Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди

Мамай, Дмитро Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6526

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Лукашенко, Валентина Максимівна	-
dc.contributor.author	Мамай, Дмитро Олександрович	-
dc.date.accessioned	2025-12-24T08:23:31Z	-
dc.date.available	2025-12-24T08:23:31Z	-
dc.date.issued	2025-06	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6526	-
dc.description.abstract	Метою кваліфікаційної роботи бакалавра є методика визначення найкращої фірми через ефективні моделі серійно випускових інтегральних перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди та мікроконтролерів з вбудованими перетворювачами шляхом порівняльного аналізу одночасно за багатьма ключовими параметрами в існуючої їх множини, що базується на евристичному методі, методі візуалізації схемних відношень та створенні реляційних моделей даних за ключовими техніко-економічними показниками. В результаті роботи розв’язане актуальне проблемне завдання шляхом визначення найкращої фірми через ефективні моделі серійно випускових інтегральних перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди та гібридних мікроконтролерів шляхом порівняльного аналізу одночасно за багатьма ключовими параметрами в існуючої їх множини, що базується на евристичному методі, методі візуалізації схемних відношень та створенні реляційних моделей даних за ключовими техніко-економічними показниками. Розглянути основні визначення та поняття аналогових та цифрових сигналів, їх переваг та недоліків. На підставі аналізу застосування перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди побудовано модель основних галузей їх застосування. На основі проведених аналізів існуючих сучасних автономних моделей перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди отримав подальший розвиток підходу до створення розширених класифікацій, які дозволяють читко визначити місце потрібної моделі в системі, що проектується. Створена множина моделей серійно випускових інтегральних перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди відповідних фірм на базі евристичного методу. Визначені ключові техніко-економічні показники, що мають найбільший вплив на вибір перетворювача аналогової інформацію в двійково-кодові операнди. Створено реляційні моделі для представлення ключових техніко-економічних показників різних перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди. Побудовані гістограми нормованих ТЕП для перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм, які зменшують час визначення найкращої моделі за багатьма техніко-економічними показниками. Визначено найкращу модель перетворювача ADS1262 фірми Texas Instruments за результатами порівняльного аналізу нормованих гістограм. Сучасні ПАІДКО активно інтегруються в багатофункціональні обчислювальні системи, зокрема в гібридні мікроконтролери, які поєднують можливості цифрової логіки та аналогових підсистем. Саме в таких мікроконтролерах ПАІДКО відіграють фундаментальну роль у взаємодії з датчиками та аналоговими модулями, забезпечуючи високоточне вимірювання фізичних параметрів у режимі реального часу. Створена множина моделей серійно випускових інтегральних гібридних мікроконтролерів відповідних фірм на базі евристичного методу. Визначені ключові технічні показники, що мають найбільший вплив на вибір гібридного мікроконтролера. Створено реляційні моделі для представлення технічних показників різних гібридних мікроконтролерів. Побудовано гістограму нормованих технічних показників для гібридних мікроконтролерів існуючих фірм, які зменшують час визначення найкращої моделі за багатьма техніко-економічними показниками. За результатами порівняльного аналізу гістограми визначено найкращу модель гібридного мікроконтролера MSP430G2452 фірми Texas Instruments. Це дозволяє розробнику вдосконалювати цю мікросхему або через розширення діапазону робочої температури, або через збільшення робочої частоти, або збільшення завадостійкості через підвищення напруги споживання.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.title	Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Б_123_2025_Мамай.pdf Restricted Access		1.23 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові
операнди

Виконав студент 4 курсу групи СКС-2107
спеціальності 123 Комп’ютерна
інженерія
Дмитро МАМАЙ
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)
Керівник Валентина ЛУКАШЕНКО
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)

Захист дозволяю:
зав. кафедри, д.т.н., професор Валентина ЛУКАШЕНКО
(підпис) (ім’я та ПРІЗВИЩЕ)

Черкаси 2025
2

ЗМІСТ
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ......................................... 4
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ ........................................................... 5
Актуальність ............................................................................................................ 5
Мета та завдання дослідження ............................................................................... 6
Об'єкт дослідження ................................................................................................. 7
Предмет дослідження ............................................................................................. 7
Методи дослідження ............................................................................................... 7
Висновки .................................................................................................................. 7
РОЗДІЛ 1 СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ. ФОРМУЛЮВАННЯ
ЗАВДАНЬ ..................................................................................................................... 9
1.1 Основні визначення та поняття ....................................................................... 9
1.2 Сфера застосування перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди ..................................................................................................... 11
1.2.1 Промислові системи керування .................................................................. 11
1.2.2 Медичні системи .......................................................................................... 16
1.2.3 Випробувальне та вимірювальне обладнання ........................................... 18
1.2.4 Системи комунікації .................................................................................... 21
1.2.5 Відеосистеми ................................................................................................ 23
1.2.6 Системи з гібридними пристроями ............................................................ 25
Висновок до розділу 1........................................................................................... 35
РОЗІДЛ 2 АНАЛІЗ АВТОНОМНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ АНАЛОГОВОЇ
ІНФОРМАЦІЇ В ДВІЙКОВО-КОДОВІ ОПЕРАНДИ ........................................... 36
2.1 Існуючі методи перетворювання аналогової інформації в двійково-
кодові операнди ..................................................................................................... 36
2.1.1 Паралельний метод ...................................................................................... 36
2.1.2 Метод послідовного наближення ............................................................... 40
2.1.3 Конвеєрний метод ........................................................................................ 45
2.1.4 Інтегруючий метод ....................................................................................... 48

3

2.2 Якісна характеристика методів перетворення аналогової інформації в
двійково-кодові операнди .................................................................................... 52
2.3 Класифікація перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові
операнди ................................................................................................................. 53
2.4 Аналіз існуючих перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди ..................................................................................................... 54
Висновок до розділу 2........................................................................................... 67
РОЗДІЛ 3 АНАЛІЗ ВБУДОВАНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ АНАЛОГОВОЇ
ІНФОРМАЦІЇ В ДВІЙКОВО-КОДОВІ ОПЕРАНДИ ........................................... 68
3.1 Методика визначення найкращих моделей гібридних
мікроконтролерів ................................................................................................... 69
Висновок до розділу 3........................................................................................... 74
ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 75
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................. 77

4

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ПАІДКО – перетворювач аналогової інформації в двійково-кодові
операнди;
МК – мікроконтролер;
ГМК – гібридний мікроконтролер;
ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач;
ТЕП – техніко-економічний показник;
МРТ – магнітно-резонансна томографія;
ЦММ – цифровий мультиметр;
SDR – (Software-Defined Radio) програмно-визначне радіо;
ДПР – диференціальний підсилювач різниці;
СМ – суматор;
БК – блок керування;
НПСЧ – надлишкова позиційна система числення;
СП – схема порівняння;
РгПН – регістр послідовного наближення;
НСМ – нагромаджуючий суматор;
ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій;
ЦОП – цифровий обчислювальний пристрій;
БП – блок пам'яті;
АК – аналоговий комутатор;
БДС – блок допоміжних сигналів;
СЧВН – система числення з ваговою надлишковістю;
ЦК – цифровий комутатор;
Ргвих – вихідний регістр;
СКС – спеціалізовані комп’ютерні системи.

5

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність
Високі темпи науково-технічного прогресу та широке впровадження
спеціалізованих комп’ютерних систем обумовлюють необхідність
дослідження існуючих сучасних видів таких компонентів як перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди (ПАІДКО). Останні
широко використовуються в системах керування, комп’ютерно-інтегрованих
системах, вимірювальних системах, проблемно-орієнтованих системах.
Питанням побудови перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди присвячено низька праць, зокрема В. І. Бойка, А. М. Гуржія,
Р. Л. Пошюнас, Й. М. Кажукаускас, И. Д. Кучинскас, A. Godse, G. Haggard, R.
Tokheim та ін.
Варто зазначити, що проблемами підвищення продуктивності та
швидкодії перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди
займалися провідні представники українських наукових О. Стахова, Є. Т.
Володарського, Ю. Й. Туза, Б. Й. Швецького, П. П. Орнатського та А. І.
Кондалєва.
Питаннями оптимізації та покращення статичних і динамічних
характеристик перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові
операнди займалися відомі науковці США, а саме: Руді Дж. Ван Де Плаше,
Д. Брубакер, М. Ризенман, С. Соклоф, З. Боєсиглер, В. Кестер, Ф. Гудінаф та
ін.
Але з практичної точки зору існуюче теоретичне напрацювання при
визначені найкращого з великої множини серійно випускових
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди не є
достатньо повним.

6

Тому визначення найкращої фірми, яка випускає автономні моделі
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди та моделі
мікросхем із вбудованими перетворювачами, є актуальною темою.

Мета та завдання дослідження

Метою роботи є методика визначення найкращої фірми через
ефективні моделі серійно випускових інтегральних перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди та мікроконтролерів (МК)
з вбудованими перетворювачами шляхом порівняльного аналізу одночасно за
багатьма ключовими параметрами в існуючої їх множини, що базується на
евристичному методі, методі візуалізації схемних відношень та створенні
реляційних моделей даних за ключовими техніко-економічними
показниками.
Для досягнення поставленої мети необхідно розв’язати такі завдання:
1. Провести дослідження стану предмету та сфери застосування
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди.
2. Створити множину моделей серійно випускових інтегральних
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди
відповідних фірм на базі евристичного методу.
3. Визначити ключові техніко-економічні показники (ТЕП) та створити
реляційні моделі даних за ключовими ТЕП.
4. Побудувати гістограми нормованих ТЕП для перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм.
5. Визначити найкращу модель перетворювача відповідної фірми за
результатами порівняльного аналізу нормованих гістограм.
6. Створити множину моделей серійно випускових гібридних
мікроконтролерів (ГМК) відповідних фірм на базі евристичного методу.

7

7. Визначити ключові технічними параметрами та створити реляційну
модель даних за цими параметрами.
8. Побудувати гістограму внутрішніх ресурсів кристалу для гібридних
мікроконтролерів існуючих фірм.
9. Визначити найкращу модель мікроконтролера відповідної фірми за
результатами порівняльного аналізу нормованої гістограми.
Об’єкт дослідження
Об'єктом дослідження є процеси та принципи функціонування
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди, що
застосовуються у сучасних мікропроцесорних та комп’ютерно-інтегрованих
системах.
Предмет дослідження
Предметом дослідження є перетворювачі аналогової інформації в
двійково-кодові операнди.

Методи дослідження
Методом дослідження ґрунтуються на властивостях теорій: надійності,
алгоритмів, математичної логікі, реляційних моделей, евристики.

При вирішенні поставлених в роботі задач проведені дослідження, що
ґрунтуються на аналізі науково-технічної літератури та джерел патентної
інформації; системному аналізі техніко-економічних показників. При
створенні моделі дослідження перетворювачів використані методи
функціонально-структурного та реляційного моделювання;
багатокритеріального аналізу та ранжування.

Апробація.
Основані на положенні випускної роботи доповідались і
обговорювались на студентській науково-технічній конференції:
1. Студентська науково-практична конференція.

8

ЧДТУ: 23-24 квітня 2025 р. м. Черкаси.
2. XV Міжнародної науково-практичної конференції Комплексне
забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС –2025)», м.
Чернігів, 22–23 травня 2025 р.

Публікації.
1. Д. О. Мамай «Порівняльний аналіз сучасних перетворювачів
аналогової інформації в цифрову» / Д. О. Мамай, В. М. Лукашенко // Збірник
тез доповідей студентської науково-практичної конференції ЧДТУ: 23-24
квітня 2025 р. м. Черкаси. [Електронний ресурс]/[Єгорова О.В., Захарова О.
В., Тичков В. В. та ін.]; М-во освіти і науки України, Черкас. Держ.Технол.
ун-т. – Черкаси ЧДТУ, 2025.
2. Д. О. Мамай “Метод візуалізації визначення найкращих моделей
гібридних мікроконтролерів” / Д. О. Мамай, В. М. Лукашенко та ін. // Тези
доповідей XV Міжнародної науково-практичної конференції «Комплексне
забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС –2025)», м.
Чернігів, 22–23 травня 2025 р. – Чернігів: НУ «Чернігівська політехніка»,
2025. – Т. 2. – С. 259-260.

9

РОЗДІЛ 1
СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ. ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАВДАНЬ

1.1 Основні визначення та поняття

Для перетворювачів аналогової високоточної інформації в двійково-
кодові операнди ПАІДКО використовуються аналогові сигнали та цифрові
сигнали [1].
Аналоговий сигнал – це сигнал, який містить інформацію, яка
постійно змінюється зі часом [2]. Багато явищ реального світу, наприклад
звук і температура, представлені як аналогові сигнали [3]. З іншого боку,
цифрові сигнали представлені дискретними числами, а інформація кодується
за допомогою комбінацій 0 та 1. Оскільки аналоговий сигнал має безперервні
значення, він зберігає інформацію ближче до природних явищ [4].
Перевагою аналогового сигналу є висока швидкодія, це сприяє його
використанню в системах керування [5].
Недоліком аналогового сигналу є важко формувати інформацію
високої точності.
Існують дискретні сигнали – це аналогова величина, але визначається в
часі дискретно. Значення аналогової величини високої точності також важко
формувати, що являється недоліком цих сигналів.
Цифровий сигнал – перетворюється на дискретні значення для
полегшення обробки, зберігання та передачі даних [6].
Особливістю цифрового сигналу є висока точність, що значно спрощує
застосування алгоритмів корекції похибок та дозволяє ефективно подавати
дані навіть у складних умовах навколишнього середовища [7].
Недоліком цифрового сигналу при формуванні високої точності
інформації є велика кількість розрядів двійково-кодових операндів.
Останнє вимагає великих витрат часу на обробку цифрової інформації.

10

Тому в технології перетворення аналого сигналу в цифрову,
використовуючи їх переваги.
Робота перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові
операнди складається переважно з двох етапів [8, 9]:
– дискретизації;
– квантування
На етапі дискретизації відбувається процес спостерігання за
безперервним аналоговим сигналом через регулярні проміжки часу, щоб
отримати значення сигналу.
На етапі квантування відбувається процес, що перетворює
безперервний аналоговий сигнал у кількість розрядів двійково-кодових
операндів.
Цей процес перетворення аналогової інформації в двійково-кодові
операнди дає змогу відтворювати інформацію з високою точністю.
Частота дискретизації є важливим параметром, вона впливає на
точність оцифрування інформації.
З іншого боку, частота дискретизації, яка є вищою за необхідну,
призведе до збільшення обсягу даних і збільшення споживання енергії, тому
важливо знайти баланс із загальною структурою системи. Це тісно пов'язане
з робочою частотою, а також впливає на синхронізацію схеми та конструкцію
фільтра.
Основними параметрами, що визначають ефективність перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди, є розрядність (кількість
бітів) та швидкість перетворення (частота дискретизації). Ефективність таких
перетворювачів зазвичай оцінюється як кількість розрядів, отриманих за
певний проміжок часу [10].
Вбудована система – це система, яка поєднує комп’ютерні технології з
різними практичними пристроями для виконання певних функцій.

