Курсов проект по Ядрена Електроника на

1. АЦП — преобразуване на напрежение (ниво) в двоично (или десетично) число. Зависимостта между входното напрежение и изходния код е показана вляво.

Интегрална нелинейност –максимална стойност на

относителното отклонение от правата линия в % или в % от най-младшия бит (LSB), т.е. стъпката на

Uвх
дискретизация.

Диференциална нелинейност — нееднакво разстояние между точките върху оста на входното напрежение, отговаряща на съседни изходни кодове. Този параметър е много важен в ядрено-физичните експерименти при измерване на амплитудни разпределения на импулсите. Да предположим, че в някаква област от амплитуди имаме равномерно разпределение на вероятността на амплитудното разпределение. Тогава ако k>k₊₁, то в k-тия канал ще имаме k/k₊₁ пъти повече импулси (средно). Отново се дава в %, приема се за допустимо ±1%. Други параметри са бързодействие, дълговременна и температурна стабилност, броят на разрядите или на каналите (стъпките на дискретизация).

Метод на Гати за намаляване на диференциалната нелинейност при АЦП с последователни приближения.

Идеята е, че ако имаме измервателна линийка с N деления, не точно равноотстоящи, то можем значително да намалим грешката от измерването, ако усредним резултатите от много измервания, използвайки различни участъци от линийката. При това се подобрява не само интегралната нелинейност, но и диференциалната. За простота в нашия случай измерването се прави веднъж на импулс, но при всеки следващ импулс "сменяме" участъка от линийката чрез добавяне на аналогово напрежение към входната амплитуда и изваждайки от получения код цифровата стойност на добавеното напрежение.

Има различни възможности за избор на добавеното напрежение. Например ако АЦП е 4096 канала (12 бита), то последните 256 не се използват. Изходът на 8-битов преброител управлява ЦАП и след всеки входен импулс този преброител си увеличава (или намалява) съдържанието. Разбира се АЦП и ЦАП ползват едно и също UREF (за ЦАП в случая UREF/2^12-8) за да си съответствуват ширината на

канала и стъпката на ЦАП Този метод (на Гати) широко се използва

при този вид АЦП. Той има някои недостатъци, илюстрирани на следващите фигури. Там са представени резултатите от компютърно моделиране на АЦП с

поразрядно сравняване и ме­тода на пълзящата скала за намаляване на диференци­алната нелинейност.

Горе е показана дифе­

ренциалната нелинейност в %
на началния АЦП (10 бита) с
поразрядно сравняване. Например 40% за конкретен
канал означава, че неговата
ширина е с 40% по-голяма от
средната, съответно 40% означава, че ширината му е с
40% по-малка от средната. Обърнете внимание на пе­
риодичността. Без прилагане
на някой метод за намаля­
ване на диференциалната не­
линейност е немислимо из­
ползването на такъв АЦП за
получаване на амплитудни
спектри. Долу е показана ди­
ференциалната нелинейност
след прилагане на метода на пълзящата скала върху 128 канала при 10 000 импулса в канал.

Следователно при лоша статистика към голямото разхвърляне на точките в спектъра по чисто статистически причини се добавя и диференциална нелинейност. Тя се намалява едва след като много пъти сме регистрирали в един канал при различно добавъчно напрежение, т.е. при голяма статистика.