Optymalizacja przetworników A/D typu Sigma-Delta dla systemów pomiarowych i akustycznych

pol Artykuł w języku Polskim DOI: 10.14313/PAR_228/17

wyślij Tadeusz Sidor Wyższa Szkoła Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach, Wydział Nauk Technicznych, ul. Bankowa 8, 40-007 Katowice

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Przetworniki A/D są niezbędne we współczesnych systemach automatyki, wykorzystujących sterowanie komputerowe. Chociaż przetworniki typu Sigma-Delta są obecnie powszechnie stosowane w układach rejestracji cyfrowej sygnałów akustycznych, to m.in. ze względu na ich popularność mogą być również używane w systemach pomiarowych. Jednak wymagania co do jakości przetwarzania przetworników A/D są inne dla zastosowań w systemach akustycznych i pomiarowych, co wynika z diametralnie różnej dynamiki przetwarzanych sygnałów i różnych kryteriów oceny jakości. Niniejszy artykuł ma na celu przybliżenie problematyki optymalizacji struktur takich przetworników dla aplikacji w systemach akustycznych i pomiarowych.

Słowa kluczowe

modulator sigma-delta, nadpróbkowanie, przetwornik A/D, stosunek sygnału do szumu S/N, szum kwantowania

Structural Optimalisation of A/D Sigma-Delta Converters for Metrological and Acoustic Systems

Abstract

A/D converters of any type are indispensable in contemporary control systems, employing digital computers. Although converters of Sigma-Delta type are nowadays very common in systems for digital recording of acoustic signals, because they are very popular, can also be used in measurement systems. Quality requirements for both type of applications are different, as acoustic type signals and measurement signals have totally different dynamic and different criteria are used to assess converter performance in each case. This paper attempts to point out certain means used to optimize structures of such converters for acoustic and metrological applications.

Keywords

A/D converter, oversampling, quantizing errors, S-D modulator, S/N ratio

Bibliografia

  1. Sidor T., Time domain analysis used to investigate metrological properties of delta-sigma type A/D converters, “International Journal of Electronics Letters”, Vol. 2, Issue 3, July 2014, DOI: 10.1080/21681724.2014.894135.
  2. Tietze U., Schenk Ch., Electronic Circuits – Handbook for Design and Applications, Springer-Verlag 2008.
  3. AN-283 Application Note. Sigma-Delta ADCs and DACs. Analogue Devices, One Technology Way. P.O. Box 9106, Norwood, Massachusets 02062-9106, 617/329-4700.
  4. Sidor T., Effective Elimination of analog impairments problems in parallel interleaving sigma delta converters, “Electrical and Electronic Engineering”, Vol. 6, No. 2, 2016, 25–29, DOI: 10.5923/j.eee.20160602.02.
  5. Kester W., Taking the Mystery out of the Infamous Formula, “SNR = 6.02N + 1.76dB,” and Why You Should Care, Analog Devices. Tutorial MT-001.
  6. Uwe Beis, An Introduction to Delta Sigma Converters: www.beis.de.
  7. Kester W., Bryant J., Voltage-to-Frequency Converters, Analog Devices. Tutorial MT-028.
  8. Manganaro G., Robertson D., Interleaving ADCs: Unraveling the Mysteries, Analog Dialogue 49-07, July 2015.
  9. Sangil Park, Principles of Sigma-Delta Modulation for Analog-to-Digital Converters. Motorola APR8/D, Rev.1, [www.numerix-dsp.com/appsnotes/APR8-sigma-delta.pdf].
  10. Maxim Application note No 1870: Demystifying Delta-Sigma ADCs., [www.maximintegrated.com/en/appnotes/index.mvp/id/1870].
  11. Aziz P.M., Sorensen H.V., J. van der Spiegel, An Overview of Sigma-Delta Converters, “IEEE Signal Processing Magazine”, Vol. 13, Iss. 1, 1996, 61–84, DOI: 10.1109/79.482138.
  12. Kester W., ADC Architectures IV: Sigma-Delta ADC Advanced Concepts and Applications, Analog Devices Tutorial MT-023.
  13. Sidor T., Metrological properties of A/D converters utilizing higher order sigma-delta modulators compared with A/D converters with modulators of first order, “Metrology and Measurement Systems”, Vol. 21, No. 1, 2014, 37–46, DOI: 10.2478/mms-2014-0004.
  14. Eshraghi A., Fiez T.S., A Comparative Analysis of Parallel Delta-Sigma ADC Architectures, “IEEE Transactions on Circuits and Systems”, Vol. 51, No. 3, 2004, 450–458, DOI: 10.1109/TCSI.2004.823663.
  15. Razawi B., Design Considerations for Interleaved ADCs, “IEEE Journal of Solid-State Circuits”, Vol. 48, No. 8, 2013, 1806–1817, DOI: 10.1109/JSSC.2013.2258814.
  16. Korytkowski J., Monolityczne układy konwerterów sigma-delta do pomiaru wartości skutecznej napięcia i ich porównanie ze scalonymi konwerterami klasycznymi. „Pomiary  Automatyka Robotyka”, R. 16, Nr 7-8, 2012, 84–89.