Розробка алгоритмів для підвищення точності та швидкодії аналого-цифрового функціонального перетворювача
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132479Ключові слова:
точність, швидкодія, алгоритм, змінна основа логарифму, аналого-цифрове функціональне перетворення, комутовані конденсаториАнотація
Наведено результати досліджень аналого-цифрового функціонального перетворення із змінною основою логарифму. У відомих аналого-цифрових перетворювачах підвищення швидкодії призводить до погіршення точності і навпаки. На відміну від відомих, розроблений метод дозволяє покращити швидкість перетворення без збільшення похибок. Він реалізується на схемах з комутованими конденсаторами. Оскільки, саме використання явищ перерозподілу та накопичення заряду в конденсаторних комірках дозволяє створити перетворювачі із змінною основою логарифму.
Додатковою перевагою такої реалізації є надійність, мале споживання енергії та висока технологічність виготовлення. Це дозволяє інтегрувати перетворювачі із змінною основою логарифму до різних пристроїв автоматики. Наприклад, як до блоків обчислювачів стацонарних інформаційно-вимірювальних систем, так і до мініатюрних чи мобільних давачів стану об`єкту.
У ході досліджень розроблено три алгоритми зміни основи логарифма співвідношенням ємностей коденсаторів. Висота кроку перетворення залежить від основи логарифма і змінюється на кожному піддіапазоні перетворення. Спадна розгортка відбувається кроками згори донизу. Вона доцільна для великих вхідних сигналів. Зростаюча розгортка – кроками знизу догори краща, якщо вхідні значення малі. Двостороння розгортка універсальна.
Проведені дослідження дозволили оцінити похибки та час перетворення запропонованого пристрою. Вибрано оптимальну кількість кроків – дозувань на кожному піддіапазоні 10. А також оптимальну кількість піддіапазонів перетворення 4. Для цих значень отримано похибку меншу 0,005 % за час перетворення 100 мкс (40 періодів тактових імпульсів).
Отримані результати дозволяють виготовляти аналого-цифрові функціональні перетворювачі з підвищеними точністю та швидкодією. Вони відповідають кращим світовим аналогам і можуть застосовуватися для різних промислових та наукових задач. Особливістю є можливість задання користувачем як бажаної точності, так і необхідної швидкодії, ще до початку перетворення
Посилання
- Szcześniak, A., Myczuda, Z. (2010). A method of charge accumulation in the logarithmic analog-to-digital converter with a successive approximation. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 86 (10), 336–340.
- Bako, N., Baric, A. (2011). A low-power fully differential 9-bit C-2C cyclic ADC. 2011 20th European Conference on Circuit Theory and Design (ECCTD). doi: 10.1109/ecctd.2011.6043599
- Antoniw, U., Myczuda, Ł., Myczuda, Z., Szczesniak, A. (2013). Logarytmiczne przetworniki analogowo-cyfrowe z nagromadzeniem ładunku i impulsowym sprzężeniem zwrotnym. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 89 (8), 277–281.
- Lee, J., Kang, J., Park, S., Seo, J., Anders, J., Guilherme, J., Flynn, M. P. (2009). A 2.5 mW 80 dB DR 36 dB SNDR 22 MS/s Logarithmic Pipeline ADC. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 44 (10), 2755–2765. doi: 10.1109/jssc.2009.2028052
- Sirimasakul, S., Thanachayanont, A., Jeamsaksiri, W. (2009). Low-power current-mode logarithmic pipeline analog-to-digital converter for ISFET based pH sensor. 2009 9th International Symposium on Communications and Information Technology. doi: 10.1109/iscit.2009.5341061
- Lee, J., Rhew, H.-G., Kipke, D. R., Flynn, M. P. (2010). A 64 Channel Programmable Closed-Loop Neurostimulator With 8 Channel Neural Amplifier and Logarithmic ADC. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 45 (9), 1935–1945. doi: 10.1109/vlsic.2008.4585958
- Thanachayanont, A. (2015). A 1- V 330-n W 6-Bit current-mode logarithmic cyclic ADC for ISFET based pH digital readout system. Circuits System and Signal Processing, 34 (5), 1405–1429. doi: 10.1007/s00034-014-9908-0
- Pagin, M., Ortmanns, M. (2017). Evaluation of logarithmic vs. linear ADCs for neural signal acquisition and reconstruction. 2017 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). doi: 10.1109/embc.2017.8037828
- Pooja Shukla, A., Shah, B. Dr. V. A. (2011). Implementation of logarithmic Analog to Digital Converter. Proceeding of the Multi-Conference 2011: Second International Conference on Signals, Systems & Automation (ICSSA-11), EC Departament, GII Patel College of Engineering & Technology. Gujarat, India, January, 538–542.
- Qian, W., Cao, D., Cintron-Rivera, J. G., Gebben, M., Wey, D., Peng, F. Z. (2012). A Switched-Capacitor DC–DC Converter With High Voltage Gain and Reduced Component Rating and Count. IEEE Transactions on Industry Applications, 48 (4), 1397–1406. doi: 10.1109/tia.2012.2199731
- Mychuda, L. (2016). Pat. No. 113138 UA. Loharyfmichniy analoho-tsyfroviy peretvoryuvach [Logarithmic Analog to Digital Converter]. No. а201604094, declareted: 14.04.2016; published: 12.12.2016, Bul. No. 23, 9.
- Mychuda, L. (2016). Pat. No. 114064 UA. Sposib funktsional'noho analoho-tsyfrovoho peretvorennya [Method of Functional Analog to Digital Conversion]. No. а201607039, declareted: 29.06.2016; published: 10.04.2017, Bul. No. 7, 7.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Lesya Mychuda
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
