1.2.3 Принципы построения быстрых ацп

1.2.3.1 С аналоговым декодированием

Если в структуре АЦП прямого взвешивания компараторы заменить линейными усилителями, а выходные напряжения каждого сравнивать с помощью ряда компараторов с несколькими опорными напряжениями, можно увеличить входной импеданс. Правда, при этом число компараторов и логических вентилей в схеме декодирования не уменьшится.

Hewlett-Packard запатентовала новый метод, названный аналоговым декодированием, теоретически позволяющий для N-разрядного аналого-цифрового преобразования использовать только N компараторов, защелок и логических элементов XOR .

В основе метода лежит использование аналоговых схем декодирования, работающих на нескольких уровнях, в отличие от обычных компараторов, работающих на одном.

В данном разделе были рассмотрены все существующие виды применяемых преобразователей. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, но современные потоки информации, получаемых из вне требуют все большей скорости и времени, поэтому необходимо искать новые пути решения этой задачи.

1.3 Нейронные ацп

1.3.1 Принципы реализации аналого-цифровых преобразователей на основе нейронных технологий

1.3.1.1 Принципы построения устройств с настраиваемой структурой

Математической моделью устройства с фиксированной структу­рой является понятие конечного автомата [14], моделью устройства с настраиваемой структурой - понятие автомата с настраиваемой структурой [14]. В автоматах с настраиваемой структурой (АНС) логи­ческая структура может изменяться во времени в зависимости от спе­цифики решаемой задачи. В АНС путем передачи специальной инфор­мации о настройке задается требуемая логическая структура в зависи­мости от решаемой задачи, причем важной особенностью является то, что задание структуры осуществляется аппаратурным способом, т.е. путем изменения связей между элементами.

Автомат с настраиваемой структурой может быть представлен в виде двух частей (см. рис. 1.16).

Рис. 1.16. Структура настраиваемого устройства

С помощью настроечного автомата Р по информации извне за­дастся структура рабочего автомата Ф (т.е. соответствующие функции выходов λ_iи переходов δ_i; из допустимого множества функцийf_λ и пе­реходовF_δ). В соответствии с заданной структурой автомата Ф вход­ная информация Х перерабатывается в выходнуюY. Путем задания соответствующей входной настроечной информации V осуществляется задание новой структуры.

Основу построения автоматов с настраиваемой структурой со­ставляют притопы: переменности, параллельности, однородности.

Переменность. Надежность, гибкость и структурная универсальность (возможность создания для каждой задачи соответствующей структуры) средств обработки обеспечивается схемно, за счет про­граммного изменения связей между элементами и автоматных функций

самих элементов.

Параллельность. Можно получить значительное увеличение производительности. выполняя операции одновременно на разных уст­ройствах. Использование принципа параллельного выполнения опера­ций позволяет увеличивать производительность устройства за счет увеличения числа элементов. Доказательства в общем виде возмож­ности распараллеливания любой сложной задачи нет [14], подобно то­му как не существует доказательства принципа нормализации алго­ритмов.

Для всякой сложной задачи имеется параллельный алгоритм и по мере роста сложности задачи увеличивается число параллельно вы­полняемых операций [14].

Однородность.Простота технологии изготовления устройств обеспечивается благодаря использованию одинаковых элементов и од­нотипных связей между ними. Требование абсолютной однородности не является необходимым при создании сложных устройств с большим числом элементов. Однородность нужна только как один из возмож­ных подходов к обеспечению дешевизны элементов и устройств и их

живучести.

Автоматы с настраиваемой структурой, построенные на выше­перечисленных принципах, состоят из одинаковых и однотипно соеди­ненных друг с другом универсальных элементов с программным изме­нением связей между ними, а также автоматных функций самих эле­ментов. Принципиальным отличием автоматов с настраиваемой структурой от автоматов с фиксированной структурой является то, что при предположении существования алгоритмов с большим числом од­новременно выполняемых ветвей вычислений, при их росте со слож­ностью задачи и при наращивании числа элементов автоматы с на­страиваемой структурой не имеют теоретического предела по быстро­действию. Другим важным отличием автоматов с настраиваемой структурой является возможность решать задачу не только программ­ным способом, но и структурным (схемным) моделированием, при ко­тором для выполнения каждой операции отводится своя схема (аппаратура).