КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИГМА-Т АЦП С АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ 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, инженер-конструктор, Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (Россия, г. Пенза, ул. Каракозова, 44), lexifer@mail.ru

681.586.37

DOI

10.21685/2072-3059-2017-4-6

Актуальность и цели. Наибольшей линейностью функции преобразования сегодня обладают преобразователи информации сигма-Δ архитектуры. Однако отсутствие возможности точной привязки результата измерения к времени измерения из-за выполнения необходимой операции цифровой фильтрации однобитной последовательности на выходе сигма-Δ модулятора серьезно ограничивает их использование в измерительных задачах. Целью данной работы является реализация алгоритма преобразования информации в аналогоцифровом преобразователе (АЦП) сигма-архитектуры, в котором с целью исключения цифровой фильтрации выходного сигнала модулятора промежуточный широтно-импульсный модулированный сигнал суммируется в примыкающих циклах преобразования за время, многократно превышающее период частного цикла импульсной модуляции. Такие преобразователи информации получили название сигма-Т АЦП. Исследования проводятся на уровне компьютерной модели, в которой используется комбинированный (аналоговоцифровой) способ компенсации погрешности от краевых эффектов. Это дает возможность без накопления погрешности суммировать результаты промежуточных частных циклов преобразования, что позволяет исключить процедуру цифровой фильтрации.
Материалы и методы. Рассмотрен комбинированный способ компенсации погрешности от краевых эффектов в интегрирующих сигма-Т АЦП. Создана компьютерная модель в среде Simulink. Определено среднеквадратичное отклонение от линейной функции преобразования с компенсацией и без компенсации погрешности от краевых эффектов.
Результаты. Показана возможность реализации сигма-Т АЦП, обладающего высокой точностью преобразования, для решения задач информационно-измерительной техники. Приведены результаты расчета значений среднеквадратичного отклонения от линейной функции преобразования для интегрирующих АЦП с компенсацией и без компенсации погрешности.
Выводы. Разработанная модель интегрирующего сигма-Т АЦП показала возможность обеспечения высоких метрологических характеристик измерительного преобразователя  без применения цифровой фильтрации выходногсигнала модулятора.

Ключевые слова

интегрирующий сигма-Т АЦП, компенсация погрешности, компьютерная модель, краевой эффект, линейность функции преобразования, сигма-Δ модуляция, среднеквадратичное отклонение

 Скачать статью в формате PDF

1. Ашанин, В. Н. Виды интегрирующих аналого-цифровых преобразователей / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов // Измерения. Контроль. Автоматизация: состояние, проблемы, перспективы. – 2009. – № 3. – С. 47–51.
2. Ашанин, В. Н. Теория интегрирующего аналого-цифрового преобразования (монография) / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПГУ, 2009. – 214 с.
3. Кестер, У. Аналого-цифровое преобразование/ У. Кестер. – М. : Техносфера, 2007. – 1017с.
4. Schreier, R. Understanding delta-sigma data converters / R. Schreier, G. C. Temes. – New Jersey: IEEE Press., 2005. – 446 p.
5. Ashanin, V. N. Development of Engineering Application for a Choice of Data Converters with Sigma Delta Architecture / V. N. Ashanin, B. V. Chuvykin, A. A. Korotkov, I. A. Sidorova // Selected, peer reviewed papers from the 2015 The 5th International Workshop on Computer Science and Engineering-Information Processing and Control Engineering (WCSE 2015-IPCE), April 15-17, 2015. – Moscow, Russia. – Р. 251–254.
6. Шахов, Э. К. Интегрирующие развертывающие преобразователи / Э. К. Шахов, В. Д. Михотин. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.
7. Ашанин, В. Н. аналого-цифровые преобразователи: основы теории и проектирование : монография / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПГУ, 2009. – 188 с.
8. Ашанин, В. Н. -АЦП: анализ погрешности от краевых эффектов / Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов, В. Н. Ашанин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2007. – № 3. – С. 80–90.
9. Ашанин, В. Н. Особенности оценки погрешности измерения преобразователей информации с передискретизацией сигнала / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин // Современные информационные технологии : сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. Вып. 10. – Пенза : ПГТА, 2009. – С. 10–11.
10. 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. – С. 82–93.
11. Ашанин, В. Н. Интегрирующий АЦП с компенсацией погрешности от краевых эффектов / В. Н. Ашанин // Инфокоммуникационные технологии. – 2009. – Т. 7, № 1. – С. 37–40.
12. Пат. 2291559 Российская Федерация. Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения / Шахов Э. К., Ашанин В. Н. – 2007. – Бюл № 1.