Prinċipju ġenerali ta 'operazzjoni ta' ADC

Ejja nħarsu lejn il-medda ewlenija ta 'kwistjonijiet li jistgħu jiġu attribwiti għall-prinċipju ta' l- konvertituri Analog għal diġitali (ADCS) ta 'tipi differenti. kont b'segwenza, ibbilanċjar suċċessivi - dak li jinsab wara dawn il-kliem? X'inhu l-prinċipju ta 'ħidma tal-ADC tal-mikrokontrollur? Dawn u kwistjonijiet oħra se jiġu diskussi fil-qafas tal-oġġett. L-ewwel tlieta se tkun iddedikata għall-teorija ġenerali, u r-raba sottotitolu se tistudja kif jaħdmu. Tista 'tissodisfa varji f'termini ADC letteratura u tad-DAC. Il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' dawn il-mezzi huwa kemmxejn differenti, sabiex ma jħawwadhomx. Għalhekk, l-artikolu se jiġu kkunsidrati l-konverżjoni ta 'sinjali minn analog għal diġitali, filwaqt li l-DAC xogħlijiet fir-reverse.

definizzjoni

Qabel tikkunsidra l-prinċipju tal-ADC, ejja nsib x'inhuma l-mezz huwa. Analog għal konvertituri diġitali huma strumenti li l-kwantità fiżika kkonvertiti rappreżentazzjoni numerika korrispondenti. Il-parametru tal-bidu jista 'jaġixxi kważi xejn - kurrent, vultaġġ, capacitance, reżistenza, rotazzjoni tax-xaft, ir-rata polz u l-bqija. Iżda sabiex ikollu ċertezza, aħna se taħdem ma 'konverżjoni wieħed biss. Din l- "vultaġġ kodiċi". L-għażla ta 'dan il-format xogħol mhux aċċidentali. Wara l-ADC (il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' dan il-mezz) u l-karatteristiċi tiegħu huma dipendenti fuq liema tip ta 'kunċett kejl, tintuża. Dan jirreferi għall-proċess ta 'tqabbil ċertu valur ma' standard stabbilit qabel.

karatteristiċi ADC

-Bit prinċipali jistgħu jiġu msejħa, u r-rata ta 'konverżjoni. L-ewwel espressa bits, u t-tieni - fil-kampjuni ta 'sekonda. Analog għal diġitali konvertituri moderni jista 'jkollhom 24-bit jew il-veloċità ta' konverżjoni, li tiġi ma 'unitajiet GSPS. Innota li l-ADC tista 'simultanjament jagħtuk l-użu biss waħda mill-karatteristiċi tiegħu. L-akbar prestazzjoni tagħhom, aktar ikun diffiċli biex jaħdmu ma 'l-apparat, u huwa aktar għalja innifsu. Iżda l-benefiċċju jista 'jkun li jiksbu l-prestazzjoni meħtieġa bit-fond billi jissagrifikaw il-veloċità tal-istrument.

tipi ADC

Prinċipju ta 'operazzjoni tvarja fost gruppi differenti ta' apparat. Aħna nqisu-tipi li ġejjin:

1. Peress konversjoni diretta.
2. Bil approssimazzjoni suċċessiva.
3. Bil-trasformazzjoni parallel.
4. Analog għal diġitali konvertitur bi balancing charge (delta-sigma).
5. L-integrazzjoni ADC.

Hemm ħafna tipi oħra ta 'conveyor u flimkien, li għandhom karatteristiċi speċjali tagħhom ta' arkitettura differenti. Iżda dawk il-kampjuni, li għandhom jiġu kkunsidrati fil-qafas ta 'oġġetti huma ta' interess għax dawn jaqdu rwol eżemplari fil-mezzi niċċa tagħha bħall speċifiċità. Għalhekk ejjew teżamina l-prinċipju tal-ADC, kif ukoll id-dipendenza tagħha fuq il-mezz fiżiku.

