Splošno načelo delovanja ADC

Oglejmo si glavni vrsti vprašanj, ki jih je mogoče pripisati principu pretvornikov analogno-digitalni (ADC) različnih tipov. Zaporedna računa, zaporedna uravnoteženje - kaj se skriva za temi besedami? Kakšen je način delovanja ADC v mikrokrmilniška? Ta in druga vprašanja bodo obravnavana v okviru članka. Prvi trije bo namenjena splošni teoriji in četrta podnaslov bo preučila, kako delajo. Lahko izpolnjujejo različne literature ADC in DAC pogoje. Princip delovanja teh naprav je nekoliko drugačna, zato jih ne zamenjuje. Tako bo izdelek šteje pretvorba signalov iz analogne na digitalno, medtem ko je DAC deluje v obratnem vrstnem redu.

opredelitev

Pred upoštevanju načela ADC, kaj je ugotoviti, kaj je naprava. Analogno-digitalni pretvorniki so naprave, ki je fizično količino pretvoriti v ustrezno številčni zastopanosti. Začetni parameter lahko deluje skoraj nič - tok, napetost, kapacitivnost, odpornost, vrtenje gredi, na srčni utrip in tako naprej. Ampak, da bi imeli gotovost, bomo delali samo z eno konverzijo. Ta "koda napetost". Izbira tega delovnega obliki ni naključna. Po ADC (način delovanja te naprave) in njegove lastnosti pa so v veliki meri odvisne od tega, kakšen koncept merjenja se uporablja. To se nanaša na postopek primerjave določeno vrednost s predhodno določenega standarda.

značilnosti ADC

Glavni bit se lahko imenuje, in menjalno razmerje. Prva izražena v bitih, in drugi - v vzorcih drugo. Moderni analogno-digitalni pretvornik ima lahko 24-bitna ali hitrost konverzije, ki prihaja promocije GSP enot. Upoštevajte, da lahko ADC hkrati vam z uporabo samo enega njegovih značilnosti. Čim večja je njihova uspešnost, bolj težko delati z napravo, in je dražji sam. Toda korist lahko za pridobitev potrebnih malo globine delovanje z žrtvovanjem hitrost instrumenta.

vrste ADC

Princip delovanja variira med različnimi skupinami naprav. Menimo, da naslednje vrste:

1. Ker neposredno pretvorbo.
2. Z zaporednim približevanja.
3. Z vzporedno preobrazbo.
4. Analogno-digitalni pretvornik z izravnalnim brezplačno (delta-sigma).
5. Vključevanje ADC.

Obstaja veliko drugih vrst transporter in v kombinaciji, ki imajo svoje posebne značilnosti različnih arhitekture. Toda ti vzorci se obravnavajo v okviru predmetov, so zanimivi, ker imajo zgled v svojih nišah specifičnosti takšne naprave. Zato bom preučila načela delovanja ADC, kot tudi njeno odvisnost od fizične naprave.

Neposredno analogno-digitalni pretvorniki

Ti so postali zelo priljubljeni v 60-70-ih letih prejšnjega stoletja. V obliki integriranih vezij so izdelani z 80-ih. To je zelo preprosta, celo primitivne naprave, ki se ne more pohvaliti z značilnimi mesti. Njihova zmogljivost je običajno 6-8 bitov, in hitrost je redko več kot 1 promocije GSP.

Princip delovanja te vrste ADC je, da na plus vhodi primerjalnikov vhod prejme hkrati. Na negativni pol napetosti se uporablja za določeno vrednost. In potem naprava ugotovi njegovo delovanje. To je storil zaradi referenčne napetosti. Vzemimo, da imamo napravo, kjer je 8 primerjalnih. Pri krmljenju ½ referenčno napetost je omogočeno le 4 izmed njih. Prednost kodirnik oblikovali binarno kodo, ki je izhod register in zapahi. Relativne prednosti in slabosti bi lahko rekli , da je ta princip delovanja omogoča ustvarjanje visoke hitrosti naprav. Toda za doseganje želene dolžine besedo je močno potijo.

