Algemiene prinsipe fan wurking fan ADC

Litte we sjen nei de wichtichste oanbod oan saken dy't kin wurde taskreaun oan it prinsipe fan de analoge-to-digitale converters (ADCs) fan ferskillende typen. Sekwinsjele account, elkoar opfolgjende balancing - wat leit achter dy wurden? Wat is it wurkje prinsipe fan 'e ADC fan de microcontroller? Dy en oare saken sille wurde besprutsen yn it ramt fan it artikel. De earste trije wurdt bestege oan de algemiene teory, en de fjirde ondertitel sil studearje hoe't se wurkje. Jo kinne moetsje ferskate literatuer ADC en DAC betingsten. It prinsipe fan de wurking fan dy apparaten is wat oars, dus net betiizje har. Sa, it artikel wurdt beskôge de konverzje fan de sinjalen fan analooch oan digitaal, wylst de DAC wurket yn oarsom.

definysje

Foardat sjoen it prinsipe fan 'e ADC, litte wy útfine wat it apparaat is. Analooch oan digitale converters binne apparaten dy't de fysike kwantiteit wurdt omset yn in oerienkommende numerike fertsjintwurdiging. De earste parameter kin hannelje hast alles - current, spanning, capacitance, ferset, rotaasje fan de skaft, de hertslach en sa op. Mar om te hawwen wissichheid, wy sille wurkje mei mar ien konverzje. Dat "koade voltage". De kar fan dit wurk formaat is net tafallich. Nei de ADC (it prinsipe fan de wurking fan dit apparaat) en syn funksjes binne foar it grutste part ôfhinklik fan hokker soarte fan mjitting konsept wurdt brûkt. Dit ferwiist nei it proses fan it fergelykjen fan in sekere wearde mei in earder oprjochte standert.

skaaimerken ADC

De wichtichste bytsje kin neamd wurde, en de konverzje taryf. Earst útdrukt yn bits, en it twadde - yn gebrûk in twadde. Moderne analoog-to-digitale converters meie hawwe 24-bit of de konverzje snelheid, dy't komt to GSPS ienheden. Tink derom dat de ADC kin tagelyk foarsjen jo mei it brûken fan mar ien fan syn eigenskippen. De grutter harren prestaasje, it dreger om te wurkjen mei it apparaat, en it is djoerder sels. Mar it foardiel kin wêze te krijen fan de nedige bytsje djipte optreden troch offerjen de snelheid fan it ynstrumint.

ADC types

Prinsipe fan operaasje fariearret tusken ferskillende groepen fan apparaten. Wy beskôgje de folgjende soarten:

1. Sûnt direkte konverzje.
2. Mei opienfolgjende rûzing.
3. Mei in parallel transformaasje.
4. Analog-to-digitale converter mei in balancing lading (delta-sigma).
5. Yntegraasje ADC.

Der binne in soad oare soarten cunewalde en kombinearre, dy't hawwe harren eigen bysûndere skaaimerken fan ferskillende arsjitektuer. Mar dy fan gebrûk, dy't wurdt beskôge yn it ramt fan artikels binne fan belang omdat se spylje in foarbyldfunksje yn har nis apparaten sokke spesifisiteit. Sa lit ús ûndersiket it prinsipe fan 'e ADC, krekt as syn ôfhinklikheid fan it fysike apparaat.

Direkte analooch oan digitale converters

Se hawwe wurden hiel populêr yn de 60-70-er jierren fan de foarige ieu. Yn 'e foarm fan yntegrearre circuits wurde produsearre mei jierren '80. It is hiel simpel, sels primitive apparaten dy 'kin net bogen fan wichtige figueren. Harren kapasiteit is typysk 6-8 bits, en de snelheid komselden mear as 1 GSPS.

It prinsipe fan de wurking fan dit soarte fan ADC is dat op 'e plus yngongen fan comparators input sinjaal tagelyk. Op de negative terminale spanning is in sekere wearde. En dan it apparaat bepaalt syn operaasje. Dit wurdt dien troch de referinsje voltage. Lit ús der fan út dat wy hawwe in apparaat dêr't 8 comparators. As feeding ½ fan de referinsje spanning wurdt ynskeakele mar 4 fan harren. De prioriteit encoder foarme binary code, dat is output register en latches. Relative sterke en swakke punten kin sein dat dit prinsipe fan operaasje kinne jo te meitsjen hege snelheid apparaten. Mar te krijen it fereaske wurd lingte moat swit swier.

