Nadpróbkujące przetworniki analogowo-cyfrowe w przyrządach i systemach pomiarowych

• Autorzy: Jackiewicz B.

Warianty tytułu

EN

Oversampling analog to digital converters in measurement instrument and systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dygitalizacja mierzonego sygnału bezpośrednio na początku toru pomiarowego z częstotliwością znacznie przekraczającą zakres widma tego sygnału, czyli tzw. nadpróbkowanie, jest istotnym krokiem zmierzającym do upowszechnienia cyfrowych metod przetwarzania. Wykonywanie przetworników nadpróbkujących nie wymaga realizacji kosztownych procesów technologicznych i może być dokonywane metodami, stosowanymi przy produkcji typowych układów półprzewodnikowych o dużym stopniu scalenia. Zastosowanie w przetwornikach nadpróbkujących modulatorów sigma-delta zapewnia możliwość uzyskiwania wysokiej rozdzielczości, osiągającej poziom 22 bitów, co odpowiada jednej czteromilionowej części zakresu przetwarzania. W publikacji przedstawiono zasadę działania nowoczesnych przetworników nadpróbkujących oraz opisano budowę przetworników, wytwarzanych specjalnie do zastosowań pomiarowych. Omówiono szczególne właściwości takich przetworników, a w szczególności występujące w nich strefy zmniejszonej skutecznej rozdzielczości, wywierające istotny wpływ na skuteczność kalibracji przyrządów i systemów, wykorzystujących przetworniki nadpróbkujące. Przedstawiono metody rozpraszania amplitud przetwarzanych sygnałów, stosowane do poprawiania skutecznej rozdzielczości i liniowości przetworników, opisując bardziej szczegółowo oryginalną metodę synchronizacji sygnału rozpraszającego z okresem uśredniania filtru cyfrowego, opracowaną w Przemysłowym Instytucie Elektroniki. W charakterze przykładu opisano zastosowanie przetwornika nadpróbkującego w nowym uniwersalnym multimetrze cyfrowym, wdrażanym do produkcji w OBRME "Metrol" w Zielonej Górze.

EN

Methods of designing of measurement instruments and systems with modem microelectronics oversampling sigma-delta analog to digital convertersare described in thepaper. Effective resolution of those converters are comparatively high, but their essential disadvantage are local peaks of quantization errors, observed for same specific values of stationary input signal. This peaks in the significant degree decreases effectiveness of automatic calibration procedures of the systems.It was established, that the best method of overcoming this unwanted phenomena is applying additional dithering signal to sigma-delta converter input. Effectiveness of two main topologies used for realization of this method are investigated in the paper: - Non-subtractive dithering, realized by means of analogue-generated stochastic dither signal with properly shaped frequency spectrum; - Self-subtractive dithering, realized by means by the auxiliary digital to analog converter, controlled by pseudo-random digit generator. It was established, that both method are advantageous, but subtractive dithering, realized by means ofpseudo-randomly generated signal, was the most effective. Example of application of the oversamnling sigma-delta converter in the universal high-resolution multimeter are also presented.

Słowa kluczowe

PL

przetworniki analogowo-cyfrowe; przyrządy pomiarowe; systemy pomiarowe; mikroelektronika

EN

analog-to-digital converters; measurement instruments; measurement systems; microelectronics

• Wydawca: Przemysłowy Instytut Elektroniki
• Czasopismo: Prace Przemysłowego Instytutu Elektroniki
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 138
• Strony: 5--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jackiewicz B.

• Przemysłowy Instytut Elektroniki ul. Długa 44/50 00-241 Warszawa