RU2628918C1 - Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order - Google Patents

Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order Download PDF

Info

Publication number
RU2628918C1
RU2628918C1 RU2016132061A RU2016132061A RU2628918C1 RU 2628918 C1 RU2628918 C1 RU 2628918C1 RU 2016132061 A RU2016132061 A RU 2016132061A RU 2016132061 A RU2016132061 A RU 2016132061A RU 2628918 C1 RU2628918 C1 RU 2628918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spline
digital
dac
order
linear
Prior art date
Application number
RU2016132061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Канарейкин
Светлана Георгиевна Канарейкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority to RU2016132061A priority Critical patent/RU2628918C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628918C1 publication Critical patent/RU2628918C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/662Multiplexed conversion systems
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/664Non-linear conversion not otherwise provided for in subgroups of H03M1/66

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method is implemented by applying a spline approximation of the n-th order with a partition into i-number of intervals allowing to obtain the most accurate hybrid functional DAC with an increased speed. The hybrid functional DAC contains n series-connected linear multiplying DAC for specifying the n-th order of the spline, to which the code-converter is connected to the digital inputs and parallel to them n+1 linear multiplying DAC connected along digital lines to the code-converter for specifying the variable spline coefficients taking into account the signs. Spline coefficients are calculated according to well-known mathematical methods, depending on the number of the approximation intervals.
EFFECT: optimisation of constructing a nonlinear hybrid digital-to-analog converter with improved metrological and technical characteristics.
3 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Заявляемое устройство нелинейного цифроаналогового преобразования сигнала относится к области радиотехники, электросвязи, информационно-измерительной техники (в частности, калибраторы фазы и фазовращатели), к системам с фазовым управлением и может применяться для нелинейного цифроаналогового преобразования сигналов разной точности и сложности.The inventive device for non-linear digital-to-analogue signal conversion relates to the field of radio engineering, telecommunications, information-measuring equipment (in particular, phase calibrators and phase shifters), to systems with phase control and can be used for nonlinear digital-to-analogue conversion of signals of different accuracy and complexity.

Гибридные функциональные ЦАП строятся на ЦАП с применением различных видов аппроксимации. Гибридный метод является альтернативой цифровому методу и сочетает положительные стороны аналогового и цифрового метода.Hybrid functional DACs are built on DACs using various types of approximations. The hybrid method is an alternative to the digital method and combines the positive aspects of the analog and digital method.

Для нелинейного цифроаналогового преобразования могут использоваться различные резисторные матрицы, сопротивления резисторов в которых подобраны по специальным законам [Non-linear digital-to-analog converter for servo circuit (Нелинейный цифроаналоговый преобразователь для приводов). Патент США, МКИ H03K 13/04 №4020485, 26.04.1977. Nonlinear type digital-to-analog converter (Цифроаналоговый преобразователь нелинейного типа). Патент США, МКИ Н03К 13/02, №4062013, 06.12.1977]. Однако применение подобных нелинейных преобразователей ограничено реализацией только одной характеристики преобразования.For non-linear digital-to-analog conversion, various resistor arrays can be used, the resistors in which are selected according to special laws [Non-linear digital-to-analog converter for servo circuit (Non-linear digital-to-analog converter for drives). U.S. Patent MKI H03K 13/04 No. 4020485, 04/26/1977. Nonlinear type digital-to-analog converter. U.S. Patent MKI N03K 13/02, No. 4062013, December 6, 1977]. However, the use of such non-linear converters is limited to the implementation of only one conversion characteristic.

