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[原创] SAR_ADC开关切换能量详细推导--附带matlab代码

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发表于 2023-3-22 09:47:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 我是青藤 于 2023-3-23 09:06 编辑

SAR_ADC开关切换能量详细推导过程以及matlab代码。


matlab代码:




  1. %%
  2. clear;
  3. clc;

  4. % initial parameters
  5. n=10;
  6. c_unit=1;
  7. v_ref=1;

  8. % preallocating
  9. energy_conv=zeros(1,2^n);
  10. energy_saving=zeros(1,2^n);
  11. energy_mono=zeros(1,2^n);
  12. energy_vcm=zeros(1,2^n);

  13. % calculating
  14. for x=0:(2^n-1)
  15.     b=decimal2binary(x,n);
  16.     energy_conv(x+1)=energy_calculate_conv(b,n,c_unit,v_ref);
  17.     energy_saving(x+1)=energy_calculate_saving(b,n,c_unit,v_ref);
  18.     energy_mono(x+1)=energy_calculate_mono(b,n,c_unit,v_ref);
  19.     energy_vcm(x+1)=energy_calculate_vcm(b,n,c_unit,v_ref);
  20. end
  21. energy_avg_conv=sum(energy_conv)/2^n;
  22. energy_avg_saving=sum(energy_saving)/2^n;
  23. energy_avg_mono=sum(energy_mono)/2^n;
  24. energy_avg_vcm=sum(energy_vcm)/2^n;

  25. % plot
  26. hold on;
  27. plot(0:(2^n-1),energy_conv,'k-s','MarkerIndices',1:32:2^n);
  28. plot(0:(2^n-1),energy_saving,'r-x','MarkerIndices',1:32:2^n);
  29. plot(0:(2^n-1),energy_mono,'b-^','MarkerIndices',1:32:2^n);
  30. plot(0:(2^n-1),energy_vcm,'c-v','MarkerIndices',1:32:2^n);
  31. hold off;

  32. % note
  33. title('\fontname{Times New Roman}Switching Procedure Comparision');
  34. xlabel('\fontname{Times New Roman}Output Code');
  35. ylabel('\fontname{Times New Roman}Switching Energy [CV^2_{ref}]');
  36. legend('Conventional','Energy-saving','Monotonic','Vcm-based');
  37. set(gcf,'color','white');
  38. set(gca,'FontSize',12);
  39. set(gca,'FontName','Times New Roman');
  40. set(gca,'XLim',[0 2^n-1]);
  41. set(gca,'YLim',[0 max(energy_conv)]);
  42. grid off;
  43. box off;


  44. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% fucntion defination %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  45. % function to convert decimal to binary
  46. function convert_result=decimal2binary(d,n)
  47.     % initial parameters
  48.     binary=zeros(1,n);
  49.     i=n;
  50.    
  51.     % judge
  52.     while i~=0
  53.         if d<2^(i-1)
  54.             binary(n-i+1)=0;
  55.         else
  56.             binary(n-i+1)=1;
  57.             d=d-2^(i-1);
  58.         end
  59.         i=i-1;
  60.     end
  61.    
  62.     % result
  63.     convert_result=binary;
  64. end

  65. % function to calculate conventional method of an arbitrary code
  66. function energy_result=energy_calculate_conv(b,n,c_unit,v_ref)
  67.     % initial parameters
  68.     energy_1=2^(n-1)*c_unit*v_ref^2;
  69.    
  70.     % preallocating
  71.     block_1=zeros(1,n);
  72.     block_2=zeros(1,n);
  73.     energy_step=zeros(1,n);
  74.    
  75.     % circle
  76.     for i=2:n
  77.         a=zeros(1,n);
  78.         for k=1:(i-1)
  79.             a(k)=(1-2*b(k))*2^(n-k)*(2*b(i-1)-1)/2^i;
  80.         end
  81.         block_1(i)=sum(a);
  82.         block_2(i)=2^(n-i)*(3-2*b(i-1));
  83.         energy_step(i)=block_1(i)+block_2(i);
  84.         energy_sum=sum(energy_step);
  85.     end
  86.    
  87.     % result
  88.     energy_result=energy_sum*c_unit*v_ref^2+energy_1;
  89. end

