RU2291559C1 - Method for integrating analog-digital transformation of voltage - Google Patents

Method for integrating analog-digital transformation of voltage

Info

Publication number
RU2291559C1
RU2291559C1 RU2005128362/09A RU2005128362A RU2291559C1 RU 2291559 C1 RU2291559 C1 RU 2291559C1 RU 2005128362/09 A RU2005128362/09 A RU 2005128362/09A RU 2005128362 A RU2005128362 A RU 2005128362A RU 2291559 C1 RU2291559 C1 RU 2291559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformation
voltage
digital
error
integrator
Prior art date
Application number
RU2005128362/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Константинович Шахов (RU)
Эдуард Константинович Шахов
Василий Николаевич Ашанин (RU)
Василий Николаевич Ашанин
Original Assignee
Пензенский государственный университет (ПГУ)
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 Пензенский государственный университет (ПГУ) filed Critical Пензенский государственный университет (ПГУ)
Priority to RU2005128362/09A priority Critical patent/RU2291559C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2291559C1 publication Critical patent/RU2291559C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: informational and measuring equipment, in particular - methods for measuring electric voltage.
SUBSTANCE: method for integrating analog-digital transformation of voltage is based on integration of difference of input voltage and intermediate signal, received by means of impulse modulation of integral of aforementioned difference, and adding of intermediate signals during adjacent transformation cycles, special because digital equivalent of output value of integrator in time moment, appropriate for boundary between two cycles of transformation, multiplied by constant coefficient, is subtracted from result of transformation received in previous cycle, and added to result, received in current cycle, while aforementioned constant coefficient is selected from condition for compensating error from edge effects.
EFFECT: increased precision of transformation of voltage to code due to decreased component of methodic error from edge effects; creation of digital measuring tools and devices for transformation of analog signal to code, providing for measuring of constant and alternating voltages with lesser error and simplification of circuit realization compared to existing methods.
7 dwg

Description

В настоящее время самые высокоточные АЦП напряжения строятся на принципе промежуточного компенсационного интегрирующего преобразования напряжения в сигнал одного из видов импульсной модуляции - ШИМ, ЧИМ, ФИМ, ИРМ (импульсно-разностной модуляции), КИМ (кодоимпульсной модуляции). Промежуточный сигнал суммируют в течение примыкающих циклов преобразования, длительность которых во много раз превышает период импульсной модуляции. Чем больше время преобразования, тем потенциально более высокая разрешающая способность может быть достигнута. Однако на этом пути есть серьезные ограничения, связанные с рядом методических и инструментальных погрешностей, из которых одной из основных является так называемая погрешность от краевых эффектов.Currently, the most high-precision ADC voltage are based on the principle of intermediate compensation integrating the conversion of voltage into a signal of one of the types of pulse modulation - PWM, PFM, PIM, IRM (pulse-difference modulation), CMM (pulse-code modulation). The intermediate signal is summed during adjacent conversion cycles, the duration of which is many times longer than the period of pulse modulation. The longer the conversion time, the potentially higher resolution can be achieved. However, there are serious limitations along this path associated with a number of methodological and instrumental errors, of which one of the main ones is the so-called error from edge effects.

Наиболее высокая точность интегрирующих АЦП (ИАЦП) достигнута при использовании ИРМ. Ряд иностранных фирм, в том числе ANALOG DEVICES, BURR-BROWN, INTERSIL, TEXAS INSTRUENTS и другие, освоили массовый выпуск в интегральном исполнении ИАЦП с разрешением от 8 до 24 двоичных разрядов в интегральном исполнении [1, 2]. В зарубежной литературе такие ИАЦП принято называть ∑Δ-АЦП (в некоторых источниках Δ∑-АЦП).The highest accuracy of integrating ADCs (IATsP) is reached when using IRM. A number of foreign companies, including ANALOG DEVICES, BURR-BROWN, INTERSIL, TEXAS INSTRUENTS and others, have mastered the mass production in integrated performance of IACP with a resolution of 8 to 24 binary bits in integrated performance [1, 2]. In foreign literature, such IACs are commonly called ∑Δ-ADCs (in some sources, Δ∑-ADCs).

Предлагаемое изобретение направлено на устранение погрешности ИАЦП от краевых эффектов. Поэтому рассмотрим природу этой погрешности на двух примерах.The present invention is aimed at eliminating the error of the IACP from edge effects. Therefore, we consider the nature of this error in two examples.

На фиг.1, а представлена обобщенная функциональная схема ИАЦП, в которой может быть реализован любой вид импульсной модуляции [3]. В состав схемы входят следующие узлы: 1 - формирователь весовой функции go(t), 2 - перемножитель опорного напряжения Uo на весовую функцию go(t), 3 - перемножитель преобразуемого напряжения Ux на весовую функцию gx(t), 4 - формирователь весовой функции gx(t), 5 - сумматор, 6 - интегратор, 7 - устройство сравнения, 8 - формирователь порогового уровня, 9 - устройство управления, 10 - цифровой интегратор (счетчик импульсов), 11 - генератор тактовой частоты. Процессы, происходящие в ИАЦП, поясняются временной диаграммой на фиг.1, б. Конкретный вид диаграммы зависит от вида импульсной модуляции, реализуемой в ИАЦП. В данном случае реализуется фазоимпульсная модуляция. Формирователь порогового уровня 8 изменяет полярность порогового напряжения (на диаграмме соответствующая осциллограмма обозначена как 8') всякий раз, как выходное напряжение интегратора 6 (на диаграмме оно обозначено как 6') достигает порогового уровня. Однако это происходит не сразу после срабатывания устройства сравнения 7, а в момент прихода первого после срабатывания импульса тактовой частоты. Эти моменты отмечены на диаграмме вертикальными прямыми, изображенными в виде точек. Весовая функция go(t) синхронно с изменением порогового уровня меняет знак своего значения (по модулю оно равно единице), в результате чего изменяется полярность опорного напряжения, поступающего на вход сумматора 5 с выхода перемножителя 2.In Fig.1, a generalized functional diagram of the IACC is presented, in which any type of pulse modulation can be implemented [3]. The structure of the circuit includes the following nodes: 1 - shaper of the weight function g o (t), 2 - multiplier of the reference voltage U o by the weight function g o (t), 3 - multiplier of the converted voltage U x by the weight function g x (t), 4 - shaper of the weight function g x (t), 5 - adder, 6 - integrator, 7 - comparison device, 8 - threshold level shaper, 9 - control device, 10 - digital integrator (pulse counter), 11 - clock generator. The processes occurring in the IACC are illustrated by the time chart in figure 1, b. The specific type of diagram depends on the type of pulse modulation implemented in the IACP. In this case, phase-modulation is implemented. The threshold level driver 8 changes the polarity of the threshold voltage (in the diagram, the corresponding waveform is denoted as 8 ') whenever the output voltage of the integrator 6 (in the diagram it is denoted as 6') reaches the threshold level. However, this does not happen immediately after the operation of the comparison device 7, but at the time of arrival of the first clock pulse after the operation. These points are marked on the diagram by vertical lines, depicted as dots. The weight function g o (t), simultaneously with the change in the threshold level, changes the sign of its value (modulo it is equal to unity), as a result of which the polarity of the reference voltage supplied to the input of adder 5 from the output of multiplier 2 changes.

Уравнение преобразования может быть представлено в следующем виде:The transformation equation can be represented as follows:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ux(t) - преобразуемое напряжение; Uo - опорное (образцовое) напряжение; τo - постоянная времени интегратора 6; gx(t) и go(t) - весовые функции; tн и tк - моменты начала и конца интервала интегрирования (времени преобразования); I(tн) и I(tк) - значения выходной величины интегратора в начале и конце времени преобразования ИАЦП.where u x (t) is the converted voltage; U o - reference (model) voltage; τ o - time constant of the integrator 6; g x (t) and g o (t) are weight functions; t n and t to - the moments of the beginning and end of the integration interval (conversion time); I (t n ) and I (t k ) are the values of the output value of the integrator at the beginning and end of the conversion time of the IACP.