Известно устройство и способ построения функциональных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), основанный на кусочно-линейной аппроксимации требуемой функциональной зависимости [Non-linear digital-to-analog converter and display incorporating the same (Нелинейный цифроаналоговый преобразователь и дисплей, содержащий его) Патент США, МКИ H03K 13/02, №6154121, 28.11.2000. Смолов В.Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л.: «Энергия», 1974, с. 77-177]. Устройство цифроаналогового преобразования сигнала включает N-битный цифровой вход, дешифратор и линейный ЦАП. Цифровой код N, поступающий на такое устройство, делится на две части, причем старшие биты посредством дешифратора используются для выбора максимального и минимального напряжений данного линейного участка аппроксимации и подаются на линейный ЦАП, который управляет младшими битами цифрового кода и формирует этот участок.A device and method for constructing functional digital-to-analog converters (DACs) is known, based on a piecewise-linear approximation of the required functional dependence [Non-linear digital-to-analog converter and display incorporating the same. Non-linear digital-to-analog converter and display containing it.) US Pat. H03K 13/02, No. 6154121, 11.28.2000. Smolov V.B., Fomichev B.C. Analog-digital and digital-analog non-linear computing devices. L .: "Energy", 1974, p. 77-177]. The digital-to-analog signal conversion device includes an N-bit digital input, a decoder, and a linear DAC. The digital code N arriving at such a device is divided into two parts, the high-order bits being used by a decoder to select the maximum and minimum voltages of a given linear section of the approximation and fed to the linear DAC, which controls the low-order bits of the digital code and forms this section.

Точность устройств, обеспечивающих кусочно-линейную аппроксимацию, будет зависеть от выбора способа деления аппроксимируемой кривой на линейные участки. Но даже при оптимальном выборе погрешность воспроизведения функции может оказаться неудовлетворительной.The accuracy of devices providing piecewise linear approximation will depend on the choice of the method of dividing the approximated curve into linear sections. But even with the optimal choice, the error in the reproduction of the function may turn out to be unsatisfactory.

Для увеличения точности целесообразно использовать аппроксимацию необходимой функциональной зависимости многочленом или частным двух многочленов. Погрешности аппроксимации при этом значительно уменьшаются.To increase the accuracy, it is advisable to use the approximation of the necessary functional dependence of the polynomial or quotient of two polynomials. The approximation errors are significantly reduced.

Дробно-рациональная аппроксимация используется в функциональных преобразователях, состоящих из умножающих ЦАП, на которые подается цифровой код, операционных усилителей (ОУ), пассивных делителей напряжения и резисторов [Электроника: Справочная книга / Под ред. Ю.А. Быстрова. - СПб.: Энергоатомиздат, 1996, с. 243-245. Смолов В.Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л.: «Энергия», 1974, с. 77-177]. Выходное напряжение устройства зависит от входного цифрового кода как дробно-рациональная функция R(N)Fractional rational approximation is used in functional converters consisting of multiplying DACs, to which a digital code is supplied, operational amplifiers (OA), passive voltage dividers and resistors [Electronics: Reference book / Ed. Yu.A. Bystrov. - St. Petersburg: Energoatomizdat, 1996, p. 243-245. Smolov V.B., Fomichev B.C. Analog-digital and digital-analog non-linear computing devices. L .: "Energy", 1974, p. 77-177]. The output voltage of the device depends on the input digital code as a fractional rational function R (N)

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

Методами математического аппарата определяется требуемая функция преобразования в дробно-рациональном виде, и находятся коэффициенты функции R(N), которые устанавливаются с помощью резисторов и пассивных делителей.Using the methods of the mathematical apparatus, the required conversion function is determined in a fractionally rational form, and the coefficients of the function R (N) are found, which are set using resistors and passive dividers.

Существенным недостатком такого устройства является неизменность передаточной характеристики, которая задается при построении преобразователя, вследствие связанности коэффициентов рациональной дроби. Это сильно ограничивает возможности систем и устройств, построенных с использованием данного типа функциональных преобразователей. Необходимо отметить, что данные преобразователи не способны работать с цифровым кодом, имеющим знаковый бит.A significant drawback of such a device is the invariability of the transfer characteristic, which is set when constructing the Converter, due to the connected coefficients of the rational fraction. This greatly limits the capabilities of systems and devices built using this type of functional converters. It should be noted that these converters are not able to work with a digital code that has a signed bit.

