Отримано 30.11.2022, Доопрацьовано 15.02.2023, Прийнято 22.03.2023

Аналого-цифровий перетворювач широкосмугових сигналів з коригуванням похибок лінійності

Геннадій Бортник, Тетяна Мартинюк

Широке застосування аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) у комп’ютерних системах стримується низькою роздільною здатністю при перетворенні сигналів у широкій смузі частот. Ці проблеми пов’язані як з відсутністю необхідної елементної бази, так і зі складністю процесів аналого-цифрового перетворення випадкових у часі широкосмугових сигналів, математичне представлення яких у часовому і частотному вимірі є досить складним. Наслідком цього є високі похибки лінійності АЦП, що знижують ефективність функціонування пристроїв аналого-цифрового перетворення широкосмугових сигналів у складі комп’ютерних систем. Запропоновано розв’язання задачі підвищення роздільної здатності пристроїв аналого-цифрового перетворення широкосмугових сигналів можна здійснювати за рахунок підвищення лінійності АЦП. Наведено модифікований метод підвищення лінійності АЦП шляхом її коригування у динамічному режимі. Таке коригування виконується шляхом використання статистичної методології оцінювання характеристик широкосмугових сигналів. Обгрунтовано використання при калібруванні АЦП тестового впливу у вигляді багатотонального сигналу. Запропонований тестовий сигнал має збагачений основними гармоніками частотний спектр і його можна реалізувати при використанні широкого класу стандартних генераторів синусоїдальних сигналів з нормованими метрологічними характеристиками. Водночас  такий тестовий сигнал дає змогу забезпечити режими роботи АЦП, що адекватні реальним умовам функціонування перетворювачів аналог-код. З метою збереження високої швидкодії АЦП запропоновано коригування здійснювати шляхом заміни вихідного коду АЦП скоригованим кодом. Розроблено структурну схему пристрою аналого-цифрового перетворення широкосмугових сигналів з коригуванням похибок лінійності, в якій застосовуються цифро-аналогове формування тестового сигналу і табличне формування скоригованих кодів. Виконано аналіз динамічних параметрів АЦП з коригуванням похибок лінійності, який підтвердив високу ефективність запропонованого методу статистичного оцінювання та коригування похибок і високу роздільну здатність побудованої структури АЦП

аналого-цифровий перетворювач, широкосмугові сигнали, похибки лінійності, роздільна здатність
52-57
Bortnyk, G., & Martyniuk, T. (2023). Analog-digital converter of wideband signals with correction of linearity errors. Information Technologies and Computer Engineering, 20(1), 52-57. https://doi.org/10.31649/1999-9941-2023-56-1-52-57

Використані джерела

[1] Bortnyk, H.G., Bortnyk, S.G., & Kychak, V.M. (2014). Methods and means of analog-to-digital conversion of high-frequency signals. Vinnytsia: VNTU.

[2] Pasaquian, P.E., & Dela Cruz, J.M. (2021). High speed data converters. Analog Dialogue, 2, 1-7.

[3] Looney, M. (2018). Advanced digital post-processing techniques enhance performance in timeinterleaved ADC systems. Analog Dialogue, 8, 1-5.

[4] Veloni, A., Miridakis, N., & Boukouvala, E. (2019). Digital and statistical signal processing. Boca Raton: CRC Press.

[5] Bortnyk, H.G., Vasylkivskyi, M.V., & Viter, R.M. (2020). A method of expanding the dynamic range of analog-digital paths of means of digital processing of high-frequency signals. Bulletin of the Khmelnytskyi National University. Technical Sciences, 1, 48-51.