11

Мікроконтролер є ключовим елементом системи, що керує логікою пристрою
й здійснює обробку аналогових сигналів за допомогою ПАІДКО.
1.2 Сфера застосування перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди

1.2.1 Промислові системи керування

Промислові системи керування значною мірою покладаються на
ПАІДКО [11]. Моніторинг, керування та оптимізація промислових процесів,
які часто включають широкий спектр фізичних змінних, зокрема
температуру, тиск, швидкість потоку та вологість, є поширеними завданнями
для цих систем. Ці фізичні параметри є аналоговими за своєю природою. Ці
аналогові імпульси перетворюються в цифрові дані за допомогою ПАІДКО,
що дозволяє сучасним мікроконтролерам і цифровим сигнальним процесорам
виконувати складні алгоритми керування.
ПАІДКО мають такі значення в промислових системах керування, до
яких вони належать:
ПАІДКО дозволяють миттєво спостерігати за параметрами процесу,
гарантуючи стабільність та ефективність процесу.
Завдяки механізмам управління зі зворотним зв'язком ПАІДКО
використовують цифрові дані для визначення та регулювання таких
пристроїв, як двигуни, клапани та нагрівачі.
Системи моніторингу, що покладаються на ПАІДКО, можуть
ідентифікувати нестандартні умови і активувати оповіщення або заходи
безпеки, таким чином запобігаючи нещасним випадкам і забезпечуючи
надійність промислових процесів.
Перетворюючи фізичні вимірювання в цифрові дані, ПАІДКО
спрощують процес реєстрації даних і аналізу тенденцій, що має вирішальне

12

значення для прогнозування технічного обслуговування і вдосконалення
процесів.
Промислові системи керування можна розділити на дві галузі
застосування, а саме:
1) У галузі керування технологічними процесами безліч фізичних
параметрів, включаючи температуру, тиск, швидкість потоку та хімічний
склад, потребують постійного моніторингу та оптимізації. ПАІДКО
відіграють ключову роль у цьому сфері, перетворюючи аналогові сигнали,
які представляють ці фізичні змінні, в цифровий формат. Таке перетворення
дозволяє цифровим системам керування ефективно обробляти ці важливі
дані та керувати ними.
На етапі моніторингу збір даних відбувається за допомогою датчиків і
перетворювачів. Згодом ці дані передаються алгоритму керування, який на
основі поточного стану процесу формулює рішення. Ці рішення у вигляді
керуючих інструкцій потім надсилаються до різних виконавчих механізмів,
таких як клапани, двигуни та нагрівачі, щоб ретельно регулювати поточний
процес. ПАІДКО є невід'ємною ланкою в цьому операційному ланцюжку,
полегшуючи перетворення аналогової інформації в двійково-кодові
операнди, де знаходять своє застосування сучасні методології управління.
Приклад керування технологічними процесами, яке пов'язане з
контролем температури в хімічному реакторі, представлено на рис. 1.1. У
таких реакторах температура відіграє ключову роль у впливі на швидкість
реакції. Для ефективного регулювання температури такі реактори, як
правило, обладнані системою нагріву та механізмом охолодження, щоб
підтримувати температуру в заданому діапазоні.

13

Дисплей
Датчик
ПАІДКО МК
температури
Генератор
тактової Світлодіоди
частоти

Рис. 1.1. Структурна схема обладнання для керування технологічними
процесами

У цьому сценарії вимірювання температури покладається на
термопару, яка генерує аналоговий сигнал. Щоб обробити цей сигнал, його
потрібно перетворити в цифровий формат – завдання, яке виконує ПАІДКО.
Враховуючи критичний характер точності температури в цьому застосуванні,
ПАІДКО з високою роздільною здатністю є кращим вибором.
Як тільки ПАІДКО перетворює дані про температуру в цифровий
сигнал, наступним кроком є мікроконтролер або програмований логічний
контролер, який виконує алгоритм керування, найчастіше пропорційно-
інтегрально-похідний контролер. Метою цього алгоритму є підтримання
бажаної температури. Вихідні дані алгоритму використовуються для
відповідної модуляції систем опалення та охолодження.
У цій системі роздільна здатність ПАІДКО має прямий вплив на
здатність системи керування точно регулювати температуру реактора. Крім
того, частота дискретизації ПАІДКО впливає на реакцію системи керування.
Крім того, забезпечення електричної ізоляції є життєво важливим для захисту
вимірювань ПАІДКО від будь-якого електричного шуму, що походить від
нагрівальних елементів реактора або іншого обладнання.

14

2) У галузі робототехніки та систем автоматизації використовують
ПАІДКО для забезпечення точного контролю та взаємодії з фізичним
середовищем. Роботи оснащені різноманітними датчиками, призначеними
для моніторингу таких важливих параметрів, як положення, швидкість, сила і
крутний момент. Ці датчики, як правило, генерують аналогові сигнали, які
необхідно перетворити в цифровий формат для подальшої обробки
мікроконтролерами або цифровими сигнальними процесорами.
В основі робототехніки лежить концепція управління зі зворотним
зв'язком. У системі управління зі зворотним зв'язком робот виконує дії на
основі даних, які він збирає з датчиків, щоб дотримуватися заздалегідь
визначеної траєкторії або підтримувати певний стан. Наприклад,
роботизована рука має датчики, які безперервно вимірюють положення та
орієнтацію руки, і ця життєво важлива інформація використовується для
керування двигунами, що відповідають за регулювання положення руки.
ПАІДКО відіграють важливу роль у замиканні цього ланцюга зворотного
зв'язку, оскільки вони перетворюють аналогові виходи датчиків на цифрові
дані, уможливлюючи таким чином застосування алгоритмів керування в
реальному часі.
Роботизована рука, яка інтегрована в автоматизовану лінію складання
електронних виробів, має основну функцію маніпуляції - точне та швидкісне
розміщення невеликих компонентів на друкованій платі.
Для ефективного виконання цього завдання роботизована рука
оснащена набором датчиків, включаючи датчики кута повороту для
забезпечення зворотного зв'язку щодо положення та датчики сили для
забезпечення делікатного розміщення компонентів. Ці датчики генерують
аналогові сигнали, які необхідно перетворити в цифровий формат із високою
точністю за допомогою ПАІДКО.
Приклад зовнішнього вигляду роботизованої руки моделі YK400XR
представлено на рис. 1.2.

15

Рис. 1.2. Зовнішній вигляд роботизованої руки моделі YK400XR

ПАІДКО повинен мати високу роздільну здатність (>16 біт). Роздільна
здатність ПАІДКО гарантує, що роботизована рука може розрізняти навіть
найменші зміни положення і сили. Крім того, висока частота дискретизації,
часто в діапазоні десятків кілогерц, є обов'язковою умовою для швидкого
реагування системи керування.
При роботі роботизованої руки алгоритм керування, який зазвичай
працює на мікроконтролері або ПЛІС, отримує цифрові дані, що передаються
ПАІДКО. Згодом він розраховує необхідні коригування потужності та
напрямку обертання двигунів у режимі реального часу. Ця реакція в режимі
реального часу дозволяє роботизованій руці виконувати розміщення
компонентів на друкованій платі з винятковою точністю і швидкістю.
1.2.2 Медичні системи

16

У медичних системах ПАІДКО використовують для збору та обробки
фізіологічних сигналів, які потребують перетворення в цифровий формат для
аналізу, моніторингу та діагностичних процедур.
1) Системи візуалізації
У системі магнітно-резонансної томографії (МРТ), яка представлена на
рис. 1.3, ПАІДКО відіграє ключову роль, оцифровуючи аналогові сигнали,
що надходять від радіочастотних котушок. Ці сигнали є результатом
коливань магнітного поля і мають вирішальне значення для створення
високодеталізованих зображень тканин тіла. Точність цього процесу
оцифрування має першорядне значення для створення точних та
інформативних візуалізацій внутрішніх структур.

Градієнтний
передавач
Радіочастотна Радіочастотний
Комп’ютер
котушка передавач
Радіочастотний
ПАІДКО
підсилювач

Рис. 1.3. Структурна схема приймача магнітно-резонансної томографії

Комп'ютер керує всіма діями при проведенні МРТ, а також збирає і
обробляє дані [12]. Комп'ютер повідомляє градієнтним підсилювачам і
радіочастотному передавачу, коли їх вмикати і вимикати, щоб отримати
правильну послідовність імпульсів. Підсилювач радіочастотного приймача
також контролюється комп'ютером і передає сигнал, отриманий
радіочастотною котушкою від пацієнта, до ПАІДКО, який оцифровує сигнал,
а звідти - до комп'ютера для реконструкції в зображення.

17

Під час ультразвукової діагностики в тіло вводяться високочастотні
звукові хвилі, а відлуння сприймаються як аналогові сигнали. Ці ехосигнали
перетворюються на цифрові сигнали за допомогою ПАІДКО, які потім
використовуються для отримання зображень внутрішніх органів. На рис. 1.4
показано блок-схему типової ультразвукової системи з перетворювачами.

Ультразвукова система
Ультразвуковий
Розширювач Комп’ютер
передавач
Ультразвуковий Ультразвуковий
Обмежувач ПАІДКО
перетворювач приймач

Рис. 1.4. Структурна схема ультразвукової системи

Передавач генерує одно- або багатоциклові імпульси для запуску
перетворювачів через розширювач, який складається з однієї пари діодів, а
сигнали відлуння, отримані від перетворювачів через обмежувач,
обробляються приймачами. Однак приймач підключений та
використовується спільно перетворювачем і передавачем через розширювач.
Тому обмежувачі повинні блокувати небажані сигнали високої напруги від
передавача для захисту приймача. Комп'ютер використовується для
керування імпульсами збудження та прийому відлуння через передавач і
приймач.
2) Системи моніторингу пацієнтів:
Апарати електрокардіограми, які відстежують електричну активність
серця в часі, покладаються на ПАІДКО. Аналогові електричні сигнали
електродів перетворюються на цифрові сигнали, які можна відстежувати,
аналізувати та зберігати.

18

Цифрові тонометри використовують ПАІДКО для перетворення
аналогових показань датчика тиску в цифрові дані, які можна відображати і
зберігати.
3) Медичне дослідницьке та лабораторне обладнання
Збір різноманітних фізіологічних сигналів і даних часто необхідний для
медичних досліджень. ПАІДКО використовуються в лабораторному
обладнанні, такому як осцилографи, спектрометри та реєстратори даних, для
точного оцифрування сигналів.
1.2.3 Випробувальне та вимірювальне обладнання

ПАІДКО використовуються у випробувальному та вимірювальному
обладнанні для перетворення аналогових сигналів в цифрову, щоб потім
виконати процеси обробки, аналізу та зберігання. Випробувальне та
вимірювальне обладнання використовується для перевірки проектування,
пошуку та усунення несправностей і збір даних. Обладнання, таке як
осцилограф, мультиметр або аналізатор спектру, ретельно досліджує
частотний спектр, вимірює рівень напруги та захоплює високошвидкісні
сигнали.
1) Основна роль осцилографів полягає у візуальному представленні
електричних сигналів у часі для тестування, вимірювання та аналізу різних
характеристик. ПАІДКО використовується процесі збору сигналів. Цей
процес включає захоплення аналогового сигналу та перетворення його в
цифровий формат для подальшого відображення та аналізу, що представлено
на рис. 1.5.

Аналоговий
сигнал Процесор
Підсилювач ПАІ ДКО цифрової
обробки

19

Рис. 1.5. Потік сигналу через цифровий осцилограф
Процес починається з аналогового сигналу, напругою або струм, який
проходить обробку через вхідний етап підсилювача. Після цього ПАІДКО
вмикається для дискретизації обробленого сигналу через регулярні проміжки
часу. Для кожної дискретизації ПАІДКО виконує перетворення,
перетворюючи аналогову амплітуду в цей конкретний момент на відповідне
цифрове значення. Ці цифрові значення потім зберігаються в пам'яті, що
дозволяє осцилографу точно відтворювати форму сигналу на дисплеї для
аналізу та інтерпретації.
2) Цифрові мультиметри (ЦММ) – це пристрої, що використовуються
для вимірювання низки електричних характеристик, включаючи напругу,
струм, опір, ємність та інші. Аналогові електричні величини перетворюються
на цифрові значення, які можуть відображатися та записуватися ПАІДКО у
ЦММ. Приклад структурної схеми цифрового мультиметра моделі Agilent
34461A представлно на рис. 1.6.

Цифровий мультиметр
Вхідний
сигнал Перетворювач Кнопкові виходи
сигналу
Постійна Програмні

напруга інстр укції
Цифровий
ПАІДКО
контролер
Циф ровий
вихід
Оцифрована інформації
Дисплей

Рис. 1.6. Структурна схема цифрового мультиметра моделі Agilent 34461A

20

Наявність ПАІДКО високої роздільної здатності є одним із факторів,
що сприяють його чудовій точності. Такий високоточний мультиметр може
використовувати ПАІДКО з роздільною здатністю 24 біт або більше.
Блок-схема на рис. 1.7 показує цифровий мультиметр Agilent 34461A,
де вхідний сигнал змінної або постійної напруги, змінного або постійного
струму, опору, температури або будь-яких інших параметрів перетворюється
на постійну напругу в межах діапазону внутрішнього ПАІДКО. Потім
ПАІДКО перетворює попередньо масштабовану напругу постійного струму в
її еквівалентні цифрові значення, які відображаються на дисплеї.
Блок цифрового контролера реалізований за допомогою
мікроконтролера або мікропроцесора, який керує потоком інформації
всередині приладу. Блок координує всі внутрішні функції і передає
інформацію на зовнішні пристрої, такі як принтери, портативні комп'ютери
або інші тестові прилади.
3) Аналізатори спектру – це випробувальні прилади, що
використовуються для ретельного вивчення частотних складових різних
сигналів, спектрального складу електричних, акустичних або оптичних
хвиль. На відміну від осцилографів, які працюють у часовій області,
аналізатори спектру працюють в частотній області. Вони графічно
представляють амплітуду сигналу на осі Y та його частоту на осі X.
Аналізатори спектру корисні в розробці радіочастотних пристроїв, аналіз
звуку та розробку систем зв'язку. Приклад зовнішнього вигляду аналізатору
спектру моделі OWON XSA1015P-TG представлено на рис. 1.7.

