по завершенню врівноваження, закінчується і перетворення. Варто відзначити, що вхідний сигнал врівноважується за допомогою ЦАП на основі ПСЧВН, оскільки у такому ЦАП відсутні розриви характеристики перетворення навіть при значних похибках елементів аналогових вузлів.

Процедура самокалібрування базується на основі існуючих математичних співвідношень між вагами розрядів в ПСЧВН і не потребує ніяких еталонних значень або взірцевих мір. Результати самокалібрування можуть багатократно використовуватися у процесі основного перетворення або вимірювання аж доти, поки внаслідок змінення параметрів аналогових вузлів АЦП або вимірювального каналу не виникне потреба здійснювати повторне самокалібрування.

В основу методу самокалібрування покладено принцип умовного розбиття розрядної сітки перетворювача на групу з m «неточних» старших розрядів і n-m «точних» молодших (рис. 1) [5].



Рис.1. Модель розрядної сітки АЦП у режимі самокалібрування

При цьому належність до «точних» молодших розрядів вибирається з умови:

,

де – максимальне значення абсолютної похибки і-го розряду, що залежить від технологічного допуску .

При цьому всі ваги розрядів мають однаковий технологічний допуск на рівні 1ч10%, що значно спрощує технологію виготовлення аналогових вузлів і, зокрема, дозволяє відмовитися від лазерного припасування ваг розрядів ЦАП. Це забезпечує цілісність структури матеріалів елементів, їх стабільність і зменшення вартості.

Існує кілька процедур самокалібрування ваг розрядів і характеристики перетворення ПФІ із ваговою надлишковістю [5].

Відповідно до базової процедури, завдання калібрувального сигналу здійснюється із максимальним допуском по відношенню до ідеальної ваги розряду. Значення вхідного калібрувального сигналу дорівнює сумі ідеальної ваги розряду і максимального технологічного допуску:

.

Визначення коду реальної ваги починається з -го молодшого із неточних розрядів і базується на подвійному врівноваженні допоміжного сигналу із вмиканням і без вмикання і-го розряду. Отримані коди реальних ваг розрядів фіксуються у блокові пам’яті і в подальшому використовуються в процесі основного перетворення.

Високопродуктивний АЦП порозрядного врівноваження, що самокалібрується, з ваговою надлишковістю пропонується будувати за такою структурною схемою (див. рис. 2). Тут -ЦАПОС і -ЦАПДОД – основний і додатковий цифроаналогові перетворювачі, АК – аналоговий комутатор, що здійснює перемикання режимів роботи схеми, СП – схема порівняння, ЦОП – цифровий обчислювальний пристрій, БПП – блок постійної пам’яті, БОП – блок оперативної памяті, РПН1 і РПН2 – перший і другий регістри послідовного наближення, БК – блок керування, БКРК – блок керованої розгортки коду, РГ – регістр, БКПНС – блок контролю параметрів навколишнього середовища, Б – буфер.



Рис. 2. Узагальнена структурна схема високопродуктивного АЦП порозрядного врівноваження, що самокалібрується

Варто відзначити, що побудова АЦП порозрядного кодування на основі ПСЧВН вимагає збільшення числа розрядів порівняно з перетворювачами на основі двійкової системи числення [4]. Проте дозволяє виконувати самокалібрування виключно у цифровій формі. Це, у свою чергу, дає можливість відмовитися від уведення додаткових аналогових вузлів та блоків для реалізації процедури калібрування ваг розрядів. Використання таких додаткових вузлів у пристрої значно ускладнює аналогову частину АЦП. Разом з тим, запропонований підхід дозволяє максимально використати можливості цифрових обчислювальних пристроїв, замінити аналогові вузли цифровими і тим самим спростити аналогову частину перетворювача, а також знизити її вартість.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 3 друковані праці, в тому числі 1 стаття у фаховому виданні, що відноситься до переліку ВАК України [6], отримано 1 патент України [7] та авторське свідоцтво на комп’ютерну програму [8].


^

Список використаних джерел




  1. Уолт Кестер. Аналого-цифровое преобразование /пер. с англ. Володина Е.Б. – М.: «Техносфера», 2007. – 1019. 

  2. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. – М.: «Высшая школа», 1970. – 270 с.

  3. Азаров О.Д. Основи теорії аналого-цифрового перетворення на основі надлишкових позиційних систем числення. Монографія. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. – 260 с.

  4. Крупельницький Л.В., Азаров О.Д. Аналого-цифрові пристрої систем, що самокоригуються, для вимірювань і обробляння низькочастотних сигналів. Монографія / Ред.: О.Д. Азаров — Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. – 166 с.

  5. Азаров О.Д., Кадук О.В. Стратегії самокалібрування характеристики перетворення АЦП порозрядного кодування із ваговою надлишковістю// Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2008. – N 1. ­– С. 102–110.

  6. Азаров О.Д., Кадук О.В., Дудник О.В. Кориговані і некориговані похибки багаторозрядних ПФІ, що самокалібруються, з ваговою надлишковістю // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2009.– №2.
    С. 99 – 110.

  7. Патент України №38501 Двотактний симетричний підсилювач постійного струму. О.Д. Азаров, О.В.Дудник.

  8. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №29467. Комп’ютерна програма «Моделювання процедури самокалібрування багаторозрядних АЦП і ЦАП із ваговою надлишковістю» Азаров О.Д., Кадук О.В., Дудник О.В.

Схожі:

Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconТема : ацп порозрядного врівноваження з ваговою надлишковістю з компенсацією динамічних похибок II роду
Тема: ацп порозрядного врівноваження з ваговою надлишковістю з компенсацією динамічних похибок II роду
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconФормат опису модуля назва модуля: Мікросхемотехніка, частина Код модуля
Основні аналогові функції. Елементарні підсилювальні каскади. Операційні підсилювачі. Нелінійні І лінійні перетворювачі електронних...
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconПротокол №9 юридичний факультет
...
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconПротокол №9 юридичний факультет
...
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування icon1 Основні класи сучасних паралельних комп'ютерів
Розділ Сучасні високопродуктивні обчислювальні системи та паралельні методи розв'язання систем звичайних диференційних рівнянь
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування icon1 Основні класи сучасних паралельних комп'ютерів
Розділ Сучасні високопродуктивні обчислювальні системи та паралельні методи розв'язання систем звичайних диференційних рівнянь
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconКод модуля: фот 6043 С01 Тип модуля: обов’язковий Семестр
Введення інформації в компґютер. Аналогово-цифрове перетворення. Вхідні фільтри ацп
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconПротокол №4 Електромеханічна дисоціація
Атропін 0,1%-1,0 (при брадікардії, допускається тричі, з інтервалом 10 хв., загальна доза не більше 3 мл)
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconПротокол №4 Електромеханічна дисоціація Критерії
Атропін 0,1%-1,0 (при брадікардії, допускається тричі, з інтервалом 10 хв., загальна доза не більше 3 мл)
Тема: Високопродуктивні цап І ацп, що самокалібруються, із ваговою надлишковістю з прогнозованим інтервалом самокалібрування iconМодуль Автоматизації розсилки повідомлень засобами протоколів smtp/imap
З ростом аудиторії користувачів відповідно зростали вимоги до електронної пошти. Вже сьогодні розвинуті корпорації створюють високопродуктивні...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи