[Oldring 1]

"Любой R-2R АЦП" совсем не обязательно SAR. Он может и параллельного типа быть. А параллельному АЦП схема выборки/хранения не требуется.

 

Названия микросхем не подскажете? Любопытно взглянуть. R-2R по сути АЦП последовательного приближения, и если существуют паралелльные реализации - очень любопытно, как при этом гарантируют стабильность цифрового выхода во время считывания кода?

[-=ВН=- 0]

Подскажите, знающие, при оцифровке быстро меняющегося сигнала АЦП последовательного приближения в непрерывном режиме искажения в результате чему равны?

Как мне кажется они могут достигать величины изменения сигнала за период преобразования. Я прав или нет?

 

Предлагаю обсудить следующий алгоритм.

На прикреплённом рисунке элементы R2 и C2 и дискретный вывод процессора создают пилообразный сигнал амплитудой 1 МЗР 10-битного АЦП. Для этого на выводе процессора в течении 8 периодов преобразования АЦП находится 1, а следующие 8 периодов - 0. Пила получается почти идеальная. Далее через C1 пила подмешивается к измеряемому сигналу. Сразу скажу, что схема нарисована максимально упрощённая, только для демонстрации принципа работы и её можно потом улучшить.

 

Теперь об алгоритме. В памяти процессора находится скользящий буфер из 16 элементов. После каждого измерения программа точно знает какой добавочный уровень сигнала в данный момент имеет C2. И при чтении значения из АЦП из него вычитается это значение и ложится в скользящий буфер. Для более точного результата нужно ещё добавлть 0.5. Так вот, после 16 измерений пила пройдёт свой полный период и заполнится весь скользящий буфер. После этого можно будет узнать результат среднего напряжения, поданного на АЦП за 16 периодов измерения, и сдвинутого во времени (фазе) на 8 периодов. Причём результат будет на 3 разряда (как минимум) точнее разрядности АЦП. При хорошем раскладе даже на 4 разряда. То есть повышение разрядности лучше чем корень из N при подмешивании белого шума. Далее, после каждого нового измерения АЦП можно обновлять результат. Всё это можно промоделировать как для идеального безшумного сигнала, так и неидеального.

 

Пример с расчётами приведу достаточно простой. Допустим на входе АЦП идеальный постоянный сигнал величиной 100.2 МЗР. Будем считать, что АЦП выдаёт на выходе 100 когда на входе напряжение в диапазоне 100.00..100.99. Без дополнительной схемы АЦП будет выдавать всегда значение 100. Если же к нему примешать пилу 1МЗР (-0.5..+0.5), то АЦП из 16 измерений будет выдавать 3 измерения по 99, 10 измерений по 100, и снова 3 по 99. В скользящий буфер занесутся числа: (0.5 добавляется постоянно)

99.5+0.5

99.5+0.375

99.5+0.25

100.5+0.125

100.5+0

100.5-0.125

100.5-0.25

100.5-0.375

100.5-0.5

100.5-0.375

100.5-0.25

100.5-0.125

100.5-0

99.5+0.125

99.5+0.25

99.5+0.375

Если найти среднее арифметическое в этом буфере, то оно будет равно 100.125. Что как раз находится в диапазоне дополнительных 3 бит перед запятой = 100.125..100.249. Интеграл от пилы (который добавлялся к измеренным значениям) равен 0 и на результат не влияет.

 

Прошу прощения - случайно нажал отправить

Edited June 29, 2007 by -=ВН=-

[rezident 72]

Названия микросхем не подскажете? Любопытно взглянуть. R-2R по сути АЦП последовательного приближения, и если существуют паралелльные реализации - очень любопытно, как при этом гарантируют стабильность цифрового выхода во время считывания кода?

С зарубежными АЦП параллельного преобразования я не работал. А из отечественных навскидку пожалуй только К1107ПВ1 и К1107ПВ2 назову. Стабильность показаний цифрового выхода в них естественно регистровой синхронизацией обеспечивается. Насколько я помню, там как минимум два параллельных регистра друг за другом включены. И данные, соответствующие текущему входному сигналу, на выходе только на второй или на третий тактовый импульс появляются.

[Oldring 1]

С зарубежными АЦП параллельного преобразования я не работал. А из отечественных навскидку пожалуй только К1107ПВ1 и К1107ПВ2 назову. Стабильность показаний цифрового выхода в них естественно регистровой синхронизацией обеспечивается. Насколько я помню, там как минимум два параллельных регистра друг за другом включены. И данные, соответствующие текущему входному сигналу, на выходе только на второй или на третий тактовый импульс появляются.

 

Залез в советский справочник.

 

К1107ПВ1. Никакой не R-2R. Цепочка резисторов. 63 компаратора, шифратор, регистр. При этом на структурной схеме вход клока почему-то проведен также и до цепочки компараторов.)

 

К1107ПВ1. Также написано, что это параллельный АЦП. По нарастающему фронту тактового импульса запоминается аналоговый сигнал с задержкой 10-15 нс. По спадающему - производится кодирование. По следующему нарастающему - производится запись в выходной регистр. Так написано в справочнике. Такой вот конвейер. Разумно предположить, что структура этого АЦП подобна К1107ПВ1, только больше компараторов, и запоминание уровня входного сигнала осуществляется в самих компараторах - это триггеры, сваливающиеся в одно из устойчивых состояний в заданное время.

