Општ принцип на работа на ADC

Да ги погледнеме на главната спектар на прашања кои може да се припише на принципот на конвертори аналогни-на-дигитален (ADCs) од различни видови. Секвенцијален сметка, последователни балансирање - што се крие зад овие зборови? Што е принципот на работа на ADC на микроконтролер? Овие и други прашања ќе биде дискутирано во рамките на статијата. Првите три ќе биде посветен на општата теорија, а четвртата титл ќе учат како тие работат. Можете да се исполнат различни литература ADC и DAC услови. Принципот на работа на овие уреди е малку поинаква, па не ги мешаме. Така, член ќе се смета за конверзија на сигнали од аналогна на дигитална, додека DAC работи во обратна насока.

дефиниција

Пред оглед на принципот на ADC, ајде да дознаете она што уредот е. Аналогно-дигитални конвертори се уреди кои физичкиот количина е претворена во соодветните нумерички застапеност. Првичната параметар може да дејствува речиси ништо - струја, напон, капацитет, отпорност, ротација на вратило, пулсот и така натаму. Но, со цел да се има сигурност, ние ќе работиме со само една пренамена. Овој "код напон". Изборот на ова дело формат не е случајно. По ADC (принцип на функционирање на овој уред) и неговите карактеристики се во голема мера зависи за каков вид на концепт за мерење се користи. Ова се однесува на процес на споредување на одредена вредност, со претходно поставените стандарди.

карактеристики ADC

Главната малку може да се нарече, а стапката на конверзија. Прво изразена во битови, а вториот - во примероци во секунда. Модерни аналогни-на-дигитални конвертори може да има 24-битна или брзината на конверзија, која доаѓа на GSPS единици. Имајте на ум дека ADC истовремено може да ви обезбеди со употреба на само една од неговите карактеристики. Колку е поголема нивната ефикасност, повеќе тешко да се работи со уредот, а тоа е повеќе се скапи. Но корист може да биде да ги добијат потребните перформанси битна длабочина со жртвување на брзината на инструментот.

видови ADC

Принципот на работа се разликува меѓу различни групи на уреди. Ние сметаме дека во следниве видови:

1. Од директна конверзија.
2. Со сукцесивна апроксимација.
3. Со паралелно трансформација.
4. Аналогни-на-дигитален конвертор со обвинение за балансирање (делта-сигма).
5. Интегрирањето ADC.

Постојат многу други видови на подвижни и во комбинација, кои имаат свои посебни карактеристики на различни архитектура. Но, оние примероци, кои ќе се разгледуваат во рамките на статии се од интерес бидејќи тие играат примерен улога во својата лажат уреди како специфичност. Па нека се испита принципот на ADC, како и на нејзината зависност од физичкиот уред.

Директен аналогни во дигитални конвертори

Тие станаа доста популарни во 60-70-тите години на минатиот век. Во форма на интегрирани кола се произведени со 80-те. Тоа е многу едноставен, дури и примитивни уреди кои не може да се пофали на значајни личности. нивниот капацитет е обично 6-8 парчиња, а брзината ретко надминува 1 GSPS.

Принципот на работа на овој тип на ADC е дека на плус влезови на компаратори влезен сигнал истовремено. На негативната клема напон е одредена вредност. А потоа уредот одредува нејзината работа. Ова е направено благодарение на референтниот напон. Да претпоставиме дека имаме уред каде 8 компаратори. Кога ги хранат ½ од референтниот напон е овозможено само 4 од нив. енкодер приоритет формира бинарен код, која е излез регистар и бравите. Релативна предности и слабости може да се каже дека овој принцип на работа ви овозможува да креирате високо-брзински уреди. Но, за да се добие потребната должина збор има да се пот во голема мера.

