طراحی و پیاده سازی تکنیک کالیبراسیون بخش dac در مبدل آنالوگ به دیجیتال دومرحله ای

پیشرفت مدارهای مجتمع و تکامل تکنولوژی موجب شده است که روند طراحی و ساخت مدارهای دیجیتال به سمت کاهش سطح تراشه و توان مصرفی، و همچنین افزایش کارآیی، سرعت و دقت تمایل یابد. به¬دلیل برخی از مزایای مدارهای دیجیتال مانند حساسیت کمتر به تغییرات پروسه، سادگی روال طراحی و ابعاد فیزیکی کوچکتر، در بسیاری از سیستم¬های الکترونیکی امکان جایگزینی برخی از بخش¬های آنالوگ با دوگان دیجیتال آن¬ها وجود دارد. اما با توجه به اینکه سیگنال¬ها در دنیای واقعی آنالوگ هستند؛ به مدارهای واسط آنالوگ خاصی مانند مبدل های داده آنالوگ به دیجیتال (adc) و دیجیتال به آنالوگ (dac)نیاز است تا ارتباط بین مدارهای دیجیتال و دنیای خارج را ممکن سازند. برخلاف مدارهای دیجیتال، مدارهای آنالوگ در تکنولوژی¬های جدید دچار مشکلاتی مانند کاهش ولتاژ منبع تغذیه و اثرات کانال کوتاه شده¬اند. با بکارگیری روش¬های کالیبراسیون در مبدل¬ها می¬توان پیچیدگی را از بخش آنالوگ به بخش دیجیتال منتقل کرد؛ به این ترتیب می¬توان محدودیت¬ها و چالش¬های طراحی آنالوگ را کاهش داد. مبدل¬های داده معمولا تحت تاثیر اثرات غیر ایده¬آل نظیر عدم تطبیق اجزاء، امپدانس خروجی محدود و نویز قرار می¬گیرند. این اثرات باعث ایجاد اعوجاج و نویز در سیگنال خروجی ¬می¬گردند. خطاهای تولید شده را برحسب ویژگی¬های سیگنال می¬توان به دو گروه استاتیکی و دینامیکی تقسیم کرد. خطا استاتیکی مستقل از سیگنال ورودی است در حالی¬که دیگری وابسته به ویژگی¬های سیگنال ورودی می¬باشد. از آن¬جا که سیگنال ورودی طبیعتی تصادفی دارد، مدل کردن رفتار دینامیکی مبدل دشوار است. از طرفی دیگر رفتار استاتیکی مبدل، ویژگی¬های مشخص و خطاهای قابل پیش¬بینی دارد. بنابراین این نوع خطاها را می¬توان مدل¬سازی کرد و به¬وسیله روش¬های کالیبراسیون مناسب جبران نمود. در این پایان¬نامه، تکنیک کالیبراسیون دیجیتالی جدیدی برای مبدل دیجیتال به آنالوگ ارائه شده است. فرآیند تخمین خطا و تصحیح آن مستقل از ساختار مبدل انجام می¬شود و در طول فرآیند کالیبراسیون، به مبدل مانند جعبه سیاه نگاه می¬شود. این تکنیک ساختار مبدل را تحت تاثیر قرار نمی¬دهد و قابل تعمیم به اکثر معماری¬های مبدل دیجیتال به آنالوگ است. کل فرآیند تخمین و تصحیح خطا در آن به¬صورت دیجیتالی انجام می¬شود و تنها مدارات آنالوگ مورد نیاز در بخش کالیبراسیون، یک مقایسه¬کننده و یک مدار مولد سیگنال تست است. برای ارزیابی کارایی روش پیشنهادی، یک مدل رفتاری از مبدل آنالوگ به دیجیتال دومرحله-ای پیاده¬سازی شده است که در آن تکنیک کالیبراسیون پیشنهادی به¬کار رفته تا رزلوشن بخش dac را به مقدار مورد نیاز افزایش دهد.