 

Так что, никакие это не параллельные R-2R.

[GetSmart 0]

Оказывается прибавлять доли МЗР к значению АЦП перед занесением в скользящий буфер не имеет смысла. Можно просто заносить в буфер значения АЦП и получать тот же результ.

 

Вобщем этим алгоритмом можно немного поднять разрешающую способность и/или уменьшить дифф. нелинейность АЦП используя оверсемплинг. Воможно он даже лучше чем с использованием шума, так как более предсказуем и даёт лучшую разрядность. И схемка простая.

[GetSmart 0]

Прочитал сейчас из "Науки и Жизни" за 11/2006

 

В голове обычной комнатной мухи скрыт мозг, состоящий примерно из миллиона нейронов, принимающих сигналы от 48 тысяч клеток сетчатки глаз. На основе информации от глаз 18 пар летательных мускулов получают приказы мозга об изменении направления и скорости полёта. Исследования показали, что в полёте сетчатка глаз мухи активно вибрирует, так что изображение попеременно попадает на разные светочувствительные элементы. Это позволяет в 40 раз точнее удерживать цель полёта в центре поля зрения, чем при неподвижной сетчатке.

 

Как-то сразу вспомнилась эта темка :)

 

Природа додумалась до этого раньше всех :)

[Guest TSerg]

Когда-то делал моделирование повышения разрядности АЦП добавлением шума.

 

[alexander55 1]

Так что, никакие это не параллельные R-2R.

АЦП для TFT мониторов c RGB входм делаются на множестве компараторов с последующим переводом в код.

Современный уровень интеграции микросхем позволяет делать такие фокусы без проблем.

[GetSmart 0]

Я это к тому написал, что дрожание сетчатки мухи не очень-то на шум похоже. Скорее это (более-менее) синусоидальное дрожание, то есть плавное и периодическое. Именно так можно получить максимальное увеличение разрядности. Разумеется, на не очень быстро меняющемся сигнале.

[alexander55 1]

Разумеется, на не очень быстро меняющемся сигнале.

Принцип такой.

Чем больше период, тем больше разрядов можно вытащить.

И наоборот.

Понятно, что входной сигнал должен быть все более и более похож на постоянный уровень.

Можно наверное доказать, что произведение количества разрядов на полосу пропускания в квадрате...

PS. Это для больших ученых.

[alexander55 1]

По поводу R-2R для компараторных АЦП подумалось следующее.

Никто не запрещает использовать их для создания уровней компарирования.

[Guest TSerg]

Я это к тому написал, что дрожание сетчатки мухи не очень-то на шум похоже. Скорее это (более-менее) синусоидальное дрожание, то есть плавное и периодическое. Именно так можно получить максимальное увеличение разрядности. Разумеется, на не очень быстро меняющемся сигнале.

 

Природа не терпит периодичности и детерминированности.

Как-то читал, что в биологических системах ( мухе - туда же), в случае навязывания внешнего периодического сигнала тем или иным способом, все равно возникают внутренние преднамеренные сбои, исключающие раскачку системы.

Скорее всего, дрожание сетчаток - случайный процесс с нулевым мат.ожиданием и некоторой корреляционной функцией.

[GetSmart 0]

В корне не верно. Дрожание глаз, как и всей мухи происходит из-за взмахов крыльев. То есть строго периодично и монотонно.

[Guest TSerg]

В корне не верно. Дрожание глаз, как и всей мухи происходит из-за взмахов крыльев. То есть строго периодично и монотонно.

 

У каждого - свой корень.

Летали на мухе ? Измеряли стабильность частоты взмахов ?

Замеряли синхронизацию глаз и крыльев ?

Сильно сомневаюсь..

 

То, о чем я написал, выявил еще Павлов на собаках на беговой дорожке.

Будете с ним спорить ?

 

Что же касается теории хаотических систем, то выявлено, что в системе с квазипериодической синхронизацией может возникать "странный нехаотический аттрактор", что рассматривается как

сценарий разрушения синхронизации.

[Alex255 0]

Залез в советский справочник.

 

К1107ПВ1. Никакой не R-2R. Цепочка резисторов. 63 компаратора, шифратор, регистр. При этом на структурной схеме вход клока почему-то проведен также и до цепочки компараторов.)

 

К1107ПВ1. Также написано, что это параллельный АЦП. По нарастающему фронту тактового импульса запоминается аналоговый сигнал с задержкой 10-15 нс. По спадающему - производится кодирование. По следующему нарастающему - производится запись в выходной регистр. Так написано в справочнике. Такой вот конвейер. Разумно предположить, что структура этого АЦП подобна К1107ПВ1, только больше компараторов, и запоминание уровня входного сигнала осуществляется в самих компараторах - это триггеры, сваливающиеся в одно из устойчивых состояний в заданное время.

 

Так что, никакие это не параллельные R-2R.

Тоже с некоторым изумлением увидел это название. :07:

К SAR АЦП это еще можно как то приделать, если там используется R-2R ЦАП (а не АЦП!), но все равно не очень удачно. К параллельному АЦП это никакого отношения не имеет. Скорее там 2^N*R АЦП :)