Vispārējs princips darbības ADC

Apskatīsim galveno jautājumu loka, kurus var attiecināt uz to principu analogais-ciparu pārveidotāji (ADP) dažādu veidu. Secīgi, secīgi balansēšana - kas slēpjas aiz šiem vārdiem? Kāds ir darbības princips ADC ar mikrokontrolleru? Šie un citi jautājumi tiks apspriesti ietvaros rakstu. Pirmo trīs tiks veltīta vispārējo teoriju, un ceturtais apakšvirsraksts pētīs, kā viņi strādā. Jūs varat izpildīt dažādus literatūras ADC un DAC terminus. Par darbības šīm ierīcēm princips ir nedaudz atšķirīgs, tāpēc tās nesajauc. Tātad, raksts tiks uzskatīts konvertējot signālu no analogās uz ciparu, bet DAC strādā atpakaļgaitā.

definīcija

Pirms apsverot ADC principu, pieņemsim uzzināt, kāda ierīce. Analogciparu pārveidotājs ir ierīces, kuras fiziskā daudzums tiek pārvērsti atbilstošo ciparu pārstāvību. Sākotnējā parametrs var darboties gandrīz jebko - strāva, spriegums, kapacitāti, pretestību, rotācijas vārpstas, pulsa un tā tālāk. Bet, lai būtu skaidrība, mēs strādājam tikai ar vienu konversiju. Šī "kods spriegums". Šīs darba formāta izvēle nav nejauša. Pēc ADC (turpmāk par šīs ierīces darbību princips), un tās funkcijas ir lielā mērā atkarīga no tā, kāda veida mērījumu jēdziens tiek izmantots. Tas attiecas uz procesu, salīdzinot noteiktu vērtību, ar iepriekš noteiktām normām.

raksturojums ADC

Galvenais bitu var saukt, un konversijas likmi. Pirmais izsaka bitos, un otrais - paraugos otrā. Mūsdienu analogu-ciparu pārveidotāji var būt 24-bit vai konversijas ātrumu, kas nāk uz GAR vienībām. Ņemiet vērā, ka ADC var vienlaicīgi sniegt jums lietojot tikai vienu no savām īpašībām. Jo lielāka to sniegumu, jo ir grūti strādāt ar ierīci, un tas ir dārgāks pati. Taču ieguvums varētu būt, lai iegūtu nepieciešamo bitu dziļuma rādītājus, ziedojot ātrumu instrumenta.

ADC veidi

Darbības princips atšķiras starp dažādiem grupām ierīcēm. Mēs uzskatām, ka šādi tipi:

1. Tā tiešā pārveidē.
2. Ar kārtas tuvināšanu.
3. Ar paralēli transformāciju.
4. Analogciparu pārveidotājs ar balansēšanas maksu (delta-sigma).
5. Integrēšana ADC.

Ir daudz citu veidu konveijera un kombinēt, kas ir savas īpatnības dažādu arhitektūru. Bet šie paraugi, kas tiks uzskatītas ietvaros raksti ir interesanti, jo tie par paraugu tās nišas ierīcēm, piemēram, specifiskumu. Tāpēc ļaujiet mums pārbaudīt ADC principu, kā arī tās atkarību fizisko ierīci.

Tieša analogciparu pārveidotājs

Viņi ir kļuvuši diezgan populāri 60-70-tajos gados pagājušajā gadsimtā. Šajā veidā integrālās shēmas tiek ražoti ar 80s. Tas ir ļoti vienkārši, pat primitīvi ierīces, kas nevar lepoties nozīmīgiem cipariem. To jauda parasti ir 6-8 biti, un ātrums reti pārsniedz 1 GAR.

Par darbības šāda veida ADC princips ir tāds, ka uz plus ieejām veikts salīdzinājums, ieejas signālu vienlaicīgi. No negatīvās termināla sprieguma ir noteikta vērtība. Un tad ierīce nosaka tās darbību. Tas tiek darīts, pateicoties atsauces sprieguma. Pieņemsim, ka mums ir ierīce, kur 8 salīdzināmie lielumi. Kad barošanas ½ no nominālā sprieguma ir iespējots tikai 4 no tām. Prioritāte kodētājs veido bināro kodu, kas ir izejas reģistrā un aizbīdņi. Relatīvi stiprās un vājās puses, var teikt , ka šis princips ir operācijas ļauj izveidot ātrgaitas ierīces. Taču, lai iegūtu nepieciešamo vārda garums ir svīst stipri.