Реализация степенной функции степени n возможна с помощью n умножающих ЦАП, включенных так, что на аналоговый вход первого из них подается опорное напряжение, а на аналоговые входы каждого последующего ЦАП подается выходное напряжение предыдущего ЦАП [Смолов В.Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л.: «Энергия», 1974, с. 77-177. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям: Пер. с англ. / Под ред. Ю.Р. Рюжина. - М.: Радио и связь, 1982. С. 259-260, Рис. 4.129-4.130]. При этом на выходе каждого i-го ЦАП формируется напряжение, пропорциональное степени i подаваемого кода.A power function of degree n can be implemented using n multiplying DACs, connected so that the voltage of the first of them is supplied with a reference voltage, and the output voltage of the previous DAC is supplied to the analog inputs of each subsequent DAC [Smolov VB, Fomichev B.C. Analog-digital and digital-analog non-linear computing devices. L .: "Energy", 1974, p. 77-177. Gnatek Yu.R. Handbook of digital-to-analog and analog-to-digital converters: Per. from English / Ed. Yu.R. Ryuzhina. - M .: Radio and communications, 1982.P. 259-260, Fig. 4.129-4.130]. At the same time, at the output of each i-th DAC, a voltage is generated proportional to the degree i of the supplied code.

Такое устройство имеет своим недостатком возможность осуществления только определенного набора функций (степенные функции) и не имеет возможности перенастройки. Очевидно, что умножение полученных напряжений на определенные коэффициенты с последующим сложением позволит применить степенную аппроксимацию [Смолов В.Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л.: «Энергия», 1974, с. 77-177].Such a device has the disadvantage of being able to carry out only a certain set of functions (power functions) and does not have the ability to reconfigure. Obviously, the multiplication of the obtained stresses by certain coefficients with subsequent addition will allow us to apply a power-law approximation [Smolov VB, Fomichev B.C. Analog-digital and digital-analog non-linear computing devices. L .: "Energy", 1974, p. 77-177].

Известно устройство реализации функционального ЦАП с полиномиальной аппроксимацией [Патент на полезную модель №74022, МПК Н03М 1/66. Устройство нелинейного цифроаналогового преобразования сигнала / Сапельников В.М., Канарейкин В.И. и др. - №74022: заявитель Сапельников В.М.; заявл. 2007, опубл. 2008]. Недостатком является сам способ аппроксимации, точность функционального ЦАП определяется степенью полинома и точностью задания постоянных коэффициентов полинома. Самый точный способ аппроксимации, как известно [Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие / Иванов В.В. - Киев: Наукова думка. - 1986. - с. 144-201], при воспроизведении нелинейной зависимости - это сплайновая аппроксимация (кусочно-многочленная аппроксимация).A device for implementing a functional DAC with polynomial approximation is known [Utility Model Patent No. 74022, IPC Н03М 1/66. The device of nonlinear digital-to-analog signal conversion / Sapelnikov V.M., Kanareikin V.I. et al. - No. 74022: applicant Sapelnikov V.M .; declared 2007, publ. 2008]. The disadvantage is the approximation method itself, the accuracy of the functional DAC is determined by the degree of the polynomial and the accuracy of setting constant coefficients of the polynomial. The most accurate method of approximation, as you know [Methods of computing on a computer: Reference manual / Ivanov VV - Kiev: Naukova Dumka. - 1986. - p. 144-201], when reproducing a nonlinear dependence, this is a spline approximation (piecewise polynomial approximation).

