0738-2-opreview (Синтез и реализация параллельного цифро-аналогового преобразователя с повышенными динамическими характеристиками)

отзыв официального оппонента к. ф.-м. н., доцента Коровина Константина Олеговича на диссертацию Михаила Сергеевича Енученко «Синтез и реализация параллельного цифро-аналогового преобразователя с повышенными динамическими характеристиками», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 — «Радиотехника в том числе системы и устройства телевидения». Актуальность темы диссертационной работы Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) являются ключевым блоком телекоммуникационных систем с цифровым управлением, обеспечивающим связь вычислительного модуля и аналогового тракта. Современные проблемы разработки ЦАП связаны с уменьшением занимаемой на кристалле площади, повышением выхода годных изделий, снижения нелинейности и повышения динамических характеристик.

Диссертационная работа Енученко М. С. посвящена актуальной проблеме синтеза ЦАП с повышенными динамическими характеристиками, Основное содержание диссертационной работы В~пе вой главе прелетавлев обзор текущего аоетовввв в облаетл рщработкв цифро-аналоговых преобразователей. Введены используемые понятия и термины, а также характеристики, принятые для описания устройства. Выделены резнстивные, емкостные ЦАП и ЦАП на источниках тока. Отмечены преимущества и недостатки каждого из указанных видов, Сформулированы проблемы при разработке цифровой части ЦАП и факторы, оказывающие влияние на снижение динамического диапазона. Определена цель диссертационной работы и необходимые для достижения цели задачи.

Во вто ой главе детально обсуждается вопрос проектирования цифровой части ЦАП. Особенно специфичного именно для ЦАП блока «термометрического» дешифратора. Автором представлено описание известных подходов к проектированию дешифратора, формулы расчета числа элементов, а также средней задержки преобразования, Автор предложил итерационное правило формирования логической функции, позволяющее проектировать дешифратор со сниженной задержкой преобразования. Используя данное правило, можно автоматизировать проектирование дешифратора произвольной разрядности.

на функциональном уровне. Представлена математическая модель ЦАП и способ учета эффектов, связанных с переходными процессами. Автор отмечает, что подобный анализ в литературе не представлен. Последовательно рассмотрен БИЖвходного кода ЦАП, идеального ЦАП с нулевыми по длительности переходными процессами, ЦАП с фиксированной длительностью переходных процессов и ЦАП с длительностью переходных процессов, зависящей от входного кода.

Для всех указанных вариантов модели представлены графики БНЖот соотношения частот восстанавливаемого сигналау и частоты дискретизации ~,. Кроме того, показано, как влияет масштабный коэффициент для «ЦАП с кодонезависимыми переключениями» на ЯНЖ.Полученные автором результаты позволяют определять минимальную разрядность ЦАП и Яв зависимости от требуемого значения ИНЭУМ.

Кроме того, автором сформулированы рекомендации по повышению БНЖ. данной главе автор работы отмечает недостатки уже известных методик учета влияния параметров схемы ЦАП на источниках тока на ЯНЖ. Предложено разделить все факторы на статические и динамические. Среди статических автор выделяет учет влияния выходного сопротивления источника тока. Замечено, что уже известные попытки учета влияния данного фактора используют некорректную нормировку, не учитывающую долю тока утечки по отношению к току источника тока. Автор предложил методику анализа, учитывающую данное отношение.

Среди динамических факторов автор особо выделил просачивание управляющих сигналов в выходную цепь, так как анализ влияния прочих факторов имеют уже известные результаты. Проведенное моделирование показало, что просачивание управляющие сигналов в цепь напряжения смещения значительно снижает КНЖ. Проведено сравнение различных способов снижения влияния указанного эффекта. Полученные автором результаты моделирования показали, что наилучшим решением является использование постоянных переключений, так как это позволяет все переходные процессы привести к одному виду и длительности. Данное обстоятельство, как было показано в главе 3, позволяет достичь наилучших показателей ЯНЖ.

На основе материала данной главы автор формулировал методику параметрического синтеза ЦАП на источниках тока. В пятой главе обсуждаются методики размещения взвешивающих элементов в унарном ЦАП. Методики размещения взвешивающих элементов позволяют скомпенсировать влияние систематической ошибки на статическую нелинейность ЦАП. Большинство известных методик предложено разделить на 4 группы.

Для некоторых методик предложено аналитическое обоснование их эффективности для различных случаев. Однако автором замечено, что в силу отсутствия символьных выражение для связи номера взвешивающего элемента и его координат для всех методик, единственным способом сравнения всех методик друг с другом при всех возможных вариантах аппроксимации систематической ошибки является численное моделирование. Проведенное моделирование показало наличие некоторых закономерностей, влияющих на снижение дифференциальной и интегральной нелинейности. В частности, замечено, что интегральную нелинейность можно снизить асимметричным размещением взвешивающих элементов.

