Методи та засоби підвищення точності циклічних АЦП на основі вагової надлишковості

Abstract

Дисертацію присвячено дослідженню шляхів підвищення точності циклічних АЦП із ваговою надлишковістю. Запропоновано метод самокалібрування циклічних АЦП із ваговою надлишковістю за аналізом характеристики вхід-вихід АЦП, що дозволяє розрахувати робоче значення основи системи числення перетворювача і підвищити його точність. Запропоновано метод калібрування циклічного АЦП із ваговою надлишковістю шляхом введення структурної надлишковості у вигляді калібрувального АЦП малої роздільної здатності та генератора калібрувальних сигналів у базову структуру, що дозволяє повністю усунути адитивну складову похибки та зменшити вплив мультиплікативної. Приведено структурні схеми реалізації запропонованих методів калібрування циклічних АЦП. Подальшого розвитку отримав аналіз характеристики вхід-вихід АЦП із ваговою надлишковістю, який дозволив визначити зони заборонених кодових комбінацій і розрахувати робоче значення основи системи числення перетворювача. Розширено узагальнену математична модель статичних похибок циклічного АЦП, в якій визначено зв'язок між первинними похибками окремих елементів перетворювача та характеристикою вхід-вихід АЦП, що дозволило систематизувати статичні похибки та запропонувати шляхи їх зменшення.

Диссертация посвящена исследованию путей повышения точности циклических АЦП с весовой избыточностью. Предложен метод самокалибровки циклических АЦП с весовой избыточностью по анализу характеристики вход-выход АЦП, что позволяет рассчитать рабочее значение основания системы счисления преобразователя и повысить его точность. Предложен метод калибровки циклического АЦП с весовой избыточностью путем введения структурной избыточности в виде калибровочного АЦП малой разрешающей способности и генератора калибровочных сигналов в базовую структуру, что позволяет полностью устранить аддитивную составляющую погрешности и уменьшить влияние мультипликативной. Приведены структурные схемы разработанного метода калибровки и генератора калибровочных сигналов, а также даются рекомендации по повышению работы метода путем увеличения разрядности АЦП или увеличения количества сигналов от ГКС. Дальнейшее развитие получил анализ характеристики вход-выход АЦП с весовой избыточностью, который позволил определить зоны запрещенных кодовых комбинаций и рассчитать рабочее значение основания системы счисления преобразователя. Расширена обобщенная математическая модель статических погрешностей циклического АЦП, в которой определена связь между первичными погрешностями отдельных элементов преобразователя и характеристикой вход-выход АЦП, что позволило систематизировать статические погрешности и предложить пути их уменьшения.

The thesis are deals with ways to improve the accuracy of the cyclic ADC with weight redundancy. The method of self-calibration of the cyclic ADC with weight redundancy by analysis of the ADC’s input-output characteristic has been proposed in order to calculate the operating value of the converter radix and increase its accuracy. The calibration method of cyclic ADC with weight redundancy is proposed, which consist on introducing of structural redundancy in the form of the calibration low-resolution ADC and calibration signal generator in the basic structure, which allows to eliminate additive component of the error and reduce the influence of multiplicative. The structural schemes of the proposed methods of calibration cyclic ADC are adduced. The analysis of the ADC’s input-output characteristic with weight redundancy are elaborateness, which allowed to define prohibited zones of the code combinations, in order to calculate the operating value of the converter radix. The generalized mathematical model of static errors of the cyclic ADC has been extended to identify the relationship between the primary errors of individual blocks of the converter and the ADC’s input-output characteristic, it allows to arrange the static errors and suggest ways to reduce them.