Прототипом заявляемого устройства является функциональный ЦАП со сплайновой аппроксимацией полиномом 3-го порядка [Патент РФ №2408136, МПК Н03М 1/66. Функциональный ЦАП / Сапельников В.М., Канарейкин В.И., Клименко С.С.]. Функциональный цифроаналоговый преобразователь содержит первый, второй и третий линейные умножающие ЦАП, источник опорного напряжения и сумматор, кодопреобразователь, четвертый, пятый, шестой, седьмой линейные умножающие ЦАП, которые задают коэффициенты сплайновой аппроксимации при соответствующих первом, втором и третьем линейных умножающих ЦАП, причем входная цифровая шина подключена к адресным цифровым входам кодопреобразователя и к соответствующим цифровым входам первого, второго и третьего линейных умножающих ЦАП, цифровые выходы кодопреобразователя подключены к соответствующим цифровым входам четвертого, пятого, шестого, седьмого линейных умножающих ЦАП, выход источника опорного напряжения соединен с управляющими входами первого и седьмого линейного умножающего ЦАП, аналоговый выход которого подключен к первому входу сумматора; аналоговый выход первого линейного умножающего ЦАП соединен с управляющим входом второго и шестого линейного умножающего ЦАП, аналоговый выход которого подключен ко второму входу сумматора; аналоговый выход второго линейного умножающего ЦАП соединен с управляющим входом третьего и пятого линейного умножающего ЦАП, аналоговый выход которого подключен к третьему входу сумматора; аналоговый выход третьего линейного умножающего ЦАП соединен с управляющим входом четвертого линейного умножающего ЦАП, аналоговый выход которого подключен к четвертому входу сумматора; выход сумматора является выходом всего устройства.The prototype of the claimed device is a functional DAC with spline approximation by a 3rd order polynomial [RF Patent No. 2408136, IPC Н03М 1/66. Functional DAC / Sapelnikov V.M., Kanareikin V.I., Klimenko S.S.]. The functional digital-to-analog converter contains the first, second, and third linear multiplying DACs, a reference voltage source and an adder, a code converter, fourth, fifth, sixth, seventh linear multiplying DACs that specify the spline approximation coefficients for the corresponding first, second, and third linear multiplying DACs, the input the digital bus is connected to the address digital inputs of the code converter and to the corresponding digital inputs of the first, second, and third linear multiplying DACs, digital ode kodopreobrazovatelya connected to the corresponding digital inputs of the fourth, fifth, sixth, seventh linear multiplying DAC reference voltage source output is connected to the control inputs of the first and seventh linear multiplying DAC analog output of which is connected to the first input of the adder; the analog output of the first linear multiplying DAC is connected to the control input of the second and sixth linear multiplying DAC, the analog output of which is connected to the second input of the adder; the analog output of the second linear multiplying DAC is connected to the control input of the third and fifth linear multiplying DAC, the analog output of which is connected to the third input of the adder; the analog output of the third linear multiplying DAC is connected to the control input of the fourth linear multiplying DAC, the analog output of which is connected to the fourth input of the adder; the adder output is the output of the entire device.

Недостатком прототипа является отсутствие описания технической реализации сплайна n-го порядка с оптимизацией по точности и быстродействию.The disadvantage of the prototype is the lack of a description of the technical implementation of the n-th order spline with optimization in accuracy and speed.

Реализация сплайна n-го порядка является синтезом решений из работ [Патент РФ №2408136, МПК Н03М 1/66. Функциональный ЦАП /Сапельников В.М., Канарейкин В.И., Клименко С.С. - №2408136, Патент на полезную модель №74022, МПК Н03М 1/66. Устройство нелинейного цифроаналогового преобразования сигнала/ Сапельников В.М., Канарейкин В.И. и др.]. Из [Патент на полезную модель №74022, МПК Н03М 1/66. Устройство нелинейного цифроаналогового преобразования сигнала / Сапельников В.М., Канарейкин В.И. и др.] следует принцип формирования n-го порядка - это каскадное (последовательное) включение умножающих ЦАП. В прототипе описан принцип формирования переменных коэффициентов сплайна.The implementation of the n-th order spline is a synthesis of solutions from the works of [RF Patent No. 2408136, IPC Н03М 1/66. Functional DAC / Sapelnikov V.M., Kanareykin V.I., Klimenko S.S. - No. 2408136, Utility Model Patent No. 74022, IPC Н03М 1/66. The device of nonlinear digital-to-analog signal conversion / Sapelnikov V.M., Kanareikin V.I. and etc.]. From [Utility Model Patent No. 74022, IPC Н03М 1/66. The device of nonlinear digital-to-analog signal conversion / Sapelnikov V.M., Kanareikin V.I. and others.] follows the principle of the formation of the nth order - this is a cascade (sequential) inclusion of multiplying DACs. The prototype describes the principle of forming variable spline coefficients.

Задача изобретения - оптимизация построения нелинейного гибридного цифроаналогового преобразователя с улучшенными метрологическими и техническими характеристиками за счет применения сплайновой аппроксимации n-го порядка с разбиением на i количество интервалов, позволяющего получить наиболее точный гибридный функциональный ЦАП с повышенным быстродействием.The objective of the invention is the optimization of the construction of a nonlinear hybrid digital-to-analog converter with improved metrological and technical characteristics due to the application of the n-th order spline approximation with the number of intervals divided by i, which makes it possible to obtain the most accurate hybrid functional DAC with increased speed.