Как показано в работе [3], весовая функция gx(t) определяет динамические свойства ИАЦП, так как в ряде случаев (когда она четно- или нечетно-симметрична относительно интервала интегрирования) она полностью эквивалентна импульсной переходной функции, а во всех остальных случаях (gx(t) несимметрична) динамические свойства ИАЦП определяются импульсной переходной функцией, которая связана с весовой функцией простым соотношением - она зеркально симметрична по отношению к весовой функции (в математике подобные функции называют энантиаморфными). Для простоты в рассматриваемом алгоритме весовая функция gx(t) имеет постоянное значение, равное 1, в результате чего ИАЦП имеет амплитудно-частотную характеристику вида |Sinω(tк-tн)/ω(tк-tн)| [3], где ω - частота входного воздействия. Как известно, такая АЧХ имеет нули на частотах, кратных частоте 1/(tк-tн), что обеспечивает подавление помех с частотами, равными и кратными этой частоте.As shown in [3], the weight function g x (t) determines the dynamic properties of the IACS, since in some cases (when it is even or odd-symmetric with respect to the integration interval) it is completely equivalent to the pulse transition function, and in all other cases (g x (t) is asymmetric) the dynamic properties of the IAPC are determined by the pulse transition function, which is connected with the weight function by a simple relation - it is mirror symmetric with respect to the weight function (in mathematics, such functions are called enantiamorphic). For simplicity, in the algorithm under consideration, the weight function g x (t) has a constant value equal to 1, as a result of which the IARC has an amplitude-frequency characteristic of the form | Sinω (t to -t n ) / ω (t to -t n ) | [3], where ω is the frequency of the input action. As you know, this frequency response has zeros at frequencies that are multiples of 1 / (t to -t n ), which provides suppression of interference with frequencies equal to and multiples of this frequency.

Наличие в правой части уравнения (1) разности I(tк)-I(tн) и является источником погрешности, которую принято называть погрешностью от краевых эффектов. На выходе цифрового интегратора 10 формируется результат преобразования, выражаемый следующим соотношением, получающимся путем разрешения уравнения (1) относительно выходной величины

Figure 00000003
:The presence on the right side of equation (1) of the difference I (t k ) -I (t n ) is the source of the error, which is usually called the error from the edge effects. At the output of the digital integrator 10, a conversion result is generated, expressed by the following relation, obtained by resolving equation (1) with respect to the output quantity
Figure 00000003
:

Figure 00000004
Figure 00000004

где (τo/Uо)I(tк), (τo/Uо)I(tн) - абсолютное значение погрешности от краевых эффектов.where (τ o / U о ) I (t к ), (τ o / U о ) I (t н ) is the absolute value of the error from the edge effects.

Погрешность от краевых эффектов неизбежна при реализации любых известных алгоритмов интегрирующего развертывающего преобразования с промежуточным преобразованием в сигнал импульсной модуляции. Например, существуют алгоритмы преобразования напряжения в ШИМ сигнал, которые в статике обеспечивают значение ΔI=0, однако в динамике ΔI≠0.An error from the edge effects is inevitable in the implementation of any known algorithms for integrating a sweep transform with an intermediate transform into a pulse modulation signal. For example, there are algorithms for converting voltage into a PWM signal, which in statics provide a value of ΔI = 0, but in dynamics ΔI ≠ 0.

Выше указывалось, что на сегодняшний день наивысшей точностью преобразования обладают ∑Δ-АЦП. Это достигнуто благодаря принятым в них мерам по уменьшению погрешности от краевых эффектов. Рассмотрим один из примеров ∑Δ-АЦП.It was indicated above that ∑Δ-ADCs have the highest conversion accuracy today. This is achieved thanks to the measures adopted in them to reduce the error from edge effects. Consider one example of ∑Δ-ADC.