Analog dirett għal konvertituri diġitali

Huma saru popolari fil-60-70-jiet ta 'l-aħħar seklu. Fil-forma ta 'ċirkwiti integrati huma prodotti bl 80s. Huwa sempliċi ħafna, anki mezzi primitive li ma tista 'tiftaħar ta' ċifri sinifikanti. kapaċità tagħhom huwa tipikament 6-8 bits, u l-veloċità rari taqbeż 1 GSPS.

Il-prinċipju ta 'operazzjoni ta' dan it-tip ta 'ADC huwa dak fuq l-inputs kif ukoll ta' komparaturi sinjal tad-dħul fl-istess ħin. Fuq il-vultaġġ terminal negattiv huwa ċertu valur. U allura l-apparat jiddetermina operat tagħha. Dan isir grazzi għall-vultaġġ ta 'referenza. Ejja nassumu li aħna għandna apparat fejn 8 komparaturi. Meta jitimgħu ½ tal-vultaġġ ta 'referenza hija ppermettiet biss 4 minnhom. Il encoder prijorità iffurmat kodiċi binarju, li huwa reġistru produzzjoni u lukketti. saħħiet relattivi u dgħufijiet jista 'jingħad li dan il-prinċipju ta' operazzjoni tippermetti toħolqu mezzi ta 'veloċità għolja. Iżda biex jiksbu t-tul kelma meħtieġa għandha għaraq ħafna.

Il-formula ġenerali għan-numru ta 'komparaturi huwa kif ġej: 2 ^ N. Taħt N hija meħtieġa li tpoġġi l-għadd ta 'numri. eżempju preċedenti Viewed jista 'jintuża mill-ġdid: 2 ^ 3 = 8. Subtotal għall-tielet kwittanza għandu jkun 8 komparaturi. Dan huwa l-prinċipju tal-ADC, li ġew maħluqa l-ewwel. Mhux konvenjenti ħafna, hekk sussegwentement kien hemm arkitettura oħra.

Analog għal diġitali konvertituri, approssimazzjoni suċċessiva

algoritmu "ippeżar" tintuża hawnhekk. apparati jqassar joperaw fuq tali proċedura, magħrufa sempliċement ma huma kambjali suċċessivi ADC. Il-prinċipju ta 'operazzjoni hija kif ġej: l-apparat huwa mkejjel mill-sinjal tad-dħul, u allura huwa mqabbel mal-numri, li huma ġġenerati skont proċedura ċerta:

1. Settijiet ta 'possibbli nofs il-vultaġġ ta' referenza.
2. Jekk il-limitu kobor sinjal jingħelbu vjaġġ №1, huwa mqabbel ma 'numru li tinsab fin-nofs bejn il-valur li jifdal. Allura, fil-każ tagħna se jkun ¾ tal-vultaġġ ta 'referenza. Jekk is-sinjal ta 'referenza taqa' taħt din il-figura, il-paragun għandu jsir b'porzjon ieħor tal-intervall mill-istess prinċipju. F'dan l-eżempju, ¼ tal-vultaġġ ta 'referenza.
3. Pass 2 għandha tiġi ripetuta darba n, li se tagħtina l-bits N tar-riżultat. Dan huwa dovut għall-kondotta ta 'numru N ta' tqabbil.

Dan il-prinċipju tal-apparat jippermetti li jinkiseb ma 'rata relattiva ta' konverżjoni għolja, li huma ADCs approssimazzjoni suċċessivi. Il-prinċipju ta 'operazzjoni, kif tistgħu taraw, sempliċi, u dawn il-mezzi huma ideali għal varjetà ta' okkażjonijiet.

Parallel Analog għal diġitali konvertituri

Huma jaħdmu bħal apparat serjali. formula tal-kalkolu - (2 ^ n) -1. Għall-każ ikkunsidrati qabel għandna bżonn (2 ^ 3) -1 komparaturi. Għal ħidma fejn tintuża firxa speċifika ta 'dawn il-mezzi, li kull waħda minnhom tista jqabblu l-input u l-vultaġġ ta' referenza individwali. Analog għal diġitali konvertituri paralleli huma strumenti pjuttost malajr. Iżda l-prinċipju ta 'kostruzzjoni ta' dawn il-mezzi li biex tappoġġja l-effiċjenza tagħhom teħtieġ saħħa sinifikanti. Għalhekk, l-użu tagħhom fil-batterija li jaħdmu bil- mhux xierqa.

