ДВОКВАДРАНТНЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ МОНТЕ-КАРЛО

Любомир Петришин

doi:10.31649/1999-9941-2023-56-1-58-65

Автор(и)

Любомир Петришин AGH науково-технологічний університет, Краків, Польща

DOI:

https://doi.org/10.31649/1999-9941-2023-56-1-58-65

Ключові слова:

аналого-цифрове перетворення, Монте-Карло, імовірність

Анотація

В сучасних умовах технологічного розвитку та за минулорічних обставин застосування мобільних засобів віддаленого контролю та перетворення інформації є обгрунтоване зручністю застосування, надійністю, безпекою операторів-пілотів та економічною ефективністю. Актуальним завданням дослідження є розробка та впровадження ефективних методів та засобів аналого-цифрового перетворення. В системах управління ряд джерел інформації мають характер інтегрального накопичення миттєвих значень параметру. Обгрунтовано, що для перетворення такої інформації ефективним є метод статистичних досліджень Монте-Карло. Застосування такого методу було обмежено потребою реалізації генераторів псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом. Запропонована в статті розробка методу аналого-цифрового перетворення Монте-Карло базувалась на застосуванні кодових впорядкувань, породжених рефлективно відображеними функціями Радемахера. Проведені дослідження показали одні з кращих показники рівномірності розподілу відліків сигналу сканування аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. На базі запропонованого методу генерування псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом вперше розроблено цифрові генератори-формувачі сигналів віднесення у складі аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. Розроблена та досліджена схема аналого-цифрового перетворювача Монте-Карло, який здійснює двоквадрантне аналого-цифрове перетворення роздільно «+» та «–» складових перетворюваного сигналу, а також його інтегрального значення. Наведено осцилограми та часові діаграми формування числових імпульсів, як результату перетворення. Запропонований метод та пристрій аналого-цифрового перетворення Монте-Карло мають перспективу застосування в системах обліку споживання ресурсів, зокрема, облік електричної енергії, палива, газу, води та інших носіїв.

Біографія автора

Любомир Петришин, AGH науково-технологічний університет, Краків, Польща

доктор технічних наук, професор, професор кафедри управління підприємством

Посилання

E. H. Currie, Mixed-Signal Embedded Systems Design. A Handson Guide to the Cypress PSoC. Springer Cham. Published: 2021, 860 p. 335 b/w illustrations, 182 illustrations in colour. https://doi.org/10.1007/978-3-030-70312-7. Hardcover ISBN 978-3-030-70311-0, Softcover ISBN 978-3-030-70314-1, eBook ISBN 978-3-030-70312-7.

J. Ganssle, T. Noergaard and more, Embedded Hardware: Know It All. Elsevier, 2007. eBook ISBN: 9780080560748.

H. Bernstein, Measuring Electronics and Sensors. Basics of Measurement Technology, Sensors, Analog and Digital Signal Processing. Springer Wiesbaden, Published: 2021, 343 p. https://doi.org/10.1007/978-3-658-35067-3. Softcover ISBN 978-3-658-35066-6, eBook ISBN 978-3-658-35067-3.

V. L. N. Komanapalli, N. Sivakumaran, S. Hampannavar, Eds, “Advances in Automation, Signal Processing, Instrumentation, and Control”. Select Proceedings of i-CASIC 2020. Springer Singapore. Published: 2021, 3329 p., 588 b/w illustrations, 1554 illustrations in colour. https://doi.org/10.1007/978-981-15-8221-9. Hardcover ISBN 978-981-15-8220-2, Softcover ISBN 978-981-15-8223-3, eBook ISBN 978-981-15-8221-9, ISSN 1876-1100, E-ISSN 1876-1119.

O. Azarov, Y. Heneralnytskyi, N. Rybko, “Multi-channel digital-analog system based on current-current converters”. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska. Politechnika Lubelska. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej. vol.10, nr 4. pp. 43-46.

