Bendra veikimo principas ADC

Pažvelkime į pagrindinį įvairių klausimų, kurie gali būti priskirti prie principo analoginis-skaitmeninis keitikliai (ADCS) skirtingų tipų. Nuosekliai, eilės balansavimas - kas slypi už šių žodžių? Kas yra darbo principas iš mikrovaldiklio ADC? Šie ir kiti klausimai bus svarstomi atsižvelgiant į straipsnį. Pirmieji trys bus skirta bendrosios teorijos, o ketvirtasis subtitrų mokysis, kaip jie dirba. Jūs galite susitikti įvairių literatūros ADC ir DAC sąlygas. Veikimo šių prietaisų principas yra šiek tiek kitoks, todėl nepainiokite jų. Tokiu būdu, straipsnyje bus laikomas signalų nuo analoginių prie skaitmeninių konversijos, o VPK darbai atvirkščiai.

apibrėžimas

Prieš svarstant ADC principą, galime išsiaiškinti, ką prietaisas yra. Analoginis skaitmeninis keitiklis yra įrenginiai, kad fizinis kiekis yra paverčiamas atitinkamu skaitinė atstovavimo. Pradinė parametras gali veikti beveik nieko - srovės, įtampos, talpos, varža sukimosi velenas, pulso dažnį ir pan. Bet norint turėti tikrumo, mes dirbsime tik vieną konversiją. Šis "kodas įtampa". Šio darbo formatu pasirinkimas nėra atsitiktinis. Po ADC (operacijos šio prietaiso principas) ir jos funkcijos yra didžiąja dalimi priklauso nuo to, kokios matavimo koncepcija yra naudojama. Tai reiškia, kad lyginant tam tikrą vertę su anksčiau nustatyta standarto procesą.

charakteristikos ADC

Pagrindinis šiek tiek gali būti vadinamas ir perskaičiavimo kursas. Pirma išreiškiamas bitais, o antrasis - mėginiuose antras. Šiuolaikinės analoginis-skaitmeninis keitikliai gali turėti 24 bitų ar konversijos greitis, kuris ateina į GSPS vienetų. Atkreipkite dėmesį, kad ADC vienu metu gali suteikti jums su tik viena iš jo savybių naudojimą. Kuo didesnis jų veiklos, tuo sunkiau dirbti su prietaisu, ir ji pati brangesnis. Tačiau nauda gali būti gauti reikiamą tiek gylio našumą aukoti priemonės greitį.

ADC tipai

Veikimo principas skiriasi tarp skirtingų grupių įrenginių. Mes manome, kad šiuos tipus:

1. Nuo tiesioginei konversijai.
2. Su eilės suderinimo.
3. Su lygiagrečiąja transformacijos.
4. Analoginis-skaitmeninis keitiklis su balansavimo mokestį (Delta-sigma).
5. Integruoti ADC.

Yra daug kitų rūšių konvejerio ir kartu, kurios turi savo ypatumus skirtingos architektūros. Bet tie pavyzdžiai, kurie bus svarstoma straipsnių pagrindu yra įdomūs, nes jie žaisti pavyzdinį vaidmenį savo nišą prietaisų, tokių specifika. Taigi panagrinėkime ADC principą, taip pat savo priklausomybę nuo fizinio įtaiso.

Tiesioginis Analoginis skaitmeninis keitiklis

Jie tapo gana populiarus 60-70-ųjų praėjusio šimtmečio. Į formą integrinių grandynų yra gaminami su 80s. Tai labai paprasta, net primityvūs prietaisai, negali pasigirti dideliais skaičiais. Jų pajėgumas yra paprastai 6-8 bitai, o greitis retai viršija 1 GSPS.

Veikimo šio ADC tipo principas yra tai, kad dėl pliuso įėjimai komparatorių įėjimo signalo tuo pačiu metu. Į neigiamą terminalo įtampa yra tam tikras vertė. Ir tada prietaisas nustato savo veiklą. Tai daroma dėka atskaitos įtampa. Tarkime, kad mes turime įrenginio, kuriame 8 komparatoriai. Kai šeriant ½ atskaitos įtampa yra įjungtas tik 4 iš jų. Prioritetas kodavimo suformuota dvejetainį kodą, kuris yra išėjimas registras ir fiksatoriai. Santykiniai pranašumai ir trūkumai, galima sakyti , kad šis principas veikimo leidžia jums sukurti didelės spartos įrenginius. Bet norint gauti reikiamą žodį ilgis yra prakaitas labai.