Поставленная задача достигается тем, что в гибридном функциональном ЦАП, содержащем линейные умножающие ЦАП, к цифровым входам которых подключен кодопреобразователь, источник опорного напряжения и сумматор, в отличие от прототипа подключено n линейных умножающих ЦАП, соединенных последовательно для задания n-го порядка сплайна, и параллельно им введено n+1 линейных умножающих ЦАП, соединенных по цифровым линиям с кодопреобразователем для задания переменных коэффициентов сплайна с учетом знаков, причем источник опорного напряжения подключен к первому ЦАП, задающему n-й порядок сплайна и к первому ЦАП, задающему переменный коэффициент сплайна при нулевом аргументе функциональной зависимости, аналоговые выходы всех ЦАП, задающих коэффициенты сплайна, подключены к сумматору. При этом коэффициенты сплайна рассчитываются по общеизвестным математическим методикам в зависимости от количества интервалов аппроксимации i.The task is achieved by the fact that in a hybrid functional DAC containing linear multiplying DACs, the digital inputs of which are connected to a code converter, a reference voltage source and an adder, in contrast to the prototype, n linear multiplying DACs are connected in series to specify the nth order of the spline, and in parallel, they introduced n + 1 linear multiplying DACs connected via digital lines to a code converter for setting variable spline coefficients taking into account the signs, and the reference voltage source li ne to the first DAC, specify the n-th order spline and the first DAC, the given variables with zero coefficient of the spline function argument dependency, the analog outputs of DAC defining the spline coefficients are connected to the adder. In this case, the spline coefficients are calculated by well-known mathematical methods, depending on the number of approximation intervals i.

От выбранной методики аппроксимации будет зависеть качественный характер распределения погрешности по выбранному интервалу аппроксимации.The qualitative nature of the error distribution over the selected approximation interval will depend on the chosen approximation technique.

На фиг. 1 показана структурная схема функционального ЦАП со сплайновой аппроксимацией n-го порядка, на фиг. 2 показана структурная схема функционального ЦАП со сплайновой аппроксимацией 3-го порядка.In FIG. 1 shows a block diagram of a functional DAC with spline approximation of the n-th order, in FIG. Figure 2 shows the block diagram of a functional DAC with spline approximation of the third order.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство содержит кодопреобразователь 1, источник опорного напряжения (ИОН) 2, n последовательно соединенных умножающих линейных ЦАП1 - ЦАПn 3 (например, цифровых потенциометров), для задания степени (аргумента) многочлена каждый разряд цифрового входа которых соединен с соответствующим цифровым разрядом информационного входа кода кодопреобразователя 1. Аналоговый вход первого ЦАП1 подключен к выходу источника опорного напряжения 2. Аналоговые входы каждого из n-1 последующих последовательно соединенных умножающих ЦАП соединены с аналоговыми выходами предыдущих ЦАП. Коэффициенты сплайна задаются кодопреобразователем 1 по цифровым линиям на цифровые входы n+1 параллельно соединенных ЦАП1' - ЦАП(n+1)' - 4. Аналоговый вход ЦАП1' соединен с источником опорного напряжения 2, аналоговый выход ЦАП1' соединен с сумматором 5, на выходе образуется аналоговый сигнал Uon a 0.The device comprises a code converter 1, a reference voltage source (ION) 2, n series-connected multiplying linear DACs 1 - DAC n 3 (for example, digital potentiometers), for setting the degree (argument) of the polynomial each digit of the digital input of which is connected to the corresponding digital bit of the information input code converter code 1. The analog input of the first DAC 1 is connected to the output of the reference voltage source 2. The analog inputs of each of the n-1 subsequent series-connected multiplying DACs are connected to the analog main outputs of previous DACs. The spline coefficients are set by the code converter 1 via digital lines to the digital inputs n + 1 of the parallel-connected DACs 1 ' - DAC (n + 1)' - 4. The analogue input of the DAC 1 'is connected to the voltage reference 2, the analogue output of the DAC 1' is connected to the adder 5, an analog signal U on a 0 is generated at the output.