-Analog għal diġitali konvertitur ma ibbilanċjar suċċessivi

Hija topera fuq b'mod simili bħala l-mezz ta 'qabel. Għalhekk, sabiex tispjega l-operat ta 'ADC ibbilanċjar suċċessivi, il-prinċipju ta' operazzjoni għall jibdew se jiġu kkunsidrati litteralment fuq il-swaba. F'dawn il-mezzi bbażati fuq il-fenomenu tal-dikotomija. Fi kliem ieħor, il-paragun tas-serje titwettaq valur imkejjel ma 'ċerta parti mill-valur massimu. Tista 'tieħu valuri ½, 1/8, 1/16 u l-bqija. Għalhekk, konvertitur Analog għal diġitali jistgħu jwettqu l-proċess għall iterazzjonijiet N (turġien suċċessivi). Fejn N huwa daqs il-ADC bit (ħarsa lejn il-formuli qabel hawn fuq). Għalhekk, aħna għandna gwadann konsiderevoli fil-ħin, jekk ikun teknika prestazzjoni speċjalment importanti. Minkejja l-veloċità konsiderevoli, dawn il-mezzi huma wkoll karatterizzati minn żbalji statiku baxx.

Analog għal diġitali Konvertituri balancing charge (delta-sigma)

Hija l-aktar tip interessanti ta 'apparat, mhux l-inqas minħabba l-prinċipju ta' tħaddim tagħha. Jikkonsisti f'dak l-vultaġġi input huma mqabbla sabiex il-integratur akkumulati. Huma impulsi input bil-polarità negattiv jew pożittiv (li jiddependi fuq ir-riżultat tal-operazzjoni preċedenti). Għalhekk, nistgħu ngħidu li tali konvertitur Analog għal diġitali hija sistema ta 'traċċar sempliċi. Iżda dan huwa biss eżempju għall-paragun, sabiex inti tista 'tifhem dak li l-delta-sigma ADC. Prinċipju ta 'operazzjoni tas-sistema, iżda għall-operazzjoni effettiva tal-konvertitur Analog għal diġitali mhuwiex biżżejjed. Ir-riżultat aħħari huwa fluss bla tmiem ta 'dawk żerijiet, li tgħaddi minn filtru diġitali low-pass. Huma jiffurmaw ċertu sekwenza daqsxejn. Iddistingwi konvertituri ADC 'l-ewwel u t-tieni ordni.

L-integrazzjoni-Analog-to-diġitali konvertitur

Dan huwa każ speċjali ta 'l-aħħar, li se jiġu kkunsidrati bħala parti mill-artikolu. Sussegwentement, aħna se tiddeskrivi l-operat ta 'dawn il-mezzi, iżda fuq livell ġenerali. Dan ADC huwa Analog-to-diġitali konvertitur bl-integrazzjoni push-pull. Biex jintlaħqu tali apparat jista 'jkun multimeter diġitali. U dan mhux sorprendenti, minħabba li jipprovdu preċiżjoni għolja u fl-istess ħin ukoll jrażżnu interferenza.

Issa ejja tiffoka fuq il-prinċipju tagħha ta 'operazzjoni. Hija tinsab fil-fatt li l-kapaċitatur input huwa impost għal żmien fiss. Tipikament, dan il-perjodu huwa wieħed mill-frekwenza mejns li s-setgħat tal-apparat (50 Hz jew 60 Hz). Hija tista 'wkoll tkun multiplu. Għalhekk, l-istorbju ta 'frekwenza għolja hija mrażżna. Fl-istess ħin livellata influwenza instabbli sors ta 'enerġija ta' vultaġġ tal-elettriku fuq il-preċiżjoni tar-riżultat.

