Метод контролю відхилень ваг розрядів АЦП послідовного наближення з ваговою надлишковістю за аналізом вихідного коду

Abstract

Проаналізовано характеристику перетворення АЦП послідовного наближення з ваговою надлишковістю. Показано, що на відміну від двійкового АЦП не всі кодові комбінації використовуються для подання вхідного сигналу. Кількість невикористаних комбінацій визначається робочою основою системи числення та збільшується зі зменшенням останньої. Запропоновано метод контролю невикористаних комбінацій, що виникають в процесі роботи АЦП послідовного наближення з ваговою надлишковістю. Це дозволяє фіксувати факт появи відхилень ваг розрядів перетворювача безпосередньо в процесі основного перетворення. Також за певних умов це дозволяє визначити номер, або номери розрядів, в яких відбулись відхилення. Визначено умови появи невикористаних комбінацій, їх розташування та причини переходу комбінацій з однієї категорії в іншу. Показано, що невикористані комбінації утворюють групи, розташовані у фіксованих зонах характеристики перетворення АЦП. Показано, що для кожної зони існує розряд перетворювача, значення якого є найвпливовішим саме для цієї зони. Розглянуто структуру зон невикористаних комбінацій, зокрема показано, що певні зони складаються з кількох підзон, причому відхилення відповідного розряду однаково впливає на зміни в переліку невикористаних комбінацій кожної з підзон, що суттєво спрощує процедуру контролю відхилення ваги відповідного розряду. Запропоновано алгоритм роботи АЦП послідовного наближення з ваговою надлишковістю, який передбачає процедуру фіксації невикористаних комбінацій шляхом спостереження в режимі перетворення тестового або звичайного вхідного сигналу та процедуру контролю переходу комбінацій з категорії невикористаних в категорію використаних та навпаки. Визначено вимоги до допоміжного та основного сигналу, що дозволять провести процедуру фіксації невикористаних комбінацій. Розроблено рекомендації щодо застосування запропонованого методу для оперативного виявлення відхилень ваг розрядів в АЦП послідовного наближення з ваговою надлишковістю.

The analysis of transfer curve successive approximation ADC with weight redundancy is done. It is shown that unlike binary ADCs, not all code combinations are used to represent an input signal. The number of unused combinations is determined by the base of counting system and increases with its decreasing. There has been presented the method of control of the unused combinations in the transfer curve of the successive approximation ADC with weight redundancy. This method allows recording the fact of the deviations of the weight of the digits of the converter directly in the conversion process. Also, under certain conditions, this allows to determine the bit or bits in which the deviation occurred. The conditions of appearance of unused combinations, their location and reasons for switching combinations from one category to another are determined. It is shown that unused combinations form groups that are located in fixed zones of ADC transfer curve. It is shown that for each zone there is a most influential bit. The structure of unused combinations zones is considered, in particular, it is shown that certain zones consist of several sub-regions, and the deviation of the corresponding bit equally affects the changes in the list of unused combinations of each subzone, which significantly simplifies the procedure for controlling the deviation of the weight of the corresponding bit. The algorithm of the successive approximation ADC with weight redundancy is proposed, which involves the procedure of unused combinations record by observing in the mode of converting a test or ordinary input signal and a procedure for controlling the transition of combinations from the category of unused to used and vice versa. The requirements for the auxiliary and basic signal are defined, which will allow to discover unused combinations. The recommendations for the proposed method realization for the rapid detection of bits deviations in the successive approximation ADC with weight redundancy have been developed.

Проанализирована характеристика преобразования АЦП последовательного приближения с весовой избыточностью. Показано, что в отличие от двоичного АЦП не все кодовые комбинации используются для представления входного сигнала. Количество неиспользованных комбинаций определяется основанием рабочей системы счисления и увеличивается при уменьшении последней. Предложен метод контроля неиспользованных комбинаций, возникающих в процессе работы АЦП последовательного приближения с весовой избыточностью. Это позволяет фиксировать факт появления отклонений весов разрядов преобразователя непосредственно в процессе основного преобразования. Также при определенных условиях это позволяет определить номер или номера разрядов, в которых состоялись отклонения. Определены условия появления неиспользованных комбинаций, их расположение и причины перехода комбинаций из одной категории в другую. Показано, что неиспользованные комбинации образуют группы, которые расположены в фиксированных зонах характеристики преобразования АЦП. Показано, что для каждой зоны существует разряд преобразователя, значение которого является наиболее влиятельным именно для этой зоны. Рассмотрена структура зон неиспользованных комбинаций, в частности показано, что определенные зоны состоят из нескольких подзон, причем отклонения соответствующего разряда одинаково влияют на изменения в перечне неиспользованных комбинаций каждой из подзон, что существенно упрощает процедуру контроля отклонения веса соответствующего разряда. Предложен алгоритм работы АЦП последовательного приближения с весовой избыточностью, который предусматривает процедуру фиксации неиспользованных комбинаций путем наблюдения в режиме преобразования тестового или обычного входного сигнала и процедуру контроля перехода комбинаций из категории неиспользованных в категорию использованных и наоборот. Определены требования к вспомогательному и основному сигналу, позволяющие провести процедуру фиксации неиспользованных комбинаций. Разработаны рекомендации по применению предложенного метода для оперативного выявления отклонений весов разрядов в АЦП последовательного приближения с весовой избыточностью.