S. F. Barrett, “Analog to Digital Conversion (ADC)”, In Arduino Microcontroller Processing for Everyone!. Synthesis Lectures on Digital Circuits & Systems. Springer, Cham, 2013, pp 163-215. https://doi.org/10.1007/978-3-031-79864-1_5. Print ISBN 978-3-031-79863-4, Online ISBN 978-3-031-79864-1.

S. Motahhir, B. Bossoufi Editors, “Digital Technologies and Applications”. Proceedings of ICDTA 21, Fez, Morocco. Springer Cham. Published: 2021, 1836 p. 295 b/w illustrations, 840 illustrations in colour. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73882-2. Softcover ISBN 978-3-030-73881-5, eBook ISBN 978-3-030-73882-2, Series ISSN 2367-3370, Series E-ISSN 2367-3389.

L. Tan, J. Jiang, Digital Signal Processing. Fundamentals and Applications. Elsevier, 2018, 902 p. eBook ISBN: 9780128150726, Paperback ISBN: 9780128150719.

E. I. Chumachenko, L. B. Petryshyn, V. V. Konchinsky, “Traffic sign detection and recognition using single shot multibox detectorissn”. 1990-5548. Electronics and Control Systems. 2021, nr 1(67): pp. 26-32.

J. Luecke, Analog and Digital Circuits for Electronic Control System Applications. Elsevier, 2004. Paperback 978-0-7506-7810-0, eBook 978-0-08-047581-3.

M. Wolfc, Embedded System Interfacing. Design for the Internet-of-Things (IoT) and Cyber-Physical Systems (CPS). Elsevier Inc. 2019. Paperback ISBN: 9780128174029, eBook ISBN: 9780128174036, https://doi.org/10.1016/C2018-0-00203-0.

L. Petryshyn, M. Petryshyn, “Error protected data tranmissionon on the recursive encryption base”, in: 2019 IEEE 5th international conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (APUAVD): October 22–24, 2019, Kyiv, Ukraine : proceedings / IEEE Ukraine Section SP/AES Societies Joint Chapter, National Aviation University : IEEE, cop. 2019, pp. 282–285. e-ISBN: 978-1-7281-2592-3.

A. Agarwal, J. Lang, Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. 2005. Paperback 978-1-55860-735-4, eBook 978-0-08-050681-4.

M. J. M. Pelgrom, Analog-to-Digital Conversion. Springer Cham. 4 edition. Published: 2022, 1011 p. 328 b/w illustrations, 454 illustrations in colour. https://doi.org/10.1007/978-3-030-90808-9. Hardcover ISBN 978-3-030-90807-2, Softcover ISBN 978-3-030-90810-2, eBook ISBN 978-3-030-90808-9.

D. Sheingold, Ed., Analog-Digital Conversion Handbook. Analog Devices/Prentice-Hall, 1986. [Online]. Available: https://www.analog.com/en/education/education-library/analog-digital-conversion-1986.html Accessed on: March 07, 2023.

W. Kester, Ed., The Data Conversion Handbook. Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7841-0. Also published as Analog-Digital Conversion, Analog Devices, Inc. 2004, ISBN 0-916550-27-3. [Online]. Available: https://www.analog.com/en/education/education-library/data-conversion-handbook.html. Accessed on: March 07, 2023.

S. W. Smith, The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing. Second Edition, California Technical Publishing, 1999. ISBN 0-9660176-7-6, ISBN 0-9660176-4-1, ISBN 0-9660176-6-8. [Online]. Available: https://www.analog.com/en/education/education-library/scientist_engineers_guide.html. Accessed on: March 07, 2023.

L. Petryshyn, “Monte Carlo Multi-Quadrant Analog-to-Digital Conversion of Parameters of Unmanned Aerial Vehicles”. 2021 IEEE 6th International Conference on Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Development (APUAVD) DOI: 10.1109/APUAVD53804.2021. 19-21 Oct. 2021, pp. 139-143.

Y. Zheng, Y. Zhao, N. Zhou, H. Wang, D. Jiang, “A short review of some analog-to-digital converters resolution enhancement methods”. Measurement, vol. 180, August 2021, 109554. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109554.

