АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИЙ  ПРОИЗВОДСТВА ИНТЕГРАЛЬНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ ∑∆-АРХИТЕКТУРЫ

Ашанин Василий Николаевич, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой электротехники и транспортного электрооборудования, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), eltech@pnzgu.ru
Чувыкин Борис Викторович, доктор технических наук, профессор, кафедра информационно-вычислительных систем, Пензенский государственный университет
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), Chuvykin_bv@mail.ru
Коротков Алексей Александрович, аспирант, Пензенский государственный университет
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), lexifer@mail.ru
Сидорова Ирина Александровна, аспирант, Пензенский государственный университет
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), Irina-penza@mail.ru 

681.586.37 

Актуальность и цели. В настоящее время интегральные преобразователи информации с ∑∆-архитектурой за рубежом относятся к наиболее массовым видам электронной компонентной базы. В России интерес к разработке сложнофункциональных блоков на основе ∑∆-преобразования информации связан с выполнением федеральной целевой программы «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008–2015 гг. Целью данной работы является выявление перспективных направлений и закономерностей в производстве преобразователей информации ведущими в отрасли корпорациями, такими как Analog Devices, Texas Instruments, Maxim Integrated Products.
Материалы и методы. В соответствии с классификационными признаками (тип интегратора, порядок модулятора, количество каскадов, уровень квантователя) собрана информация о 242 микросхемах: 116 – Texas Instruments/Burr-Brown, 93 – Analog Devices, 33 – Maxim Integrated Products. Построена круговая диаграмма, иллюстрирующая объемы выпуска микросхем с ∑∆-архитектурой в период за 1996–2013 гг. Приведены результаты расчета в процентах количества Front-End’ов, преобразователей с непрерывным интегратором, многоканальных преобразователей.
Результаты. Выявлена зависимость эффективной разрядности от типа интегратора (непрерывный, непрерывно-дискретный). Также обозначена зависимость линейности преобразования от уровня квантователя (однобитный, мультибитный). Обосновано малое количество производимых многокаскадных структур. Показана значимость цифрового фильтра-дециматора в составе преобразователя.
Выводы. В настоящее время, учитывая высокую линейность Σ∆-модуляторов и достижения MEMS-технологии, все большую популярность завоевывают у производителей и потребителей Front-End-ы. Рынок окончательно завоевали Σ∆-преобразователи с непрерывно-дискретными интеграторами. Другой тенденцией развития рынка Σ∆-преобразователей является рост числа каналов преобразования сигналов с вложенной функцией их масштабирования. Наметилась тенденция использования многокаскадных фильтров высокого порядка (sinc4, sinc5), а также цифровых фильтров с комбинированной структурой. 

Ключевые слова

∑∆-АЦП, ∑∆-модулятор, ∑∆-архитектура, преобразователь информации, непрерывный интегратор, непрерывно-дискретный интегратор, порядок модулятора, уровень квантователя.

 Скачать статью в формате PDF

1. Ашанин, В. Н. Σ∆-аналого-цифровые преобразователи: основы теории и проектирование / В.Н.Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПГУ, 2009. – 188 с.
2. Schreier, R. Understanding delta-sigma data converters / R. Schreier, G. C. Temes. – New Jersey : IEEE Press., 2005. – 446 p.
3. Кестер, У. Аналого-цифровое преобразование : пер. с англ. / Уолт Кестер. – М. : Техносфера, 2007. – 1015 с.
4. Ашанин, В. Н. Разделение функций – основной принцип совершенствования средств измерений / В.Н. Ашанин, Э. К. Шахов // Датчики и системы. – 2006. – № 7. – С. 2–7.
5. Ашанин, В. Н. Теория интегрирующего аналого-цифрового преобразования / В. Н. Ашанин, Б.В.Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПГУ, 2009. – 214 с.
6. Шлыков, Г. П. Характеристики измерительных и сигнальных аналого-цифровых преобразователей / Г. П. Шлыков // Цифровая информационно-измерительная техника : межвуз. сб. науч. тр. – Вып. 11. – Пенза : Изд-во Пенз. политехн. ин-та, 1981. – С. 26–29.
7. Products for Analog to Digital Converter. – URL: http://www.ti.com/lsds/ti/data-converters/analog-to-digital-converter-products.page
8. АЦП. – URL: http://www.analog.com/ru/analog-to-digital-converters/ad-converters/ products/index.html
9. Precision Sigma-Delta ADCs. – URL: http://www.maximintegrated.com/products/data_ converters/adcs/precision-sd-adc.cfm
10. Ашанин, В. Н. Проблемы теории анализа и синтеза средств измерений гетерогенной структуры / В.Н. Ашанин // Датчики и системы. – 2011. – № 7.  С. 2–7.
11. Ашанин, В. Н. Классификация измерительных преобразователей информации непрерывно-дискретной системы гетерогенной структуры / В. Н. Ашанин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – № 3 (19). – С. 98–104.