Методи та засоби швидкого адитивного та субтрактивно-адитивного порозрядного аналого-цифрового перетворення

Abstract

У дисертаційній роботі поставлена та вирішена актуальна задача підвищення швидкодії перетворення технологічних параметрів шляхом розробки методів та засобів адитивного та субтрактивно-адитивного порозрядного АЦ перетворення. Запропоновано модель, яка враховує специфіку статистичного розподілу даних. Вперше запропоновано математичні методи та моделі процесів адитивного та субтрактивно-адитивного АЦ перетворення, особливість яких полягає в тому, що вони дозволяють здійснити процес врівноваження в порядку із молодших значень ваг розрядів до старших та формування ознаки завершення процесу перетворення. Запропоновано графічний метод аналізу алгоритмів на базі ВРД та побудовано ВРД для запропонованих методів порозрядного АЦ перетворення. Запропоновано здійснювати контроль попадання значення АЦ перетворення в суміжні межі кожного із ±1 суміжних квантів перетворення та наведено ВРД для запропонованих методів АЦ перетворення Розроблено програмний засіб, який дозволяє здійснити кількісну оцінку операціної складності методів АЦ перетворення. Проаналізовано результати моделювання процесів АЦ перетворення відомих і запропонованих методів та здійснено порівняння їх ефективності. Розроблено структурні схеми АЦП порозрядного врівноваження на основі запропонованих методів адитивного та субтрактивно-адитивного перетворення. Апаратно реалізовано адитивний АЦП. Розроблено систему двонаправленого пришвидшеного АЦ перетворення, метою якого є вимірювання технологічних параметрів, які змінюються в визначених діапазонах.

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная задача повышения быстродействия преобразования технологических параметров путем разработки методов и средств аддитивного и субтрактивно-аддитивного поразрядного аналого-цифрового (АЦ) преобразования. Проанализированы методы и средства АЦ преобразования, проведено сравнение их эффективности исходя из основных параметров, характеризующих процесс преобразования, а именно, время преобразования, разрядность, точность, габариты, стоимость преобразователя. Определено, что современные АЦП являются универсальными устройствами, которые нецелесообразно использовать для преобразования технологических параметров, изменяющихся в узких диапазонах. нахождения каждого из неизвестных значений x. Выполнен расчет и получено количественную оценку операционной сложности алгоритмов преобразования. Проанализированы результаты моделирования процессов АЦ преобразования предложенных методов и проведено сравнение их эффективности.

In the dissertation work solved the urgent task of increasing the transformation speed of technological parameters through the development the methods and devices of the additive and subtractive-additive bitwise analog-digital conversion. Proposed a model that takes into account the specificity of statistical data distribution. For the first time mathematical methods and models of additive and subtractive-additive analog- digital conversion processes are proposed, the peculiarity of these models is that they represent the balancing process, which starts in the order of the lower grades of digits and the formation of the sign of the completion of the conversion process. The graphical method for analysis the algorithms complexity in the form of vector-branched diagrams (VBD) is proposed, VBD for the given methods is constructed. It is proposed to use the method of controlling the occurrence of adjacent boundaries of each of ± 1 quanta of conversion. The VBD, which implements this principle for the proposed methods of analog- digital conversion, is presented. A software tool was developed that allows to obtains the quantitative parameters of conversion methods. The simulation results of the analog- digital processes of the proposed methods are analyzed and comparison of their effectiveness are made. Structural schemes of successive approximation ADCs have been developed on the basis of the proposed additive and subtractive-additive conversion methods. The hardware implementation of the additive ADC is realized. A system of bidirectional accelerated analog- digital conversion is developed, the purpose of which is to measure technological parameters that change in the specified ranges.