Vispārējā formula skaitam komparatoru ir šāds: 2 ^ N. Saskaņā ar N ir nepieciešams ieviest ciparu skaits. Skatīts iepriekšējo piemēru var izmantot atkārtoti: 2 ^ 3 = 8. Starpsumma par trešo novadīšanas jābūt 8 salīdzināmie. Tas ir ADC, kas tika izveidots pirmais princips. Ne ļoti ērti, tāpēc tam nebija citu arhitektūru.

Analog-ciparu pārveidotāji, secīgu tuvināšanu

algoritms "koeficientu" tiek izmantots šeit. Saīsināt ierīces darbojas tādā procedūrā, kas minēts vienkārši kā ADC secīgie rēķini. Darbības princips ir šāds: ierīce ir mērīta ar ieejas signālu, un tad tas ir, salīdzinot ar skaitļiem, kas iegūti saskaņā ar noteiktu procedūru:

1. Komplekti iespējamā pusi atsauce sprieguma.
2. Ja signāla lielums robeža pārvarēt brauciens №1, tas ir, salīdzinot ar numuru, kas atrodas pa vidu starp atlikušo vērtību. Tātad, mūsu gadījumā tas būs ¾ nominālā sprieguma. Ja atsauces signāls atpaliek no šīs summas, salīdzināšana tiks veikta ar citu daļu starplaikā tā paša principa. Šajā piemērā, ¼ no nominālā sprieguma.
3. 2. Solis jāatkārto n reizes, kas dos mums N biti rezultātu. Tas ir saistīts ar rīcību N skaita salīdzinājumu.

Šis aparāta princips ļauj iegūt samērā augstu konversijas likmi, kas ir secīgās tuvināšanas ADP. Darbības princips, kā jūs varat redzēt, vienkāršs, un šīs ierīces ir ideāli dažādiem gadījumiem.

Parallel analog-to-digital pārveidotāju

Viņi strādā, piemēram, sērijas ierīces. Aprēķinu formula - (2 ^ n) -1. Par lietu uzskatīja agrāk, mums ir nepieciešams (2 ^ 3) -1 salīdzināmie. Ekspluatācijai izmantojot īpašu masīvu no šīm ierīcēm, no kuriem katrs var salīdzināt ieejas un individuālo references spriegumu. Parallel analogu-ciparu pārveidotāji ir diezgan ātri ierīcēm. Bet būvniecības šīm ierīcēm princips ir tāds, ka, lai atbalstītu to efektivitāte prasa ievērojamu jaudu. Tādēļ to izmantošana bateriju darbināms nepiemērota.

Analogciparu pārveidotājs ar kārtas līdzsvarošanu

Tas darbojas līdzīgi kā iepriekšējā ierīce. Tādēļ, lai izskaidrotu darbību kārtas līdzsvarošanas ADC, tad darbības princips iesācējiem tiks uzskatīts burtiski uz pirkstiem. Šajos ierīces, kas pamatojas uz parādību dihotomijas. Citiem vārdiem sakot, sērijas salīdzinājumu veic izmērīto vērtību ar noteiktu daļu no maksimālās vērtības. Var ņemt vērtības ½, 1/8, 1/16 un tā tālāk. Tāpēc, analogciparu pārveidotājs var veikt procesu N atkārtojumiem (secīgie soļi). Kur N ir vienāds ar bitu ADC (apskatīt iepriekš minētajām formulām). Tātad, mums ir ievērojams pieaugums laikā, ja tas ir īpaši svarīgi sniegumu tehnika. Neskatoties uz ievērojamo ātrumu, šīs ierīces ir raksturīga arī zema statisko kļūdu.

Analog-ciparu pārveidotāju ar maksas līdzsvarošanu (delta-sigma)

Tas ir visinteresantākais no ierīces veida, ne mazāk pateicoties tās darbības principam. To veido, ka ieejas spriegums tiek salīdzināti tā, ka uzkrātā integrators. Vai ieejas impulsi ar negatīvu vai pozitīvu polaritāti (tas ir atkarīgs no rezultātiem iepriekšējā operācijas). Tātad, mēs varam teikt, ka šāds pārveidotājs analogu-ciparu ir vienkārša izsekošanas sistēma. Bet tas ir tikai piemērs salīdzinājumam, lai jūs varētu saprast , ko delta-sigma ADC. Darbības princips sistēmā, bet efektīvai darbībai pārveidotāja analog-ciparu nepietiek. Gala rezultāts ir nebeidzamu plūsmu vieninieku un nuļļu, kas iet caur digitālo zemas caurlaides filtru. Tie veido noteiktu bitu secību. Izceliet ADC pārveidotājus no pirmās un otrās kārtas.

