Opći princip rada ADC

Pogledajmo na glavnom nizu pitanja koja se mogu pripisati načelu analogno-digitalni pretvarači (ADC) različitih vrsta. Sekvencijalni račun, sukcesivni balansiranje - što se krije iza tih riječi? Koji je princip rada ADC mikrokontrolera? Te i druga pitanja će se raspravljati u okviru članka. Prva tri bit će posvećena opće teorije, a četvrti titl će učiti kako oni rade. Možete ispuniti različite literatura ADC i DAC uvjete. Princip rada ovih uređaja je malo drugačiji, tako da ih brkati. Dakle, u članku će se smatrati pretvorbu signala iz analognog u digitalni, a DAC radi u obrnutom smjeru.

definicija

Prije razmatranja princip ADC, neka je saznati što je uređaj. Analogni-digitalni pretvarači su uređaji koji fizički količina se pretvara u odgovarajući numerički reprezentacije. Početni parametar može djelovati gotovo ništa - struja, napon, kapacitet, otpor, rotaciju osovine, puls i tako dalje. No, kako bi imali sigurnost, mi ćemo raditi sa samo jednim obraćenje. Ovaj „kod napona”. Izbor ovog rada format nije slučajna. Nakon ADC (princip rada ovog uređaja) i njegovih značajki su u velikoj mjeri ovisi o tome kakav koncept mjerenja koristi. To se odnosi na proces usporedbe određenu vrijednost s prethodno utvrđenom standardu.

karakteristike ADC

Glavni malo može biti pozvan, a stopa pretvorbe. Prvo izražena u bitovima, a drugi - u uzorcima drugi. Moderni analogno-digitalni pretvarači mogu imati 24-bitni ili pretvorbe brzine, koja dolazi na GSP jedinica. Imajte na umu da ADC može istovremeno pružiti vam korištenje samo jednog od njegovih karakteristika. Što je veća njihova učinkovitost, teže raditi s uređajem, a to je skuplji sama. No, korist može biti dobiti potrebnu učinkovitost bitna dubina žrtvovanjem brzine instrumenta.

vrste ADC

Princip rada varira među različitim skupinama uređaja. Smatramo sljedeće vrste:

1. Od izravne pretvorbe.
2. Sa sukcesivne aproksimacije.
3. Uz paralelnu transformaciju.
4. Analogno-digitalni pretvarač s zadužen za balansiranje (delta-sigma).
5. Integracija ADC.

Postoje mnoge druge vrste transportera i kombinaciji, koji imaju svoje posebne karakteristike različite arhitekture. Ali ti uzorci, koji će se razmatrati u okviru predmeta od interesa, jer oni igraju primjernu ulogu u svojoj niši uređaje kao specifičnosti. Pa neka nam ispitati načelo ADC, kao i ovisnost o fizičkom uređaju.

Izravni analogni digitalni pretvarači

Oni su postali vrlo popularni u 60-70-ih godina prošlog stoljeća. U obliku integriranih krugova su proizvedeni sa 80-ih. To je vrlo jednostavno, čak i primitivni uređaji koji se ne mogu pohvaliti značajnim brojkama. Njihov kapacitet je obično 6-8 bita, a brzina rijetko prelazi 1 GSP.

Princip rada ove vrste ADC je da se na plus ulazima komparatora ulaznog signala istovremeno. Na negativnog terminala napona određena vrijednost. A onda je uređaj određuje njegov rad. To je učinjeno zahvaljujući referentnog napona. Pretpostavimo da imamo napravu kod 8 komparatora. Prilikom hranjenja? U referentnog napona omogućena je samo 4 od njih. Prioritet enkoder formirana binarni kod, koji izlazi registar i kvake. Relativna prednosti i slabosti može se reći da je ovaj princip rada omogućuje stvaranje high-speed uređaje. No, da bi se dobila potrebnu duljinu riječi mora jako znojiti.

