التعريف بملفات تحديد النواة في تحويل البيانات

وتحتاج نظم تحويل البيانات الحديثة إلى نزاهة الإشارة الاستثنائية، لا سيما في تطبيقات مثل أجهزة الدقة، والتجهيز الصوتي، والاتصالات ذات السرعة العالية، وكل من عملية التحويل الناظري وعملية التحويل الكمي التي تُعدّ نفسها، إلى تسوية فعالة ونطاق دينامي، وتوفر أجهزة التصفيق التي تستخدم الطوابق المتقدمة تقنيات قوية لإخراج الضوضاء من نطاق الإشارة، مما يؤدي إلى تحسين نسبة الاختبارات إلى التناق.

أساسيات تكوين المعلومات في تحويل البيانات

الكمية

وفي أي محول من قبيلة إلى أرقام، يؤدي التحول من إشارة مقطعية مستمرة إلى قيمة رقمية متفاوتة إلى حدوث خطأ في القياس الكمي، ويبدو أن هذا الخطأ موزع بشكل موحد على نطاق النطاق الترددي لنيكيست، إذ أن تقنية النيكيت التقليدية من نوع ADC لها طيف ضوئي ثابت، مما يحد من الضجيج الأقصى القابل للانقراض إلى حد كبير من الضجيجات التي تستخدم في إطار النطاق الترددي ٦,٢/٦؛ + ١,٦ باء )ال(.

{(SNR improvement 国 N + 1.76 + 10 log10(OSR) + 10 log10((2L+1)/(2L)) × OSR(2L+1)

حيث نسبة أخذ العينات الزائدة في مكتب الممثل الخاص، و L هي نظام التصفية، وصوت الضوضاء الأعلى درجة يُنتج عن انخفاض أكثر عدوانية، ولكن يتطلب تصميماً دقيقاً للاستقرار.

Sigma-Delta Modulation Overview

ويجمع مصممو المحركات المتحركة بين العينات الزائدة، والتغذية المرتدة، وعدم الاستقرار (الذي كثيرا ما يكون مركبا مقارنا) لإنتاج مجرى رقمي عالي المستوى، وجهاز تحديد شكل الضوضاء هو جهاز تحديد درجة الحرارة الذي يحدد نظام الموصل واستقراره، وفي حالة التنفيذ المتباين، يتم عادة بناء مرشحات العطر المحتوية على مرشّح

مبادئ التصميم مع المبلِّغين التنفيذيين

Op Amp Selection Criteria

ويعد اختيار المضخم التشغيلي الصحيح أمراً حاسماً لأداء مرشحي تشكيل الضوضاء، وتشمل المواصفات الرئيسية ما يلي:

  • Input voltage noise density:] For a filter operating in the 1 kHz to 1 MHz range, an op amp with 1-3 nV/Hz is typical. In low-frequency applications, 1/f noise (flicker noise) must also be considered; helicopters-stabilized or auto-zero amplifi.
  • Gain-bandwidth product (GBW):] The GBW should be at least 5 to 10 times the maximum signal frequency to avoid excessive phase shift. For a 1 MHz signal, a 10 MHz GBW is a minimum; 50-100 MHz is safe.
  • Slew rate:] Sufficient to handle the maximum expected voltage temptage without distortion. For sigma-delta modulators, fast slew rates (50 V/kis or more) help maintain linearity.
  • Open-loop gain:] High DC gain (100 dB) reduces finite gain errors that can degrade noise shaping.
  • Supply voltage and current:] Low-noise op amps often consume more power; trade-offs must be evaluated for the target system.

Posss, abd.

السيرك الأساسي

مشجعات متبادلة

(أ) في مصممات (Cigma-delta) التي تُدمج في الوقت المحدد، يتم بناء مرشح الحلقة باستخدام مُربِعات (SC) مُنقَّفة، حيث يُستخدم جهاز دمج (CSC) كبش فاسد (XL) ويُحوّل إلى مُعدّل مُتكامل في كل ساعة.