Аналоговый вход ЦАП2' - ЦАП(n+1)' у соединен с аналоговыми выходами ЦАП1 - ЦАПn соответственно, формируя умножение входного опорного напряжения на цифровой код от 1-го до n-го порядка на коэффициенты при этих порядках.The analog input of the DAC 2 ' - DAC (n + 1)' y is connected to the analog outputs of the DAC 1 - DAC n, respectively, forming a multiplication of the input voltage reference by a digital code from the 1st to nth order by the coefficients for these orders.

Суммирование всех сформированных, таким образом, многочленов сплайна осуществляется на суммирующем устройстве:The summation of all thus formed spline polynomials is carried out on a summing device:

Figure 00000002
Figure 00000002

где a ni - коэффициенты сплайна (любое число положительное число, в том числе и иррациональное);where a ni are the spline coefficients (any number is a positive number, including an irrational one);

x=N/Nmax - относительный код, N - текущий код, Nmax - максимальный цифровой код;x = N / N max - relative code, N - current code, N max - maximum digital code;

ƒi(x(t)) - любая функция, заданная любым многочленом n-порядка с i-количеством интервалов аппроксимации (полиномом, степенной функцией, дробно-рациональной функцией, линейной функцией и т.д.).ƒ i (x (t)) is any function defined by any n-order polynomial with i-number of approximation intervals (polynomial, power function, fractional rational function, linear function, etc.).

Чем выше порядок сплайна n и больше количество интервалов аппроксимации i, тем выше точность. Объем памяти, используемой в кодопреобразователе 1, определяется количеством коэффициентов сплайна и является минимальным по сравнению с объемом памяти при цифровом методе, что повышает быстродействие. Функциональные ЦАП могут быть выполнены по модульной системе с применением коммутирующих устройств, работающих на любом диапазоне частот, что увеличивает области применения подобных устройств, как элементов сложных информационно-измерительных систем.The higher the order of spline n and the greater the number of intervals of approximation i, the higher the accuracy. The amount of memory used in the code converter 1 is determined by the number of spline coefficients and is minimal in comparison with the amount of memory in the digital method, which improves performance. Functional DACs can be implemented in a modular system using switching devices operating at any frequency range, which increases the scope of such devices as elements of complex information-measuring systems.

Исследования показали на практике чаще всего достаточно использовать 12-разрядный функциональный ЦАП 3-го порядка с интервалом аппроксимацией от 3 и выше для обеспечения точности воспроизведения большинства нелинейных зависимостей.Studies have shown in practice most often it is enough to use a 12-bit functional DAC of the 3rd order with an approximation interval of 3 or higher to ensure the accuracy of the reproduction of most nonlinear dependencies.

Пример 1, на фиг. 2 представлена структурная схема функционального ЦАП со сплайновой аппроксимацией 3-го порядка. Данная схема гибридного функционального ЦАП со сплайновой аппроксимацией третьего порядка позволяет реализовать косинусную, логарифмическую, экспоненциальную и др. виды нелинейных зависимостей. Знаки коэффициентов сплайна учитываются в кодопреобразователе 1.Example 1, in FIG. 2 shows a block diagram of a functional DAC with spline approximation of the 3rd order. This scheme of a hybrid functional DAC with spline approximation of the third order allows one to realize cosine, logarithmic, exponential, and other types of nonlinear dependencies. The signs of the spline coefficients are taken into account in the code converter 1.

В таблице 1 представлены коэффициенты сплайна косинуса, вычисленные по одной из общеизвестных математических методик с равномерным и неравномерным шагом интервалов аппроксимации (естественный кубический сплайн, методы разложения Тейлора, Маклорена, Чебышева и др.). В таблицах 2, 3 представлены коэффициенты сплайна логарифмической и экспоненциальной функции, вычисленные по одной из общеизвестных математических методик (естественный кубический сплайн).Table 1 presents the cosine spline coefficients calculated by one of the well-known mathematical methods with a uniform and uneven step of the approximation intervals (natural cubic spline, Taylor, Maclaurin, Chebyshev, and other decomposition methods). Tables 2, 3 show the spline coefficients of the logarithmic and exponential functions calculated according to one of the well-known mathematical methods (natural cubic spline).