M. Deghat, P. Karimaghaee, “A new method for integrating analog to digital conversion based on error reduction”. Measurement. vol. 40, iss. 9–10, 2007, pp. 919-927. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2006.10.013.

N. Guangshan, L. Cong, Z. Jianwei, L . Xuetao, L. Xiangdong, “Research progress of time-interleaved analog-to-digital converters”. Integration, vol. 81, November 2021, pp. 313-321. https://doi.org/10.1016/j.vlsi.2021.08.007.

B. Haraoubia. Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters: in Non-Linear Electronics 2: Flip-Flops, ADC, DAC and PLL. Elsevier Inc. 2019, pp. 99-190. https://doi.org/10.1016/B978-1-78548-301-1.50002-7.

L. Kumre, N. V. Ramesh, “Design and Implementation of Flash Analog to digital Converter”: in Materials Today: Proceedings. vol. 5, iss. 1, part 1, 2018, pp. 1104-1113. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.189.

E. G. Clara, Z. H. Wilkins, “A 16-bit 10Gsps current steering RF DAC in 65 nm CMOS achieving 65dBc ACLR multi-carrier performance at 4.5 GHz Fout”. In: Symposium on VLSI circuits digest of technical papers, 2015, pp. 166–167.

A. T. Ramkaj, M. J. M. Pelgrom, M. S. J. Steyaert, F. Tavernier, Multi-Gigahertz Nyquist Analog-to-Digital Converters. Architecture and Circuit Innovations in Deep-Scaled CMOS and FinFET Technologiest. Springer Cham. Published: 2023, 269 p. 36 b/w illustrations, 131 illustrations in colour. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22709-7 Hardcover ISBN 978-3-031-22708-0, Softcover ISBN 978-3-031-22711-0, eBook ISBN 978-3-031-22709-7, ISSN 1872-082X, E-ISSN 2197-1854.

M. Alavi, J. Mehta, R. Staszewski, Radio-Frequency Digital-to-Analog Converters. Elsevier. 2016. eBook 978-0-12-802503-1, Hardcover 978-0-12-802263-4.

D. Li, X. Zhao, S. Liu, M. Liu, R. Ding, Y. Liang, Z. Zhu, “Radio frequency analog-to-digital converters: Systems and circuits review”. Microelectronics Journal, vol. 119, 2022, 105331. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2021.105331.

C. C. Lee, M. P. Flynn, “A SAR-assisted two-stage pipeline ADC”. IEEE J Solid-State Circuits 46, 2011, pp. 859–869.

O. Azarov, L. Krupelnitskyi, H. Rakytyanska, J. Fesl, “Reconstruction of Acoustic Surfaces Incomplete Data as an Identification Problem Based on Fuzzy Relations”. RWTH Aachen University. 2022. CEUR Workshop Proceedings: pp. 208–226.

C. F. Hsieh, T. H. Tsai, C. S. Chen, Y. H. Hsieh, “Implementation of a Delta-Sigma Analog-to-Digital Converter”. In: Juang, J. (ed.) Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Technologies and Engineering Systems (ICITES2014). Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 345. Springer, Cham. 2016, pp. 257-262. https://doi.org/10.1007/978-3-319-17314-6_34. Print ISBN 978-3-319-17313-9, Online ISBN 978-3-319-17314-6.

O. Azarov, L. Krupelnitskyi, H. Rakytyanska, “Sound field reconstruction from incomplete data by solving fuzzy relational equations”. − Lecture Notes in Computational Intelligence and Decision Making: 2020 International Scientific Conference" Intellectual Systems of Decision-making and Problems of Computational Intelligence”, Springer International Publishing, 2021, pp. 547-566.

A. Pourahmad, R. Dehghani, S. A. A. Mehr, R. Lotfi, "Versatile DAC-less successive approximation ADC architecture for medium speed data acquisition”. Microelectronics Journal, vol. 129, November 2022, 105585. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2022.105585.