المرشدون الدائمون

ويستخدم المروجون المقاومون في سلسلة من المدخلات، ويغذيون حالياً في العقد اللافائي للمصابيح، ويحصلون على مضخة في مسار التغذية المرتدة، ويستخدمون وظيفة نقل المدمج في العمود الفقري H(s) = 1/(sgralit) .

نظام الاستدلال والاستقرار

ويُحدد نظام تصفية الترددات مباشرة منحدر وظيفة نقل الضوضاء (NTF) كما أن مرشحاً من الدرجة الثانية (مقدمان) يُنتج عن عملية إطلاق على نطاق واسع تبلغ 40 د/مخططاً للتأخير في سلسلة الإشارات؛ ويصل مرشح ثالث إلى 60 د.ب/تدريبياً، غير أن فرقة العمل الوطنية التي تضم جهازاً موصلاً عالياً تُقدّر على مواقع متشعبة

تصميم الدائرة التدريبية

حساب قيمة العنصر

سنصمم مرشحاً لتشكيل الضوضاء لمدة ثالثة لمنظم مركب سيغما - دلتا مع عرض لجهاز تحديد الترددات يبلغ 20 كيلوهرتز ونسبة لأخذ العينات الزائدة قدرها 64 (تردد العينات 2-56 ميغاهرتز) وتسلسل التجميل لثلاثة مربيات ذات مقياس تواتر واحد من أول ناتج من متجانسات إلى نقطة الصفر قبل أن يتم تحويلها

  1. (أ) تحديد أول تردد في جهاز الاستكمال المدمج لـ 0.5 × (الزوجة) = 10 كيلوهرتز؛ اختيار R1 = 10 كيلوهرتز وجيم 1 = 1/(2) 10 كيلوهرتز 10 كيلوهرتز 10 كيلوهرتز 10 كيلوهرتز 10 كيلو فولط) مضغوط 1.59 فرنك نانو.
  2. المدمج الثاني: وضع القطب في 30 كيلوهرتز لتوسيع نطاق التردد R2 = 10 كيلو مترات، C2 = 1/(2) × 30 كيلوهرتز × 10 كيلو فولط × 530 pF. Use 560 pF.
  3. المدمج الثالث: وضع القطب عند 80 كيلوهرتز لدفع قوة الشرطة الوطنية إلى خارج النطاق الترددي. R3 = 10 كيلو مترات، C3 = 1/(2) × 80 كيلوهرتز × 10 كيلو فولط × 199 pF. Use 200 pF.
  4. معامل التغذية: مقاوم للتغذية من أول ناتج للتكامل إلى العقدة الملخصة يحدد الموقع الصفري، القيمة النموذجية: Rff = 100 كيلو متر (مجرد أثناء المحاكاة).
  5. وقد يلزم توفير مقاومين إضافيين للتغذية الاسترجاعية من أجل استقرار الحلقات المحلية؛ إضافة راف = 100 كيلو متر من ناتج المدمج الثالث إلى نقطة اللافت من أول مدمج.

وينبغي أن يكون جميع المقاومين مرشحين معدنيين بنسبة 0.1 في المائة من التسامح ومعامل درجة الحرارة المنخفضة، وينبغي أن يكون المكثفون من نوع C0G/NP0 للاستقرار، وأن يكون اختيار المصابون بمرض الفم: ADA4898] لجميع المراحل الثلاث.

التغذية وطرق التغذية

وتتكون الدائرة الكاملة من ثلاثة مكثفات تتجنب المهاجرين، ويتم تحويل ناتج كل مدمج إلى ناتج عن المرحلة السابقة، وللحفاظ على الإشارة الصحيحة لدائرة التغذية، يجب أن يُستثنى من النموذج الملخص (مدخل المدمج الأول) الإشارات المرتدة، ويستخدم تطبيق عملي أداة مقارنات مُعدلة أمام أول مدخل مُعدّل، أو يربط ببساطة بين الناتج.

ولضمان الاستقرار، يمكن أن تشمل التغذية المرتدة المحلية حول كل مدمج مقاومة للثبات في سلسلة من العمليات المشتركة لدمج المكثفات - وهي ممارسة شائعة في مرشحات تكنولوجيا المناخ للحد من الذروة، وفي كل جهاز من أجهزة الاستدلال، يضيف مقاوما (مثل 100 كيلو متر مربع) في سلسلة مع المكثف، مما يؤدي إلى عدم وجود حد نهائي يحد من المكاسب العالية في مرحلة التردد ويحسنها.

