Исследование влияния параметров критических элементов и параметров ΣТ-аналого-цифрового преобразователя
на линейность функции преобразования 

Василий Николаевич Ашанин, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: ashanin58@yandex.ru
Алексей Александрович Коротков, кандидат технических наук, инженер конструктор 2-й категории, Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (Россия, г. Пенза, у. Каракозова, 44), E-mail: lexifer@mail.ru

Актуальность и цели. Многочисленные исследования показали, что одним из критических элементов малоразрядных интегрирующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) является конденсатор, входящий в состав интегратора, диэлектрическая абсорбция которого ограничивает предельно достижимую линейность функции преобразования. Актуальность исследования его влияния сегодня определяется в связи с разработкой многоразрядных интегрирующих аналого-цифровых преобразователей Σ-архитектуры, в которых осуществляется суммирование результатов преобразования примыкающих частных циклов за полный цикл. Выполнение операции суммирования частных и полного циклов преобразования приводит за счет их асинхронизма к возникновению методической составляющей погрешности от краевых эффектов, что ведет к неравенству интегральных значений преобразуемого и опорного напряжений за полный цикл преобразования. Материалы и методы. Эти вопросы исследованы на основе разработанного ΣТ-АЦП с помощью имитационного моделирования в среде NI Multisim. Проведено экспериментальное исследование и получены значения среднеквадратического отклонения (СКО) линейности функции преобразования АЦП с применением идеального интегрирующего конденсатора, а также с добавлением в модель схемы замещения интегрирующего конденсатора с рядом значений коэффициента абсорбции. Дана оценка работоспособности алгоритма и проведен анализ влияния коэффициента абсорбции на итоговый результат преобразования при различных количествах частных тактов в полном цикле. Результаты. Исследованы погрешности линейности функции преобразования с учетом влияния диэлектрической абсорбции, достигнутой включением элементов схемы замещения интегрирующего конденсатора в модель преобразователя. Рассчитаны значения СКО линейности преобразования при различных количествах частных тактов в полном цикле преобразования. Выводы. Полученные значения СКО указывают на способность предложенного структурно-алгоритмического решения полностью устранить влияние инструментальной составляющей погрешности, вызванной явлениями диэлектрической абсорбции в интегрирующем конденсаторе. При всех значениях количества частных тактов преобразования в полном цикле абсорбционные явления не оказывают влияния на итоговый результат преобразования. При всех значениях коэффициента абсорбции среднеквадратичная погрешность линейности функции преобразования ΣТ-АЦП остается неизменной.

Ключевые слова

диэлектрическая абсорбция конденсатора, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, Σ-архитектура, ΣТ-АЦП, погрешность линейности

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Ашанин В. Н., Коротков А. А. Исследование влияния параметров критических элементов и параметров ΣТ-аналого-цифрового преобразователя на линейность функции преобразования // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2025. № 1. С. 67–74. doi: 10.21685/2072-3059-2025-1-6