Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі розроблення та дослідження принципів побудови та створення рекурентних логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів для підвищення метрологічних характеристик.
Перетворення у сучасних ЛАЦП на комутованих конденсаторах здійснюють зі сталою або змінною основою логарифму. Серед множини таких ЛАЦП, - зокрема, послідовних, порозрядних, паралельних, з імпульсними зворотними зв‘язками та рекурентних, - на даний момент найменш вивченими є рекурентні.
У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційних досліджень, сформульовано мету дослідження та науково-технічні завдання, необхідні для її досягнення, показано зв’язок дослідження з науковими програмами та темами, наведено наукову новизну отриманих результатів, їх практичну цінність та особистий внесок здобувача.
У першому розділі проведено аналіз сучасного стану логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів. Зроблено класифікацію логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів, здійснено аналіз властивостей інтегральних логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів, при розробці інтегральних ЛАЦП надають перевагу використанню однакових структурних блоків в їх перетворювачах. Тому більшість інтегральних ЛАЦП є конвеєрними, забезпечуючи середню точність, еквівалентну 8 двійковим розрядам.
Розглянуто перспективи розвитку інтегральних логарифмічних аналого-цифрових перетворювачів.
У другому розділі розроблено загальні принципи побудови рекурентних ЛАЦП, розглянуто реалізацію рекурентних ЛАЦП зі сталою та змінною в процесі перетворення основою логарифму і створено їх узагальнені структурні схеми, дано оцінку точності та швидкодії в залежності від основи логарифму для спрощення проектування і практичної реалізації перетворювачів із заданими параметрами.
У третьому розділі розроблено фізичні моделі рекурентних ЛАЦП, встановлено джерела похибок, створено математичні моделі похибок рекурентних ЛАЦП, дано оцінку похибок з урахуванням параметрів сучасних компонентів і показано, що домінуючою похибкою є похибка від впливу паразитних міжелектродних ємностей.
Запропоновано математичні моделі похибок рекурентних ЛАЦП, які дають змогу аналітично оцінити точність ЛАЦП.
Похибки від впливу паразитних ємностей ЛАЦП збільшуються за абсолютними значеннями разом із збільшенням кількості тактів перетворення. Найбільший приріст похибок є на перших 2-3 тактах перетворення, а після 10-и тактів прирости мізерно малі.
Похибки від впливу паразитних ємностей ЛАЦП зменшуються за абсолютними значеннями зі збільшенням ємності накопичуючих конденсаторів (С1 і С2) конденсаторної комірки та зменшенням кількості бітів ЛАЦП. Похибки від перенесення паразитного заряду є додатними, а похибки від передачі керуючої напруги є від’ємні, внаслідок чого має місце їх часткова взаємна компенсація у результуючій похибці, яка стає додатною.
У четвертому розділі проведено фізичне моделювання розроблених рекурентних ЛАЦП зі сталою та зі змінною основою логарифма. Наведено принципові схеми рекурентних ЛАЦП, при розробці яких особливу увагу звернуто на перспективність їх для виготовлення за технологією інтегральних схем. Запропоновано нові технічні рішення рекурентних ЛАЦП як зі сталою, так і зі змінною основою логарифма. Новим є виконання дільника опорної напруги з однакових Г-подібних блоків з двох резисторів. Дільник опорної напруги для рекурентних ЛАЦП послідовного перетворення зі сталою основою є простішим і містить лише 8 блоків. Для реалізації дільника опорної напруги для рекурентних ЛАЦП порозрядного перетворення зі змінною основою кількість блоків значно зростає і для 8-розрядного ЛАЦП їх потрібно 64. Проведені дослідження підтвердили, що для забезпечення збільшення точності рекурентних ЛАЦП вище їх номінальної розрядності, необхідно вибирати основу логарифму як для ЛАЦП цієї вищої розрядності.