На општата формула за бројот на компаратори е како што следува: 2 ^ Н. Под N е потребно да се стави на бројот на цифри. Видени претходниот пример може да се користи еднаш: 2 ^ 3 = 8. Субтотална за трети празнење мора да биде 8 компаратори. Ова е принцип на ADC, која за прв пат биле создадени. Не е многу погодно, па потоа имаше и други архитектура.

Аналогно-дигитални конвертори, со сукцесивна апроксимација

алгоритам "тежина" се користи тука. Скрати уреди што работат на таква постапка, наведени едноставно како ADC последователни сметки. Принципот на работа е како што следува: уредот се мери со влезниот сигнал, а потоа се споредат со бројките, кои се генерирани според одредена постапка:

1. Сетови на можни половина од референтниот напон.
2. Ако рокот на сигналот големина надминат патување №1, тоа е во споредба со бројот кој се наоѓа на половина пат помеѓу останатите вредност. Значи, во нашиот случај тоа ќе биде ¾ од референтниот напон. Ако референтниот сигнал паѓа на оваа бројка, споредбата ќе се спроведе со друг дел од интервалот од страна на истиот принцип. Во овој пример, ¼ од референтниот напон.
3. Чекор 2 мора да се повторува n пати, што ќе ни даде N битови на резултатот. Ова се должи на однесувањето на N број на споредби.

Овој принцип на апаратот овозможува да се добие со релативно висок процент на имплементацијата, кои се со сукцесивна апроксимација ADCs. Принципот на работа, како што можете да видите, едноставна, и овие уреди се идеални за различни прилики.

Паралелно аналогни-на-дигитални конвертори

Тие работат како сериски уред. Калкулација со формулата - (2 ^ n) -1. За случајот се смета претходно, ние треба (2 ^ 3) -1 компаратори. За работа со користење на специфични спектар на овие уреди, од кои секоја може да се споредува со влез и индивидуална референтна напон. Паралелно аналогни-на-дигитални конвертори се прилично брзо уреди. Но принципот на изградбата на овие уреди е дека за поддршка на нивната ефикасност бара значителна моќ. Затоа, нивната употреба во батеријата-придвижуван несоодветна.

Аналогни-на-дигитален конвертор со сукцесивна балансирање

Таа работи на сличен начин како и претходниот уред. Затоа, со цел да се објасни работата на последователни балансирање ADC, принципот на работа за почетници ќе се смета буквално на прсти. Во овие уреди врз основа на феноменот на дихотомијата. Со други зборови, серискиот споредба се врши измерената вредност со одреден дел од максималната вредност. Може да се земе вредности ½, 1/8, 1/16 и така натаму. Затоа, аналогни-на-дигитален конвертор може да се изврши процесот за N повторувања (последователни чекори). Каде што n е еднакво битен ADC на (погледнете на претходно погоре формули). Така, имаме значителна добивка во време, ако тоа е особено важна техниката перформанси. И покрај значителните брзина, овие уреди, исто така, се карактеризира со ниска статички грешка.

Аналогно-дигитални конвертори со доплата балансирање (делта-сигма)

Тоа е најмногу интересен тип на уред, барем не поради својот оперативен принцип. Тоа се состои во тоа, што влезните напони се споредуваат, така што акумулираните интегратор. Се внесуваат пулсира со негативен или позитивен поларитет (тоа зависи од резултатот од претходната работа). Така, можеме да кажеме дека таков аналогни-на-дигитален конвертор е едноставен систем за следење. Но, ова е само еден пример за споредба, па можете да се разбере она што делта-сигма на ADC. Принципот на работа на системот, но за ефективното функционирање на конверторот аналогни-на-дигитален не е доволно. Крајниот резултат е бесконечен поток на оние кои и нули, која оди преку дигитален нископропусен филтер. Тие формираат одредени битни низи. Разлика ADC конвертори од прв и втор ред.