Bendrosios formulės už komparatorių skaičius yra toks: 2 ^ N. Pagal N. būtina įdėti skaitmenų skaičių. Žiūrima ankstesniame pavyzdyje gali būti naudojamas vėl: 2 ^ 3 = 8. Tarpinė suma už trečiosios įvykdymo turi būti 8 komparatoriai. Tai ADC, kuris buvo sukurtas pirmasis principas. Nėra labai patogu, todėl vėliau buvo kita architektūra.

Analoginį-skaitmeninis keitiklis, paeiliui suderinimas

algoritmas "svoris" yra vartojama ir čia. Sutrumpinti įtaisų, kurių veikimo tokios procedūros, vadinamas tiesiog ADC eilės sąskaitas. Iš veikimo principas yra toks: prietaisas yra matuojamas pagal įvesties signalo, ir tada jis yra lyginamas su numeriais, kurie gaunami pagal tam tikrą procedūrą:

1. Rinkiniai galimo pusę nuoroda įtampos.
2. Jei signalo dydis riba įveikti kelionę №1, jis yra lyginamas su skaičiumi kuri yra pusiaukelėje tarp likusių vertės. Taigi, mūsų atveju tai bus ¾ atskaitos įtampa. Jei atskaitos signalas nesiekia šio skaičiaus, palyginimas bus atliekamas su kitu intervalu dalis tuo pačiu principu. Šiame pavyzdyje, ¼ atskaitos įtampa.
3. 2 žingsnis turi būti kartojamas n kartų, kurios suteiks mums n bitų rezultatas. Tai dėl to, kad n skaičių palyginimų elgesio.

Šis aparato principas leidžia gauti su santykinio aukšto konversijos norma, kuri yra viena po kitos artėjimą ADCs. Veikimo principas, kaip jūs galite pamatyti, paprastas, ir šie įrenginiai yra idealiai tinka įvairių kartų.

Lygiagrečiai analoginį-skaitmeninis keitiklis

Jie dirba kaip serijos įrenginį. Skaičiavimo formulė - (2 ^ n) -1. Dėl atvejis laikomas anksčiau, mes turime (2 ^ 3) -1 komparatoriai. Eksploatacijai naudojant specifinį masyvo iš šių prietaisų, iš kurių kiekvienas gali palyginkite įvesties ir individualią atskaitos įtampos. Parallel analoginis-skaitmeninis keitikliai yra gana greitai įrenginiai. Bet statybos šių prietaisų principas yra tai, kad remti jų efektyvumas reikalauja didelę įtaką. Todėl jų naudojimas baterijos netinka.

Analoginis-skaitmeninis keitiklis su eilės balansavimo

Ji veikia panašiai kaip ir ankstesnio prietaiso. Todėl, siekiant paaiškinti eilės balansavimo ADC operaciją, kad veikimo principas pradedantiesiems bus laikoma tiesiog ant pirštų. Be šių prietaisų pagrindu remiantis dichotomija reiškinys. Kitaip tariant, serijos palyginimas atliekamas išmatuota vertė su tam tikra dalis maksimalios vertės. Gali imtis vertybes ½, 1/8, 1/16 ir pan. Todėl, analoginį-skaitmeninį keitiklį gali atlikti nanomokslų iteracijų (nuosekliais etapais) procesą. , Kur n yra lygus bitų ADC (pažvelgti anksčiau minėtų formulių). Taigi, mes turime didelę pelnas laiku, jei tai ypač svarbu atlikimo technika. Nepaisant didelių greičiu, šie įtaisai yra taip pat būdingas mažas statinis klaidos.

Analoginį-skaitmeninis keitiklis su pripučiamo balansavimo (delta-sigma)

Tai įdomiausia tipo įrenginį, o ne mažiau, nes jos veikimo principas. Jis susideda tuo, kad įėjimo įtampos yra palyginti taip, kad sukaupta integratorius. Ar įvesties impulsai su neigiamu arba teigiamu poliškumo (tai priklauso nuo ankstesnio operacijos). Taigi, mes galime pasakyti, kad toks analoginis-skaitmeninis keitiklis yra paprastas sekimo sistema. Bet tai tik pavyzdys palyginimui, todėl jūs galite suprasti, ką Delta-sigma ADC. Veikimo principas sistema, bet veiksmingai eksploatuoti analoginį-skaitmeninį keitiklį nepakanka. Galutinis rezultatas yra begalinis srautas ir nulių, kuris eina per skaitmeninio žemuosius dažnius praleidžiančio filtro. Jie sudaro tam tikrą bitų seka. Atskirti ADC konverteriai pirmojo ir antrojo tvarka.