На фиг.2 представлена функциональная схема простейшей разновидности ∑Δ-АЦП [1]. Схема включает сумматор 1, интегратор 2, устройство сравнения 3 выходного напряжения интегратора 2 с нулевым уровнем, тактируемый триггер 4, цифровой фильтр 5, на выходе которого формируется результат преобразования, и переключатель 6 полярности опорного напряжения Uo. Алгоритм преобразования поясняется временной диаграммой на фиг.2, б. Всякий раз, как выходное напряжение интегратора пересекает нулевой уровень, происходит переключение полярности опорного напряжения в первый после срабатывания устройства сравнения тактируемый момент времени. Эти моменты на диаграмме показаны точечными вертикальными прямыми. Для лучшего понимания работы ИАЦП диаграмма фиг.2, б отображает процессы в ИАЦП для случая изменения полярности входного напряжения, это происходит в момент t+- (осциллограмма 7). Как и в ранее рассмотренном алгоритме, имеет место не равное нулю значение разности ΔI=I(tк)-I(tн), что является источником погрешности от краевых эффектов. Эта погрешность уменьшается (практически почти исключается) за счет применения цифровой фильтрации на этапе получения цифрового эквивалента выходной величины ИАЦП. Наличие цифрового фильтра существенно усложняет схемную реализацию ИАЦП, хотя при современном уровне технологии интегральных микросхем этот недостаток не считается очень существенным (цифровой фильтр реализуется с использованием ПЛМ). Тем не менее любое упрощение схемы повышает ее надежность. Поэтому независимо от уровня развития технологии более простые технические решения всегда будут предпочтительными.Figure 2 presents the functional diagram of the simplest variety of ∑Δ-ADC [1]. The circuit includes an adder 1, integrator 2, a device 3 for comparing the output voltage of integrator 2 with a zero level, a clock trigger 4, a digital filter 5, at the output of which a conversion result is generated, and a switch 6 for the polarity of the reference voltage U o . The conversion algorithm is illustrated by the time chart in figure 2, b. Whenever the integrator output voltage crosses the zero level, the polarity of the reference voltage is switched to the first clock time after the comparison device is triggered. These points in the diagram are shown by dotted vertical lines. For a better understanding of the operation of the IACC, the diagram of FIG. 2, b displays the processes in the IACC for the case of changing the polarity of the input voltage, this happens at the time t + - (waveform 7). As in the previously considered algorithm, the difference ΔI = I (t k ) -I (t n ) is nonzero, which is a source of error from edge effects. This error is reduced (almost almost eliminated) due to the use of digital filtering at the stage of obtaining the digital equivalent of the output value of the IACP. The presence of a digital filter significantly complicates the circuit implementation of IACS, although at the current level of technology of integrated circuits this drawback is not considered very significant (a digital filter is implemented using PLM). Nevertheless, any simplification of the circuit increases its reliability. Therefore, regardless of the level of technology development, simpler technical solutions will always be preferable.

Предлагаемое изобретение направлено на исключение погрешности от краевых эффектов с использованием способа, обеспечивающего упрощение алгоритма, и схемной реализации ИАЦП. Это достигается за счет того, что в процессе интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения, основанном на интегрировании разности входного напряжения и промежуточного сигнала, получаемого путем импульсной модуляции интеграла от указанной разности, и суммировании промежуточных сигналов в течение примыкающих циклов преобразования, цифровой эквивалент выходной величины интегратора в момент времени, соответствующий границе между двумя циклами преобразования, вычитают из результата преобразования, полученного в предшествующем цикле, и прибавляют к результату, полученному в текущем цикле.The present invention is aimed at eliminating errors from edge effects using a method that simplifies the algorithm and a circuit implementation of IACP. This is achieved due to the fact that in the process of integrating analog-to-digital voltage conversion, based on integrating the difference between the input voltage and the intermediate signal obtained by pulse modulation of the integral from the specified difference, and summing the intermediate signals during adjacent conversion cycles, the digital equivalent of the integrator output value at the point in time corresponding to the boundary between two transformation cycles, subtract from the result of the transformation obtained in the previous uyuschem cycle, and added to the result obtained in the current cycle.