21

Рис. 1.7. Зовнішній вигляд аналізатору спектру моделі OWON XSA1015P-TG

Основна функція ПАІДКО у аналізаторів спектру полягає в
перетворенні вхідного аналогового сигналу в цифровий формат, що дозволяє
наступним алгоритмам цифрової обробки сигналів оцінювати його частотні
складові. Щоб аналізатори спектру були ефективними, ПАІДКО повинен
мати здатність точно фіксувати як амплітуду, так і фазу вхідного сигналу в
широкому спектрі частот.
1.2.4 Системи комунікації

У комунікаційних системах інформація приймає форму аналогового
сигналу під час проходження через середовище. Цей аналоговий сигнал може
представляти голос, дані, зображення або будь-які інші дані. ПАІДКО
використовується для їх перетворення в цифровий формат, щоб можна було
обробляти, зберігати або передавати.
1) Програмно-визначені радіоприймачі (SDR) використовують
програмне забезпечення для виконання завдань обробки сигналів, які
традиційно були в межах апаратного забезпечення. Ця адаптивність дозволяє
одній платформі SDR враховувати різні стандарти зв'язку та проходити
реконфігурацію або вдосконалення за допомогою оновлень програмного
забезпечення. Використання ПАІДКО у SDR представлено на рис. 1.8.

22

Аналоговий інтерфейс До
Пр корис
ий тувач
ом а
Радіочастотний Блок обробки
приймач ПАІДКО даних
Пе
Від
ред
корис
ава
тувач
ч
Керування а

Рис. 1.8. Структурна схема програмно-визначеного радіоприймача

У типовій конфігурації SDR антена перехоплює аналоговий сигнал,
який може охоплювати різні частоти та схеми модуляції. Аналоговий
інтерфейс відповідає за фільтрацію та посилення цього сигналу, після чого
він перетворюється в цифровий формат за допомогою ПАІДКО. Після цієї
оцифровки вступають у дію програмні алгоритми цифрової обробки
сигналів, що сприяють вилученню певної інформації, такої як демодуляція
сигналу або усунення небажаних перешкод.
2) Однією з важливих галузей, де ПАІДКО відіграють ключову роль у
дротовому зв'язку, є мережі Ethernet. Галуза високошвидкісного Ethernet,
особливо в центрах обробки даних та магістральних мережах, вимагає
розгортання високопродуктивних ПАІДКО для підтримки швидкості
передачі даних. У цьому контексті ПАІДКО виконують завдання
перетворення аналогових сигналів, отриманих через виту пару або оптичні
волокна, у цифрові потоки даних, які можна обробляти мережевим
обладнанням.
Ще одне помітне застосування знаходиться в модемах цифрових
абонентських ліній (DSL), де ПАІДКО перетворюють аналогові сигнали, що
надходять від телефонних ліній, у цифрові дані, що сприяє наданню послуг
широкосмугового доступу до Інтернету.

23

Інтерфейси універсальної послідовної шини (USB), повсюдно поширені
для підключення периферійних пристроїв до комп'ютерів, також
використовують можливості ПАІДКО. Наприклад, в аудіоінтерфейсах та
зовнішніх звукових картах ПАІДКО виконують перетворення аналогових
аудіосигналів у цифрові дані, які потім передаються через USB-з'єднання.
3) У цих системах оптичного зв'язку волоконно-оптичні приймачі є
ключовими компонентами, які слугують інтерфейсом між оптичною
мережею та електричною мережею. Вони полегшують перетворення
оптичних сигналів в електричні й навпаки. ПАІДКО відіграють центральну
роль у цьому процесі перетворення, особливо в шляху прийому, де оптичні
сигнали перетворюються на електричні.
Шлях прийому починається з перетворення оптичного сигналу в
електричний аналог за допомогою фотоприймача. Цей електричний сигнал
потребує перетворення в цифровий формат для полегшення обробки або
передачі через цифрову мережу. ПАІДКО полегшує перетворення
аналогового електричного сигналу в цифрове представлення. Цей процес
перетворення демонструє високий ступінь точності для забезпечення
цілісності переданих даних, що підкреслює критичність ролі ПАІДКО в
оптичних системах зв'язку.

1.2.5 Відеосистеми

Відеосистеми охоплюють широкий спектр технологій, від
високоякісного студійного обладнання до побутової електроніки, такої як
смартфони та камери. Будь-яка відеосистема, що використовує цифрову
обробку, повинна мати в основі ПАІДКО. Ключове завдання перетворення
аналогових відеосигналів у цифрові для їхньої обробки, зберігання або
передачі виконується ПАІДКО.

24

ПАІДКО необхідні для перетворення аналогових відеосигналів,
отриманих камерами, у цифрові дані у відеозастосунках. Це перетворення є
важливим для редагування, трансляції, потокової передачі або зберігання
відеоматеріалів у цифрових форматах.
ПАІДКО у цифрових відеокамерах перетворюють аналогові сигнали,
які отримує датчик зображення, у цифрові дані. Потім цю інформацію можна
обробляти для різних цілей, включаючи покращення якості зображення,
стиснення його для зберігання або надсилання на інші пристрої.
ПАІДКО надзвичайно важливі в потоковому відео, такому як онлайн-
трансляції. Відеодані часто збираються з різних джерел, деякі з яких можуть
бути аналоговими. ПАІДКО забезпечують перетворення цих аналогових
відеопотоків у цифровий формат, щоб їх можна було транслювати через
Інтернет після кодування та, можливо, стиснення.
Один із прикладів відеосистем є відеокамера високої чіткості, такої як
Canon EOS 5D Mark IV, яка представлено на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Зовнішній вигляд відеокамери моделі EOS 5D Mark IV

25

EOS 5D Mark IV містить високопродуктивний ПАІДКО, що відповідає
за перетворення аналогових сигналів, що надходять від її CMOS-датчика, у
цифрові дані. Ключова роль цього ПАІДКО полягає в роботі на підвищених
швидкостях, що є необхідною умовою для підтримки максимальної
роздільної здатності відео камери, яка становить вражаючий 3840 x 2160 біт з
частотою 30 Гц.
Ця камера використовує чотирнадцятирозрядний ПАІДКО, що означає
її здатність розрізняти 16 384 дискретні рівні яскравості. У поєднанні з
передовими технологіями обробки кольору, що використовуються Canon, це
призводить до відео, що характеризуються надзвичайною деталізацією та
яскравими, реалістичними кольорами.
Продуктивність цього ПАІДКО є ключовим елементом, що забезпечує
можливості відео високої чіткості, які визначають Canon EOS 5D Mark IV.
1.2.6 Системи з гібридними пристроями

1) Структурно-функціональна організація двоступінчастого
паралельно-послідовного ПАІДКО
Підвищення швидкодії високорозрядних ПАІДКО досягається
введенням у пристрій структурної надлишковості, що проєктується. Суть
його відображається паралельно-послідовним методом перетворення.
Структурну схему паралельно-послідовного перетворювача аналогової
інформації в двійково-кодові операнди зображено на рис. 1.10 [13].

АВХ
B
ДПР ПАІДКО2
АК КВИХ
СМ
C
ЦАП БК
A
ПАІДКО1

26

Рис. 1.10. Структурна схем двоступінчастої паралельно-послідовного
перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди
Примітка: ПАІДКО1 – перетворювач першого ступеня; ПАІДКО2 –
перетворювач другого ступеня; ЦАП – високоточний перетворювач з
розрядністю ПАІДКО1; ДПР – диференціальний підсилювач різниці вхідного
сигналу АВХ та компенсуючого сигналу АК; СМ – суматор; БК – блок
керування, що забезпечує функціонування пристрою; КВИХ – вихідний
сигнал.
Вхідний сигнал на першому такті перетворюється на код А в ПАІДКО
першого ступеня. Різниця сигналів на другому такті підсилюється
диференціальним підсилювачем різниці й надходить на вхід ПАІДКО
другого ступеня, на виході якого формується код В. Коди А та В подаються
на вхід суматора, на виході якого з’являється сума С. Таким чином, результат
перетворення вхідного сигналу формується за два такти у вигляді коду С як
сума кодів А (старші розряди) і В (молодші розряди).
Варто відзначити, що безпосереднім стикуванням вихідних кодів не
можна одержати точність, що відповідає сумі розрядів ПАІДКО1 та
ПАІДКО2.
2) ПАІДКО порозрядного врівноваження підвищеної швидкодії з
інформаційною (ваговою) надлишковістю
Надлишкові позиційні системи числення (НПСЧ) застосовують для
підвищення швидкодії при порозрядному перетворенні аналогової інформації
в двійково-кодові операнди.
Приклад пристрою, який використовує такий підхід, є 14-розрядний
ПАІДКО ICL 7115 фірми Intersіl [15]. Структурну схему такого пристрою,
виготовленого за CMOS-технології, наведено на рис. 1.11.

АВХ АК КВИХ
СП ПЗП НСМ

27

α-ЦАП
α=1,85
РгПН БК

Рис. 1.11. Структурна схема швидкодіючого програмно-каліброваного
перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди ICL 7115

Примітка: СП – схема порівняння; РгПН – регістр послідовного
наближення; НСМ – нагромаджуючий суматор; БК – блок керування; ПЗП –
постійний запам’ятовуючий пристрій; АВХ – вхідного сигналу; АК –
компенсуючий сигнал; KВИХ – код вихідного сигналу. Особливістю цього
програмно-каліброваного ПАІДКО є застосування надлишкового (відносно
двійкового) 17-розрядного ЦАП з відношенням ваг α=1,85. Це дозволяє
здійснювати автоматичну компенсацію динамічних похибок, що виникають у
процесі врівноваження, і досягти часу перетворення до 40 мікросекунд.
Діапазон перетворення ICL7115 перевищує аналогічний показник у
двійковій системі приблизно на 18%, при цьому вимоги до точності
виготовлення резисторів ЦАП суттєво знижуються. Похибки вагових
коефіцієнтів розрядів, що виникають під час виготовлення кристалу,
визначаються вже після його виробництва та проходження процедури
штучного старіння. Ці відхилення фіксуються у вигляді двійкових
еквівалентів і записуються в постійну пам’ять. Під час роботи пристрою в
нескінченному спадному методі формується вихідний 14-розрядний
двійковий код Kвих, що послідовно генерується в процесі балансування. Цей
цифровий код відповідає компенсуючій величині AК, значення якої
пропорційне вхідному аналоговому сигналу.
Попри переваги в ширині діапазону та зниженні вимог до ЦАП,
приріст швидкодії залишається відносно невеликим – приблизно в два рази.
Це зумовлено низьким рівнем надлишковості, яка вводиться в систему. До

28

того ж, програмне калібрування ваг розрядів, базоване на кодах у ПЗП,
недостатньо ефективне при зміні зовнішніх умов – наприклад, температури
чи вологості. Такі зміни впливають на стабільність вагових коефіцієнтів, що
призводить до втрати точності перетворення.
У роботах [13, 14, 16] запропоновано високоточні самокалібровані
швидкодіючі ПАІДКО на основі НПСЧ. Показано, що «повільнодіючі»
самокалібровані ПАІДКО на основі НПСЧ [14, 17, 18] можна перетворити на
«швидкодіючі» шляхом незначного ускладнення цифрової частини.
Структурна схема швидкодіючого самокаліброваного ПАІДКО на
основі знакорозрядної НПСЧ, що наведена на рис. 1.12 [13].

РгПН1
БП
α-ЦАП "+"
α=1,62
АВХ АК КВИХ
СП Σ ЦОП
α-ЦАП "-"
α=1,62
БК
РгПН2

Рис. 1.12. Структурна схема швидкодіючого самокаліброваного
перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди на основі
надлишкової позиційної системи числення (1, -1)

Примітка: ЦАП «+» і ЦАП «-» – додатний та від’ємний ЦАП; РгПН1 та
РгПН2 – регістри послідовного наближення; Σ – суматор аналогових
сигналів; ЦОП – цифровий обчислювальний пристрій; БП – блок пам'яті; СП

29

– схема порівняння; БК – блок керування; АВХ – вхідний аналоговий сигнал;
АК – компенсуючий сигнал; КВИХ – вихідний код.
Функціонування ПАІДКО передбачає два режими: самокалібрування й
основного перетворення. В режимі самокалібрування визначаються коди
реальних ваг розрядів цифро-аналогових перетворювачі, що фіксуються в
блок пам’яті. У режимі основного перетворення прискорене врівноваження
аналогової інформації в двійково-кодові операнди здійснюється за рахунок
автокомпенсації динамічних похибок. При цьому мінімальна припустима
тривалість такту перетворення визначається рівнем надлишковості
використовуваної НПСЧ. У розроблених пристроях відношення ваг розрядів
НПСЧ α≈1,62 (золота пропорція), що дозволяє підвищити швидкодію в
порівнянні з двійковим ПАІДКО у 5-8 разів.
Структурна схема швидкодіючого самокаліброваного перетворювача
аналогової інформації в двійково-кодові операнди на основі надлишкової
позиційної системи числення (НПСЧ) (0, 1) представлена на рис. 1.13 [14].

