Двоквадрантне аналого-цифрове перетворення монте-карло
Любомир ПетришинВ сучасних умовах технологічного розвитку та за минулорічних обставин застосування мобільних засобів віддаленого контролю та перетворення інформації є обгрунтоване зручністю застосування, надійністю, безпекою операторів-пілотів та економічною ефективністю. Актуальним завданням дослідження є розробка та впровадження ефективних методів та засобів аналого-цифрового перетворення. В системах управління ряд джерел інформації мають характер інтегрального накопичення миттєвих значень параметру. Обгрунтовано, що для перетворення такої інформації ефективним є метод статистичних досліджень Монте-Карло. Застосування такого методу було обмежено потребою реалізації генераторів псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом. Запропонована в статті розробка методу аналого-цифрового перетворення Монте-Карло базувалась на застосуванні кодових впорядкувань, породжених рефлективно відображеними функціями Радемахера. Проведені дослідження показали одні з кращих показники рівномірності розподілу відліків сигналу сканування аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. На базі запропонованого методу генерування псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом вперше розроблено цифрові генератори-формувачі сигналів віднесення у складі аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. Розроблена та досліджена схема аналого-цифрового перетворювача Монте-Карло, який здійснює двоквадрантне аналого-цифрове перетворення роздільно «+» та «–» складових перетворюваного сигналу, а також його інтегрального значення. Наведено осцилограми та часові діаграми формування числових імпульсів, як результату перетворення. Запропонований метод та пристрій аналого-цифрового перетворення Монте-Карло мають перспективу застосування в системах обліку споживання ресурсів, зокрема, облік електричної енергії, палива, газу, води та інших носіїв
Використані джерела
[1] Currie, E.H. (2021). Mixed-signal embedded systems design. A Hands-on Guide to the Cypress PSoC. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-70312-7.
[2] Ganssle, J., Noergaard, T., Eady, F., Katz, D.J., Gentile, R., Arnold, K., Hyder, K., & Perrin, B. (2007). Embedded hardware: Know it all. Oxford: Newnes.
[3] Bernstein, H. (2021). Measuring electronics and sensors: Basics of measurement technology, sensors, analog and digital signal processing. Wiesbaden: Springer. doi: 10.1007/978-3-658-35067-3.
[4] Komanapalli, V.L.N., Sivakumaran, N., & Hampannavar, S. (Eds.). (2021). Advances in automation, signal processing, instrumentation, and control: Select proceedings of i-CASIC 2020. Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-15-8221-9.
[5] Azarov, O., Heneralnytskyi, Y., & Rybko, N. (2020). Multi-channel digital-analog system based on currentcurrent converters. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce I Ochronie Środowiska. Politechnika Lubelska, 10(4), 43-46.
[6] Barrett, S.F. (2013). Analog to digital conversion (ADC). In Arduino microcontroller processing for everyone! Synthesis lectures on digital circuits & systems (pp. 163-215). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-79864-1_5.
[7] Motahhir, S., & Bossoufi, B. (Eds.). (2021). Digital technologies and applications: Proceedings of ICDTA 21, Fez, Morocco. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-73882-2.
[8] Tan, L., & Jiang, J. (2013). Digital signal processing: Fundamentals and applications. Oxford: Elsevier.
[9] Chumachenko, E.I., Petryshyn, L.B., & Konchinsky, V.V. (2021). Traffic sign detection and recognition using single shot multibox detectorissn. Electronics and Control Systems, 1(67), 26-32.
[10] Luecke, J. (2004). Analog and digital circuits for electronic control system applications. Oxford: Elsevier.
[11] Wolfc, M. (2019). Embedded system interfacing. design for the Internet-of-Things (IoT) and Cyber-Physical Systems (CPS). Oxford: Elsevier. doi: 10.1016/C2018-0-00203-0.
[12] Petryshyn, L., & Petryshyn, M. (2019). Error protected data tranmissionon on the recursive encryption base. In 2019 IEEE 5th international conference Actual problems of unmanned aerial vehicles developments (APUAVD) (pp. 282-285). Kyiv: IEEE.
[13] Agarwal, A., & Lang, J. (2005). Foundations of analog and digital electronic circuits. Burlington: Morgan Kaufmann.
[14] Pelgrom, M.J.M. (2022). Analog-to-digital conversion (4th ed.). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-90808-9.
[15] Sheingold, D. (Ed.). (1986). Analog-digital conversion handbook. Hoboken: Prentice-Hall.