Для пояснения сути способа перепишем формулу (2), представляющую собой результат преобразования ИАЦП с учетом погрешности от краевых эффектов:To clarify the essence of the method, we rewrite formula (2), which is the result of the conversion of the IACP, taking into account the error from the edge effects:

Figure 00000005
Figure 00000005

Рассмотрим три последовательных цикла преобразования: (n-1)-й, n-й и (n+1)-й. На границе между (n-1)-м и n-м циклами преобразования ИАЦП выходная величина интегратора для (n-1)-го цикла представляет собой значение I(tк), а для n-го (назовем его текущим) - значение I(tн). Пусть нами получено значение поправки, равное

Figure 00000006
(для этого надо получить цифровой или аналоговый эквивалент выходной величины интегратора I(tн) на границе между (n-1)-м и n-м циклами и умножить результат на постоянный коэффициент
Figure 00000007
). Прибавим эту поправку к результату n-го цикла. Тогда результат преобразования в n-м цикле будет выражаться следующим соотношением:Consider three consecutive conversion cycles: the (n-1) th, n-th and (n + 1) -th. At the boundary between the (n-1) th and nth cycles of the IACP conversion, the output value of the integrator for the (n-1) th cycle is the value of I (t k ), and for the nth (let's call it current), the value I (t n ). Let us get the correction value equal to
Figure 00000006
(for this it is necessary to obtain the digital or analogue equivalent of the output value of the integrator I (t n ) at the boundary between the (n-1) th and nth cycles and multiply the result by a constant coefficient
Figure 00000007
) Add this correction to the result of the nth cycle. Then the result of the transformation in the nth cycle will be expressed by the following relation:

Figure 00000008
Figure 00000008

Пусть далее нами получен цифровой эквивалент выходной величины интегратора I(tк) на границе между n-м и (n+1)-м циклами. Умножим его на постоянный коэффициент

Figure 00000009
и вычтем из результата, полученного в n-м цикле. Получим результат преобразования в n-м циклеLet us further obtain the digital equivalent of the output value of the integrator I (t k ) on the boundary between the nth and (n + 1) -th cycles. Multiply it by a constant coefficient
Figure 00000009
and subtract from the result obtained in the nth cycle. We get the result of the conversion in the nth cycle

Figure 00000010
Figure 00000010

свободный от погрешности, порождаемой краевыми эффектами.free from the error generated by edge effects.

На фиг.3, а представлена функциональная схема одного из возможных вариантов реализации предлагаемого способа, которая отличается от схемы фиг.1, а тем, что она дополнена несколькими дополнительными блоками. Схема фиг.3, а включает: 1 - формирователь весовой функции go(t), 2 - перемножитель опорного напряжения Uо на весовую функцию go(t), 3 - перемножитель преобразуемого напряжения Ux на весовую функцию gx(t), 4 - формирователь весовой функции gx(t), 5 - формирователь весовой функции корректирующего канала, 6 - первый сумматор, 7 - второй сумматор, 8 - ключ, 9 - третий сумматор, 10 - основной интегратор, 11 - дополнительный интегратор, 12 - устройство сравнения, 13 - формирователь порогового уровня, 14 - дополнительное устройство сравнения, 15 - устройство управления, 16 - цифровой интегратор (счетчик импульсов), 17 - генератор тактовой частоты.Figure 3, a presents a functional diagram of one of the possible options for implementing the proposed method, which differs from the scheme of figure 1, and the fact that it is supplemented by several additional blocks. The scheme of figure 3, a includes: 1 - the shaper of the weight function g o (t), 2 - the multiplier of the reference voltage U about the weight function g o (t), 3 - the multiplier of the converted voltage U x the weight function g x (t) 4 - shaper of the weight function g x (t), 5 - shaper of the weight function of the correction channel, 6 - first adder, 7 - second adder, 8 - key, 9 - third adder, 10 - main integrator, 11 - additional integrator, 12 - comparison device, 13 - threshold level driver, 14 - additional comparison device, 15 - control device, 16 - qi rovoy integrator (counter pulses), 17 - clock.

