Simulation of the First Type Parallel Vernier Digital-to-Analog Converter
- Authors: Nikitin Y.A.1
-
Affiliations:
- The Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications
- Issue: Vol 11, No 4 (2025)
- Pages: 7-16
- Section: COMPUTER SCIENCE AND INFORMATICS
- URL: https://journals.rcsi.science/1813-324X/article/view/309030
- DOI: https://doi.org/10.31854/1813-324X-2025-11-4-7-16
- EDN: https://elibrary.ru/HIIFIU
- ID: 309030
Cite item
Full Text
Abstract
Digital-to-analog converters are widely and effectively used in radio-electronic equipment for various purposes, when it is necessary to convert a digital control code into an analog parameter - current or voltage. They are used, among other things, in digital-to-analog frequency synthesizers to obtain the required envelope shape of the synthesized signal. At present, the main problems in the construction of precision and (or) high-speed digital-to-analog converters are technological limitations of production, namely, the final accuracy of the implementation of analog elements. Therefore, a structural method for overcoming technological limitations is relevant.The purpose of this paper is to conduct a comparative analysis of classical digital-to-analog conversion methods based on the R-2R matrix and to substantiate a new approach to the ideology of digital-to-analog conversion and the construction of digital-to-analog converters of increased accuracy and (or) speed.The solution to the problem lies in increasing the number of reference signals at the inputs of partial digital-to-analog converters while unconditionally ensuring their strict fractional-multiple (vernier) ratio. In this case, the conjugation of the vernier scales must be performed at one point and on direct current. The accuracy of the conjugation of the scales must correspond to the final accuracy of the digital-to-analog conversion.The novelty and originality of the proposed method are confirmed by theoretical calculations, structural and circuit modeling, full-scale modeling, as well as Russian and US patents.The possibility of practical implementation of the new structure of the digital-to-analog converter is confirmed by circuit modeling using the Microcap12 package and full-scale prototyping, which confirmed the correctness of the proposed method.The proposed solution allows to bypass technological limitations on the potentially achievable conversion accuracy in the production of DAC microcircuits and provides qualitatively new capabilities of digital-to-analog conversion technology.
About the authors
Yu. A. Nikitin
The Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications
Email: nikitin.ua@sut.ru
References
- Никитин Ю.А. Теория цифроаналогового синтеза частот с помощью конечных автоматов. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2024. 342 с.
- Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: справочник. Пер. с нем. М.: Мир, 1982. 512 с.
- Потоцкий А.П., Сафьянников Н.М., Смолов В.Б., Угрюмов Е.П. Преобразователь код-аналог. Патент на изобретение СССР № 1508347 А1 от 08.12.1986. Опубл. 20.03.1999.
- Смолов В.Б., Угрюмов Е.П., Герасимов И.В., Рачев Б.Д., Фархи О.А. Элемент с цифро-управляемой проводимостью. Патент на изобретение СССР № 1182543 А1 от 26.04.1984. Опубл. 30.09.1985.
- Федорков Б.Г., Телец В.П. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М.: Энергомашиздат, 1990. 320 с.
- Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1981. 247 с.
- Марцинкявичус А.-Й. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров. М.: Радио и связь, 1988. 224 с.
- Смолов В.Б. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. Л.: Энергия, 1976. 336 с.
- Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, 1981. 248 с.
- Никитин Ю.А. Способ нониусного цифроаналогового преобразования. Патент на изобретение RU 2703228 C1 от 18.03.2019. Опубл. 15.10.2019. EDN: VEPXBS
- Nikitin Y.A. Method of vernier digital-to-analog conversion. Patent USA, no. 11,689,212 B2, 23.06.2022.
- Никитин Ю.А. Способ нониусного цифроаналогового преобразования. Патент на изобретение RU 2726911 C1 от 02.07.2019. Опубл. 16.07.2020. EDN:NXAXDF
- Nikitin Y.A. Method of vernier digital-to-analog conversion. Patent USA, no. 11,736,117 B2, 10.11.2022.
- Никитин Ю.А. Построение многоразрядного параллельного цифроаналогового преобразователя // IX Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Российская Федерация, 26–27 февраля 2020 г.). СПб.: СПбГУТ, 2020. Т. 3. С. 476–480. EDN:WOOEOQ
- Гуревич И.Н., Никитин Ю.А. Цифровой синтезатор частот. Патент на изобретение СССР 1737698 от 09.07.90. Опубл. в БИ №20 1992. МКИ H 03 B 19/00
- Никитин Ю.А. Цифроаналоговый синтез частот. Теория и схемотехника. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2018. 367 с. EDN:YNTBQL
- Никитин Ю.А. Анализ механизмов образования помех на выходе многоуровневого конечного автомата // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2017. № 3. С. 52–59. EDN:YZBFBN
Supplementary files