Интегрирањето на аналогни-на-дигитален конвертор

Ова е специјален случај на второто, што ќе се смета како дел од статијата. Следно, ќе се опише работата на овие уреди, но на општо ниво. Ова е ADC аналогни-на-дигитален конвертор со push-pull интеграција. За да се задоволат таков уред може да биде дигитален мултиметар. И ова не е изненадувачки, бидејќи тие се обезбеди висока точност и во исто време и се потисне мешање.

Сега, ајде да се фокусира на принципот на работа. Тоа лежи во фактот дека влезниот кондензатор е обвинет за фиксен време. Типично, овој период е еден од фреквенцијата на електричната мрежа којшто ја напојува уредот (50 Hz или 60 Hz). Исто така, може да биде повеќе. Така, со висока фреквенција бучава е потиснат. Истовремено израмнат влијание нестабилен напон извор на енергија на електрична енергија за точноста на резултатот.

Кога времето за полнење завршува аналогни-дигитален конвертор, кондензатор почнува да го ослободи со одредена фиксна брзина. Внатрешна контра уред брои бројот на часовникот импулси кои се генерирани во текот на овој процес. Така, на подолг временски интервал, толку е поголема перформанси.

ADC интеграција twostroke имаат висока точност и резолуција. Поради ова, како и изградба на релативно едноставна структура, тие се извршуваат како чип. Главниот недостаток на таков принцип на работа - во зависност од мрежата на перформанси. Запомнете дека неговите способности се поврзани со времетраењето на периодот на фреквенција напојување.

Еве како на двојно интеграција ADC. Принципот на работа на уредот, иако тоа е прилично комплексна, но тоа обезбедува индикаторите за квалитет. Во некои случаи, ова е едноставно незаменлив.

Одбери АПЦ ни со потребните принципот на

Да речеме, ние сме соочени со одредена задача. Што да се избере на уредот, така што тоа може да ги задоволи сите наши потреби? Прво, ајде да зборуваме за резолуцијата и точност. Многу често тие се збунети, иако во пракса тие се многу слабо зависи од втората. Имајте на ум дека 12-битна аналогни-на-дигитален конвертор може да биде помалку прецизни од 8-битни. Во овој случај, резолуција - е мерка за количеството на сегменти можат да бидат доделени на измерените влезен сигнал опсег. Така, 8-битни ADC поседуваат ² август = 256 такви единици.

Точност - е вкупниот резултат на конверзијата добиени отстапување од идеалот вредности, кои треба да бидат во даден влезен напон. Тоа е, првиот параметар карактеризира потенцијалот што го има ADC, а вториот го покажува она што го имаме во пракса. Затоа, можеме да ја засили и повеќе едноставен тип (на пример, директен аналогни-на-дигитални конвертори), кој ќе ги исполни барањата, поради неговата висока точност.

За да имаме идеја за она што е потребно за да започнете да се пресмета физички параметри и изградба на математичка формула на интеракција. Важно што тие се статични и динамични грешки, бидејќи кога со помош на различните компоненти и принципите на изградбата на уредот што ќе имаат различно влијание врз неговите перформанси. Подетални информации може да се најде во техничката документација понудени од страна на производителот на секоја специфична уред.

пример

Ајде да погледнеме во SC9711 на ADC. Принципот на работа на овој уред е комплексна, бидејќи на нејзината големина и капацитет. Кога станува збор за второто, треба да се забележи дека тие се навистина различни. Така, на пример, е можно фреквенција за движи од 10 Hz до 10 MHz. Со други зборови, тоа може да се направи 10 милиони примероци во секунда! И самиот уред не е нешто цврсто, и има модуларен изградба на објектот. Но, тоа обично се користи во сложени апликации, каде што треба да се работи со голем број на сигнали.

заклучок

Како што можете да видите, ADCs инхерентно имаат различни принципи на работа. Ова ни овозможува да изберете уред кој ќе ги задоволи потребите кои произлегуваат и на тој начин да се обезбеди разумно користење на расположливите ресурси.