АВХ
АК α-ЦАП
СП БП
α=1,62
КВИХ
БДС ЦОП
АБО
БК
РгПН Регістр зсуву

Рис. 1.13. Структурна схема швидкодіючого самокаліброваного
перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди на основі
надлишкової позиційної системи числення (0, 1)

Примітка:

30

АК – аналоговий комутатор;
БДС – блок допоміжних сигналів;
СП – схема порівняння;
РгПН – регістр послідовного наближення;
блок елементів АБО;
Регістр зсуву;
БП – блок пам’яті;
ЦОП – цифровий обчислювальний пристрій;
БК – блок керування;
ЦАП – цифро аналоговий перетворювач;
АВХ – вхідний аналоговий сигнал;
КВИХ – вихідний код.
У режимі самокалібрування здійснюється визначення фактичних кодів
ваг розрядів. При цьому значення допоміжних аналогових сигналів,
сформованих БДС, можуть мати знижені вимоги до точності. Для
прискорення врівноважування в кожному l-му такті використовуються
форсуючі аналогові сигнали, які формуються молодшими (i < l) розрядами
ЦАП. Під час перетворення вимірювальних сигналів у схему вводиться
прецизійне джерело опорної напруги (або струму), за допомогою якого
виконується корекція масштабного коефіцієнта M.
Упровадження надмірності у вигляді НПСЧ дозволяє реалізувати
процедуру самокалібрування та компенсації динамічних похибок ваг
розрядів ПАІДКО. Цей підхід відкриває можливість створення високоточних
та швидкодіючих ПАІДКО, точносні характеристики яких зберігаються
навіть за зміни зовнішніх умов та тривалого функціонування в часі [13].
3) Метод високопродукутивного ПАІДКО порозрядно-слідкувального
врівноваження з ваговою надлишковістю
У високопродуктивному ПАІДКО порозрядного типу процес
кодування аналогового сигналу починається з режиму порозрядного

31

врівноваження, який необхідний для забезпечення швидкого виходу на
слідкувальний режим врівноваження [19, 20]. Після завершення початкового
етапу система переходить до слідкувального режиму, в якому
використовується швидкодіючий лічильник. У разі різкої зміни вхідного
аналогового сигналу АВИХ здійснюється короткочасне повернення до
порозрядного врівноваження для оновлення коду, після чого система знову
переходить до слідкувального режиму. Вихідний код КВИХ формується по-
різному залежно від активного режиму. У режимі порозрядного
врівноваження він дорівнює коду в регістрі порозрядного наближення
КВИХ=КР. Під час слідкувального врівноваження код на виході ПАІДКО
визначається станом швидкодіючого лічильника КВИХ=КЛ. Порозрядно-
слідкувальний ПАІДКО у СЧВН зображено на рис. 1.14 [21, 22].
А +UОП
ЦАП
СЧВН- СЧВН-
±ΔA
БВР ПАІДКО ЦАП
-UОП К
А ± n=2 ПАІДКО КВИХ
ВХ Ргвих
±КЗ
ЦК
Y
5
КР КЛ
РгПН СЧВН-РЛіч
Y Y Y Y
1 2 3 4
БК

Рис. 1.14. Структурна організація порозрядно-слідкувального перетворювача
аналогової інформації в двійково-кодові операнди в системі числення з
ваговою надлишковістю

Примітка:

32

БК – блок керування;
БВР – блок визначення різниці аналогових сигналів;
СЧВН-ЦАП – ЦАП у систему числення з ваговою надлишковістю;
СЧВН-ПАІДКОзч – ПАІДКО зчитування у СЧВН на два розряди;
РгПН – регістр послідовного наближення;
СЧВН-РЛіч – реверсивний лічильник у СЧВН;
ЦК – цифровий комутатор;
РгВИХ – вихідний регістр;
Авх – вхідний аналоговий сигнал;
Ацап – аналоговий сигнал із виходу СЧВН-ЦАП;
±ΔА – різниця між Авх та Ацап;
±Кз – СЧВН-ПАІДКОзч код сигналу ±ΔА;
Y – керуючий сигнал;
КР – РгПН СЧВН-код сигналу Авх;
КЛ – СЧВН-РЛіч код сигналу Авх;
КПАІДКО – код перетворювача;
КВИХ – вихідний код.
Під час переходу з режиму порозрядного врівноваження до
слідкувального кодування значення з регістра послідовного наближення
копіюється до реверсивного лічильника, що забезпечує безперервність
кодування. Таким чином, порозрядний режим служить для оперативного
встановлення початкової точки в слідкувальному режимі.
Аналоговий сигнал АВХ, поданий на вхід ПАІДКО, надходить до блоку
визначення різниці, який формує аналоговий сигнал ±ΔА, що є різницею між
АВХ та зворотно перетвореним сигналом АЦАП. СЧВН-ЦАП генерує
аналоговий сигнал АЦАП, використовуючи код з цифрового комутатора. БК,
отримуючи з СЧВН-ПАІДКОзч код ±КЗ сигналу ±ΔА, формує на своєму
виході керуючі сигнали Y1-Y5. Регістр послідовного наближення встановлює
СЧВН-код КР, що відповідає амплітуді сигналу АВХ, у режимі послідовного

33

наближення. У слідкувальному режимі СЧВН-РЛіч формує відповідний код
КЛ. Цифровий комутатор залежно від активного режиму передає на вихід код
КР або КЛ, формуючи вихідний код КВИХ, який надходить до вихідного
регістру.
Блок керування генерує керуючі сигнали. Одразу після вмикання
ПАІДКО генерується сигнал Y1, який ініціалізує регістр послідовного
наближення, встановлюючи всі його розряди в нуль. Далі формується сигнал
Y5, що надходить на вхід цифрового комутатора, переводячи його в режим
передавання коду КР з виходу регістра послідовного наближення на
відповідні вузли.
РгПН, починаючи зі старших розрядів, поступово встановлює значення
0 або 1 у відповідні біти згідно з керуючим сигналом Y2, який формується на
основі значення коду ±Кз, що надходить із виходу СЧВН-ПАІДКОз. Після
завершення циклу послідовного перетворення ПАІДКО переходить у режим
слідкувального врівноваження. При цьому за сигналом Y3 код з виходу РгПН
копіюється до СЧВН-РЛіч. Одночасно керуючий сигнал Y5 активує
перемикання ЦК, яке тепер подає код із виходу СЧВН-РЛіч на виходи
СЧВН-ЦАП та вихідного регістру. У цьому режимі вихідний код
визначається як КВИХ=КЛ. Якщо в цьому режимі амплітуда вхідного сигналу
АВХ зазнає істотної зміни, то блок керування знову переводить систему в
режим порозрядного врівноваження.
Таким чином, у запропонованому ПАІДКО використання порозрядного
врівноваження як на початку роботи, так і при значній зміні вхідного
сигналу, дозволяє істотно скоротити час виходу в слідкувальний режим.
Якщо застосовувати лише лічильник, то для досягнення необхідного стану
слідкування потрібно приблизно αn тактів (де α – це співвідношення ваг
сусідніх розрядів у системі числення з ваговою надлишковістю, а n –
розрядність перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові

34

операнди). Натомість використання порозрядного врівноваження дозволяє
досягти слідкувального режиму за всього �� тактів.
Крім того, використання СЧВН у режимі послідовного перетворення
дозволяє значно підвищити швидкодію системи завдяки ефективній
компенсації динамічної похибки другого порядку.
У слідкувальному режимі застосування швидкодіючого СЧВН-
лічильника забезпечує підвищення швидкості перетворення орієнтовно в ��
разів порівняно з класичними слідкувальними ПАІДКО, побудованими на
основі двійкової системи числення.
Структуризація сфери застосування сучасних перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди представлена на рис. 1.15.

Сфера застосування сучасних
перетворювачів аналогової інформації
в двійково-кодові операнди
Промислові Системи з
Відеосистеми системи гібридними
керування пристроями
Керування
Системи Медичні
технологічними
комунікації системи
процесами
Бездротова Робототехніка та Візуалізація
автоматизація
Дротова Моніторинг
Оптична Обладнання Дослідження
випробування та
вимірювання
Цифровий Аналізатор
Осцилограф
мультиметр спектру

35

Рис. 1.15. Сфера застосування сучасних перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди

Аналіз сфери застосування перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди підтвердив їх високу затребуваність.
Тому ставить завдання провести дослідження в існуючих фірмах, що
випускають серійно випускових інтегральних перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди, а також вбудованих у
мікроконтролерах.
Проте перспективи та можливості застосування перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди в мікропроцесорних
системах ще повністю не розкриті.

Висновок до розділу 1

Розглянути основні визначення та поняття аналогових та цифрових
сигналів, їх переваг та недоліків.
На підставі аналізу застосування перетворювачів аналогової інформації
в двійково-кодові операнди побудовано модель основних галузей їх
застосування.
Поставлені завдання подальшого дослідження вбудованих для
визначення найкращої фірми через ефективні моделі серійно випускових
інтегральних перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові
операнди та гібридного мікроконтролера.
Для цього необхідно подалі провести:
– аналіз автономних перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди;

36

– аналіз вбудованих перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди.

37

РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ АВТОНОМНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ АНАЛОГОВОЇ
ІНФОРМАЦІЇ В ДВІЙКОВО-КОДОВІ ОПЕРАНДИ
У цьому розділі розглянуто існуючі види методів перетворення
аналогової інформації в двійково-кодові операнди, такі як паралельний,
послідовного наближення, інтегруючий та конвеєрний. Для кожного виду
проаналізовано принцип роботи, ключові переваги та недоліки та
застосування в спеціалізованих комп’ютерних системах.
Крім того, виконано порівняльний аналіз існуючих моделей ПАІДКО
від різних фірм, таких як Texas Instruments, Analog Devices, Microchip
Technology, Renesas Electronics, STMicroelectronics на основі реляційних
моделей та гістограм. Аналіз ґрунтується на техніко-економічних
показниках, таких як розрядність, частота дискретизації, вартість, діапазон
допустимої температури, напруга живлення, потужність споживання,
кількість каналів. Такий аналіз дозволив визначити найкращу фірму, що
випускає ПАІДКО.

2.1 Існуючі методи перетворювання аналогової інформації в двійково-
кодові операнди

2.1.1 Паралельний метод

Паралельні перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові
операнди [23] порівнюють вхідне аналогове значення з численними
опорними напругами та видає цифровий вихід за один прохід. На відміну від
інших методів перетворення, які використовують ітераційні або послідовні
процеси для отримання цифрового представлення аналогового входу,
паралельні роблять це за один прохід. Приклад реалізації паралельного

38

перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди
представлено на рис. 2.1.

VREF
Компаратори
R C7
R C6
R C5
a Ци
R C4 фро
Пріоритетний b
вий
шифратор c
R C3 вих
ід
R C2
R C1
R
VIN
GND

Рис. 2.1. Образно-знакова модель паралельного перетворювача аналогової
інформації в двійково-кодові операнди

Якщо вхідні дані перетворюються на n-розрядне цифрове вихідне
слово, то потрібен паралельний метод з 2n-1 компараторами, які порівнюють
змінний опорний сигнал із фіксованим вхідним сигналом. Вихідне значення
компаратора залежить від значення різниці між вхідним та опорним
сигналами. Якщо вхідна напруга більша за опорну напругу, то вихід
компаратора дорівнює «1», інакше «0». Опорна напруга задається
значеннями ділення 2N, і кожне значення надається кожному компаратору.

39

Роздільна здатність залежить від кількості компараторів, що
використовуються в методі. Якщо використовується велика кількість
компараторів, то його роздільна здатність збільшується. Для 6 біт потрібно
63 компаратори. Аналогічно, для 10 біт потрібно 1023 компараторів. Кожен
компаратор має власну опорну напругу, яка подається ззовні. Інші входи
кожного компаратора однакові, тобто аналогові, тому кожен компаратор
видає вихідний сигнал за один цикл. Для покращення характеристик
паралельного перетворювача використовується інший паралельний метод,
відомий як двокроковий зі схемою прямої передачі. Вони використовують
два ПАІДКО, один для дискретизації вхідного сигналу, а інший
використовується для отримання молодших розрядів шляхом паралельного
перетворення. Кількість компараторів, що використовуються в двокрокових
перетворювачах, набагато менша, ніж у паралельних перетворювачах. Для
процесу перетворення використовується підсилювач залишку та підсилювач
суматора.
Процес перетворення виконується у два кроки, тобто грубе та точне
перетворення. Якщо грубе перетворення виконано неправильно, це призведе
до дуже високої похибки точного перетворення.
Швидкість паралельних ПАІДКО є однією з їхніх найважливіших
переваг. Через одночасний характер процесу перетворення, метод
паралельного перетворення підходить для високошвидкісної роботи. Як
зазначалося раніше, ПАІДКО використовують паралельне порівняння, в
якому вхідна напруга порівнюється з багатьма опорними значеннями
одночасно. Це дозволяє уникнути необхідності послідовного наближення або
підрахунку, які є типовими для інших ПАІДКО та потребують більше часу
для виконання через їхню ітераційну природу. Завдяки цьому паралельні
ПАІДКО можуть досягати швидкість перетворення до мілісекунд або
швидше.

40

Простота концепції є однією з переваг паралельних ПАІДКО. Базова
процедура складається лише з двох етапів: паралельного порівняння та
кодування. Така простота використання робить паралельні ПАІДКО
компактними, оскільки вони вимагають менше компонентів, ніж інші види
ПАІДКО. Для певних застосувань ця простота може призвести до
економічної ефективності, особливо там, де висока швидкість є
фундаментальною потребою, а роздільна здатність не дуже висока.
Паралельні ПАІДКО відзначаються високою швидкістю та простотою,
але стикаються з проблемою масштабованості: для n-розрядної роздільної
здатності потрібно 2n-1 компараторів, що експоненційно збільшує їх
кількість. Це призводить до високого енергоспоживання, що обмежує
застосування у системах з критичними вимогами до енергоефективності.
Незважаючи на це, завдяки своїй швидкості, вони залишаються найкращим
вибором для надшвидкого збору даних та обробки відео.
Паралельні ПАІДКО забезпечують високу швидкість захоплення
даних, що критично для високочастотних систем дискретизації, зокрема в
радарах та осцилографах, де традиційні методи не здатні досягти потрібної
продуктивності. Завдяки їх високій часовій роздільній здатності, у
радіолокаційних системах вони дозволяють точно визначати
місцезнаходження та швидкість об'єктів.
У галузі осцилографів паралельні ПАІДКО відіграють ключову роль у
гарантуванні отримання широкого масиву точок даних, тим самим
забезпечуючи точну реконструкцію форми сигналу. Це має важливе значення
в таких галузях, як телекомунікації, де збереження точності сигналу та
точного синхронізації є фундаментальними імперативами.
Обробка відео – це ще одна галузь, де широко використовуються
паралельні ПАІДКО. Для забезпечення цілісності відео потрібні ПАІДКО, які
можуть працювати з високою частотою дискретизації.

41

Паралельні ПАІДКО ефективно обробляють великі обсяги даних
телебачення високої чіткості та камер з високою частотою кадрів завдяки
швидкому перетворенню сигналу, що дозволяє управляти значною
пропускною здатністю. Їх висока швидкість критична для професійного
відеообладнання, де мінімальна затримка забезпечує безперебійну роботу в
режимі реального часу.
2.1.2 Метод послідовного наближення

Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди
послідовного наближення займає важливе місце як широко
використовуваний варіант перетворювачів, особливо придатний для
застосувань, де вимагають балансу в поєднанні швидкості перетворення,
енергоефективності та роздільної здатності [24]. Функціональна основа
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди
послідовного наближення базується на використанні алгоритму двійкового
пошуку, який допомагає перетворювачам досягти конвергентної
апроксимації вхідної аналогової напруги. Термін «послідовне наближення»
відноситься до ітераційного методу, який використовується перетворювачам
аналогової інформації в двійково-кодові операнди для оцінки аналогової
вхідної напруги. Він працює шляхом поступового уточнення своєї
апроксимації за кроки, щоразу наближаючись до фактичної вхідної напруги
[25].
Регістр послідовного наближення є центральним компонентом цього
перетворювача аналогової інформації в двійково-кодові операнди. У цьому
регістрі двійкове значення є представленням поточної апроксимації вхідної
напруги. На кожному кроці процесу перетворення регістр послідовного
наближення систематично коригує один розряд цього наближення,
починаючи від старшого розряду й просуваючись до молодшого розряду.

