gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2014.22.4.131-141gyroscopy-471Research ArticleСтатьиПрименение нелинейного функционального аналого-цифрового преобразования для прецизионных измерений малых электрических величинЛукинН. А.

Лукин Николай Алексеевич, кандидат технических наук, научный руководитель группы. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

РубинЛ. С.

Рубин Лев Самуилович, кандидат технических наук, инженер.

Институт машиноведения Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург).Russian Federation201403022026224131141Copyright © Лукин Н.А., Рубин Л.С., 20262026Лукин Н.А., Рубин Л.С.Лукин Н.А., Рубин Л.С.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/471

В настоящее время актуальны прецизионные измерения малых электрических параметров в реальном времени в динамическом диапазоне порядка 100 дБ. Для обеспечения минимальной погрешности измерения и устойчивого функционирования в широком диапазоне предлагается использовать нелинейное аналого-цифровое преобразование специального вида. Описан лабораторный комплекс с макетом нелинейного аналого-цифрового преобразователя, который позволяет измерять постоянный входной ток, значения которого лежат в диапазоне 1 нА – 1 мкА с относительным значением СКО, не превышающим 1 – 0,03% соответственно.

Precision measurement of the small-signal parameters for embedded electronics inside real-time systems is actually today. Application of the non-linear measurement scales permits to achieve many opportunities versus linear case for embedded electronics. At first, decreasing of the full relative error of measurements. At work it is proved that for special case of non-linear functional scale (N = kXn ) at n < 1 full relative error less than for linear scale, i.e. at n = 1. The hardware model of nonlinear measuring channel was developed and experiments with nanoampere current source were carrying out. The main results of these experiments confirm theoretical assumptions about order of errors. Besides this model is able to work into wide range of value of input currents, this range is 1000 – from 1 nA to 1 μA. Our method and circuitry for non-linear small current measurements may base for future VLSI multichannel meters inside service electronics of inertial sensors.

Система реального временипрецизионные измерения токааналого-цифровое преобразованиесверхбольшие интегральные схемы.Real-time systemprecision current measurementanalog-to-digital conversionvery large scale integrated circuitsReferencesAaltonen, L. Integrated Interface Electronics for Capacitive MEMS Inertial Sensors// Doct. Diss., Aalto Univ., Sc. Sci. Tech., Fac. Electr., Comm. Autom., Dep. Micro Nanosci., 2010. – 152 p.Aaltonen, L. Integrated Interface Electronics for Capacitive MEMS Inertial Sensors// Doct. Diss., Aalto Univ., Sc. Sci. Tech., Fac. Electr., Comm. Autom., Dep. Micro Nanosci., 2010. – 152 p.Boyde, E. and oth. A High-Performance Tunneling Accelerometer//Term Project 6.777, Introduction to Microelectromechanical Systems, Spring 1999, MIT Media Lab. – 58 p.Boyde, E. and oth. A High-Performance Tunneling Accelerometer//Term Project 6.777, Introduction to Microelectromechanical Systems, Spring 1999, MIT Media Lab. – 58 p.Osaki, Yuji, Hirose, Tetsuya, Kuroki, Nobutaka, and Numa, Masahiro. Temperature-Compensated Nano-Ampere Current Reference Circuit with Subthreshold Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor Resistor Ladder//Jpn. J. Appl. Phys., pp. 04DE08-1 – 6.Osaki, Yuji, Hirose, Tetsuya, Kuroki, Nobutaka, and Numa, Masahiro. Temperature-Compensated Nano-Ampere Current Reference Circuit with Subthreshold Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor Resistor Ladder//Jpn. J. Appl. Phys., pp. 04DE08-1 – 6.Linares-Barranco, B., Serrano-Gotarredona, T., Serrano-Gotarredona, R., Serrano-Gotarredona, C. Current Mode Techniques for Sub-pico-Ampere Circuit Design. Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 38, 103–119, 2004.Linares-Barranco, B., Serrano-Gotarredona, T., Serrano-Gotarredona, R., Serrano-Gotarredona, C. Current Mode Techniques for Sub-pico-Ampere Circuit Design. Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 38, 103–119, 2004.Digital Processors Limited by Power; What’s the PSIDE? /http://www.darpa.mil/NewsEvents/Releases/2012/08/24.aspx /Digital Processors Limited by Power; What’s the PSIDE? /http://www.darpa.mil/NewsEvents/Releases/2012/08/24.aspx /Гельман, М.М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов / М.: Мир, 1999. - 559 с.Гельман, М.М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов / М.: Мир, 1999. - 559 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.