На фиг.3, б и в показаны фрагменты временной диаграммы процессов, происходящих в рассматриваемом ИАЦП в конце каждого полного цикла преобразования. Жирной вертикальной прямой обозначена граница между двумя соседними полными циклами преобразования. На диаграмме I(t) - это выходной сигнал основного интегратора И, un(t) - сигнал, формируемый на выходе ФПУ и задающий пороговый уровень для устройства сравнения УС.Figure 3, b and c shows fragments of the time diagram of the processes occurring in the considered IACP at the end of each complete conversion cycle. The thick vertical line marks the boundary between two adjacent complete conversion cycles. In the diagram, I (t) is the output signal of the main integrator And, u n (t) is the signal generated at the output of the FPU and sets the threshold level for the CSS comparison device.

Согласно предлагаемому способу для коррекции погрешности от краевых эффектов необходимо вычесть из результата преобразования (3) величину поправки

Figure 00000011
Реализуется это следующим образом. На интервале времени от конца полного цикла преобразования до момента, когда выходное напряжение основного интегратора достигает положительного порогового уровня, на дополнительный интегратор 11 (Ид) через ключ 8 и третий сумматор 9 подается тот же сигнал, что и на вход основного интегратора (ключ 8 открывается устройством управления 15 в течение интервала {tк, t1}). После этого на вход дополнительного интегратора 11 с выхода формирователя 5 подается через третий сумматор 9 произведение gкUo, где gк - корректирующая весовая функция (проще говоря - постоянный коэффициент). Найдем уравнение преобразования, выполняемого дополнительным каналом преобразования, включающим блоки 5, 11 и 14:According to the proposed method for the correction of errors from edge effects, it is necessary to subtract the correction value from the result of the transformation (3)
Figure 00000011
It is implemented as follows. In the time interval from the end of a complete conversion cycle until the output voltage of the principal integrator reaches the positive threshold level, a further integrator 11 (and d) through the switch 8 and a third adder 9 is applied the same signal as the input to principal integrator (key 8 opens by the control device 15 during the interval {t to , t 1 }). After that, the input of the additional integrator 11 from the output of the shaper 5 is fed through the third adder 9, the product g to U o , where g to is the correcting weight function (in other words, a constant coefficient). Find the equation of the conversion performed by an additional conversion channel, including blocks 5, 11 and 14:

Figure 00000012
Figure 00000012

где τк - постоянная времени дополнительного интегратора.where τ k is the time constant of the additional integrator.

Поскольку на интервале {t1, t2} имеем gx=0 и go(t)=0 (ключ 8 открыт только на интервале {tк, t1}, то уравнение (6) можно переписать в видеSince on the interval {t 1 , t 2 } we have g x = 0 and g o (t) = 0 (key 8 is open only on the interval {t to , t 1 }, then equation (6) can be rewritten in the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Если выполнить соотношение τко, то, очевидно, первые два слагаемых выражают приращение выходного напряжения основного интегратора за интервал {tк, t1}, т.е. значение I(tк). С учетом этого разрешим уравнение (7) относительно величины информативного интервала ΔT=t2-t1 If the relation τ k = τ о is satisfied, then, obviously, the first two terms express the increment of the output voltage of the main integrator over the interval {t k , t 1 }, i.e. the value of I (t to ). With this in mind, we will solve equation (7) regarding the value of the informative interval ΔT = t 2 -t 1

Figure 00000014
Figure 00000014

Правая часть выражения (5) содержит величину I(tк), что позволяет использовать значение ΔT как поправку, которая вносится в результат (2) с целью устранения погрешности от краевых эффектов. С учетом ввода поправки выражение (3) принимает видThe right side of the expression (5) contains the value I (t k ), which allows us to use the ΔT value as a correction, which is introduced into the result (2) in order to eliminate the error from the edge effects. With the introduction of the amendment, expression (3) takes the form