Integruoti analoginį-skaitmeninį keitiklį

Tai ypatingas atvejis Pastarasis, kuri bus laikoma straipsnio dalyje. Be to, mes apibūdinti šių prietaisų veikimą, tačiau dėl bendro lygio. Tai ADC yra analoginis-skaitmeninis keitiklis su Dvitaktis integracijos. Siekiant patenkinti tokį prietaisą gali būti skaitmeninis multimetras. Ir tai nenuostabu, nes jie užtikrina aukštą tikslumą ir tuo pačiu metu gerai slopina trukdžius.

Dabar galime sutelkti dėmesį į savo veikimo principas. Tai yra tai, kad įėjimo kondensatorius yra apkaltinamas nustatytu laiku. Paprastai, šis laikotarpis yra viena iš tinklo dažnio, suteikiantis galios įtaisas (50 Hz arba 60 Hz). Jis taip pat gali būti daug. Taigi, aukšto dažnio triukšmas slopinamas. Vienu metu išlyginti įtaką nestabili įtampos maitinimo šaltinis elektros energijos rezultato tikslumą.

Kai įkrovimo laikas baigiasi analoginis-skaitmeninis keitiklis, kondensatorius pradeda vykdyti su konkrečiu nustatytu greičiu. Vidaus skaitliukas prietaisas skaičiuoja laikrodis impulsų, kurie yra generuojami šio proceso metu, skaičių. Taigi, kuo ilgiau laiko intervalas, tuo didesnė spektaklis.

ADC twostroke integracija turi aukštą tikslumą ir skiriamąją gebą. Dėl to, taip pat santykinai paprastos struktūros statybos, jie sudaromi kaip lustą. Pagrindinis trūkumas tokio darbo principo - atsižvelgiant į veiklos tinklą. Atminkite, kad jo galimybės yra susieta su dažnio maitinimo laikotarpį.

Štai kaip ADC dvigubai integracija. Veikimo įrenginio principas, nors tai yra gana sudėtinga, tačiau ji suteikia kokybės rodiklius. Kai kuriais atvejais, tai tiesiog būtina.

Pasirinkite APC mums būtiną principą

Tarkime, mes susiduriame su konkrečia užduotimi. Kokį pasirinkti įrenginį taip, kad jis gali patenkinti visus mūsų poreikius? Pirmiausia pakalbėkime apie rezoliucija ir tikslumą. Labai dažnai jie yra sutrikę, tačiau praktikoje jie yra labai silpnai priklausomas nuo antrojo. Atkreipkite dėmesį, kad 12 bitų analoginis-skaitmeninis keitiklis gali būti mažiau tiksli nei 8 bitų. Šiuo atveju, raiška - yra segmentų kiekio matas gali būti skiriama išmatuotas signalas įvesties diapazone. Taigi, 8-bit ADC turi ² = 256 Rugpjūtis tokius vienetus.

Tikslumas - tai bendras konversijos rezultatas, gautas nuokrypį nuo idealus vertybių, kurios turėtų būti tam tikru įėjimo įtampa. Tai reiškia, kad pirmasis parametras apibūdina potencialą, kuris ADC, o antrasis rodo, ką mes turime praktiškai. Taigi, mes galime paspartinti ir daugiau paprasta tipas (pavyzdžiui, tiesioginiai analoginis-skaitmeninis keitikliai), kuris turi atitikti reikalavimus, dėl savo didelio tikslumo.

Norėdami turėti tai, ką ji mano, kad pradėti skaičiuoti fizinius parametrus ir statyti matematinę formulę sąveikos idėją. Svarbi jie statinės ir dinaminės paklaidos, nes naudojant įvairių komponentų ir principus statybos prietaiso jie turės skirtingą poveikį jo efektyvumą. Daugiau informacijos galima rasti siūlo kiekvieno konkretaus prietaiso gamintojo techninėje dokumentacijoje.

pavyzdys

Pažvelkime ADC SC9711. Veikimo principas šiuo prietaisu yra labai sudėtinga, nes nuo jos dydžio ir pajėgumų. Kalbant apie pastarąjį, reikia pažymėti, kad jie tikrai įvairi. Taigi, pavyzdžiui, galima operacija dažnis svyruoja nuo 10 Hz iki 10 MHz. Kitaip tariant, tai gali padaryti 10 milijonų atskaitų per sekundę! Ir pati prietaisas yra ne kažkas, kietas, ir turi modulinę konstrukciją struktūros. Bet tai paprastai naudojamas sudėtingų programų, kur jums reikia dirbti su dideliu skaičiumi signalus.

išvada

Kaip matote, ADCs prigimties yra skirtingi veikimo principai. Tai leidžia mums pasirinkti įrenginį, kuris bus patenkinti kylančius poreikius ir taip leistų pagrįstai panaudoti turimus išteklius.