المحاكاة والتقييم

استخدام نظام سبيس لتحليل الضوضاء

قبل بناء المعدات، حفز المرشح باستخدام أداة مهنية من أدوات برنامج سبيس (مثلاً، LTspice، PSpice، أو Tina-TI) وبناء مخطط الدائرة مع نماذج مبدئية مثالية للتحقق أولاً من وظيفة النقل، ثم استبداله بنموذجات مضللة من المصنع:

  • AC analysis:] Plot the NTF magnitude vs. frequency. Verify that the in-band at least 60 dB below the out-of-band top, and that toping near the bandwidth edge does not exceed 3 dB.
  • Transient analysis:] Apply a sinusoidal input near full scale (e.g., 0.4 V peak at 5 kHz) and observe the modulator output bitstream. The spectrum of the modulator output should show noise shaping: noise rising at higher frequencies.
  • Noise analysis:] Include op amp noise sources (voltage and current). Compute the total integrated noise over the signal band and comparison with the quantization noise floor. The op amp noise should be at least 10 dB below the quantization noise to avoid degrading the SNR.

وإذا كشف المحاكاة عن عدم الاستقرار (التضخمات الكبيرة أو القصاص)، فإن تعدل معامل التغذية أو تقلل من قيم مقاومة التخثرات، وتتوقع التصحيح المضاعف.

نُهج التنفيذ العملي

النظر في مسألة العيون

ويعد سداسي كلور البنزين المصمم جيداً مهماً كما هو الشأن بالنسبة للدائرة نفسها، والمبادئ التوجيهية الرئيسية:

  • وضع أجهزة التصوير المتطورة والعناصر السلبية في أقرب وقت ممكن للتقليل إلى أدنى حد من العناق الطفيلي والارتفاع، استخدم طائرة أرضية تحت قسم التصفية بأكمله.
  • Separate analog and digital grounds; connect them at a single point (star ground) near the quantizer.
  • توفير أجهزة التزيين (عشرة ميكروفلوراتليوم + 0.1 ميكروفلوريك) في دبابيس الطاقة لكل متشرد، ووضعها في حدود 5 ملم من الدبابات.
  • ابقوا على عقدين من العائقين (مثلاً، اللافتات) قصيرة ودرهم بأوامر الحراسة المرتبطة بنقطة منخفضة من العيوب (مثل مدخلات " أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أوف أور أور أور أور أور أور أور أور أور أو أي أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو أو
  • Use low-ESR capacitors for the integrating capacitors; C0G or NPO ceramic capacitors are ideal.
  • تقليل حلقات الأثر في مسارات التغذية المرتدة إلى أدنى حد، وحوّل التعليقات مباشرة من الناتج إلى إبطال المدخلات دون أن تكون قنابل إن أمكن.

الاختبارات والتقدير

وبعد التجمع، تجريب المرشح بمحلل شبكة أو محلل طيف، وتطبيق موجة منخفضة التردد وقياس حجم وظيفة النقل عبر نطاق التردد، وتؤكد أن نقطة الدي بي 3 مطابقة لرقم التصميم، وتقصر المدخلات إلى الأرض وتقيس طيف الضوضاء الناتج، وتقارن مع توقع الارتفاع، وتتحقق من وجود عنصر الارتداد في التأثيرات الأرضية.

خاتمة

ويُعد تصميم دائرة تصفية ضوئية تستخدم أجهزة التصفيق العملي عملية منهجية تجمع بين الفهم النظري القوي والهندسة العملية المتأنية، ومن خلال اختيار أجهزة التصاميم ذات الترددات العالية، وحساب القيم المكوّنة لترتيبات الترشيحات المطلوبة، وربط العلامات بالسلاسل، وحفز التصميم بالصوت، وتنفيذ تقنيات الضبط الصوتي ذات النطاقات العالية، يمكن للمهندسين أن يخفضوا من حجمها إلى حد كبير.