De algemiene formule foar it oantal comparators is as folget: 2 ^ N. Under N is nedich om it oantal sifers. Besjoen foarige foarbyld kin brûkt wurde op 'e nij: 2 ^ 3 = 8. SUBTOTAL foar tredde ôffier moat wêze 8 comparators. Dat is it prinsipe fan 'e ADC, dy't waarden makke earst. Net erg handig, dus dêrnei der wiene oare arsjitektuer.

Analog-to-digitale converters, opienfolgjende approximation

algoritme "weighting" brûkt wurdt hjir. Koarter apparaten aktyf by sa'n proseduere, oantsjut gewoan as ADC opienfolgjende rekkens. It prinsipe fan de operaasje is as folget: it apparaat wurdt metten troch de ynfier signaal, en dan is it wurdt ferlike mei de nûmers, dy't generated neffens in beskate proseduere:

1. Sets fan mooglike helte de referinsje voltage.
2. As de sinjaal magnitude limyt oerwûn reis №1, it is ferlike mei in nûmer dat leit midden tusken de oerbleaune wearde. Sa, yn ús gefal dat sil wêze ¾ fan de referinsje voltage. As de referinsje signaal falt koart fan dizze figuer, de ferliking sil fierd wurde mei in oar part fan it ynterval troch deselde prinsipe. Yn dit foarbyld, ¼ fan de referinsje voltage.
3. Stap 2 moatte wurde werhelle n kear, dat scil ús de N bits fan it resultaat. Dat komt troch it fieren fan N tal ferlykjen.

Dit prinsipe fan de machine makket it mooglik te krijen mei in relatyf hege conversion rate, dy't elkoar opfolgjende approximation ADCs. It prinsipe fan funksjonearjen, lykas jo sjen kinne, ienfâldich, en dy apparaten binne ideaal foar in ferskaat oan gelegenheden.

Parallel analoog-to-digitale converters

Se wurkje as in serial apparaat. Berekkening formule - (2 ^ n) -1. Foar it gefal beskôge earder, we moatte (2 ^ 3) -1 comparators. Foar operaasje mei help fan in spesifike slachoarder fan dy apparaten, elk fan dat kinne ferlykje de ynfier en yndividuele ferwizing voltage. Parallel analoog-to-digitale converters binne frij gau apparaten. Mar it prinsipe fan de bou fan dizze apparaten is dat te stypjen harren effisjinsje fereasket wichtige macht. Dêrom, harren brûken yn batterij-powered geskikt.

Analog-to-digitale converter mei opienfolgjende balancing

It wurket op in fergelykbere wize as de foarige apparaat. Dêrom, om te ferklearjen de wurking fan opienfolgjende balancing ADC, it prinsipe fan wurking foar begjinners wurdt beskôge letterlik op 'e fingers. Yn dizze apparaten basearre op it fenomeen fan 'e twadieling. Mei oare wurden, de seriële ferliking wurdt útfierd mjitten wearde mei in bepaalde part fan de maksimale wearde. Kin nimme wearden ½, 1/8, 1/16 ensafuorthinne. Dêrom, analog-to-digitale converter kin útfiere it proses foar N werhellings (opienfolgjende stappen). Dêr't N is lyk oan it bit ADC (sjoch by de earder boppesteande formules). Sa, we ha in flink winst yn tiid, as is it foaral wichtich prestaasjes technyk. Nettsjinsteande de grutte snelheid, dizze apparaten wurde ek karakterisearre troch lege statyske flater.

Analog-to-digitale converters mei lading ôfwaging (delta-sigma)

It is de meast nijsgjirrige type apparaat, net yn it minst troch syn bestjoeringssysteem prinsipe. It bestiet yn dat de ynfier voltages wurde ferlike sadat de opboude Integrator. Binne ynfier pulses mei in negatyf of posityf polêr item (dat hinget fan it resultaat fan it foargeande operaasje). Sa, kinne wy sizze dat sa'n analooch-to-digitale converter is in ienfâldige folch- systeem. Mar dat is krekt in foarbyld foar ferliking, dus jo kinne begripe wat de delta-sigma ADC. Prinsipe fan funksjonearjen systeem, mar foar de effektive wurking fan de analoge-to-digitale converter is net genôch. It ein resultaat is in einleaze stream fan bern en nullen, dat giet fia in digitale lege-pass filter. Se foarmje in bepaalde bytsje sequence. Ûnderskiede ADC converters fan 'e earste en twadde oarder.