42

Неодмінною складовою конфігурації перетворювачів аналогової і
послідовного наближення є ЦАП. У гармонії з регістром послідовного
наближення функціонує ЦАП, який бере на себе завдання перекладу
поточного наближення, що зберігається в регістрі послідовного наближення,
в аналогову напругу. Згодом ця аналогова напруга узгоджується з вхідною
напругою. Якщо вихід ЦАП не відповідає вхідній напрузі, конкретний
розряд, який ретельно перевіряється, зберігає свій встановлений стан;
навпаки, якщо воно перевищує вхідну напругу, розряд скидається. Ця
ітераційна процедура продовжує свій курс, переходячи вниз по прогресії до
досягнення молодшого розряду.
У робочій послідовності типового перетворювача аналогової
інформації в двійково-кодові операнди послідовного наближення
виконуються наступні кроки:
1) Вхідна аналогова напруга отримується та утримується на постійному
значенні;
2) Ініціалізація починається з встановлення старшого розряду регістра,
спонукаючи ЦАП створити відповідний аналоговий вихід напруги;
3) Компаратор порівнює вихід ЦАП із вхідною напругою, і цей
результат впливає на регістр через процес оновлення;
4) Після порівняння наступний розряд у регістрі піддається
тестуванню, продовжуючи цикл, доки не буде перевірено молодший розряд;
5) Після завершення ітерацій тестування кінцеве значення, наявне в
регістрі, означає цифрове представлення вхідної аналогової напруги.
Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди
послідовного наближення відрізняються своєю ефективною
функціональністю на помірних швидкостях. На відміну від паралельних
ПАІДКО, які потребують багато компараторів для досягнення підвищеної
роздільної здатності, перетворювачі послідовного наближення покладаються
на один компаратор і досягають роздільної здатності поступово через

43

ітераційні наближення. Ця відмітна характеристика робить перетворювачі
аналогової інформації в двійково-кодові операнди цього типу особливо
ефективним щодо споживання енергії та кількості компонентів, особливо в
області помірної та високої роздільної здатності. Приклад перетворювача
аналогової інформації в двійково-кодові операнди послідовного наближення
представлений на рис. 2.2.
Сигнал початку
Сигнал перетворення
синхронізації
Індикатор кінця
Аналоговий Компаратор перетворення
вхід
Вибірка та
зберігання Регістр
послідовного
ЦАП наближення
Цифровий
вихід

Рис. 2.2. Образно-знакова модель перетворювача аналогової інформації в
двійково-кодові операнди послідовного наближення

Схема вибірки та зберігання є ключовим елементом ПАІДКО операнди
послідовного наближення [26]. Вона вибирає вхідний аналоговий сигнал і
стабілізує його рівень для точного перетворення, компенсуючи можливі
зміни напруги в часі.
Компаратор у методі послідовного наближення оцінює утримувану
аналогову напругу, порівнюючи її з еталонним ЦАП. Він видає двійковий
вихід, що визначає, чи вхідна напруга більша чи менша за еталонну,
впливаючи на роботу регістру послідовного наближення.

44

ЦАП у ПАІДКО послідовного наближення генерує опорну напругу для
порівняння з вхідною. Він адаптується в процесі наближення, забезпечуючи
точність перетворення.
Головний регістр послідовного наближення керує алгоритмом
ПАІДКО, уточнюючи початкове наближення через серію порівнянь. Він
поступово перевіряє розряди, змінюючи їх залежно від опорної напруги
ЦАП, поки процес перетворення не завершиться.
Завдяки ефективному перетворенню аналогового сигналу в цифрову
форму за допомогою алгоритму двійкового пошуку та покрокової оцінки
розрядів, ПАІДКО послідовного наближення забезпечуючи збалансований
компроміс між швидкістю, складністю, енергоспоживанням та вартістю
компонентів.
Одна з головних переваг перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди послідовного наближення полягає в їхній
енергоефективності. На відміну від паралельних ПАІДКО, які вимагають
великої кількості компараторів, ПАІДКО послідовного наближення
використовують можливості одного компаратора, приймаючи рішення
покроково. Ця характеристика призводить до суттєвого зниження
споживання енергії ПАІДКО, особливо в періоди бездіяльності.
Хоча перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди
послідовним наближенням мають значні переваги, важливо розуміти їхні
обмеження та недоліки, щоб приймати обґрунтовані рішення щодо
проектування.
Можливості роздільної здатності ПАІДКО послідовного наближення
принципово обмежені через конструктивні особливості.
Фундаментальною характеристикою ПАІДКО послідовного
наближення є те, що зі збільшенням роздільної здатності пропорційно
збільшується необхідна кількість розрядів для точної апроксимації, що, як
наслідок, вимагає більшої кількості кроків перетворення. Ця збільшена

45

кількість кроків, як наслідок, призводить до уповільнення процесу
перетворення. Тому при їхня швидкість роботи знижується, коли виникає
потреба у вищій роздільній здатності.
Тремтіння тактової частоти суттєво впливає на точність ПАІДКО
послідовного наближення, обмежуючи його роздільну здатність та динаміку,
особливо при високих частотах дискретизації.
У ПАІДКО послідовного наближення лінійність нерозривно пов'язана з
продуктивністю внутрішнього ЦАП. Будь-який ступінь нелінійності,
присутній у ЦАП, може призвести до похибок під час процесу перетворення.
Хоча використання високопродуктивних ЦАП може вирішити цю проблему,
це часто призводить до збільшення як вартості, так і складності системи
ПАІДКО.
Протягом періоду встановлення ЦАП алгоритму двійкового пошуку
існує ймовірність виникнення короткочасних стрибків напруги, відомих як
збої. Ці збої, коли вони виникають, можуть викликати похибки в процес
перетворення ПАІДКО, особливо у високочастотних застосуваннях, де
поширені швидкі зміни.
ПАІДКО послідовного наближення знаходять застосування в різних
галузях завдяки низькому енергоспоживанню та помірній швидкості.
Одним із помітних застосувань, у якому ПАІДКО послідовного
наближення знаходять своє місце, є область реєстрації даних. Реєстрація
даних передбачає накопичення даних протягом певних часових інтервалів,
часто з дотриманням постійної частоти дискретизації. Ця компіляція даних
охоплює широкий спектр параметрів, включаючи аспекти навколишнього
середовища, такі як температура, вологість або тиск, а також системні змінні,
такі як напруга, струм або споживання енергії.
Перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові операнди
послідовного наближення знаходять широке застосування в інтерфейсах
датчиків, що є ще однією ключовою галуззю застосування. Датчики

46

відіграють важливу роль у вимірюванні різноманітних фізичних величин та
подальшому перетворенні їх на розпізнавані сигнали, які можна
інтерпретувати приладами або процесорами. Широкий спектр датчиків,
включаючи датчики температури, датчики тиску, акселерометри та датчики
освітлення, може безперешкодно взаємодіяти з ПАІДКО послідовного
наближення для забезпечення точного та прецизійного перетворення даних.
2.1.3 Інтегруючий метод
Інтегруючі (також двотактні) перетворювачі аналогової інформації в
двійково-кодові операнди є різновидом перетворювачів, які змінюють
сигнали, вимірюючи час, який потрібен інтегратору для підвищення та
зниження напруги [27]. Він додає або комбінує вхідний сигнал протягом
встановленого часу, щоб отримати значення, яке відповідає вхідному
сигналу. Потім це додане значення перетворюється на цифрову версію.
Важливою особливістю інтегрованих перетворювачі аналогової
інформації в двійково-кодові операнди є їхня вбудована здатність
згладжувати або комбінувати сигнал зі часом. Це допомагає позбутися
небажаного шуму або фільтрації.
Приклад інтегруючого перетворювача аналогової інформації в
двійково-кодові операнди представлено на рис. 2.3.

Керування
VIN Лічильник
Ци фр
Вихідний
овий
регістр
VREF вихід
Операційний
підсилювач Компаратор

47

Рис. 2.3. Образно-знакова модель інтегруючого перетворювача аналогової
інформації в двійково-кодові операнди

Функціонування інтегруючого ПАІДКО поділяється на дві фази:
збільшення та зменшення, що представлені на рис. 2.4. Кожен етап є
важливим для роботи ПАІДКО та впливає на його точність і роздільну
здатність.
Заряд
конденсатора
0
0 T1 T2
Час
Рис. 2.4. Фази збільшення та зниження

Фаза збільшення починається, коли вхідний сигнал подається на
інтегратор на встановлений період, зазвичай контрольований точним
таймером. Вихідний сигнал інтегратора постійно зростає з плином часу,
утворюючи пилкоподібний (зубчастий) сигнал, який відповідає розміру
вхідного сигналу. Суть цієї фази полягає в додаванні вхідного сигналу
протягом заданого періоду часу, подібно до процесу інтегрування.
Фаза зменшення починається, коли після завершення фази збільшення
до інтегратора подається опорна напруга протилежної полярності. В
результаті вихідний сигнал інтегратора починає лінійно зменшуватися,
прагнучи досягти нуля. Під час цієї фази використовується лічильник, який
відстежує час. Лічильник зупиняється, коли вихідний сигнал інтегратора
перетинає нульовий рівень, що виявляється детектором перетину нуля. Час,
виміряний лічильником протягом цієї фази, безпосередньо відображає вхідну
напругу.

48

Інтегруючі ПАІДКО дають кілька переваг, підвищуючи їхню
корисність у різноманітних прецизійних вимірювальних застосуваннях.
Відмінні характеристики інтегрованих ПАІДКО: висока роздільна
здатність, стійкий шум, придушення перешкод та висока лінійність роблять
їх привабливою альтернативою для певних застосувань, що вимагають цих
можливостей.
Однією з найважливіших переваг використання ПАІДКО є їхня висока
роздільна здатність. Метод перетворення базується на вимірюванні часу з
винятковою точністю. Ця висока роздільна здатність особливо корисна в тих
випадках, коли необхідно точно фіксувати навіть найменші зміни вхідного
сигналу.
Інтегруючі перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові
операнди ефективно придушують шум методом подвійного нахилу, де шум
згладжується під час інтегрування, що помітно зменшує його вплив на
вимірювання.
Лінійність інтегруючих ПАІДКО є винятковою, оскільки перетворення
включає лінійне наростання та вимірювання часу, які можна точно
контролювати. Завдяки високій лінійності ПАІДКО вихідний сигнал прямо
пропорційний вхідному.
Інтегруючі ПАІДКО мають повільну швидкість перетворення. Це
результат їхньої роботи, яка включає інтегрування з подальшою
деінтеграцією. Цей послідовний процес за своєю суттю обмежує швидкість
перетворення.
Інтегруючі ПАІДКО зазвичай використовуються в ЦММ завдяки своїй
ефективності. Цей метод пропонує простий, але ефективний спосіб
перетворення напруги в цифрові дані. Його вбудована здатність ігнорувати
шумові сплески під час вимірювань робить його добре придатним для ЦММ,
підвищуючи точність.

49

Інтегруючі перетворювачі аналогової інформації в двійково-кодові
операнди широко використовуються в інших прецизійних вимірювальних
інструментах, таких як аналізатори імпедансу та LCR-метри, які оцінюють
індуктивність (L), ємність (C) та опір (R). Ці прилади вимагають виняткової
лінійності та високої роздільної здатності, що забезпечуються інтегруючими
ПАІДКО.

2.1.4 Конвеєрний метод

Конвеєрні ПАІДКО розділяє процес перетворення на окремі етапи [28,
29]. Кожен із цих етапів бере на себе відповідальність за обробку
визначеного сегмента цифрового виводу. На відміну від послідовної обробки,
яка є в інших видах ПАІДКО, етапи перетворення конвеєрного
перетворювача працюють паралельно, що дозволяє досягти підвищених
коефіцієнтів перетворення, як у паралельного перетворювача.
Конвеєрний ПАІДКО складається з окремих етапів, які одночасно
обробляють різні сегменти процедури перетворення. Ця паралельна робота
забезпечує високі швидкості перетворення в конвеєрних ПАІДКО, причому
на загальну тривалість перетворення впливає найдовший етап.
Конвеєрні ПАІДКО регулюють роздільну здатність без значного
впливу на швидкість перетворення. Ця адаптивність досягається за рахунок
включення додаткових етапів у конвеєр, тим самим вносячи додаткові
розряди в кінцевий результат. Приклад конвеєрного ПАІДКО представлено
на рис. 2.5.