Opća formula za broj komparatora je kako slijedi: 2 ^ N. Pod N potrebno je staviti broj znamenki. Prikaza prethodni primjer može se ponovno upotrijebiti: 2 ^ 3 = 8. Zbroj za treći pražnjenje mora biti 8 komparatora. To je načelo ADC, koji su prvi put stvorio. Otežana, pa nakon toga nije bilo druge arhitekture.

Analogno-digitalni pretvarači, sukcesivna aproksimacija

Algoritam „mjerenje” se ovdje koristi. Skratite uređaji djeluju na takav postupak, jednostavno naziva ADC uzastopna računa. Princip rada je kako slijedi: uređaj mjeri ulazni signal, a potom se u usporedbi s brojevima, koji se generiraju prema određenom postupku:

1. Setovi moguće polovini referentnog napona.
2. Ako je veličina signala granica prevladati putovanje №1, što je u usporedbi s brojem koji se nalazi na pola puta između preostalih vrijednosti. Dakle, u našem slučaju to će biti ¾ referentnog napona. Ako je referentni signal zaostaje ovoj slici, usporedba će se provoditi s drugim dijelom intervala po istom principu. U ovom primjeru, ¼ referentnog napona.
3. Korak 2 se mora ponoviti puta n, koji će nam dati N bitova rezultat. To je zbog ponašanja N broj usporedbe.

Ovaj princip uređaja omogućuje dobivanje relativno visoka stopa pretvorbe, koji su sukcesivne aproksimacije ADC. Princip rada, kao što možete vidjeti, jednostavno, a ovi uređaji su idealni za razne prigode.

Paralelno analogno-digitalni pretvarači

Oni rade kao serijski uređaj. Izračun formula - (2 ^ n) -1. Za slučaj ranije u obzir, treba nam (2 ^ 3) -1 komparatora. Za rad koristi određeni niz tih uređaja, od kojih svaki može usporediti ulazne i individualni referentni napon. Paralelni analogno-digitalni pretvarači su prilično brzo naprave. No, načelo izgradnje tih uređaja je u tome podržati njihova učinkovitost zahtijeva značajnu snagu. Stoga, njihovo korištenje u bateriji pogon neprimjereno.

Analogno-digitalni pretvarač s uzastopnim balansiranje

Ona djeluje na sličan način kao i prethodni uređaj. Stoga, kako bi objasnio rad zaredom balansiranje ADC, princip rada je za početnike smatrat će se doslovce na prste. U tih uređaja temelji se na fenomenu dihotomije. Drugim riječima, serijski usporedba vrši izmjerene vrijednosti s određenim dijelom maksimalne vrijednosti. Može poprimiti vrijednosti ½, 1/8, 1/16 i tako dalje. Stoga, analogno-digitalni pretvarač može izvesti postupak N iteracija (uzastopnih koraka). Gdje je n = bita ADC (pogled na prethodno navedenim formulama). Dakle, imamo značajan dobitak na vrijeme, ako je to posebno važno tehnika izvedbe. Unatoč znatnom brzinom, te uređaje također karakterizira niska statičke pogreške.

Analogno-digitalni pretvarači s (delta-sigma) naboja balansiranje

To je najzanimljivija vrsta uređaja, ne samo zbog svog principa djelovanja. Ona se sastoji u tome da su ulazni naponi u odnosu tako da akumulirani integratora. Jesu li ulazni impulsi s negativnom ili pozitivnom polaritetu (to ovisi o rezultatu prethodne operacije). Dakle, možemo reći da je takvo analogno-digitalni pretvarač je jednostavan sustav praćenja. No, to je samo primjer za usporedbu, tako da možete razumjeti ono što je delta-sigma ADC. Princip rada sustava, ali za učinkovito funkcioniranje analogno-digitalni pretvarač nije dovoljno. Krajnji rezultat je beskrajne jedinica i nula, koja ide kroz digitalni niskopropusni filtar. Oni čine određeni niz bitova. Razlikovati ADC pretvarači prvog i drugog reda.