  90. % function to calculate energy-saving method of an arbitrary code
  91. function energy_result=energy_calculate_saving(b,n,c_unit,v_ref)
  92.     % preallocating
  93.     block_1=zeros(1,n);
  94.     block_2=zeros(1,n);
  95.     energy_step=zeros(1,n);
  96.    
  97.     % circle
  98.     for i=3:n
  99.         a=zeros(1,n);
  100.         for k=1:(i-1)
  101.             a(k)=-1/2^(i-1)*(1-2*b(i-1))*2^(n-k-1)*(1-2*b(k));
  102.         end
  103.         block_1(i)=sum(a);
  104.         block_2(i)=2^(n-i);
  105.         energy_step(i)=block_1(i)+block_2(i);
  106.         energy_sum=sum(energy_step);
  107.     end
  108.    
  109.     % result
  110.     energy_result=(energy_sum+3*2^(n-3))*c_unit*v_ref^2;
  111. end

  112. % function to calculate monotonic method of an arbitrary code
  113. function energy_result=energy_calculate_mono(b,n,c_unit,v_ref)
  114.     % preallocating
  115.     block_1=zeros(1,n);
  116.     block_2=zeros(1,n);
  117.     energy_step=zeros(1,n);
  118.    
  119.     % circle
  120.     for i=2:n
  121.         a=zeros(1,n);
  122.         for k=1:(i-1)
  123.             a(k)=1/2^(i-1)*2^(n-k-1)*b(k)+1/2^(i-1)*b(i-1)*2^(n-k-1)*(1-2*b(k));
  124.         end
  125.         block_1(i)=sum(a);
  126.         block_2(i)=2^(n-2*i+1);
  127.         energy_step(i)=block_1(i)+block_2(i);
  128.         energy_sum=sum(energy_step);
  129.     end
  130.    
  131.     % result
  132.     energy_result=energy_sum*c_unit*v_ref^2;
  133. end

  134. % function to calculate vcm-baesd method of an arbitrary code
  135. function energy_result=energy_calculate_vcm(b,n,c_unit,v_ref)
  136.     % preallocating
  137.     block_1=zeros(1,n);
  138.     block_2=zeros(1,n);
  139.     energy_step=zeros(1,n);
  140.    
  141.     % circle
  142.     for i=2:n
  143.         a=zeros(1,n);
  144.         for k=1:(i-1)
  145.             a(k)=1/2^(i-1)*(2^(n-k-1)*(b(k)-0.5)+b(i-1)*2^(n-k-1)*(1-2*b(k)));
  146.         end
  147.         block_1(i)=sum(a);
  148.         block_2(i)=2^(n-i-1);
  149.         energy_step(i)=block_1(i)+block_2(i);
  150.         energy_sum=sum(energy_step);
  151.     end
  152.    
  153.     % result
  154.     energy_result=energy_sum*c_unit*v_ref^2;
  155. end
  156. %%


复制代码



matlab结果图

matlab结果图

具体推导图

具体推导图

SAR_ADC开关切换推导.pdf

1.05 MB, 下载次数: 1022 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

发表于 2023-3-22 10:04:02 | 显示全部楼层
楼主辛苦了
发表于 2023-3-22 10:20:15 | 显示全部楼层
楼主威武!!
发表于 2023-3-22 10:32:34 | 显示全部楼层
感谢楼主分享!
发表于 2023-3-22 10:45:00 | 显示全部楼层
666
发表于 2023-3-22 11:04:37 | 显示全部楼层
Thanks for sharing
发表于 2023-3-22 18:37:53 | 显示全部楼层
挺好!
发表于 2023-3-22 19:39:09 | 显示全部楼层
感谢分享
发表于 2023-3-31 16:23:53 | 显示全部楼层
谢谢分享
发表于 2023-4-6 11:00:34 | 显示全部楼层
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