Figure 00000015
Figure 00000015

Из выражения (9) следует, что составляющая

Figure 00000016
погрешности от краевых эффектов будет отсутствовать при выполнении условияFrom the expression (9) it follows that the component
Figure 00000016
errors from edge effects will be absent when the condition

Figure 00000017
Figure 00000017

При выполнении этого условия выражение (9) принимает видWhen this condition is satisfied, expression (9) takes the form

Figure 00000018
Figure 00000018

Если в начале цикла, к которому относится результат (11), ввести поправку, равную составляющей

Figure 00000019
, но с противоположным знаком, то результат будет полностью свободным от погрешности, порождаемой краевыми эффектами. В схеме фиг.3, а это осуществляется следующим образом. В течение интервала ΔT через второй сумматор 7 на вход основного интегратора 10 подается выходная величина gкUo формирователя 5, в результате чего выходная величина основного интегратора 10 получит приращение, равное gкUoΔT, т.е. выражение (11) можно переписать в видеIf at the beginning of the cycle to which the result (11) relates, introduce a correction equal to the component
Figure 00000019
, but with the opposite sign, the result will be completely free from the error generated by the edge effects. In the diagram of figure 3, and this is as follows. During the interval ΔT, through the second adder 7, the output value g to U o of the former 5 is supplied to the input of the main integrator 10, as a result of which the output value of the main integrator 10 will receive an increment equal to g to U o ΔT, i.e. expression (11) can be rewritten as

Figure 00000020
Figure 00000020

Подставим в (12) выражение (8) для ΔT, но при этом учтем, что для текущего цикла величина I(tк) является начальным значением выходной величины основного интегратора, поэтому вместо I(tк) в формуле (8) должна. фигурировать величина I(tн). В результате получимWe substitute expression (8) for ΔT in (12), but keep in mind that for the current cycle, the quantity I (t к ) is the initial value of the output value of the main integrator, therefore, instead of I (t к ) in formula (8) it should. figure the value of I (t n ). As a result, we get

Figure 00000021
Figure 00000021

Ранее указывалось, что для компенсации первой составляющей от краевых эффектов было необходимо выполнить условие τкo. С учетом этого условия выражение (13) принимает видIt was previously indicated that to compensate for the first component from edge effects, it was necessary to fulfill the condition τ k = τ o . Given this condition, expression (13) takes the form

Figure 00000022
Figure 00000022

Таким образом, в рассматриваемом варианте схемной реализации погрешность от краевых эффектов полностью (если не считать дискретности отсчета) устраняется. Заметим, что первая составляющая погрешности от краевых эффектов корректируется путем ввода поправки в цифровом виде, а вторая составляющая - путем ввода поправки в аналоговом виде.Thus, in the considered embodiment of the circuit implementation, the error from the edge effects is completely (except for the sampling discreteness) eliminated. Note that the first component of the error from the edge effects is corrected by entering the correction in digital form, and the second component by entering the correction in analog form.

ЛитератураLiterature

1. Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. М.: Альтекс-А, 2003 г. - 224 с.1. Nikamin V.A. Analog-to-digital and digital-to-analog converters. Directory. M .: Altex-A, 2003 - 224 p.

2. Губнер Г.Б., Гутников B.C. Применение Δ∑ модуляции в измерительных устройствах. Сб. трудов: Микропроцессорные средства измерения. Санкт-Петебург. 1998 г., - с.3-14.2. Gubner G.B., Gutnikov B.C. The use of Δ∑ modulation in measuring devices. Sat Proceedings: Microprocessor-based measuring instruments. St. Petersburg. 1998, - p. 3-14.

3. Шахов Э.К., Михотин В.Д. Интегрирующие развертывающие преобразователи. М.: Энергоатомиздат. 1986 г. - 144 с.3. Shakhov E.K., Mikhotin V.D. Integrating Deployment Converters. M .: Energoatomizdat. 1986 - 144 p.

