книги / Применение аналоговых микросхем

ностями ОУ (УВХ в режиме выборки), УВХ выполняют дополни­ тельную функцию — хранение аналогового сигнала. Полезным результатом работы УВХ является количество информации о входном сообщении, которое содержится в выходном сигнале к моменту начала хранения. Относительно конечного результата работы режим выборки (установление с заданной точностью од­ нозначной связи между входным и выходным сигналом) явля­ ется «паразитным», однако неизбежным вследствие несовершенст­ ва элементов и схемотехники УВХ. Именно поэтому основные параметры УВХ характеризуют режим выборки, а хранение опи­ сывают обычно только скоростью d изменения хранимого сигнала, т. е. скоростью потери полученной информации (см. § 8.3).

Статическую погрешность Дв выборки УВХ можно определить, используя выражение (8.23), а количество информации о входном сигнале, получаемой на выходе УВХ в режиме выборки, из выра­

жения (8.25) ПрИ 0с=Дв/£Л|Х=0в и /Пу = *в.

В режиме хранения за время tK часть выбранной информации AQx теряется из-за действия ошибки хранения Ax— dtx. Следова­ тельно, суммарное количество информации, получаемой за один цикл работы УВХ (выборка и хранение), равно Q = Q B—A Q x = = log2(ô+ÔB+lôx). При работе УВХ обычно выбирают /х с таким расчетом, чтобы AX<CAB. Поэтому предельные возможности УВХ полностью определяются его параметрами в режиме выборки. Поскольку характеристики ОУ и УВХ в режиме выборки совпа­ дают, то для расчета времени выборки /в и пропускной способно­ сти С/ УВХ можно воспользоваться выражениями (8.24) и (8.26),

Компараторы напряжения. Любое количество входной инфор­ мации компаратор преобразует в одно бинарное сообщение, опре­

опорного U0„ (см. гл. 3). Погрешность преобразования входной информации компаратора определяется напряжением ошибки Дх,

ветствуют элементы ÿu У2 выходного сообщения У. Если уровни

в бинарном канале достигается при равенстве вероятностей р{у\\х2) =p{t/2\x\) =рл ошибочного приема входного сообщения.

Рис. 8.33. Зависимости информационно-энергетических параметров аналоговых и аналого-цифровых микросхем

преобразования Дх в основном за счет совершенствования техно­ логии.

Наибольшее отставание по величинам Аъ и Лп, обеспечивае­ мым современным уровнем развития технологии АИС, наблюда­ ется в УВХ. По-видимому, это объясняется несовершенством тра­ диционной схемотехники УВХ. Имея Ав и Ап значительно больше предельных, УВХ будут продолжать совершенствоваться в основ­

ном схемотехнически, пока запас, обеспечиваемый технологией, не будет использован полностью.

Значительный прогресс был достигнут в области разработок ЦАП и АЦП, у которых величины Ct и Ап за 10 лет были улуч­ шены более чем на порядок. В последних разработках преобразо­ вателей предельные значения Ап уже практически достигнуты.

Что касается одновременного значительного (более чем на порядок) уменьшения достигнутых Авп и Апп в аналоговых мик­ росхемах общего применения, то для этого пока нет видимых технологических и схемотехнических предпосылок. Вместе с тем предельно достижимое значение Ав, определяемое уровнем тер­ модинамических флуктуаций, 3,5-10-20 Дж/бит, и, следовательно, проблема значительного уменьшения Авп ждет своего решения.

По-ВИДИМОМу, ЭТО ОТНОСИТСЯ И К Ann-

Из сказанного можно сделать вывод, что основные типы ана­ логовых микросхем общего применения к настоящему времени достигли предела совершенствования своего технического уровня, определенного в основном возможностями технологии их изготов­ ления при традиционной схемотехнике. Вследствие этого, а также благодаря массовому применению аналоговых микросхем в аппа­ ратуре интенсифицировалось второе направление их развития создание многофункциональных аналого-цифровых БИС (системы сбора данных, аналоговые процессоры). Именно в области проек­ тирования и применения этих структур целесообразно видеть наиболее плодотворные перспективы развития аналоговых мик­ росхем. Переход к обобщенным информационно-эиергётическим показателям качества аналоговых микросхем, аналогичным при­ нятым для цифровых микросхем, позволяет перейти к синтезу оптимальных структур многофункциональных блоков из однотип­ ных по параметрам аналоговых и цифровых микросхем, отлича­ ющихся только выполняемой функцией. То, что энергии Ав и Ап определяются всей совокупностью показателей точности, быстро­ действия и потребления, позволяет использовать Ав и Ап в каче­ стве целевых функций при оптимизации структур АИС с целью достижения в них предельных сочетаний точности, быстродействия и потребления для современного уровня развития микроэлектро­ ники.