[16] Kester, W. (Ed.). (2005). The data conversion handbook. Oxford: Newnes.
[17] Smith, S.W. (1999). The scientist and engineer’s guide to digital signal processing (2nd ed.). California: California Technical Publishing.
[18] Petryshyn, L. (2021). Monte Carlo multi-quadrant analog-to-digital conversion of parameters of unmanned aerial vehicles. In 2021 IEEE 6th International conference on actual problems of unmanned aerial vehicles development (APUAVD) (pp. 139-143). Kyiv: IEEE. doi: 10.1109/APUAVD53804.
[19] Zheng, Y., Zhao, Y., Zhou, N., Wang, H., & Jiang, D. (2021). A short review of some analog-to-digital converters resolution enhancement methods. Measurement, 180, article number 109554. doi: 10.1016/j.measurement.2021.109554.
[20] Deghat, M., & Karimaghaee, P. (2007). A new method for integrating analog to digital conversion based on error reduction. Measurement, 40 (9-10), 919-927. doi: 10.1016/j.measurement.2006.10.013.
[21] Guangshan, N., Cong, L., Jianwei, Z., Xuetao, L., & Xiangdong, L. (2021). Research progress of time-interleaved analog-to-digital converters. Integration, 81, 313-321. doi: 10.1016/j.vlsi.2021.08.007.
[22] Haraoubia, B. (2019). Analog-to-digital and digital-to-analog converters. In Non-linear electronics 2: Flip-Flops, ADC, DAC and PLL (pp. 99-190). Oxford: Elsevier. doi: 10.1016/B978-178548-301-1.50002-7 .
[23] Kumre, L., & Ramesh, N.V. (2018). Design and implementation of flash analog to digital converter. Materials Today: Proceedings, 5(1), 1104-1113. doi: 10.1016/j.matpr.2017.11.189.
[24] Clara, E.G., & Wilkins, Z.H. (2015). A 16-bit 10Gsps current steering RF DAC in 65 nm CMOS achieving 65dBc ACLR multi-carrier performance at 4.5 GHz Fout. In Symposium on VLSI circuits digest of technical papers (pp. 166-167). Kyoto: IEEE. doi: 10.1109/VLSIC.2015.7231252.
[25] Ramkaj, A.T., Pelgrom, M.J.M., Steyaert, M.S.J., & Tavernier, F. (2023). Multi-gigahertz Nyquist analog-to-digital converters: Architecture and circuit innovations in deep-scaled CMOS and FinFET technologiest. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-22709-7
[26] Alavi, M., Mehta, J., & Staszewski, R. (2016). Radio-frequency digital-to-analog converters. Oxford: Elsevier.
[27] Li, D., Zhao, X., Liu, S., Liu, M., Ding, R., Liang, Y., & Zhu, Z. (2022). Radio frequency analog-to-digital converters: Systems and circuits review. Microelectronics Journal, 119, article number 105331. doi: 10.1016/j.mejo.2021.105331.
[28] Lee, C.C., & Flynn, M.P. (2011). A SAR-assisted two-stage pipeline ADC. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 46(4), 859-869. doi: 10.1109/JSSC.2011.2108133.
[29] Azarov, O., Krupelnitskyi, L., Rakytyanska, H., & Fesl, J. (2022). Reconstruction of acoustic surfaces incomplete data as an identification problem based on fuzzy relations. In CEUR Workshop Proceedings (pp. 208-226). Aachen: RWTH.
[30] Hsieh, C.F., Tsai, T.H., Chen, C.S., & Hsieh, Y.H. (2016). Implementation of a delta-sigma analog-to-digital converter. In J. Juang (Ed.), Proceedings of the 3rd international conference on intelligent technologies and engineering systems (ICITES2014) (pp. 257-262). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-17314-6_34.
[31] Azarov, O., Krupelnitskyi, L., Rakytyanska, H. (2021). Sound field reconstruction from incomplete data by solving fuzzy relational equations. In Lecture notes in computational intelligence and decision making: 2020 international scientific conference “Intellectual systems of decision-making and problems of computational intelligence” (pp. 547-566). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-54215-3_35.
[32] Pourahmad, A., Dehghani, R., Mehr, S.A.A., & Lotfi, R. (2022). Versatile DAC-less successive approximation ADC architecture for medium speed data acquisition. Microelectronics Journal, 129, article number 105585. doi: 10.1016/j.mejo.2022.105585.