Yntegraasje analog-to-digitale converter

Dit is in spesjale gefal fan de lêste, dy't wurdt beskôge as ûnderdiel fan it artikel. Folgjende, wy sille beskriuwe de wurking fan dy apparaten, mar op in algemiene nivo. Dit ADC is analooch-to-digitale converter mei push-pull yntegraasje. Om foldwaan sa'n apparaat kin in digitale multimeter. En dat is net sa frjemd, want se soargje foar hege krektens en tagelyk goed ûnderdrukke hinderjen.

No litte wy rjochtsje op syn grûnbegjinsel fan de operaasje. It leit yn it feit dat de ynfier capacitor wurdt beteljen foar in fêst tiid. Typysk, dizze perioade is ien fan 'e mains frekwinsje hokker foegen it apparaat (50 Hz of 60 Hz). It kin ek wêze in mannichfâld. Sa, hege frekwinsje leven wurdt ûnderdrukt. Tagelyk sljocht ynfloed onstabiele spanning macht boarne fan elektrisiteit op 'e krektens fan it resultaat.

Doe't de heffing tiid einiget analooch-digitale converter, de capacitor begjint te ôfsjitte mei in bepaalde fêst snelheid. Ynterne counter apparaat telt it oantal klok pulses dy't generearre yn dit proses. Sa, it langer de tiid ynterval, it grutter de foarstelling.

ADC twostroke yntegraasje hawwe hege krektens en resolúsje. Troch dit, en ek de bou fan in relatyf ienfâldige struktuer, se wurde útfierd as in chip. De wichtichste weromjefte fan sa'n prinsipe fan wurk - ôfhinklik fan 'e prestaasjes netwurk. Tink der om dat syn mooglikheden binne bûn oan de doer fan 'e frekwinsje voeding perioade.

Hjir is hoe't de ADC dûbele yntegraasje. It prinsipe fan de wurking fan it apparaat ek al is it hiel yngewikkeld, mar it jout de kwaliteit yndikatoaren. Yn guon gefallen, dat is gewoan ûnmisber.

Kies APC ús mei de needsaaklike begjinsel fan

Lit ús sizze, wy wurde konfrontearre mei in spesifike taak. Hokker te kiezen it apparaat sadat it kin moetsje al ús behoeften? As earste, litte we prate oer de resolúsje en krektens. Hiel faak binne se betize, hoewol't yn 'e praktyk binne se hiel weake ôfhinklik fan' e twadde. Tink derom dat 12-bit analoge-to-digitale converter kinne minder krekter as de 8-bit. Yn dit gefal, resolúsje - is in maatregel fan de kwantiteit fan segminten kinne wurde tawiisd oan it mjitten sinjaal ynfier berik. Sa, 8-bit ADC besitte ² augustus = 256 sokke ienheden.

Krektens - is de totale ombou resultaat helle ôfwiking fan de ideale wearden, dat moat wêze op in jûn ynfier voltage. Dat is, de earste parameter karakterisearret de potinsjele dat hat de ADC, en de twadde lit sjen wat wy hawwe yn 'e praktyk. Dêrom kinne wy stappe op en mear ienfâldige type (bygelyks, direkte analooch-to-digitale converters), dat sil oan de easken fanwege syn hege krektens.

Om in idee fan wat it kostet om begjinne te berekkenjen de fysike parameters en oanlizze in wiskundige formule fan ynteraksje. Wichtich binne se statyske en dynamyske flaters, want by it brûken fan de ferskate ûnderdielen en begjinsels fan 'e bou fan it apparaat sy sille hawwe in oare ynfloed op syn prestaasje. Mear detaillearre ynformaasje kin fûn wurde yn de technyske dokumintaasje oanbean troch de fabrikant fan elk spesifike apparaat.

foarbyld

Litte we sjen nei de ADC SC9711. De bedriuwsfieringskosten prinsipe fan dit apparaat is kompleks fanwegen syn omfang en kapasiteit. It praten fan de lêste, hjir moat opmurken wurde dat se echt ferskillend. Sa, bygelyks, mooglik operaasje frekwinsje fariearret fan 10 Hz oant 10 MHz. Mei oare wurden, it kin meitsje 10 miljoen fan gebrûk per sekonde! En it apparaat sels net wat bêst, en hat in Modular konstruksje fan de struktuer. Mar it wurdt meastal brûkt yn komplekse applikaasjes dêr't je moatte oan it wurk mei in grut tal sinjalen.

konklúzje

Sa't jo sjen kinne, ADCs djip hawwe ferskillende prinsipes fan operaasje. Dat kinne wy te selektearjen it apparaat, dat sil foldwaan fanwegen misdriuwen behoeften en dus tastean reedlik gebrûk fan beskikbere middels.