Високоточні аналого-цифрові перетворювачі з перерозподілом заряду на основі інформаційної надлишковості

Abstract

Дана робота є подальшим розвитком досліджені, у галузі розробки аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) і присвячена вдосконаленню принципів побудови високоточних швидкодіючих АЦП з перерозподілом заряду. Показано, що характеристики АЦП з перерозподілом заряду можуть бути значно покращені за рахунок використання інформаційної надлишковості у вигляді надлишкових позиційних систем числення (НПСЧ). Розроблено методи зменшення похибок аналого-цифрового перетворення в АЦП з перерозподілом заряду шляхом уведення інформаційної надлишковості. Розроблені методи зменшення підсумкової методичної похибки, обумовленої процесом самокалібрування ваг розрядів. Проведені дослідження динамічних параметрів АЦП з перерозподілом заряду. Визначені умови, за якими тривалий триекспоненційний перехідний процес вироджується у швидкий одноекспоненційний з незмінною постійною часу на всіх кроках врівноваження. Запропоновано спосіб підвищення швидкості аналого-цифрового перетворення, який базується на значному скороченні довжини такту врівноваження на старших розрядах.Диссертация является дальнейшим развитием в области разработки аналого-цифровых преобразователей (АЦГ1) и посвящена усовершенствованию принципов построения высокоточных быстродействующих АЦП с перераспределением заряда. В работе разработаны методы высокоточною аналого-цифрового преобразования по принципу перераспределения заряда на основании избыточных позиционных систем счисления, а также инженерные рекомендации по проектированию быстродействующих высоколинейных самокалиброваных АЦП с перераспределением заряда. Проведен анализ современных принципов построения АЦП с перераспределением заряда. Получили дальнейшее развитие методы уменьшения погрешностей аналогоцифрового преобразования в АЦП с перераспределением заряда путем введения информационной избыточности. Показано, что характеристики АЦП с перераспределением заряда могут быть значительно улучшены за счет использования информационной избыточности в виде избыточных позиционных систем счисления (ИПСС). Разработаны структуры и математические модели конденсаторных a -матриц, являющиеся основой для аналитического исследования АЦП с перераспределением заряда. Рассмотрены принципы построения АЦП для преобразования двуполярных входных сигналов с использованием одного или двух источников опорного напряжения.This work is further development in the field of analogue-to-digital converter (A/DC) and is devoted to the improvement of principles of arrangement of high accuracy high speed of response A/DC with charge redistribution. It is shown that the characteristics of A/DC with charge redistribution can be improved by means of use of informational redundancy in the form of redundant positional counting systems (RPC'S). I he methods of reduction of error-, of analogue-to-digital conversion in A/DC' with charge redistribution by means of deviation of informational redundancy. Methods of decrease of summary methodical error, stipulated by the process of selfcalibration of digit meaning are worked out. I he research of dynamic parameters of A/DC with charge redistribution is carried out. The conditions, that degenerate continuous three-exponeniional transitional process into fast one-evponentional process with invariable time constant in all steps of balancing, are determined. The way of increase of speed of analogue-to-digital conversion that is based on immense, reduction of length of balancing best on higher digit is offered.