50

VREF Вибірка та
Σ x4
зберігання ч
ПАІДКО ЦАП

VIN
Етап 1 Етап 2 Етап 3 Етап 4 ПАІДКО
3 біт 3 біт 3 біт 3 біт 4 біт
Цифрова корекція похибок
12 біт

Рис. 2.5. Образно-знакова модель конвеєрного перетворювача аналогової
інформації в двійково-кодові операнди для n=12
Конвеєрні ПАІДКО структуровані як послідовність взаємопов'язаних
етапів, що утворюють каскадну схему. Кожен етап у конвеєрі бере на себе
завдання вирішення певної частки загальної кількості розрядів, залучених до
процесу перетворення. За винятком останнього етапу, кожен типовий етап
включає такі компоненти, як схема вибірки та зберігання, допоміжний
ПАІДКО, підсилювач залишку (x4) та схема цифрової корекції похибок.
Вихідні дані, отримані з кожного етапу, передаються на наступний етап, тим
самим керуючи обробкою наступних наборів розрядів. Завдяки фрагментації
процесу перетворення на більш керовані сегменти та їх одночасній обробці
конвеєрні ПАІДКО можуть досягти підвищеної пропускної здатності даних.
Кожен етап конвеєрного ПАІДКО містить схему вибірки та зберігання,
яка миттєво фіксує аналоговий вхідний сигнал та утримує його значення
протягом усього перетворення. Ця стабільність гарантує, що наступні етапи
можуть виконувати точні перетворення навіть на високих швидкостях.
Після схеми вибірки та зберігання аналоговий сигнал надходить до
допоміжного ПАІДКО, перетворювача з низькою роздільною здатністю, який
витягує кілька цифрових розрядів із вибіркового входу. Цей цифровий вихід

51

використовується для генерації аналогового наближення, яке потім
порівнюється з вихідним зразком для отримання залишку, що містить решту
інформації. Підсилювач залишку посилює цей залишок, гарантуючи, що
наступний етап повністю використовує свій діапазон та залишається
ізольованим від впливу навантаження.
Коли залишок проходить через конвеєр, розбіжності, що виникли на
попередніх етапах, мають тенденцію до поширення. Схема цифрової корекції
похибок протидіє цим розбіжностям, використовуючи цифровий вихід
кожного етапу для виправлення вихідного сигналу попередніх етапів, що
включає вимірювання похибок та застосування компенсаційних коригувань
до цифрових виходів.
Конвеєрні ПАІДКО забезпечують швидке перетворення аналогових
сигналів у цифрові завдяки розбиттю процесу на паралельні етапи. Це
дозволяє безперервно дискретизувати з високою швидкістю, що особливо
цінно для цифрового зв’язку та візуалізації.
Ще однією помітною перевагою конвеєрних ПАІДКО є легка
масштабованість за роздільною здатністю. Загальна роздільна здатність
визначається сумою розрядів кожного етапу без суттєвого ускладнення
кожного з них, що дозволяє досягати вищої точності.
Помітним недоліком, пов'язаним з конвеєрними ПАІДКО, є затримка,
яка спричинена проходженням сигналу через n-етапів, кожен з яких додає
один тактовий цикл до часу очікування цифрового виходу.
Ще одним недоліком конвеєрних ПАІДКО є висока складність, де
кожен етап потребує власного ПАІДКО, схеми вибірки, підсилювача
залишку й модуля корекції, що ускладнює реалізацію порівняно з
простішими архітектурами, такими як ПАІДКО послідовного наближення.
У галузі цифрового зв'язку перетворення аналогових сигналів у
цифрові дані, що піддаються маніпулюванню цифровими схемами, є
надзвичайно важливим процесом. Власне високошвидкісне перетворення,

52

яке демонструють конвеєрні ПАІДКО, робить їх надзвичайно придатними
для роботи з широким спектром широкосмугових сигналів.
Програмно-визначене радіо (SDR) реалізує численні функції
радіозв'язку в програмному забезпеченні, тим самим забезпечуючи численні
стандарти зв'язку. Конвеєрні ПАІДКО є критично важливими в
застосуваннях SDR, оскільки вони швидко перетворюють широкосмугові
радіосигнали в цифровий формат, що дозволяє обробляти їх у режимі
реального часу.
У галузі стандартів бездротового зв'язку, таких як LTE, 5G та інші,
необхідність підвищення швидкості передачі даних змушує використовувати
ПАІДКО, що мають подвійні можливості високошвидкісної роботи та
похвальну роздільну здатність. У цій галузі здатність конвеєрних ПАІДКО
забезпечувати високі частоти дискретизації в поєднанні із середньою та
високою роздільною здатністю ставить їх в найкращі умови для задоволення
вимог таких застосувань.
Галузь цифрової обробки зображень створює сценарії, де захоплення
зображень високої роздільної здатності з підвищеною частотою кадрів
набуває першорядного значення. У цьому контексті конвеєрні ПАІДКО
постають як вишукано налаштовані інструменти, що вміло підходять для
виконання поставлених завдань завдяки своїй здатності керувати жорсткими
вимогами високошвидкісного перетворення даних з високою роздільною
здатністю, необхідного в сучасних системах обробки зображень.
У галузі цифрових камер, де сенсор керує перетворенням падаючого
світла на аналоговий сигнал, роль конвеєрних ПАІДКО стає ключовою. Їхня
функція полягає в перетворенні цієї аналогової інформації на цифрову
конструкцію, що характеризується підвищеною роздільною здатністю та
частотою кадрів. Ця здатність має особливе значення в системах високої та
надвисокої чіткості, де ретельне відтворення візуальної інформації є
надзвичайно важливим.

53

Для швидкого отримання детальних зображень у медичних пристроях
візуалізації, таких як МРТ, потрібні висока роздільна здатність та висока
швидкість. Конвеєрні ПАІДКО дозволяють цим системам перетворювати
високосмугові аналогові сигнали, що генеруються датчиками зображення, у
цифрову форму з необхідною швидкістю та роздільною здатністю.
Системи машинного зору використовуються в промислових
застосуваннях для контролю якості, сортування та автоматизації. Ці системи
потребують ПАІДКО, які можуть отримувати зображення з високою
швидкістю, зберігаючи при цьому достатню роздільну здатність для
здійснення точних оцінок та вибору. Властивості конвеєрних ПАІДКО добре
відповідають цим потребам.

2.2 Якісна характеристика методів перетворення аналогової інформації
в двійково-кодові операнди

Нижче наведено якісна характеристики на таб. 2.1, що містить
переваги, недоліки та застосування в СКС основних методів перетворення.
Така форма подачі дозволяє швидко оцінити характеристики того чи іншого
методу.
Таблиця 2.1.
Якісна характеристика існуючих методів перетворення аналогової
інформації в двійково-кодові операнди
Застосування в
Метод Переваги Недоліки
СКС

Масштабованість;
Надвисока
Високе Надшвидкісний
швидкість
Паралельний енергоспоживання; збір даних;
дискретизації;
Складність для вищої Обробка відео
Простота
роздільної здатності

54

Високошвидкісне Цифрова
перетворення; Затримка; комунікація;
Конвеєрний
Масштабованість Складність Цифрова
роздільної здатності візуалізація

Обмеження роздільної
здатності;
Повільніша швидкість
Ефективність на перетворення при
помірних високій роздільній Реєстрація даних;
Послідовного
швидкостях; здатності; Інтерфейси
наближення
Низьке Чутливість до датчиків
енергоспоживання тремтіння тактової
частоти;
Похибки лінійності;
Імпульс збоїв

Висока роздільна
здатність; Цифрові
Придушення шуму Низький коефіцієнт мультиметри;
Інтегруючий
та перешкод; конверсії Вимірювальні
Висока лінійність прилади

2.3 Класифікація перетворювачів аналогової інформації в двійково-
кодові операнди
ПАІДКО класифікуються за кількома ключовими ознаками, а саме:
метод перетворення, архітектура, потужність споживання, частота
дискретизації та роздільна здатність. Схема класифікації ПАІДКО
представлена на рис. 2.6.

55

Перетворювачі аналогової
інформації в двійково-
кодові операнди
За методом За споживанням
За архітектурою
перетворення енергії
Автономні Вбудовані
Паралельні Малопотужні
Послідовного
Стандартні
наближення
Конвеєрні Енергозатратні
Інтегруючі
За частотою За роздільною
дискретизації здатністю
Повільні Малоточні
Помірні Середньоточні
Швидкі Точні
Надшвидкі Надточні
сні

Рис. 2.6. Схема класифікації перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди
2.4 Аналіз існуючих перетворювачів
У процесі евристичного дослідження створено множину моделей
серійно випускових інтегральних перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди, що охоплюють широкий спектр сучасних
пристроїв провідних фірм.
Відібрано моделі різних фірм, а саме: HI7190, HI7191, ISL26102,
ISL26132 та RAA730101 фірми Renesas Electronics Corporation;

56

ADC120, ADC1283, RHF1201, RHF1401 та RHFAD128 фірм
STMicroelectronics NV;
MCP3905A, MCP3910, MCP3919, MCP3465R і MCP3905L фірми
Microchip Technology Incorporated;
AD7386-4, AD7383-4, AD7389-4, AD7606C-16 та AD7606C-18 фірми
Analog Devices Incorporated;
ADS1220, ADS1262, ADS1261, ADS1246 та ADS131B23 фірми Texas
Instruments Incorporated.
Нормалізація чисел у реляційній моделі даних ПАІДКО і для їх
гістограм необхідна для уніфікації, коректного аналізу та порівняння
числових значень [33].
У реляційній моделі даних ПАІДКО нормалізація дозволяє уникнути
неоднозначності, звести всі значення до спільного формату чи одиниць
вимірювання, підвищити точність обчислень, спростити агрегацію даних, і
підготувати їх до статистичного аналізу або машинного навчання.
У контексті гістограми ПАІДКО нормалізація потрібна для
перетворення абсолютних частот у відносні або щільність, що дає
можливість порівнювати вибірки різного обсягу, правильно інтерпретувати
ймовірності, накладати аналітичні функції, та уніфікувати масштаби при
візуалізації.
Таким чином, нормалізація є ключовим етапом для забезпечення
точності, порівнюваності та коректного представлення числових даних у
моделях даних та гістограм ПАІДКО.

57

Таблиця 2.2.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди фірми Renesas Electronics Corporation
№
1 2 3 4 5 6 7
1 HI7190 24 -40 85 10 32,5 1 29,47 5
2 HI7191 24 -40 85 10 32,5 1 22,92 5
3 ISL26102 24 -40 105 0,004 54,75 2 7,11 5,25
4 ISL26132 24 -40 105 0,08 49,6 4 6 5
5 RAA730101 16 -40 125 20 10 4 10 5,5
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.7 гістограми цих
показників моделей фірми Renesas Electronics Corporation.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
HI7190 HI7191 ISL26102 ISL26132 RAA730101
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.7. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми Renesas Electronics Corporation

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
58

Для вибору найкращої моделі фірми Renesas Electronics Corporation
здійснено порівняльний аналіз моделей на основі гістограми техніко-
економічних показників.
Усі досліджувані моделі мають однакову роздільну здатність, за
винятком моделі RAA730101, яка характеризується найменшою розрядністю
серед аналізованих зразків.
Найбільший допустимий температурний діапазон має модель
RAA730101, а найменший мають HI7190 та HI7191.
Модель RAA730101 забезпечує найбільшу частоту дискретизації, а
ISL26102 найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель RAA730101, а найбільшу кількість споживання має
модель ISL26102.
Моделі ISL26132 та RAA730101 мають найбільшу кількість каналів, а
найменше мають HI7190 та HI7191.
З огляду на вартість, найбільш економічною виявилася модель
ISL26132. Натомість HI7190 має найвищу ціну.
Порівняння напруги живлення показало, що модель RAA730101
потребує найбільшу напругу.
Моделі HI7190, HI7191 та ISL26132 функціонують при найменших
робочих напругах живлення, але це знижує завадостійкості системи при
малих аналогових сигналів.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, найкращою моделлю серед продукції фіпми Renesas Electronics
Corporation є RAA730101 завдяки діапазону допустимої температури, високої
частоти дискретизації, низькому потужності споживання та великої кількості
каналів. Однак, вона уступає іншим моделям за роздільною здатністю,
вартістю та напругою живлення.

59

Таблиця 2.3.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди фірми STMicroelectronics NV
№
1 2 3 4 5 6 7
1 ADC120 12 -40 125 1 6,6 8 2,90 3,6
2 ADC1283 12 -40 125 0.2 3,2 8 1,49 5,5
3 RHF1201 12 -55 125 50 100 1 1981,12 3,3
4 RHF1401 14 -55 125 20 85 1 4264,31 2,7
5 RHFAD128 12 -55 125 1 7,2 8 1577,19 3,6
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.8 гістограми цих
показників моделей фірми STMicroelectronics NV.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
ADC120 ADC1283 RHF1201 RHF1401 RHFAD128
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.8. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми STMicroelectronics NV

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
60

Для вибору найкращої моделі фірми STMicroelectronics NV здійснено
порівняльний аналіз моделей на основі гістограми техніко-економічних
показників.
Усі досліджувані моделі мають однакову роздільну здатність, за
винятком моделі RHF1401, яка характеризується найбільшою розрядністю
серед аналізованих зразків.
Найбільший допустимий температурний діапазон має моделі RHF1201,
RHF1401 та RHFAD128, а найменший мають ADC120 та ADC1283.
Модель RHF1201 забезпечує найбільшу частоту дискретизації, а
ADC1283 найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель ADC1283, а найбільшу кількість споживання має модель
RHF1201.
Моделі ADC120, ADC1283 та RHFAD128 мають найбільшу кількість
каналів, а найменше мають RHF1201 та RHF1401.
З огляду на вартість, найбільш економічною виявилася модель
ADC1283. Натомість RHF1401 виявилась найдорожчою.
Порівняння напруги живлення показало, що модель ADC1283 потребує
найбільшу напругу
Модель RHF1401 функціонує при найменших робочих напругах
живлення, але це знижує завадостійкості системи при малих аналогових
сигналів.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, найкращою моделлю серед продукції фірми STMicroelectronics
NV є ADC1283 завдяки низькому потужності споживання, великої кількості
каналів та низькою вартістю. Однак, вона уступає іншим моделям за
роздільною здатністю, діапазоном допустимої температури, швидкістю
частоти дискретизації та напруги живлення.

61

Таблиця 2.4.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди фірми Microchip Technology Incorporated
№
1 2 3 4 5 6 7
1 MCP3905A 16 -40 125 14 22 2 1,36 5,5
2 MCP3910 24 -40 125 125 14,4 2 1,46 3,6
3 MCP3919 24 -40 125 125 11,16 3 1,64 3,6
4 MCP3465R 16 -40 125 153,6 7,92 2 1,72 3,6
5 MCP3905L 16 -40 125 14 14,4 2 1,81 5,5
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.9 гістограми цих
показників моделей фірми Microchip Technology Incorporated.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
MCP3905A MCP3910 MCP3919 MCP3465R MCP3905L
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.9. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми Microchip Technology
Incorporated

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
62

Для вибору найкращої моделі перетворювача аналогової інформації в
двійково-кодові операнди фірми Microchip Technology Incorporated здійснено
порівняльний аналіз моделей на основі гістограми техніко-економічних
показників.
За роздільною здатністю, моделі MCP3910 та MCP3919 забезпечують
найвищу роздільну здатність.
Усі досліджувані моделі мають однаковий допустимий діапазон
температури.
Модель MCP3465R забезпечує найбільшу частоту дискретизації, а
MCP3905A та MCP3905L найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель MCP3465R, а найбільшу кількість споживання має модель
MCP3905A.
Модель MCP3919 має найбільшу кількість каналів.
З огляду на вартість, найбільш економічною виявилася модель
MCP3905A. Натомість MCP3905L виявилась найдорожчою.
Порівняння напруги живлення показало, що моделі MCP3905A та
MCP3905L потребують найбільшу напругу.
Всі інші моделі функціонують при найменших робочих напругах
живлення, але це знижує завадостійкості системи при малих аналогових
сигналів.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, найкращою моделлю перетворювача аналогової інформації в
двійково-кодові операнди серед продукції фірми Microchip Technology
Incorporated є MCP3919 завдяки високій роздільній здатності, великої
кількості каналів підключення та низької робочої напруги живлення. Однак,
вона уступає іншим моделям за частотою дискретизації, потужністю
споживання енергії та вартістю.