Claims (1)

Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения, основанный на интегрировании разности входного напряжения и промежуточного сигнала, получаемого путем импульсной модуляции интеграла от указанной разности, и суммировании промежуточных сигналов в течение примыкающих циклов преобразования, отличающийся тем, что цифровой эквивалент выходной величины интегратора в момент времени, соответствующий границе между двумя циклами преобразования, умноженный на постоянный коэффициент, вычитают из результата преобразования, полученного в предшествующем цикле, и прибавляют к результату, полученному в текущем цикле, причем упомянутый постоянный коэффициент подбирают из условия компенсации погрешности от краевых эффектов.A method of integrating analog-to-digital voltage conversion, based on integrating the difference between the input voltage and the intermediate signal obtained by pulse modulation of the integral from the specified difference, and summing the intermediate signals during adjacent conversion cycles, characterized in that the digital equivalent of the output value of the integrator at a time the corresponding boundary between two conversion cycles, multiplied by a constant coefficient, is subtracted from the conversion result, obtained in the previous cycle, and added to the result obtained in the current cycle, and the said constant coefficient is selected from the condition of compensation for errors from edge effects.
RU2005128362/09A 2005-09-12 2005-09-12 Method for integrating analog-digital transformation of voltage RU2291559C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128362/09A RU2291559C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method for integrating analog-digital transformation of voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128362/09A RU2291559C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method for integrating analog-digital transformation of voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2291559C1 true RU2291559C1 (en) 2007-01-10

Family

ID=37761379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128362/09A RU2291559C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method for integrating analog-digital transformation of voltage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2291559C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725678C2 (en) * 2018-11-29 2020-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") Integrating analogue-to-digital voltage converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725678C2 (en) * 2018-11-29 2020-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") Integrating analogue-to-digital voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Erdogan et al. A 12-b digital-background-calibrated algorithmic ADC with-90-dB THD
Law et al. A four-channel time-interleaved ADC with digital calibration of interchannel timing and memory errors
US7187310B2 (en) Circuit calibration using voltage injection
EP1844550B1 (en) Estimation of timing errors in a time-interleaved analog to digital converter system
US8269657B2 (en) Background calibration of offsets in interleaved analog to digital converters
US20050280566A1 (en) Analog-to-digital conversion system, correction circuit, and correction method
KR20140035457A (en) Modified dynamic element matching for reduced latency in a pipeline analog to digital converter
JP4971464B2 (en) High-speed, high-resolution digital-analog converter
KR20140035444A (en) Modified dynamic element matching for reduced latency in a pipeline analog to digital converter
EP3751742A1 (en) Sigma-delta analog-to-digital converter circuit with correction for mismatch error introduced by the feedback digital-to-analog converter
US8307248B2 (en) Method and a system for estimating errors introduced in a time-interleaved analog-to-digital converter system
WO2006131962A1 (en) Analog/digital conversion device and digital/analog conversion device
US10720935B2 (en) Analog-to-digital converter, analog-to-digital conversion method, and displacement detecting apparatus
US7030803B2 (en) Analog-to-digital converter and method of analog-to-digital conversion
US9071260B2 (en) Method and related device for generating a digital output signal corresponding to an analog input signal
RU2291559C1 (en) Method for integrating analog-digital transformation of voltage
US20100073206A1 (en) Analog-to-digital conversion circuits and method for calibrating thereof
US10666281B2 (en) Method, device and system for analog-to-digital conversion
KR20090085283A (en) Apparatus and method of compensating the error of analog to digital converter
RU2292642C1 (en) Method for integrating analog-to-digital voltage conversion
RU2294595C1 (en) Method for integration analog-digital conversion of voltage
RU2303327C1 (en) Integrated analog-to-digital converter operating process
US9191021B1 (en) Analog-to-digital converter with controlled error calibration
US11177822B2 (en) System and method for background calibration of time interleaved ADC
EP2503696A1 (en) Time-interleaved analog-to-digital converter system

Legal Events

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

Effective date: 20070913