ЗАВИСИМОСТЬ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИГМА-ДЕЛЬТА АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ОТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Мария О. Калашникова, Роман С. Торшин, Георгий С. Сорокоумов, Александр А. Демидов, Дмитрий В. Бойченко

Аннотация


В работе проводилось исследование зависимости основных спектральных параметров аналого-цифровых преобразователей (АЦП) архитектуры сигма-дельта от поглощенной дозы. В исследованиях контролировались основные критериальные параметры АЦП: динамические, статические и электрические. Основными динамическими характеристиками сигма-дельта АЦП являются отношение сигнал-шум (SNR), динамический диапазон, свободный от гармоник (SFDR), отношение сигнала к шуму и искажениям (SINAD) и полные нелинейные искажения (THD), которые определялись по спектру оцифрованного синусоидального сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Статические параметры (интегральная нелинейность (ИНЛ), ошибки смещения и усиления) определялись с помощью прямой, линеаризирующей передаточную характеристику, по методике, описанной в стандарте IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog-to-Digital Converters. В качестве контрольно-измерительного оборудования для тестирования критериальных параметров использовались модульные измерительные приборы фирмы National Instruments. Получены сравнительные данные о дозовой зависимости статических и динамических параметров микросхем сигма-дельта АЦП и сигма-дельта модулятора. На основании результатов сделан вывод, что наиболее чувствительными параметрами сигма-дельта АЦП к дозовому воздействию являются динамические параметры, поэтому при оценке стойкости сигма-дельта АЦП к воздействию поглощенной дозы необходим контроль его спектральных характеристик.


Ключевые слова


аналого-цифровой преобразователь, сигма-дельта, метод гистограмм, статические и динамические параметры АЦП, тестирование микросхем, поглощенная доза.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Zou L., Rocca G., De Blasi M., Grassi M., Malcovati P., Baschirotto A. Sigma-delta ADC based adaptive readout ASIC for digital audio sensor. Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 2017, vol. 92, p. 383–392.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10470-017-1002-7.

2. Gao Zh., Luan B., Lin Sh., Li T., Xu J. Design of The Delta-Sigma Digital-to-Analog Converter For High-Resolution Micro-Nano Satellite Applications. IEEE 15th International Conference on Solid-State & Integrated Circuit Technology (ICSICT). 2020.
DOI: https://doi.org/10.1109/ICSICT49897.2020.9278342.

3. Xu J., Zhao M., Wu X., Islam Md.K., Yang Zh. A High Performance Delta-Sigma Modulator for Neurosensing. 2015, Sensors. 15, no. 8, p. 19466–19486.
DOI: https://doi.org/10.3390/s150819466.

4. Rikan B.S., Kim S.-Y., Ahmad N., Abbasizadeh H., Rehman M.R.U., Shehzad K., Hejazi A., Rad R.E., Verma D., Lee K.-Y. A Sigma-Delta ADC for Signal Conditioning IC of Automotive Piezo-Resistive Pressure Sensors with over 80 dB SNR. 2018, Sensors 18, no. 12. DOI: https://doi.org/10.3390/s18124199.

5. Торшин Роман С. и др. Измерение критериальных параметров аналого-цифровых преобразователей и контроль их изменения во время радиационного эксперимента. Безопасность информационных технологий, [S.l.], т. 27, № 3, с. 76–88, 2020. ISSN 2074-7136.
DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2020.3.07. – EDN: AFLQDJ.

6. Demidov A.A., Kalashnikov O.A., Nikiforov A.Y., Tararaksin A.S., Telets V.A. Radiation Behavior and Test Specifics of A-D and D-A Converters. Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials Magazine. 2015, no. 45, p. 153–159.
URL: http://www.midem-drustvo.si/Journal%20papers/MIDEM_45(2015)2p153.pdf (дата обращения: 15.11.2022).

7. Kalashnikov O.A., Nekrasov P.V., Nikiforov A.Y., Telets V.A., Chukov G.V. and Elesin V.V. System-on-chip: Specifics of radiation behavior and estimation of radiation hardness. Russian Microelectronics, vol. 45, no. 1, p. 33–40, 2016.
URL: https://link.springer.com/article/10.1134/S1063739716010066 (дата обращения: 07.12.2022).

8. Кестер У. Аналого-цифровое преобразование. М.: Техносфера, 2007. – 1015 с.

9. Georgopoulos K., Burbidge M., Lechner A., Richardson A., De Venuto D. Review of test strategies and resources used in high-resolution interface testing. Project TAMES-2, Deliverable. 2002. URL: https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=en&user=qoCvGvoAAAAJ&citation_for_view=qoCvGvoAAAAJ:Se3iqnhoufwC (дата обращения: 10.11.2022).

10. Kester W. The Data Conversion Handbook. Newnes, 2005. – 976 p.
11. Slosarcik L. Using the FFT on Sigma-Delta ADCs. Freescale Semiconductor, Inc. Application Note AN4847,
Rev. 2, 2015. URL: https://zbook.org/read/98e2a_using-the-fft-on-sigma-delta-adcs.html (дата обращения: 25.04.2023).

12. Барбашов Вячеслав М.; Калашников, Олег А. Функционально-логическое моделирование дозовых радиационных отказов СФ-блоков систем на кристалле. Безопасность информационных технологий, [S.l.], т. 24, № 4, с. 80–86, 2017. ISSN 2074-7136.
DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2017.4.09. – EDN: ZTIXIB.

13. Hutchinson M.N., Estrella S., Mashanovitch M. Packaged high power MUTC photodetectors for high SFDR applications. IEEE Avionics and Vehicle Fiber-Optics and Photonics Conference (AVFOP). 2016, p. 193–194.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/AVFOP.2016.7789931.

14. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М.: Радио и связь, 2004. –
319 с.

15. Karakozov A.B., Nekrasov P.V., Bobrovsky D.V., Sorokoumov G.S. and Telets V.A. Single Event Effects And Total Dose Testing Of Digital To Analog Converters.17th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), Geneva, Switzerland. 2017, p. 1–5.
DOI: https://doi.org/10.1109/RADECS.2017.8696263.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2023.2.09

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.