63

Таблиця 2.5.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми Analog Devices Inc
№
1 2 3 4 5 6 7
1 AD7386-4 16 -40 125 4 83 4 23,04 3,6
2 AD7383-4 16 -40 125 4 186 4 23,04 3,6
3 AD7389-4 16 -40 125 2 83 4 23,04 3,6
4 AD7606C-16 16 -40 125 1 47 8 27,29 5
5 AD7606C-18 18 -40 125 1 245 8 30,97 5,25
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.10 гістограми цих
показників моделей фірми Analog Devices Incorporated.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
AD7386-4 AD7383-4 AD7389-4 AD7606C-16 AD7606C-18
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.10. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми Analog Devices Incorporated

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
64

Для вибору найкращої моделі фірми Analog Devices здійснено
порівняльний аналіз моделей на основі гістограми техніко-економічних
показників.
Усі досліджувані моделі мають однакову роздільну здатність, за
винятком моделі AD7606C-18, яка характеризується найбільшою
розрядністю серед аналізованих зразків.
Усі досліджувані моделі мають однаковий допустимий діапазон
температури.
Моделі AD7383-4 та AD7386-4 забезпечують найбільшу частоту
дискретизації, а AD7606C-16 та AD7606C-18 найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель AD7606C-16, а найбільшу кількість споживання має
модель AD7606C-18.
Моделі AD7606C-16 та AD7606C-18 мають найбільшу кількість каналів
підключення.
З огляду на вартість, найбільш економічними виявилися моделі
AD7383-4, AD7386-4 та AD7389-4. Натомість AD7606C-18 виявилась
найдорожчою моделлю серед усіх.
Порівняння напруги живлення показало, що модель AD7606C-18
потребує найбільшу напругу, що є недоліком.
Моделі AD7383-4, AD7386-4 та AD7389-4 функціонують при
найменших напругах, але питання завадостійкості погіршується.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, що наведено на рис. 2.9, найкращою моделлю серед продукції
фірми Analog Devices Incorporated є AD7606С-16 завдяки низькому
потужності споживання та великої кількості каналів. Однак, вона уступає
іншим моделям за роздільною здатністю, частотою дискретизації, вартістю та
напругою живлення.

65

Таблиця 2.6.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди фірми Texas Instruments Incorporated
№
1 2 3 4 5 6 7
1 ADS1220 24 -40 125 2 1,4 4 3,28 5,5
2 ADS1262 32 -40 125 38 27 10 8,615 5,25
3 ADS1261 24 -40 125 40 20 10 6,582 5.25
4 ADS1246 24 -40 105 2 2,3 1 3,17 5,25
5 ADS131B23 24 -40 125 64 29 3 5,25 16
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.11 гістограми цих
показників моделей фірми Texas Instruments Incorporated.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
ADS1220 ADS1262 ADS1261 ADS1246 ADS131B23
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.11. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди фірми Texas Instruments Incorporated

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
66

Для вибору найкращої моделі фірми Texas Instruments Incorporated
здійснено порівняльний аналіз моделей на основі гістограми техніко-
економічних показників.
Усі досліджувані моделі мають однакову роздільну здатність, за
винятком моделі ADS1262, яка характеризується найбільшою розрядністю
серед аналізованих зразків.
Усі досліджувані моделі мають однаковий допустимий діапазон
температури, крім ADS1246, яка має найнижчий.
Модель ADS131B23 забезпечує найбільшу частоту дискретизації, а
ADS1220 та ADS1246 найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель ADS1220, а найбільшу кількість споживання енергії має
модель ADS131B23.
Моделі ADS1262 та ADS1261 мають найбільшу кількість каналів
підключення, а найменшу кількість має модель ADS1246.
З огляду на вартість, найбільш економічною виявилася модель
ADS1220. Натомість ADS1262 виявилась найдорожчою моделлю серед усіх
розглянутих.
Порівняння напруги живлення показало, що модель ADS131B23
потребує найбільшу напругу.
Моделі ADS1262, ADS1261 та ADS1246 функціонують при найменших
робочих напругах живлення, але це знижує завадостійкості системи при
малих аналогових сигналів.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, найкращою моделлю серед продукції фірми Texas Instruments
Incorporated є ADS1262 завдяки високої роздільної здатності, широкому
діапазону допустимої температури, великої кількості каналів підключення та
меншої напруги живлення. Однак, вона уступає іншим моделям за частотою
дискретизації, потужністю споживання енергії та вартістю.

67

Таблиця 2.7.
Реляційна модель даних ТЕП перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм
№
1 2 3 4 5 6 7
1 RAA730101 16 -40 125 20 10 4 10 5,5
2 ADC1283 12 -40 125 0,2 3,2 8 1,49 5,5
3 MCP3919 24 -40 125 125 11,16 3 1,64 3,6

4 16 -40 125 1 47 8 27,29 5
AD7606C-16
5 ADS1262 32 -40 125 38 27 10 8,615 5,25
Для прискорення аналізу нижче наведено на рис. 2.12 гістограми цих
показників моделей існуючих фірм.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
RAA730101 ADC1283 MCP3919 AD7606С-16 ADS1262
1 - Розрядність (біт) 2 - Температура (°C) 3 - Частота (МГц)
4 - Потужність споживання (мВт) 5 - Кількість каналів (К) 6 - Вартість ($)
7 - Напруга живлення (В)

Рис. 2.12. Гістограма показників ТЕП для перетворювачів аналогової
інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм

Назва продукту
Розрядність (біт)
Температура (°C)
Частота (МГц)
Потужність
споживання (мВт)
Кількість каналів
(К)
Вартість ($)
Напруга
живлення (В)
68

Для вибору найкращої моделі існуючих фірм здійснено порівняльний
аналіз моделей на основі гістограми техніко-економічних показників.
За роздільною здатністю, моделі ADS1262 забезпечує найвищу
роздільну здатність.
Усі досліджувані моделі мають однаковий допустимий діапазон
температури.
Модель MCP3919 забезпечує найбільшу частоту дискретизації, а
ADC1283 найменшу.
За критерієм енергоспоживання, найменшу потужність споживання
енергії має модель ADC1283, а найбільшу кількість споживання має модель
AD7606С-16.
Моделі ADS1262 мають найбільшу кількість каналів, а найменшу
кількість має модель MCP3919.
З огляду на вартість, найбільш економічною виявилася модель
ADC1283. Натомість AD7606С-16 виявилась найдорожчою.
Порівняння напруги живлення показало, що моделі RAA730101 та
ADC1283 потребують найбільшу напругу.
Моделі MCP3919 та AD7606С-16 функціонують при найменших
робочих напругах живлення, але це знижує завадостійкості системи при
малих аналогових сигналів.
Таким чином, зважаючи на всі розглянуті техніко-економічні
показники, найкращою моделлю серед продукції існуючих фірм є ADS1262
завдяки високої розрядності та великої кількості каналів. Однак, вона уступає
іншим моделям за частотою дискретизації, потужністю споживання, вартістю
та напругою живлення.

69

Висновок до розділу 2
На основі проведених аналізів існуючих сучасних автономних моделей
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди отримав
подальший розвиток підходу до створення розширених класифікацій, які
дозволяють читко визначити місце потрібної моделі в системі, що
проектується.
Створена множина моделей серійно випускових інтегральних
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди
відповідних фірм на базі евристичного методу.
Визначені ключові техніко-економічні показники, що мають
найбільший вплив на вибір перетворювача аналогової інформацію в
двійково-кодові операнди.
Створено реляційні моделі для представлення ключових техніко-
економічних показників різних перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди.
Побудовані гістограми нормованих ТЕП для перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм, які
зменшують час визначення найкращої моделі за багатьма техніко-
економічними показниками.
Визначено найкращу модель перетворювача відповідної фірми за
результатами порівняльного аналізу нормованих гістограм.
Сучасні ПАІДКО активно інтегруються в багатофункціональні
обчислювальні системи, зокрема в гібридні мікроконтролери, які поєднують
можливості цифрової логіки та аналогових підсистем. Саме в таких
мікроконтролерах ПАІДКО відіграють фундаментальну роль у взаємодії з
датчиками та аналоговими модулями, забезпечуючи високоточне
вимірювання фізичних параметрів у режимі реального часу.

70

У наступному розділі досліджуються моделі гібридних
мікроконтролерів, тобто моделі МК з вбудованими перетворювачами
аналогової інформації в двійково-кодові операнди в єдиному кристалі.

71

РОЗДІЛ 3
АНАЛІЗ ВБУДОВАНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ АНАЛОГОВОЇ
ІНФОРМАЦІЇ В ДВІЙКОВО-КОДОВІ ОПЕРАНДИ

В сучасних умовах інтенсивного розвитку інформаційних технологій
виникають проблеми, що пов’язані з необхідністю ефективного
використання внутрішніх енергетичних ресурсів кристалу для поліпшення
характеристик серійно випускових гібридних мікросхем.
В даний час багато зарубіжних фірм випускають мікроконтролері з
вбудованими перетворювачами аналогової інформації в двійково-кодові
операнди [30].
Тому доцільно провести дослідження з множини існуючих гібридних
мікроконтролерів тих, які не в повної мірі використовують внутрішній
енергетичний ресурс кристалу для подальшого його вдосконалення.
Для досягнення поставленої мети вирішені наступні завдання:
– створена множина гібридних мікроконтролерів на основі евристики;
– побудована реляційна модель даних за технічними параметрами
визначених типів ГМК;
– проведено порівняльний аналіз і виявлена модель ГМК, що мають
найбільше значення за внутрішнім енергетичним ресурсом кристала.
Реляційна модель даних за ключовими параметрами [31], а саме: n –
розрядність кристалу ГМК, потужність розсіювання кристалу ГМК, загальна
потужність споживання ГМК, коефіцієнт внутрішнього енергетичного запасу
кристала ГМК.
Останній визначається через ділення значення потужності розсіювання
кристалу на величину значення загальної потужності споживання ГМК.

72

3.1 Методика визначення найкращих моделей гібридних
мікроконтролерів

У процесі евристичного дослідження створюється множина моделей
гібридних мікроконтролерів, що охоплюють широкий спектр сучасних
пристроїв провідних виробників.
Для дослідження вибрано моделі ГМК різних фірм, а саме:
– RA0E1 (Renesas Electronics);
– STM32F103C8T6 (STMicroelectronics);
– PIC18F2480 (Microchip Technology);
– MAX32690 (Analog Devices);
– MSP430G2452 (Texas Instruments).

Для дослідження визначеної множини ГМК створюється реляційна
модель даних за технічними параметрами, що наведено в табл. 3.1.

Таблиця 3.1.
Реляційна модель даних множини гібридних мікроконтролерів
Моделі ГМК
Tmax, U, I, f, n,
№ різних фірм
°C В А МГц біт
виробників
1 RA0E1 +105 5,5 5 32 12
2 STM32F103C8 +85 3,6 50 72 12
3 PIC18F2480 +125 5,5 44 40 10
4 MAX32690 +105 3,3 13,44 120 12
5 MSP430G2452 +85 3,6 3,52 16 10

Для визначення внутрішнього енергетичного ресурсу кристалу
створено реляційна модель даних за параметрами розрядності, потужності

73

розсіюванню кристалу ГМК, загальної потужності споживання ГМК та
коефіцієнту запасу енергії кристалу ГМК, які представлені в табл. 3.2.
Для цього створюється узагальнена інформаційна модель має
наступний вигляд
β (n, Pр, U, I, f,), (3.1)

де Tс – максимальна температура;
U – максимальна допустима робоча напруга;
I – максимально допустимий робочий струм;
f – максимального допустима робоча частота;
n – розрядність;
Pр – потужність розсіювання, яка обчислюється за формулою [32]:
150-T
Pр= с , (3.2)
0,23

Створюється на підставі моделі (3.1) створюються умовні критерії, які
мають відповідні фізичні тлумачення:
P5
КР – величина, що характеризує діапазон потужності розсіювання
кристалу ГМК за № 5 табл. 3.1;
P5 150 - T
КР = max (3.3)
0,23

P5
= – величина, що характеризує постійну потужність споживання ГМК
за № 5 табл. 3.1;
P5
= = I ∙ U (3.4)

P5
~ – величина, що характеризує змінну потужність споживання ГМК за
№ 5 табл. 3.1;

P5
~ = U2 ∙ f ∙ 106 ∙ 40 ∙ 10-12 (3.5)

74

P5
об.– величина, що характеризує загальної потужності споживання
ГМК;

P5
об. = P5
= + P5
~ (3.6)

K5
Р – величина, що характеризує діапазон коефіцієнту запасу енергії
кристалу ГМК за № 5 табл. 3.1.
5
P
K5 = КР
Р 5 (3.7)
Pоб.

Дані по розрахунку умовних критеріїв за формулами (3.2 – 3.7)
наведено в табл. 3.2.

Таблиця 3.2.
Реляційна модель даних за параметрами розрядності, потужності
розсіюванню кристалу ГМК, загальної потужності споживання ГМК та
коефіцієнту запасу енергії кристалу ГМК
Моделі ГМК
№ різних фірм
виробників
А В С D
1 RA0E1 12 195,7 66,2 3
2 STM32F103C8 12 282,6 217,3 1,3
3 PIC18F2480 10 108,7 290,4 0,43
4 MAX32690 12 195,7 96,7 0,2
5 MSP430G2452 10 282,6 21 13,5

n – розрядність
інформації
Потужність
розсіювання кристалу
ГМК
Загальна потужність
споживання ГМК
Коефіцієнт запасу
енергії кристалу ГМК
75

Аналіз результатів наведених у табл. 3.2 показав, що для дослідника
вибір найкращої моделі дуже тривалий та трудомісткий при умовах великого
об’єму існуючих серійно випускових мікроконтролерів із вбудованими
перетворювачами аналогової інформації в двійково-кодові операнди.
Тому для усунення цього недоліку запропоновано метод візуалізації,
який базується на використанні гістограми, що побудована за основними
еквівалентами визначених параметрів ГМК на базі нормалізації чисел [34].
Нормалізація чисел у реляційній моделі даних ГМК і для їх гістограми
необхідна для уніфікації, коректного аналізу та порівняння числових значень.
У реляційній моделі даних ГМК нормалізація дозволяє уникнути
неоднозначності, звести всі значення до спільного формату чи одиниць
вимірювання, підвищити точність обчислень, спростити агрегацію даних, і
підготувати їх до статистичного аналізу або машинного навчання.
У контексті гістограми ГМК нормалізація потрібна для перетворення
абсолютних частот у відносні або щільність, що дає можливість порівнювати
вибірки різного обсягу, правильно інтерпретувати ймовірності, накладати
аналітичні функції, та уніфікувати масштаби при візуалізації.
Таким чином, нормалізація є ключовим етапом для забезпечення
точності, порівнюваності та коректного представлення числових даних у
моделях даних та гістограм ГМК.
На рис. 3.1 представлено приклад гістограми для запропонованої
множини ГМК, який наведено в табл. 3.2.