Integracija analogno-digitalni pretvarač

To je poseban slučaj u posljednje vrijeme, što će se smatrati kao dio članka. Dalje, mi ćemo opisati rad tih uređaja, ali na općoj razini. To ADC je analogno-digitalni pretvarač sa push-pull integracije. Kako bi zadovoljili takav uređaj može biti digitalni multimetar. I to ne čudi, jer oni pružaju visoku preciznost i istovremeno dobro otklanjanje smetnji.

Sada ćemo se usredotočiti na svom principu rada. Ona leži u činjenici da je ulazni kondenzator se naplaćuje na određeno vrijeme. Tipično, to vrijeme je jedan od glavne frekvencije koji pokreće uređaj (50 Hz, 60 Hz). To također može biti višestruka. Dakle, visoke frekvencije buke je potisnut. Istovremeno izravnati utjecaj nestabilan napon izvor napajanja električnom energijom na točnost rezultata.

Kada je vrijeme punjenja završava analogno-digitalni pretvarač, kondenzator počinje pražnjenje s određenom fiksnom brzinom. Unutarnji uređaj za brojanje broji broj sat impulsa koji se generiraju tijekom tog procesa. Dakle, više vremenski interval, to je veća performanse.

ADC twostroke integracije imaju visoku točnost i rezoluciju. Zbog toga, kao i izgradnju relativno jednostavne strukture, oni su pogubljeni kao čip. Glavni nedostatak takav princip rada - ovisno o performansama mreže. Sjetite se da su njegove mogućnosti vezan za vrijeme trajanja frekvencije napajanja.

Evo kako ADC dvostruko integracija. Princip rada uređaja iako je prilično složena, ali to pruža indikatore kvalitete. U nekim slučajevima, to je jednostavno nezamjenjiv.

Odaberite APC nam potrebne načelu

Recimo, mi smo suočeni s određenim zadatkom. Koji odabrati uređaj tako da može zadovoljiti sve naše potrebe? Prvo, pričajmo o rezoluciji i točnosti. Vrlo često su zbunjeni, iako se u praksi su vrlo slabo ovisi o drugom. Imajte na umu da 12-bitni analogno-digitalni pretvarač može biti manje precizne od 8-bitni. U tom slučaju, rezolucija - je mjera količine segmenata može se rasporediti na izmjerenu ulaznog signala raspona. Dakle, 8-bitni ADC posjeduju ^2. kolovoza = 256 takvih jedinica.

Točnost - je ukupni rezultat pretvorbe dobiti odstupanja od idealnih vrijednosti, koji bi trebao biti na određenom ulaznom naponu. To je, prvi parametar obilježava potencijal koji ima ADC, a drugi pokazuje ono što imamo u praksi. Stoga, možemo pojačati i jednostavniji tip (npr izravni analogno-digitalni pretvarači), koji će zadovoljiti zahtjeve zbog svoje visoke točnosti.

Da imaju ideju o tome što je potrebno za početak za izračunavanje fizičkih parametara i izgraditi matematičku formulu interakcije. Važno da su statičke i dinamičke pogreške, jer kada se koriste različite komponente i načela izgradnje uređaja će imati različit utjecaj na njegovu učinkovitost. Detaljnije informacije mogu se naći u tehničkoj dokumentaciji koju nudi proizvođač svaki pojedini uređaj.

primjer

Pogledajmo ADC SC9711. Princip rada ovog uređaja je kompleks zbog svoje veličine i kapaciteta. Govoreći o potonjem, treba napomenuti da su zaista raznolike. Tako, na primjer, moguće frekvencija rada varira od 10 Hz do 10 MHz. Drugim riječima, to može napraviti 10 milijuna uzoraka u sekundi! A sam uređaj nije nešto čvrsto, a ima modularnu konstrukciju građevine. Ali, to se obično koristi u složenim aplikacijama gdje vam je potrebno za rad s velikim brojem signala.

zaključak

Kao što možete vidjeti, ADC sebi imaju različite principe rada. To nam omogućuje da odaberete uređaj koji će zadovoljiti nastale potrebe i na taj način omogućiti razumno korištenje raspoloživih resursa.