Meta l-ħin ħlas jispiċċa konvertitur Analog diġitali, il-kapaċitatur jibda jaqdi b'veloċità fissa partikolari. apparat kontro intern jgħodd in-numru ta 'impulsi arloġġ li huma ġġenerati matul dan il-proċess. Għalhekk, l-aktar il intervall ta 'ħin, l-akbar il-prestazzjoni.

integrazzjoni twostroke ADC jkollu preċiżjoni għolja u r-riżoluzzjoni. Minħabba dan, kif ukoll il-bini ta 'struttura relattivament sempliċi, huma esegwiti bħala ċippa. L-iżvantaġġ prinċipali ta 'tali prinċipju ta' xogħol - jiddependi fuq in-netwerk prestazzjoni. Ftakar li l-kapaċitajiet tagħha huma marbuta mat-tul tal-perjodu provvista ta 'enerġija ta' frekwenza.

Ara kif l-integrazzjoni doppja ADC. Il-prinċipju ta 'operazzjoni tal-mezz anki jekk huwa pjuttost kumplessa, iżda tipprovdi l-indikaturi ta' kwalità. F'xi każijiet, din hija sempliċement indispensabbli.

Agħżel APC us mal-prinċipju neċessarja tal

Ejja ngħidu, aħna ffaċċjati bil-kompitu speċifiku. Fejn jagħżlu l-mezz sabiex ikun jista jissodisfa l-bżonnijiet tagħna? L-ewwel, ejja nitkellmu dwar ir-riżoluzzjoni u l-preċiżjoni. Ħafna drabi dawn huma konfużi, għalkemm fil-prattika huma ħafna dgħajjef dipendenti fuq it-tieni waħda. Innota li 12-bit Analog-to-diġitali konvertitur tista 'tkun inqas preċiża minn 8-bit. F'dan il-każ, ir-riżoluzzjoni - hija miżura tal-kwantità ta 'segmenti jistgħu jiġu allokati għall-firxa input sinjal mkejla. Għalhekk, 8-bit ADC jkollu Awissu ² = 256 unitajiet bħal dawn.

Eżattezza - huwa r-riżultat ta 'konverżjoni totali miksub devjazzjoni mill-valuri ideali, li għandhom ikunu b'vultaġġ dħul partikolari. Dan huwa, l-ewwel parametru tikkaratterizza l-potenzjal li għandha l-ADC, u t-tieni juri dak li għandna fil-prattika. Għalhekk, nistgħu iżidu u tip aktar sempliċi (per eżempju, Analog għal diġitali konvertituri diretti), li jissodisfa r-rekwiżiti minħabba l-preċiżjoni għolja tagħha.

Biex ikollhom idea ta 'dak li hemm bżonn biex tibda kkalkolati l-parametri fiżiċi u jibnu formula matematika ta' interazzjoni. Huma importanti żbalji statiċi u dinamiċi, għaliex meta jużaw l-komponenti u l-prinċipji tal-kostruzzjoni tal-mezz varji li se jkollhom impatt differenti fuq il-prestazzjoni tagħha. Aktar informazzjoni dettaljata tista 'tinstab fid-dokumentazzjoni teknika offrut mill-manifattur ta' kull mezz speċifiku.

eżempju

Ejja nħarsu lejn il-SC9711 ADC. Il-prinċipju operattiv ta dan il-mezz huwa kumpless minħabba d-daqs u l-kapaċità tagħha. Taħdit ta 'l-aħħar, għandu jkun innutat li dawn ikunu verament differenti. Għalhekk, per eżempju, il-frekwenza operazzjoni possibbli tvarja minn 10 Hz sa 10 MHz. Fi kliem ieħor, tista 'tagħmel 10 miljun kampjun kull sekonda! U l-apparat innifsu mhuwiex xi ħaġa solida, u għandha kostruzzjoni modulari tal-istruttura. Iżda dan huwa normalment użat fl-applikazzjonijiet kumplessi fejn għandek bżonn biex taħdem ma 'numru kbir ta' sinjali.

konklużjoni

Kif tistgħu taraw, ADCs intrinsikament għandhom prinċipji differenti ta 'operazzjoni. Dan jippermetti li jagħżlu l-mezz li se jissodisfaw il-bżonnijiet li jinqalgħu u b'hekk tippermetti l-użu raġonevoli ta 'riżorsi disponibbli.