Багаторозрядні високолінійні АЦП слідкувального типу з ваговою надлишковістю, що самокалібруються

Abstract

Дисертацію присвячено підвищенню точності багаторозрядних АЦП слідкувального типу, побудованих на неточних аналогових вузлах, що досягається методами калібрування характеристики перетворення з використанням неточного ЦАП на основі систем числення з ваговою надлишковістю. Запропоновано методи підвищення лінійності характеристики перетворення АЦП слідкувального типу з ваговою надлишковістю шляхом самокалібрування на базі: межових кодових комбінацій; таблиці перетворення «робочий код-цифровий еквівалент». Показано, що застосування запропонованих методів дозволяє покращувати точносні характеристики АЦП слідкувального типу з ваговою надлишковістю, побудованого на неточних елементах, без визначення коригувальних поправок та відповідної втрати швидкодії. Проаналізовано та складено математичні моделі складових статичних похибок генераторів компенсувального сигналу, а також багаторозрядних АЦП слідкувального типу, побудованих на неточному ЦАП із ваговою надлишковістю, до та після самокалібрування, що дозволило оцінити абсолютну похибку компенсувального аналогового сигналу при використанні запропонованих методів та як наслідок оцінити їх ефективність за комплексним критерієм ефективності розроблених методів з урахуванням витрат обладнання. Запропоновано структурні схеми високолінійних багаторозрядних АЦП слідкувального типу з ваговою надлишковістю, що самокалібруються, а також структурні схеми генераторів компенсувального сигналу для таких перетворювачів. Досліджено характеристики макетного зразка багаторозрядного АЦП слідкувального типу з ваговою надлишковістю, що самокалібрується. Доведено, що застосування запропонованих підходів дає змогу забезпечити похибку перетворення такого пристрою на рівні ваги молодшого розряду

Диссертация посвящена повышению точности многоразрядных АЦП следящего типа, построенных на неточных аналоговых узлах, что достигается методами калибровки характеристики преобразования с использованием неточного ЦАП на основе систем исчисления с весовой избыточностью.Предложены методы повышения линейности характеристики преобразования АЦП следящего типа с весовой избыточностью путем самокалибровки на базе: граничных кодовых комбинаций; таблицы преобразования «рабочий код - цифровой эквивалент». Показано, что применение предложенных методов позволяет улучшать точностные характеристики АЦП следящего типа с весовой избыточностью, построенного на неточных элементах, без определения корректирующих поправок и соответствующей потери быстродействия. Проанализированы и составлены математические модели составляющих статических погрешностей генераторов компенсирующего сигнала, а также многоразрядных АЦП следящего типа, построенных на неточном ЦАП с весовой избыточностью, до и после самокалибровки. Это позволило оценить абсолютную погрешность компенсирующего аналогового сигнала при использовании предложенных методов и как следствие оценить их эффективность. Предложены структурные схемы высоколинейных многоразрядных самокалибрующихся АЦП следящего типа с весовой избыточностью, а также структурные схемы генераторов компенсирующего сигнала для таких преобразователей. Исследованы характеристики макетного образца многоразрядного АЦП следящего типа с весовой избыточностью, что самокалибруеться. Доказано, что применение предложенных подходов позволяет обеспечить погрешность преобразования такого устройства на уровне веса младшего разряда.

Dissertation is devoted to improving of the accuracy of multi-bit tracking ADC, built on inaccurate analog elements, which is achieved by means of conversion characteristic calibration using inaccurate DAC based on the systems of notation with weight redundancy. The methods of improving of the tracking ADC with weight redundancy linearity by self- calibration on the basis of: the boundary code combinations; conversion table "working code - digital equivalent" are proposed. It is shown that the use of the proposed methods can improve the accuracy of the tracking ADC with weight redundancy built on inaccurate analog elements without specifying of the corrective amendments and corresponding loss of the performance. Mathematical models of the static errors of the compensating signal generators and multi-bit tracking ADC, built on an inaccurate DAC with weight redundancy, before and after self-calibration are proposed and analyzed. The absolute error of the compensating analog signal generator which uses proposed methods is evaluated and as a consequence the effectiveness of the developed methods on the base of complex criteria of efficiency is estimated.

The structural scheme of high-linearity self-calibrating multi-bit tracking ADC with weight redundancy and structural schemes of compensating signal generators for such converters are proposed. The characteristics of the sample model of the self-calibrating multi-bit tracking ADC with weight redundancy are estimated.