РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ΣТ-АЦП С АНАЛОГОВОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ
ПОГРЕШНОСТИ ОТ КРАЕВЫХ ЭФФЕКТОВ 

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
Торгашин Сергей Иванович, кандидат технических наук, заведующий кафедрой ракетно-космического и авиационного приборостроения, Пензенский государственный университет (Россия, г.Пенза, ул.Красная, 40), rkap@pnzgu.ru

681.325.3

DOI

10.21685/2072-3059-2017-2-6

Актуальность и цели. Наибольшими линейностью функции преобразования и разрядностью выходного кода сегодня обладают преобразователи информации сигма-архитектуры. Однако наличие в их структуре цифрового фильтра-дециматора не позволяет реализовать привязку результата измерения ко времени измерения. В статье исследуется алгоритм интегрирующего ΣТ-АЦП, в котором с целью исключения цифровой фильтрации выходного сигнала модулятора промежуточный широтно-импульсный модулированный сигнал суммируется в примыкающих циклах преобразования за время, во много раз превышающее период импульсной модуляции. Исследования проведены с помощью разработанной имитационной модели, в которой используется аналоговый способ компенсации погрешности от краевых эффектов. Это дает возможность без накопления погрешности дискретизации суммировать результаты промежуточных частных циклов преобразования, что позволяет исключить процедуру фильтрации
Материалы и методы. Создана имитационная модель в программной среде Matlab/Simulink. Проведен ряд модельных экспериментов и рассчитаны значения среднеквадратичной погрешности линейности функции преобразования аналого-цифровых преобразователей (АЦП) без компенсации и с аналоговой компенсацией соответственно. Дана оценка работоспособности алгоритма и указаны особенности его реализации в программной среде.
Результаты. Показатели среднеквадратичной погрешности линейности подтверждают эффективность имитационной модели ΣТ-АЦП с аналоговой компенсацией погрешности от краевых эффектов и корректность реализации алгоритма в программной среде. Разработанная модель более чем в три раза уменьшает погрешность от краевых эффектов.
Выводы. Реализованная имитационная модель ΣТ-АЦП с аналоговой компенсацией значительно уменьшает погрешность от краевых эффектов, что подтверждается полученными значениями среднеквадратичной погрешности линейности.

Ключевые слова

ΣТ-АЦП, широтно-импульсная модуляция, аналоговая компенсация, коррекция, погрешность от краевых эффектов, имитационная модель, среднеквадратичная погрешность

 Скачать статью в формате PDF

1. Пат. 2303327 Российская Федерация, МПК H03M1/52. Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения / Шахов Э. К., Ашанин В. Н. – заявл. 28.03.2006 ; опубл. 20.07.2007, БИ № 20.
2. Ашанин, В. Н. Структурно-алгоритмические методы компенсации погрешности от краевых эффектов в интегрирующих АЦП / В. Н. Ашанин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2009. –№ 4 (12). – С. 82–92.
3. Ашанин, В. Н. Теория интегрирующего аналого-цифрового преобразования : моногр. / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПензГУ, 2009. – 214 с.
4. Ashanin, V. N. Research of the sigma-T analog-to-digital converter with combined compensating of the error from edge effects / V. N. Ashanin, A. A. Korotkov // 4th the International Conference on the Transformation of Education. – London, U.K., 2016. –P. 6–17.
5. Ашанин, В. Н. –АЦП: анализ погрешности от краевых эффектов / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2007. – № 3. – С. 80–90.
6. Шахов, Э. К. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения / Э. К. Шахов, В. Д. Михотин. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.
7. Ашанин, В. Н. Теоретическое и экспериментальное исследование методов совершенствования интегрирующих аналого-цифровых преобразователей : дис. …канд. техн. наук / Ашанин В. Н. – Л., 1982. – 232 с.
8. Коротков, А. А. Анализ инструментальной погрешности ΣΔ-модулятора с помощью компьютерного моделирования / А. А. Коротков / Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2013. – Т. 1. – С. 190–194.
9. Ашанин, В. Н. Определение инструментальной составляющей погрешности однобитных ΣΔ-модуляторов на основе принципа разделения функций / В. Н. Ашанин, А. А. Коротков, Б. В. Чувыкин / Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2014. – Т. 2.– С. 50–52.
10. Ашанин, В. Н. Анализ инструментальной составляющей погрешности однобитных ΣΔ-модуляторов / В. Н. Ашанин, А. А. Коротков, Б. В. Чувыкин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. –2014. – № 2 (30). – С. 52–61.