Integrējot analogciparu pārveidotājs

Šis ir īpašs gadījums pēdējā, kas tiks uzskatīta kā daļa no raksta. Tālāk, mēs aprakstīt darbību šajās ierīcēs, bet uz vispārējo līmeni. Tas ADC ir analogciparu pārveidotājs ar divtaktu integrāciju. Lai apmierinātu šo ierīci, var būt digitālo multimetru. Un tas nav pārsteidzoši, jo tie nodrošina augstu precizitāti, un tajā pašā laikā arī apspiest traucējumus.

Tagad pieņemsim koncentrēties uz savas darbības princips. Tas ir fakts, ka ieejas kondensators tiek iekasēta par noteiktu laiku. Parasti, šis periods ir viens no strāvas frekvenci kura pilnvaras ierīce (50 Hz vai 60 Hz). Tā var būt arī vairākas. Tādējādi, augstas frekvences troksnis tiek apspiesta. Vienlaikus izlīdzinātas ietekmēt nestabila sprieguma barošanas avotu elektroenerģijas precizitāti rezultātu.

Kad uzlādes laiks beidzas analogciparu pārveidotāju, tad kondensators sāk pildīt ar īpašu fiksētu ātrumu. Iekšējā skaitītājs ierīce saskaita taktu impulsiem, kas tiek radīts šī procesa laikā. Tādējādi vairs laika intervāls, jo lielāka sniegumu.

ADC twostroke integrācija ir augsts precizitāti un izšķirtspēju. Sakarā ar to, kā arī būvniecībā salīdzinoši vienkārša struktūra, tās veic, kā mikroshēma. Galvenais trūkums šāda principa darbu - atkarībā no darbības tīklā. Atcerieties, ka tās iespējas ir saistītas ar ilgumu frekvences barošanas periodā.

Lūk, kā ADC dubultā integrāciju. Par darbības ierīces darbības princips, pat ja tas ir diezgan sarežģīti, bet tas nodrošina kvalitātes rādītājus. Dažos gadījumos tas ir vienkārši neaizstājams.

Izvēlēties APC mums nepieciešamo principu

Teiksim, mēs saskaramies ar konkrētu uzdevumu. Kuru izvēlēties ierīci, lai tā varētu izpildīt visas mūsu vajadzības? Pirmkārt, parunāsim par izšķirtspēju un precizitāti. Ļoti bieži viņi ir sajaukt, lai gan praksē tie ir ļoti vāji atkarīgi no otrā. Ņemiet vērā, ka 12 bitu analogciparu pārveidotājs precizitāte var būt mazāka par 8-bit. Šajā gadījumā, izšķirtspēja - ir pasākums daudzuma segmentu var piešķirt izmērītā signāla ieejas diapazonā. Tādējādi, 8-bit ADC ir 2 ⁸ = 256 Šādu vienību.

Precizitāte - ir kopējais konversijas rezultāts, kas iegūts novirze no ideālajām vērtībām, kas būtu noteiktā ieejas sprieguma. Tas nozīmē, ka pirmais parametrs raksturo potenciālu, kas ir ADC, un otrais parāda to, kas mums ir praksē. Tāpēc, mēs varam pastiprināt un vienkāršs veids (piemēram, tiešie analogu-ciparu pārveidotāji), kas atbilst prasībām, jo tās augsto precizitāti.

Lai ir ideja par to, kas nepieciešams, lai sāktu, lai aprēķinātu fizikālo parametru un uzbūvēt matemātisku formulu mijiedarbību. Svarīgi tie ir statiskās un dinamiskās kļūdas, jo, izmantojot dažādas sastāvdaļas un būvniecības ierīces principus tām būs atšķirīga ietekme uz tā darbību. Detalizētāku informāciju var atrast tehniskajā dokumentācijā ražotāja katras konkrētās ierīces piedāvāto.

piemērs

Apskatīsim ADC SC9711. Darbības princips šī ierīce ir sarežģīta, jo tā lieluma un ietilpības. Runājot par pēdējo, jāatzīmē, ka tie ir patiesi daudzveidīga. Tā, piemēram, iespējams operācija biežums variē no 10 Hz līdz 10 MHz. Citiem vārdiem sakot, tā var veikt 10 miljonus paraugi sekundē! Un ierīce pati par sevi nav kaut kas cieta, un ir modulāra celtniecību struktūru. Bet tas parasti izmanto sarežģītu pieteikumu, ja jums ir nepieciešams, lai strādātu ar lielu skaitu signālu.

secinājums

Kā jūs varat redzēt, ADP būtības ir dažādas darbības principus. Tas ļauj mums izvēlēties ierīci, kas apmierinās izriet vajadzībām un tādējādi ļautu saprātīgi izmantotu pieejamos resursus.