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (3)

1. Гибридный функциональный цифроаналоговый преобразователь со сплайновой аппроксимацией n-го порядка, содержащий линейные умножающие ЦАП, к цифровым входам которых подключен кодопреобразователь, источник опорного напряжения и сумматор, отличающийся тем, что содержит n последовательно соединенных линейных умножающих ЦАП для задания n-го порядка сплайна, и параллельно им n+1 линейных умножающих ЦАП, соединенных с кодопреобразователем по цифровым линиям для задания переменных коэффициентов сплайна с учетом знаков, при этом источник опорного напряжения подключен к первому ЦАП, задающему n-й порядок сплайна, и к первому ЦАП, задающему переменный коэффициент сплайна при нулевом аргументе функциональной зависимости, аналоговые выходы всех ЦАП, задающих коэффициенты сплайна, подключены к сумматору.1. A hybrid functional digital-to-analog converter with an n-th order spline approximation, comprising linear multiplying DACs, to which digital inputs are connected a code converter, a reference voltage source and an adder, characterized in that it contains n series-connected linear multiplying DACs for setting the n-th order of the spline , and parallel to them, n + 1 linear multiplying DACs connected to the code converter via digital lines to specify variable spline coefficients taking into account the signs, while the reference source voltage is connected to the first DAC, which defines the nth order of the spline, and to the first DAC, which sets the variable spline coefficient at the zero argument of the functional dependence, the analog outputs of all the DACs that specify the spline coefficients are connected to the adder. 2. Гибридный функциональный цифроаналоговый преобразователь со сплайновой аппроксимацией n-го порядка по п. 1, отличающийся тем, что в качестве линейных умножающих ЦАП содержит цифровые потенциометры для настройки средней точности переменных коэффициентов сплайна.2. Hybrid functional digital-to-analog converter with n-th order spline approximation according to claim 1, characterized in that as linear multiplying DACs, there are digital potentiometers for adjusting the average accuracy of variable spline coefficients. 3. Гибридный функциональный цифроаналоговый преобразователь со сплайновой аппроксимацией n-го порядка по п. 1, отличающийся тем, что в качестве линейных умножающих ЦАП содержит прецизионные умножающие ЦАП с разрядностью от 12 и выше для более тонкой и точной настройки переменных коэффициентов сплайна.3. Hybrid functional digital-to-analog converter with n-th order spline approximation according to claim 1, characterized in that it contains precision multiplying DACs with a resolution of 12 and higher as linear multiplying DACs for finer and more precise adjustment of variable spline coefficients.
RU2016132061A 2016-08-03 2016-08-03 Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order RU2628918C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016132061A RU2628918C1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016132061A RU2628918C1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2628918C1 true RU2628918C1 (en) 2017-08-22

Family

ID=59744826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016132061A RU2628918C1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628918C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206871U1 (en) * 2021-06-30 2021-09-30 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Mezzanine digital-to-analog converter (DAC) module

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1501138A1 (en) * 1986-09-09 1989-08-15 Предприятие П/Я А-1687 Method and apparatus for speech analysis and synthesis
SU1742836A1 (en) * 1990-04-17 1992-06-23 Конструкторское Бюро Электроприборостроения Functional converter of multiple variables
RU2051414C1 (en) * 1991-04-09 1995-12-27 Алексей Веденеевич Заворин Method for generation of signals with arbitrary shapes
US6304200B1 (en) * 1998-08-25 2001-10-16 Sony Corporation Digital/analog conversion apparatus and reproduction apparatus
EP1177640A1 (en) * 1999-05-11 2002-02-06 QUALCOMM Incorporated System and method for providing an accurate estimation of received signal interference for use in wireless communications systems
EP1775837A1 (en) * 2004-07-27 2007-04-18 Japan Science and Technology Agency Discrete signal processing device and processing method
RU74022U1 (en) * 2007-12-25 2008-06-10 Валерий Михайлович Сапельников DEVICE FOR NONLINEAR DIGITAL ANALOG CONVERSION OF A SIGNAL
RU2408136C1 (en) * 2009-05-20 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Functional digital-analog converter
RU2446558C1 (en) * 2011-01-31 2012-03-27 Анна Валерьевна Хуторцева Method of differential pulse-code modulation-demodulation of signals
US20150188740A1 (en) * 2014-01-02 2015-07-02 Sony Corporation Sigma-delta modulation apparatus and sigma-delta modulation power amplifier