76

1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D
RA0E1 STM32F103C8T6 РIC18F2480 MAX3269 МSP430G2452
0

Рис. 3.1. Гістограма даних еквівалентів за параметрами гібридних
мікроконтролерів

A, B, C, D – букви відповідають даним еквівалентів параметрів
наведених у табл. 3.2, а саме:
А – розрядність інформації;
В – еквівалент потужність розсіювання кристалу ГМК;
С – еквівалент потужність споживання серійно інтегрованих
випускових ГМК;
D – еквівалент коефіцієнту внутрішнього енергетичного ресурсу
кристала.
Аналіз гістограми показав, що найкращою моделлю ГМК є
MSP430G2452 фірми Texas Instruments завдяки високому внутрішньому
ресурсу кристалу, що дозволяє його вдосконалювати.

Висновок до розділу 3

77

Отже, в цьому розділі створена множина моделей серійно випускових
інтегральних гібридних мікроконтролерів відповідних фірм на базі
евристичного методу.
Визначені ключові технічні показники, що мають найбільший вплив на
вибір гібридного мікроконтролера.
Створено реляційні моделі для представлення технічних показників
різних гібридних мікроконтролерів.
Побудовано гістограму нормованих технічних показників для
гібридних мікроконтролерів існуючих фірм, які зменшують час визначення
найкращої моделі за багатьма техніко-економічними показниками.
За результатами порівняльного аналізу гістограми (рис. 3.1) визначено
найкращу модель гібридного мікроконтролера MSP430G2452 фірми Texas
Instruments.
Це дозволяє розробнику вдосконалювати цю мікросхему або через
розширення діапазону робочої температури, або збільшення робочої частоти,
або збільшення завадостійкості через підвищення напруги споживання.

ВИСНОВКИ

78

У кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» розв’язане
актуальне проблемне завдання шляхом визначення найкращої фірми через
ефективні моделі серійно випускових інтегральних перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди та гібридних
мікроконтролерів шляхом порівняльного аналізу одночасно за багатьма
ключовими параметрами в існуючої їх множини, що базується на
евристичному методі, методі візуалізації схемних відношень та створенні
реляційних моделей даних за ключовими техніко-економічними
показниками.
Розглянути основні визначення та поняття аналогових та цифрових
сигналів, їх переваг та недоліків.
На підставі аналізу застосування перетворювачів аналогової інформації
в двійково-кодові операнди побудовано модель основних галузей їх
застосування.
На основі проведених аналізів існуючих сучасних автономних моделей
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди отримав
подальший розвиток підходу до створення розширених класифікацій, які
дозволяють читко визначити місце потрібної моделі в системі, що
проектується.
Створена множина моделей серійно випускових інтегральних
перетворювачів аналогової інформації в двійково-кодові операнди
відповідних фірм на базі евристичного методу.
Визначені ключові техніко-економічні показники, що мають
найбільший вплив на вибір перетворювача аналогової інформацію в
двійково-кодові операнди.
Створено реляційні моделі для представлення ключових техніко-
економічних показників різних перетворювачів аналогової інформації в
двійково-кодові операнди.

79

Побудовані гістограми нормованих ТЕП для перетворювачів
аналогової інформації в двійково-кодові операнди існуючих фірм, які
зменшують час визначення найкращої моделі за багатьма техніко-
економічними показниками.
Визначено найкращу модель перетворювача ADS1262 фірми Texas
Instruments за результатами порівняльного аналізу нормованих гістограм.
Сучасні ПАІДКО активно інтегруються в багатофункціональні
обчислювальні системи, зокрема в гібридні мікроконтролери, які поєднують
можливості цифрової логіки та аналогових підсистем. Саме в таких
мікроконтролерах ПАІДКО відіграють фундаментальну роль у взаємодії з
датчиками та аналоговими модулями, забезпечуючи високоточне
вимірювання фізичних параметрів у режимі реального часу.
Створена множина моделей серійно випускових інтегральних
гібридних мікроконтролерів відповідних фірм на базі евристичного методу.
Визначені ключові технічні показники, що мають найбільший вплив на
вибір гібридного мікроконтролера.
Створено реляційні моделі для представлення технічних показників
різних гібридних мікроконтролерів.
Побудовано гістограму нормованих технічних показників для
гібридних мікроконтролерів існуючих фірм, які зменшують час визначення
найкращої моделі за багатьма техніко-економічними показниками.
За результатами порівняльного аналізу гістограми визначено найкращу
модель гібридного мікроконтролера MSP430G2452 фірми Texas Instruments.
Це дозволяє розробнику вдосконалювати цю мікросхему або через
розширення діапазону робочої температури, або через збільшення робочої
частоти, або збільшення завадостійкості через підвищення напруги
споживання.

80

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. B. McHugh. (2021). Evaluating ADC and DAC Performance
Characteristics. Per Vices Corp., pervices.com. https://www.mwrf.com/
technologies/components/semiconductors/article/21165079/per-vices-corp-
evaluating-adc-and-dac-performance-characteristics.
2. J. He, X. Tian, H. Wei, Y. Tian and B. He. (2023). An overview of
principles and types of ADC and DAC. Journal of Physics: Conference Series,
2649, 012050. doi: 10.1088/1742-6596/2649/1/012050.
3. О. Д. Азаров, С. В. Богомолов, Л. В. Крупельницький, М. Р.
Обертюх. (2024). Аналогові та аналого-цифрові пристрої системних
перетворювачів форми інформації. Вінниця : ВНТУ, 316.
https://library.kre.dp.ua/Books/2-4%20kurs/Аналогово-
цифрові%20пристрої/Azarov-O-D-ta-in-Analohovi-ta-analoho-tsyfrovi-prystro-
VNTU-2024-316s.pdf.
4. R. Prasad. (2021). Analog and Digital Electronic Circuits Fundamentals,
Analysis, and Applications. Springer Nature, 965. doi: 10.1007/978-3-030-65129-
9.
5. J. Teel. (2020). Introduction to Analog to Digital Converters (ADC),
Predictable Designs. https://predictabledesigns.com/introduction-to-analog-to-
digital-converters-adc.
6. S. Esakkirajan, T. Veerakumar, B. N. Subudhi. (2024). Digital Signal
Processing. Springer Nature Singapore, (1), 541. doi: 10.1007/978-981-99-6752-0.
7. H. Malmberg, G. Wilckens, & HA. Loeliger. (2022). Control-Bounded
Analog-to-Digital Conversion. Circuits Syst Signal Process, 41, 1223–1254. doi:
10.1007/s00034-021-01837-z.
8. N. Shlezinger, A. Amar, B. Luijten, R. J. G. van Sloun, Y. C. Eldar.
(2022). Deep Task-Based Analog-to-Digital Conversion. IEEE Transactions on
Signal Processing, 70, 6021-6034. doi: 10.1109/TSP.2022.3229947.

81

9. M. K. Saini. (2023). Difference Between Analog and Digital Signal.
https://www.tutorialspoint.com/difference-between-analog-and-digital-signal.
10. О. Стахов. (2022). Методи побудови високопродуктивних АЦП із
застосуванням структурної та інформаційної надлишковості. Міжнародний
науково-технічний журнал «Вимірювальна та обчислювальна техніка в
технологічних процесах», (2), 73–79. doi: 10.31891/2219-9365-2022-70-2-10.
11. G. Dhanabalan, T. Murugan. (2021). FPGA Design of SAR Type ADC
Based Analog Input Module for Industrial Applications. Lecture Notes in
Electrical Engineering, 676. doi: 10.1007/978-981-15-6229-7_8.
12. Ballinger J, Murphy A, Bell D, et al. (2020). MRI electronics and data
processing. Reference article, Radiopaedia.org. https://doi.org/10.53347/rID-
22499.
13. О. Д. Азаров. (2010). Аналого-цифрове порозрядне перетворення на
основі надлишкових систем числення з ваговою надлишковістю. Вінниця :
ВНТУ, 231. ISBN 966-641-089-9.
14. О. Д. Азаров. (2016). Швидкодійні високоточні АЦП із
перерозподілом заряду з ваговою надлишковістю, що самокалібруються.
Вінниця : ВНТУ, 140. ISBN 978-966-641-665-3.
15. W. Kester. (1994). Drive Circuitry is Critical to High-Speed Sampling
ADCs. Electronic Design Special Analog Issue, 43–50.
16. В. А. Багацкий, П. С. Клочан, В. А. Романовта ін. (2003).
Преобразователи формы информации: современное состояние и перспективы
развития. Комп`ютерні засоби, мережі та системи, ( 2), 40–46.
17. О. Д. Азаров, Н. О. Біліченко, С. М. Захарченко. (2016).
Високолінійні порозрядні АЦП із перерозподілом заряду з ваговою
надлишковістю, що самокалібруються. Вінниця : ВНТУ, 140.
18. О. Д. Азаров, С. В. Богомолов, О. Я. Стахов. (2021). Багатоканальна
швидкодіюча система АЦП-ЦАП на базі високолінійних перетворювачів
струм-струм. Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. 53(1), 69-

82

79. doi: 10.31649/1999-9941-2021-50-1-69-79.
19. A. D. Azarov, S. A. Kyrylashchyk, S. V. Bogomolov, O. Y. Stakhov, A.
Kotyra, O. Mamyrbaev. (2019). Selection of the calculus system base for ADC and
DAC with weight redundancy. Proc. SPIE 11176, Photonics Applications in
Astronomy, Communications, Industry, and HighEnergy Physics Experiments,
1117662, 1117662.1 ̶ 1117662.7. doi: 10.1117/12.2537197.
20. O. D. Azarov, S. V. Pavlov, O. I. Chernyak, I. D. Ivasyuk, W. Wójcik,
A. Syzdykpayeva. (2018). Principles of fast count in modified Fibonacci numerical
system. Proc. SPIE 10808. Photonics Applications in Astronomy,
Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments, 1080829,
1080829.1 – 1080829.8. doi: 10.1117/12.2501565.
21. О. Азаров, О. Черняк, В. Туйчев. (2021). Векторний метод
локалізації помилок підвищеної ефективності. Інформаційні технології та
комп’ютерна інженерія, (2), 60-67. doi: 10.31649/1999-9941-2021-51-2-60-67.
22. О. Д. Азаров, О. І. Черняк, О. Я. Стахов. (2020). АЦП порозрядно-
слідкувального врівноваження з ваговою надлишковістю. Інформаційні
технології та комп'ютерна інженерія, 49(3), 37– 44.
https://doi.org/10.31649/1999-9941-2020-49-3-37-44.
23. R. Zhang. (2024). Research on the design and application of Analog-to-
Digital converters. Applied and Computational Engineering, 89(1), 200-205. doi:
10.54254/2755-2721/89/20241075.
24. X. Tang et al. (2022). Low-Power SAR ADC Design: Overview and
Survey of State-of-the-Art Techniques. IEEE Transactions on Circuits and Systems
I: Regular Papers, 69(6), 2249-2262. doi: 10.1109/TCSI.2022.3166792.
25. D. Rivera-Orozco, L. Guerrero-Linares, G. Molina Salgado, & F.
Sandoval-Ibarra. (2023). Revisión general de ADCs tipo noise shaping SAR:
Fundamentos, retos y tendencias. Revista mexicana de física, 69(4), 041401. doi:
10.31349/revmexfis.69.041401.

83

26. N. Jain, N. Shlezinger, Y. C. Eldar, A. Gupta and V. A. Bohara. (2020).
Energy Harvesting via Analog-to-Digital Conversion. 28th European Signal
Processing Conference (EUSIPCO), 2299-2303. doi: 10.23919/
Eusipco47968.2020.9287427.
27. J. Sehgal, M. Kumar. (2020). Different Analog to Digital Converters
Architectures. International Journal of Innovative Technology and Exploring
Engineering (IJITEE), 9(4), 1256-1263. doi: 10.35940/ijitee.D1641.029420.
28. C. Dongdong, X. Cui, Q. Zhang, D. Li, W. Cheng, C. Fei, and Y. Yang.
(2022). A Survey on Analog-to-Digital Converter Integrated Circuits for
Miniaturized High Resolution Ultrasonic Imaging System. Micromachines, 13(1),
114. doi: 10.3390/mi13010114.
29. H. Zhang, Y. Zhu, C. -H. Chan and R. P. Martins. (2021). An Inherent
Gain Error Tolerance Noise-Shaping SAR-Assisted Pipeline ADC With Code-
Counter-Based Offset Calibration. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 57(5),
1480-1491. doi: 10.1109/JSSC.2021.3111912.
30. Г. Лукашенко, Д. А. Лукашенко, Т. Ю. Уткіна, В. А. Лукашенко, В.
М. Лукашенко. (2017). Цифроаналоговий перетворювач. UA115415C2
31. A. Lukashenko et al. (2017). The method for detecting energy reserve of
components of computer-integrated systems. 14th International Conference The
Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics
(CADSM), 199-202. doi: 10.1109/CADSM.2017.7916114.
32. J. Svatos, J. Fischer, J. Holub. (2022). Increasing of Sampling Rate of
Internal ADC in Microcontrollers by Equivalent-Time Sampling. 25th IMEKO
TC4 International Symposium and 23rd International Workshop on ADC and DAC
Modelling and Testing, 749. doi: 10.21014/tc4-2022.47.
33. Д. О. Мамай, В. М. Лукашенко. (2025). Порівняльний аналіз
сучасних перетворювачів аналогової інформації в цифрову. Збірник тез
доповідей студентської науково-практичної конференції ЧДТУ.

84

34. Д. О. Мамай, В. М. Лукашенко та ін. (2025). Метод візуалізації
визначення найкращих моделей гібридних мікроконтролерів. Тези доповідей
XV Міжнародної науково-практичної конференції «Комплексне забезпечення
якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС –2025)», 2, 259-260.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets