Algemene beginsel van werking van ADC

Kom ons kyk na die belangrikste verskeidenheid van kwessies wat kan toegeskryf word aan die beginsel van die analoog-na-digitale omsetters (ADC) van verskillende tipes. Sekwensiële rekening, opeenvolgende balansering - wat agter hierdie woorde? Wat is die werkbeginsel van die ADC van die mikrobeheerder? Hierdie en ander kwessies sal in die raamwerk van die artikel bespreek word. Die eerste drie sal gewy word aan die algemene teorie, en die vierde subtitel sal bestudeer hoe dit werk. Jy kan ontmoet verskillende literatuur ADC en DAC terme. Die beginsel van werking van hierdie toestelle is effens anders, so moet dit nie verwar. Dus, sal die artikel word beskou as die omskakeling van seine van analoog na digitale, terwyl die DKK werk in reverse.

definisie

Voor oorweging van die beginsel van die ADC, laat ons uit te vind wat die toestel is. Analoog na digitale omsetters is toestelle wat die fisiese hoeveelheid word omskep in 'n ooreenstemmende numeriese verteenwoordiging. stroom, spanning, kapasitansie, weerstand, rotasie van die skag, die polsslag en so aan - die aanvanklike parameter kan byna enigiets op te tree. Maar ten einde sekerheid te hê, sal ons werk met net een omskakeling. Hierdie "kode spanning". Die keuse van hierdie werk formaat is nie toevallig nie. Na afloop van die ADC (die beginsel van werking van hierdie toestel) en sy funksies is grootliks afhanklik van watter soort van meting konsep gebruik word. Dit verwys na die proses van vergelyking 'n sekere waarde met 'n voorheen standaard.

eienskappe ADC

Die belangrikste bietjie genoem kan word, en die sukses persentasie. Eerste uitgedruk in stukkies, en die tweede - in monsters 'n tweede. Moderne analoog-na-digitale omsetters kan 24-bit of die omskakeling spoed, wat kom by GSPS eenhede het. Let daarop dat die ADC jy gelyktydig kan voorsien met die gebruik van slegs een van sy eienskappe. Hoe groter hul prestasie, hoe meer moeilik om te werk met die toestel, en dit is duurder self. Maar die voordeel mag wees om die nodige bietjie diepte prestasie behaal deur te offer die spoed van die instrument.

tipes ADC

Beginsel van werking wissel tussen verskillende groepe van toestelle. Ons kyk na die volgende tipes:

1. Sedert direkte omskakeling.
2. Met opeenvolgende benadering.
3. Met 'n parallelle transformasie.
4. Analoog-na-digitale omsetter met 'n balans beheer (delta-sigma).
5. Integrasie van ADC.

Daar is baie ander vorme van vervoerband en gekombineer, wat hul eie eienskappe van verskillende argitektuur het. Maar dié monsters, wat in die raamwerk van artikels sal oorweeg word van belang is omdat hulle 'n voorbeeldige rol speel in sy nis toestelle soos spesifisiteit. Laat ons dus die beginsel van die ADC, sowel as sy afhanklikheid van die fisiese toestel te ondersoek.

Direkte analoog na digitale omsetters

Hulle het baie gewild in die 60-70-er jare van die vorige eeu geword. In die vorm van geïntegreerde stroombane vervaardig met 80. Dit is baie eenvoudig, selfs primitief toestelle wat nie kan spog met van beduidende syfers. Hul kapasiteit is tipies 6-8 stukkies, en die spoed oorskry selde 1 GSPS.

Die beginsel van werking van hierdie tipe van ADC is dat op die plus insette van comparatoren insetsein gelyktydig. Aan die negatiewe terminaal spanning is 'n sekere waarde. En dan die toestel bepaal sy operasie. Dit word gedoen danksy die verwysing spanning. Kom ons neem aan dat ons 'n toestel waar 8 comparatoren. Wanneer voed ½ van die verwysing spanning is net 4 van hulle in staat gestel het. Die prioriteit encoder gevorm binêre kode, wat uitset registreer en grendels. Relatiewe sterk- en swakpunte kan gesê word dat hierdie beginsel van werking kan jy 'n hoë-spoed toestelle te skep. Maar tot by die verlangde woord lengte verkry het om swaar sweet.

Die algemene formule vir die aantal comparatoren is soos volg: 2 ^ N. Onder N nodig is om die nommer van syfers te sit. Beskou vorige voorbeeld kan weer gebruik word: 2 ^ 3 = 8. Subtotaal vir derde ontslag moet wees 8 comparatoren. Dit is die beginsel van die ADC, wat vir die eerste keer geskep. Nie baie gerieflik, so daarna was daar ander argitektuur.

Analoog-na-digitale omsetters, opeenvolgende benadering

algoritme "gewig" word hier gebruik. Verkort toestelle wat by so 'n proses, waarna verwys word eenvoudig as ADC opeenvolgende rekeninge. Die beginsel van werking is soos volg: die toestel word gemeet aan die insetsein, en dan dit vergelyk word met die nommers wat gegenereer word volgens 'n sekere prosedure:

1. Stelle moontlik helfte van die verwysing spanning.
2. As die sein grootte limiet reis №1 oorkom, is dit in vergelyking met 'n aantal wat halfpad tussen die oorblywende waarde lê. So, in ons geval is dit sal wees ¾ van die verwysing spanning. As die verwysing sein kort van dié syfer daal, sal die vergelyking gedoen word met 'n ander gedeelte van die interval deur dieselfde beginsel. In hierdie voorbeeld, ¼ van die verwysing spanning.
3. Stap 2 moet n keer, wat ons die N stukkies van die uitslag sal gee herhaal. Dit is te danke aan die optrede van N aantal vergelykings.

Hierdie beginsel van die apparaat kan te kry met relatiewe hoë sukses persentasie, wat opeenvolgende benadering ADC is. Die beginsel van werking, soos jy kan sien, eenvoudig, en hierdie toestelle is ideaal vir 'n verskeidenheid van geleenthede.

Parallel analoog-na-digitale omsetters

Hulle werk soos 'n serial toestel. Berekening formule - (2 ^ n) -1. Vir die geval voorheen beskou, moet ons (2 ^ 3) -1 comparatoren. Vir 'n operasie met behulp van 'n spesifieke reeks van hierdie toestelle, wat elkeen kan die insette en individuele verwysing spanning vergelyk. Parallel analoog-na-digitale omsetters is redelik vinnig toestelle. Maar die beginsel van konstruksie van hierdie toestelle is dat ter ondersteuning van hul doeltreffendheid vereis aansienlike krag. Daarom, die gebruik daarvan in battery-aangedrewe onvanpas.

Analoog-na-digitale omsetter met opeenvolgende balansering

Dit werk op 'n soortgelyke manier as die vorige toestel. Daarom, ten einde die werking van opeenvolgende balansering ADC verduidelik, die beginsel van werking vir beginners sal letterlik beskou op die vingers. In hierdie toestelle wat gebaseer is op die verskynsel van die digotomie. Met ander woorde, is die reeks vergelyking gemeet waarde uitgevoer met 'n sekere deel van die maksimum waarde. Kan neem waardes ½, 1/8, 16/1 en so aan. Daarom kan analoog-na-digitale omsetter die proses vir N iterasies (opeenvolgende stappe) uit te voer. Waarin N gelyk aan die bietjie ADC (kyk na die voorheen bo formules). Dus, het ons 'n aansienlike wins in tyd, al is dit veral belangrik prestasie tegniek. Ten spyte van die aansienlike spoed, is hierdie toestelle ook gekenmerk deur 'n lae statiese fout.

Analoog-na-digitale omsetters met lading te balanseer (delta-sigma)

Dit is die mees interessante tipe van toestel, nie die minste nie as gevolg van sy werksbeginsel. Dit bestaan daarin dat die insette spanning met mekaar vergelyk word, sodat die opgehoopte integreerder. Is insette polse met 'n negatiewe of positiewe polariteit (dit hang af van die uitslag van die vorige operasie). Dus, kan ons sê dat so 'n analoog-na-digitale omsetter is 'n eenvoudige dop-stelsel. Maar dit is net 'n voorbeeld vir 'n vergelyking, sodat jy kan verstaan wat die delta-sigma ADC. Beginsel van werking stelsel, maar vir die doeltreffende werking van die analoog-na-digitale omsetter is nie genoeg nie. Die eindresultaat is 'n eindelose stroom van kinders en nulle, wat gaan deur 'n digitale laaglaatfilter. Hulle vorm 'n sekere bietjie ry. Onderskei omsetters ADC eerste en tweede orde.

Integrasie van analoog-na-digitale omsetter

Dit is 'n spesiale geval van laasgenoemde, wat as deel van die artikel sal in ag geneem word. Volgende, sal ons die werking van hierdie toestelle te beskryf, maar op 'n algemene vlak. Dit ADC is analoog-na-digitale omsetter met push-pull integrasie. Om so 'n toestel te ontmoet kan wees 'n digitale multimeter. En dit is nie verbasend nie, want hulle bied 'n hoë akkuraatheid en terselfdertyd goed onderdruk inmenging.

Kom ons fokus op die beginsel van die operasie. Dit lê in die feit dat die insette kapasitor word gehef vir 'n bepaalde tyd. Tipies, hierdie tydperk is een van die hoofleiding frekwensie wat magte die toestel (50 Hz of 60 Hz). Dit kan ook 'n veelvoud wees. So, is 'n hoë-frekwensie geraas onderdruk. Gelyktydig gelyk invloed onstabiele spanning kragbron van elektrisiteit op die akkuraatheid van die resultaat.

Wanneer die lading tyd eindig analoog-digitale omsetter, die kapasitor begin ontlaai met 'n bepaalde vaste spoed. Interne toonbank toestel tel die aantal klokpulse wat gegenereer word tydens hierdie proses. Dus, hoe langer die tyd interval, hoe groter is die prestasie.

ADC twostroke integrasie het 'n hoë akkuraatheid en resolusie. As gevolg van hierdie, sowel as die konstruksie van 'n relatief eenvoudige struktuur, is dit uitgevoer word as 'n chip. Die belangrikste nadeel van so 'n beginsel van die werk - na gelang van die prestasie netwerk. Onthou dat sy vermoëns is gekoppel aan die duur van die tydperk frekwensie kragbron.

Hier is hoe die ADC dubbel integrasie. Die beginsel van werking van die toestel, selfs al is dit baie kompleks, maar dit bied die kwaliteit aanwysers. In sommige gevalle, dit is eenvoudig onontbeerlik.

Kies APC ons met die nodige beginsel van

Kom ons sê, is ons te make met 'n spesifieke taak. Wat aan die toestel te kies sodat dit al ons behoeftes kan voldoen? Eerstens, laat ons praat oor die resolusie en akkuraatheid. Baie dikwels hulle is verward, hoewel hulle in die praktyk is baie swak afhanklik van die tweede een. Let daarop dat 12-bit analoog-na-digitale omsetter minder akkuraat as die 8-bit kan wees. In hierdie geval, besluit - is 'n maatstaf van die hoeveelheid segmente om die gemete sein insette reeks kan toegeken word. So, 8-bit ADC besit ² Augustus = 256 sulke eenhede.

Akkuraatheid - is die totale omskakeling gevolg verkry afwyking van die ideale waardes, wat moet wees op 'n gegewe insetspanning. Dit wil sê, die eerste parameter kenmerkend van die potensiaal wat die ADC het, en die tweede toon wat ons het in die praktyk. Daarom kan ons stap en meer eenvoudige tipe (byvoorbeeld direkte analoog-na-digitale omsetters), wat sal voldoen aan die gevolg van sy hoë akkuraatheid vereistes.

Om 'n idee van wat dit neem om te begin om die fisiese parameters te bereken en bou 'n wiskundige formule van interaksie te hê. Belangrik dit is statiese en dinamiese foute, want wanneer die gebruik van die verskillende komponente en beginsels van die konstruksie van die toestel sal hulle 'n ander impak op sy prestasie het. Meer inligting kan gevind word in die tegniese dokumentasie wat deur die vervaardiger van elke spesifieke toestel.

byvoorbeeld

Kom ons kyk na die ADC SC9711. Die werksbeginsel van hierdie toestel is kompleks as gevolg van sy grootte en kapasiteit. Praat van die laasgenoemde, moet daarop gelet word dat hulle werklik divers. So, byvoorbeeld, moontlik werking frekwensie wissel van 10 Hz tot 10 MHz. Met ander woorde, kan dit 10 miljoen monsters per sekonde maak! En die toestel self is nie iets solied, en het 'n modulêre konstruksie van die struktuur. Maar dit word gewoonlik gebruik in komplekse aansoeke waar jy nodig het om te werk met 'n groot aantal van seine.

gevolgtrekking

Soos jy kan sien, ADC het inherent verskillende beginsels van die operasie. Dit stel ons in staat om die toestel wat sal voldoen aan voortspruit behoeftes en dus redelike gebruik van beskikbare hulpbronne toelaat kies.