Статья 6214

Название статьи

                               АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОГРЕШНОСТИ                                                    ОДНОБИТНЫХ ΣΔ-МОДУЛЯТОРОВ           

Авторы

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
Коротков Алексей Александрович, аспирант, Пензенский государственный университет 
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), lexifer@mail.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 

Индекс УДК

681.325.3 

Аннотация

Актуальность и цели. Анализ инструментальной составляющей погрешности ΣΔ-модулятора представляет сложную задачу, связанную с невозможностью использования принципа декомпозиции для преобразователей информации неканонического вида, т.е. разложения структуры ΣΔ-модулятора на отдельные слабо связанные элементы. Поэтому единственный путь, обеспечивающий достоверную оценку погрешности, состоит в проведении натурных и модельных экспериментов. Последние предпочтительны, так как позволяют легко управлять условиями и параметрами проведения эксперимента (при минимальных затратах времени и ресурсов). Целью данной работы является выявление влияния на инструментальную погрешность параметров наиболее критичных узлов реальной схемы (интегратор, компаратор, ЦАП).
Материалы и методы. Исходя из принципа разделений функций проведен анализ инструментальной составляющей погрешности преобразования однобитных ΣΔ-модуляторов. Созданы компьютерные модели ΣΔ-АЦП с однобитными модуляторами первого, второго и третьего порядков в программной среде NI Multisim 12.0. Приводятся результаты модельного эксперимента,
учитывающие влияние параметров активных и пассивных элементов прямого и опорного каналов преобразования.
Результаты. Выявлено влияние параметров аналоговых узлов ΣΔ-модуляторов (интегратор, компаратор, ЦАП) на инструментальную погрешность. Приведены результаты модельного эксперимента. Показана значимость опорного канала преобразования. Обоснована зависимость инструментальной погрешности от параметров аналогового ключа в составе ЦАП опорного канала.
Выводы. Инструментальная погрешность однобитных ΣΔ-модуляторов в основном определяется параметрами элементов опорного канала. При значениях сопротивлений обратной связи, соотносимых с сопротивлением ключа в замкнутом состоянии, инструментальная погрешность определяется ключом. При значениях сопротивлений обратной связи значительно превышающих сопротивление ключа в замкнутом состоянии, погрешность значительно уменьшается. 

Ключевые слова

интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, ΣΔ-модулятор, инструментальная составляющая погрешности преобразования, модельный эксперимент, компьютерная модель. 

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Ашанин, В. Н. Теория интегрирующего аналого-цифрового преобразования / В. Н. Ашанин, Б.В.Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПензГУ, 2009. – 214 с.
2. Ашанин, В. Н. ΣΔ-аналого-цифровые преобразователи: основы теории и проектирования / В.Н.Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПензГУ, 2009. – 188 с.
3. Ашанин, В. Н. Виды интегрирующих аналого-цифровых преобразователей / В. Н. Ашанин, Б.В.Чувыкин, Э. К. Шахов // Датчики и системы. – 2009. – № 3. – С. 47–52.
4. Шахов, Э. К. Разделение функций – основной принцип совершенствования средств измерений / Э.К.Шахов, В. Н. Ашанин // Датчики и системы. – 2006. – № 7. – С. 2–6.
5. Schreier,R. Understanding Delta-Sigma Data Converters/R.Schreier, G.C.Temes//IEEE Press.–2008.–446p.
6. Ашанин, В. Н. Проблемы синтеза измерительных преобразователей гетерогенной структуры / В.Н.Ашанин // Датчики и системы. – 2011. – № 7. – С. 2–7.
7. Шахов, Э. К. Реализация концепций ΣΔ-АЦП в интегрирующих АЦП с другими видами импульсной модуляции / Э. К. Шахов, В. Н. Ашанин, А. И. Надеев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Сер. Технические науки. – 2006. – № 6. – С. 226–236.
8. Шахов, Э. К. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения / Э. К. Шахов, В.Д.Михотин. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.
9. Иванов, В. А. Исследование шумов квантования ΔΣ-АЦП и разработка методов их снижения : дис. … канд. техн. наук / В. А. Иванов. – М. : МЭИ, 2013. – 164 с.
10. 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.
11. Ашанин, В. Н. Теоретическое и экспериментальное исследование методов совершенствования интегрирующих аналого-цифровых преобразователей : дис. … канд. техн. наук / В. Н. Ашанин. – Л. : ЛПИ, 1982. – 232 с. 

 

Дата создания: 13.08.2014 15:56
Дата обновления: 19.08.2014 10:21