Мичуда Зиновій Романович. Методи та засоби логарифмічного аналого-цифрового перетворення

Краткое описание

Мичуда Зиновій Романович. Методи та засоби логарифмічного аналого-цифрового перетворення: Дис... д- ра техн. наук: 05.13.05 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Л., 2002. - 360 арк. , табл. - Бібліогр.: арк. 303-325

Мичуда З.Р. Методи та засоби логарифмічного аналого-цифрового перетворення.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування.- Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2002.
У дисертації започатковано і розроблено новий напрям логарифмічного аналого-цифрового перетворення, а саме на комутованих конденсаторах. Запропоновано нові принципи та методи, розроблено теоретичні засади, зокрема, доведено нову теорему про еквівалентність лінійних електростатичних систем. Створено математичні моделі та нові структури ЛАЦП, які суттєво перевершують за точністю і швидкодією відомі ЛАЦП, зрівнюються за цими характеристиками з лінійними АЦП, але значно переважають лінійні за функціональними можливостями.
Нові принципи логарифмічного аналого-цифрового перетворення базуються на явищах перерозподілу, накопичення та сукупності перерозподілу-накопичення заряду у комутованих конденсаторах і дозволяють реалізувати будь-яке значення основи логарифму:.
На основі запропонованих нових принципів вперше реалізовано такі методи логарифмічного аналого-цифрового перетворення як зчитування, порозрядний, рекурентний і зі змінною основою логарифму.

Започатковано і розроблено новий напрям логарифмічного аналого-цифрового перетворення, а саме на комутованих конденсаторах.
Доведено нову теорему електростатики теорему про еквівалентність лінійних електростатичних систем, використання якої суттєво спрощує дослідження конденсаторних систем і значно зменшує обсяг обчислювальних робіт.
Вперше запропоновано нові принципи логарифмічного аналого-цифрового перетворення, зокрема, на основі явищ перерозподілу, накопичення та перерозподілу-накопичення заряду у комутованих конденсаторах.
На основі запропонованих нових принципів вперше реалізовано такі методи логарифмічного аналого-цифрового перетворення як зчитування, порозрядний, рекурентний і зі змінною основою логарифму.
Розроблено теоретичні засади логарифмічного аналого-цифрового перетворення на комутованих конденсаторах, на основі чого створено математичні моделі та нові структури ЛАЦП, які суттєво перевершують за точністю і швидкодією відомі ЛАЦП, причому за цими параметрами зрівнються з лінійними АЦП, але значно переважають лінійні АЦП за функціональними можливостями.
Виявлено джерела похибок і встановлено, що вплив на процес перетворення неідеальності елементів проявляється в основному через струми витікання та ефекти проникнення напруги управління ключами, проникнення опорної напруги, передачі паразитного заряду затворів ключів і безпосередньої зміни ємностей конденсаторних комірок паразитними ємностями.
Запропоновано математичні моделі похибок ЛАЦП з перерозподілом заряду і ЛАЦП з накопиченням заряду у пасивних і в активних конденсаторних комірках, які дозволяють аналітично оцінити точність і динамічні властивості ЛАЦП.
Одержали подальший розвиток методи покращання метрологічних характеристик інтегруючих ЛАЦП, що грунтуються на вдосконаленні їх вузлів із застосуванням структурної корекції похибок; в результаті їх використання точність розроблених інтегруючих ЛАЦП у порівнянні з відомими була підвищена більше ніж в 5 разів при однаковій швидкодії.
Отримані результати дозволили реалізувати ЛАЦП на комутованих конденсаторах, які в діапазоні вхідних сигналів 80 дБ (1 мВ 10 В) забезпечували основну похибку і час перетворення відповідно не більші:

0,25% і 20 мс для послідовних ЛАЦП з ПЗ і ЛАЦП з НЗ на пасивних конденсаторних комірках;
0,2% і 20 мс для послідовних ЛАЦП з НЗ на активних конденсаторних комірках;
0,15% і 0,4 мс (в перспективі 0,01% і 100 мкс) для ЛАЦП із змінною основою логарифму;
0,05% і 100 мкс для порозрядних ЛАЦП.

На основі розроблених методів логарифмічного аналого-цифрового перетворення на комутованих конденсаторах запропоновано нові принципи побудови та структури різних перетворювачів типу логарифм-антилогарифм підвищеної точності та з розширеними функціональними можливостями, зокрема: аналогових і аналого-цифрових багатофункціональних перетворювачів, причому вперше реалізовано число входів перетворювачів десятки-сотні (на відміну від всього трьох-чотирьох входів у відомих аналогічних перетворювачах) при основній похибці перетворення меншій 0,15% в діапазоні вхідних сигналів 80 дБ (1 мВ 10 В) і часі перетворення 20 мс; перетворювачів параметрів змінних сигналів і перетворювачів параметрів електричних кіл.