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1501138A1 (en) * 1986-09-09 1989-08-15 Предприятие П/Я А-1687 Method and apparatus for speech analysis and synthesis
SU1742836A1 (en) * 1990-04-17 1992-06-23 Конструкторское Бюро Электроприборостроения Functional converter of multiple variables
RU2051414C1 (en) * 1991-04-09 1995-12-27 Алексей Веденеевич Заворин Method for generation of signals with arbitrary shapes
US6304200B1 (en) * 1998-08-25 2001-10-16 Sony Corporation Digital/analog conversion apparatus and reproduction apparatus
EP1177640A1 (en) * 1999-05-11 2002-02-06 QUALCOMM Incorporated System and method for providing an accurate estimation of received signal interference for use in wireless communications systems
EP1775837A1 (en) * 2004-07-27 2007-04-18 Japan Science and Technology Agency Discrete signal processing device and processing method
RU74022U1 (en) * 2007-12-25 2008-06-10 Валерий Михайлович Сапельников DEVICE FOR NONLINEAR DIGITAL ANALOG CONVERSION OF A SIGNAL
RU2408136C1 (en) * 2009-05-20 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Functional digital-analog converter
RU2446558C1 (en) * 2011-01-31 2012-03-27 Анна Валерьевна Хуторцева Method of differential pulse-code modulation-demodulation of signals
US20150188740A1 (en) * 2014-01-02 2015-07-02 Sony Corporation Sigma-delta modulation apparatus and sigma-delta modulation power amplifier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206871U1 (en) * 2021-06-30 2021-09-30 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Mezzanine digital-to-analog converter (DAC) module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5841384A (en) Non-linear digital-to-analog converter and related high precision current sources
US20080186214A1 (en) Correcting for errors that cause generated digital codes to deviate from expected values in an adc
US11146282B1 (en) Calibration of residual errors using least-mean-squares (LMS) and stochastic-gradient methods for an analog-to-digital converter (ADC) with a pre-calibrated lookup table
US8581766B1 (en) DAC with novel switch regulation
CN111900990A (en) Current steering type digital-to-analog converter based on hybrid coding
US9362937B1 (en) Method of calibrating a SAR A/D converter and SAR-A/D converter implementing said method
McNeill et al. “Split ADC” background linearization of VCO-based ADCs
RU2628918C1 (en) Hybrid functional digital-to-analog converter with spline approximation of n-th order
KR101827779B1 (en) An apparatus for bit-serial multiply-accumulation with dac and adc
CN104660261A (en) Adaptive quantized analog-to-digital converter
CN103959655A (en) Digital-analog conversion apparatus and method
RU74022U1 (en) DEVICE FOR NONLINEAR DIGITAL ANALOG CONVERSION OF A SIGNAL
Platonov et al. Principles of optimisation, modelling and testing of intelligent cyclic A/D converters
RU2339159C1 (en) Functional digital-to-analog converter
Parmar et al. R-2R ladder circuit design for 32-bit digital-to-analog converter (DAC) with noise analysis and performance parameters
Lu et al. Auto-LUT: Auto Approximation of Non-Linear Operations for Neural Networks on FPGA
KR20230036815A (en) Computing device and method using multiplier-accumulator
CN115701687A (en) Calibration device and method for pipelined analog-to-digital conversion circuit and radar
CN110022110B (en) Voice coil motor damping control circuit
RU2408136C1 (en) Functional digital-analog converter
CN110209111B (en) Adjustable fractional order passive inductor based on field programmable gate array
Şuşcă et al. Quasi-Optimal Sampling Time Computation for LTI Controllers
JP6474627B2 (en) Data weighted average circuit and digital-analog converter having the same
CN220964860U (en) R-2R digital-to-analog conversion trimming and calibrating circuit and digital-to-analog conversion chip
RU164160U1 (en) DIGITAL ANALOG CONVERTER DEVICE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180804