Splošna formula za število primerjalnikov je, kot sledi: 2 ^ N. Pod številko N bitov, ki je potreben, da poda. Ogledov Prejšnji primer je mogoče ponovno uporabiti: 2 ^ 3 = 8. Seštevek za tretje izpusta mora biti 8 primerjave. To je načelo ADC, ki so nastala prva. Otežena, zato se kasneje ni bilo druge arhitekture.

Analogno-digitalni pretvorniki, zaporedna približevanje

Algoritem "ponder" se uporablja tukaj. Skrajšajo naprave, ki delujejo na tak postopek, imenuje preprosto kot ADC zaporedne račune. Princip delovanja je naslednji: naprava se meri z vhodnim signalom, nato pa se v primerjavi s številkami, ki nastanejo po določenem postopku:

1. Kompleti možnem polovici referenčno napetost.
2. Če meja signala obseg premagati potovanje №1, v primerjavi s številom, ki leži na pol poti med preostalo vrednost. Torej, v našem primeru bo ¾ referenčne napetosti. Če referenčni signal ne dosega tega zneska, bo primerjava se izvede z drugim delom intervala ob istem principu. V tem primeru, ¼ referenčne napetosti.
3. 2. korak je treba ponoviti n-krat, kar nam bo dalo N-bitni rezultat je. To je posledica ravnanja N število primerjav.

Ta princip aparature omogoča pridobitev z relativno visoko stopnjo konverzije, ki sta zaporedna aproksimacija ADC. Princip delovanja, kot lahko vidite, preprosta, in te naprave so idealne za različne priložnosti.

Vzporedno analogno-digitalni pretvorniki

Delujejo kot serijsko napravo. Izračun formule - (N ^ 2) -1. Za primer prej veljalo, moramo (2 ^ 3) -1 primerljiva. Za delovanje uporablja posebno vrsto teh naprav, od katerih vsaka lahko primerjajo vhod in individualno referenčno napetost. Vzporedno analogno-digitalni pretvorniki, so dokaj hitro naprave. Toda načelo gradnjo teh naprav je, da podpre njihova učinkovitost zahteva veliko moči. Zato je njihova uporaba v bateriji pogon neprimerno.

Analogno-digitalni pretvornik z zaporedno uravnoteženje

Deluje na podoben način kot prejšnje naprave. Zato, da bi razložili delovanje zaporednih izravnalnega ADC, načelo delovanja za začetnike bo treba upoštevati dobesedno na prste. V teh napravah, ki temeljijo na fenomenu dihotomijo. Z drugimi besedami, je serijska primerjavo izvedemo izmerjeno vrednost z določenim delom največjo vrednost. Lahko vrednot ½, 08/01, 1/16 in tako naprej. Zato lahko analogno-digitalni pretvornik izvesti postopek za N iteracij (zaporedni stopnji). Kjer je N enak ADC bitno globino (glej zgoraj formulah za prej). Tako imamo veliko pridobili na času, če pa je še posebej pomembna tehnika uspešnosti. Kljub precejšnji hitrosti, so te naprave značilna tudi nizka statične napake.

Analogno-digitalni pretvorniki z davčne izravnave (delta-sigma)

To je najbolj zanimiv tip naprave, ne nazadnje zaradi principa delovanja. Sestavljen je v tem, da so vhodni napetosti v primerjavi tako da bilančni integrator. So vhodni impulzi z negativno ali pozitivno polariteto (to je odvisno od rezultata na prejšnje operacije). Tako lahko rečemo, da je tako analogno-digitalni konverter preprost sistem za sledenje. Toda to je samo primer, za primerjavo, tako da boste razumeli , kaj je delta-sigma ADC. Princip delovanja sistema, vendar pa je za učinkovito delovanje pretvornika analogno-digitalni ni dovolj. Končni rezultat je neskončen tok tiste in ničel, ki gre skozi digitalno nizkofrekvenčni filter. Tvorijo določeno zaporedje bitov. Razlikovati ADC pretvornike iz prvega in drugega reda.

Vključevanje analogno-digitalni pretvornik

To je poseben primer slednjega, ki se šteje kot del članka. Nato bomo opisali delovanje teh naprav, ki pa so že na splošni ravni. To ADC je analogno-digitalni pretvornik z integracijo push-pull. Da bi zadovoljili tako napravo lahko digitalni multimeter. In to ni presenetljivo, saj zagotavljajo visoko natančnost in hkrati tudi zadušitev motenj.

Sedaj pa se osredotočajo na principu delovanja. To je v tem, da je vhodni kondenzator zaračuna za določen čas. Značilno je, da to obdobje je eden od omrežne frekvence ki napaja naprave (50 Hz ali 60 Hz). To je lahko tudi večkratnik. Tako visoke frekvence hrupa zatreti. Hkrati izenačili vpliv nestabilna napetost vir napajanja z električno energijo na točnost rezultata.

Ko se čas polnjenja zaključi analogno-digitalni pretvornik, kondenzator začne opravljati z določeno fiksno hitrostjo. Notranja naprava števec prešteje ura impulze, ki nastanejo v tem procesu. Tako je daljši časovni interval, večja učinkovitost.

ADC integracija twostroke imajo visoko natančnost in ločljivost. Zaradi tega, pa tudi gradnjo relativno enostavno strukturo, se izvajajo kot čip. Glavna pomanjkljivost takega načela dela - odvisno od omrežja uspešnosti. Ne pozabite, da so njegove zmogljivosti vezana na trajanje obdobja napajalne frekvence.

Takole dvojno povezovanje ADC. Princip delovanja naprave, čeprav je precej zapleteno, vendar pa zagotavlja kazalnike kakovosti. V nekaterih primerih, to je preprosto potrebno.

To izbere APC nam potrebno načelom

Recimo, da se soočamo s posebno nalogo. Kaj izbrati napravo, tako da lahko izpolni vse naše zahteve? Najprej, kaj je govoril o resoluciji in natančnosti. Zelo pogosto so zmedeni, čeprav so v praksi zelo slabo odvisna od drugem. Upoštevajte, da lahko 12-bitni analogno-digitalni pretvornik manj natančna od 8-bit. V tem primeru, ločljivost - je merilo količine segmentov se lahko dodeli izmerjeni vhodni signala območju. Tako je 8-bitni ADC ima ^2. avgusta te enote = 256.

Natančnost - je skupni rezultat pretvorbo dobimo odstopanje od idealnih vrednot, ki bi morale biti v danem vhodne napetosti. To pomeni, da je prvi parameter označuje potencial, ki ima ADC in drugi pokaže, kaj imamo v praksi. Zato lahko pospeši in bolj preprost tip (na primer, neposredno analogno-digitalni pretvorniki), ki izpolnjujejo zahteve zaradi svoje visoke natančnosti.

Da bi imeli idejo o tem, kaj je potrebno, da začne izračun fizikalne parametre in gradnjo matematično formulo interakcije. Pomembne so statične in dinamične napake, saj pri uporabi različnih komponent in načela gradnje naprave bodo imeli različen vpliv na njeno delovanje. Bolj se Podrobnejše informacije so na voljo v tehnični dokumentaciji, ki jo določi proizvajalec za vsako posebno napravo ponuja.

primer

Oglejmo si ADC SC9711. Operacijski Načelo te naprave je zapleten zaradi svoje velikosti in zmogljivosti. Ko že govorimo o slednjih, je treba opozoriti, da so resnično raznolika. Tako, na primer, lahko deluje frekvenca se giblje od 10 Hz do 10 MHz. Z drugimi besedami, lahko pa bi 10 milijonov vzorcev na sekundo! In sama naprava ni nekaj trdna in ima modularno izgradnjo strukture. Vendar se običajno uporablja v zahtevne aplikacije, kjer morate za delo z velikim številom signalov.

zaključek

Kot lahko vidite, ADC imajo po naravi različne principe delovanja. To nam omogoča, da izberete napravo, ki bo zadovoljila zahteve, ki izhajajo, in to bo omogočilo razumno uporabo razpoložljivih sredstev.