Снижение интегральной нелинейности в свою очередь позволяет повысить БНЖ. Автор отмечает, что все рассмотренные методики были разработаны и применяются только в унарных ЦАП. Для резистивных ЦАП рассмотренные методики не подходят, так как требуется выдерживать одинаковые расстояния между взвешивающими элементами на топологии, чтобы не ухудшать показатели нелинейности.

Автором предложена методика размещения «Шахматный конь», обеспечивающая одинаковое расстояние между взвешивающими элементами на топологии. Моделирование предложенной методики подтвердило полученные ранее выводы. Экспериментальной проверке основных теоретических выводов посвящена шестая глава. В данной главе автор предлагает проверить свои теоретические выводы на 10-ти разрядном сегментном резистивном ЦАП. Приведено обоснование выбора разрядности сегментов, структура ЦАП и схемотехнические решения. В частности, автор предлагает по аналогии с М-2Мцепями заменить в унарном сегменте резисторы на транзисторы. Из-за особенностей разработанного ЦАП таких, как: нечетная разрядность сегментов и неквадратная топология взвешивающего элемента, — автору приходится решать задачу обхода неквадратной шахматной доски.

Разработана тестовая микросхема, содержащая два ЦАП, отличающих только топологией массива взвешивающих элементов. Для проведения измерений автором разработана двустороння печатная плата. Измерения проводились для 5 образцов при трех типовых температурах ( — 40', +27', +85'). Полученные результаты подтвердили основные теоретические выводы работы. В частности, предложенная методика обеспечила снижение интегральной нелинейности на 20% и повышение 8НЖ на 6 дБ. Обоснованность положений и выводов, приведенных в диссертационной работе Представленные в работе результаты моделирования на функциональном и схемотехническом уровнях имеют хорошее совпадение с данными экспериментальных исследований.

Численные расчеты и компьютерное моделирование, выполняемые в ходе диссертационной работы, проводились с применением современных профессиональных пакетов программ таких, как: МАТЬАВ, СадепсеЧ1г~иозо и Сас1епсеЕпсоиптег. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 4 статьи опубликованы в журналах и трудах конференций, входящих в Перечень ВАК.

Научная новизна результатов, сформулированных в диссертационной работе Научная новизна диссертационной работы состоит в развитии методик параметрического синтеза ЦАП в части проектирования дешифратора; методик анализа ЯРВЙЦАП на функциональном и схемотехническом уровнях, а также методик моделирования методик размещения взвешивающих элементов. Автором определены на функциональном уровне факторы, снижающие КНЖ ЦАП, а на схемотехническом уровне сформулированы рекомендации по выбору схемы ЦАП на источниках тока.

Кроме того, получены зависимости эффективности снижения влияния систематической ошибки на нелинейность ЦАП от свойств методики размещения взвешивающих элементов. Предложена методика размещения взвешивающих элементов для резистивного ЦАП. Практическая значимость результатов диссертационной работы Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем: 1. Разработана методика моделирования и получены данные, позволяющие определять необходимую разрядность и отношение Я в зависимости от требуемого значения БНЖ; 2.

Определено оптимальное с точки зрения задержки преобразования количество групп, на которые необходимо разбить входной код многомерного дешифратора; 3. Сформулированы рекомендации по выбору методики размещения взвешивающих элементов в зависимости от разрядности ЦАП. Замечания по диссертационной работе 1. Проведено сравнение лишь для 4-х разрядных дешифраторов. Сохранится ли соотношение для более высоких разрядностей; 2. В параграфах 3,4 и 3.5 не рассмотрен случай различного вида нарастающего с спадающего переходных процессов; 3.

В главе 4 не представлены схемы ЦАП, использованных для моделирования; 4. Не показан спектр и уровень ЯНЖ для ЦАП без компенсации и с компенсацией по предложенной методике; 5. Можно ли было отказаться от буферов в схеме разработанного ЦАП? Выводы Указанные выше замечания по диссертационной работе не снижают значимости полученных результатов. В диссертационной работе Енученко Михаила Сергеевича «Синтез и реализация параллельного цифро-аналогового преобразователя с повышенными динамическими характеристиками» сформулированы и решены актуальные задачи в области радиотехники и микроэлектроники. Считаю, что настоящая диссертационная работа является завершенной научно-квалификационной работой, содержащей новые научные результаты, имеющие существенное значение в области радиотехники и микроэлектроники, и удовлетворяет требованиям п.

9 «Положения о порядке присуждения ученых степеней». Автор диссертационной работы Енученко Михаил Сергеевич заслуживает присуждения степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 — «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения». Официальный оппонент Доцент кафедры радиосистем и обработки сигналов СПбГУТ к. ф.-м.

н. .