اصل کلی بهره برداری از ADC

اجازه دهید در محدوده اصلی مسائل است که می تواند به اصل نسبت داده نگاه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC ها) از انواع مختلف. حساب پی در پی، تعادل های پی در پی - آنچه در پشت این کلمات نهفته است؟ اصل کار از ADC از میکروکنترلر چیست؟ این و مسائل دیگر خواهد شد در چارچوب این مقاله بحث شده است. سه مورد اول خواهد شد به نظریه عمومی اختصاص داده شده، و زیرنویس چهارم مطالعه و بررسی چگونگی کار می کنند. شما می توانید ADC و DAC ادبیات شرایط مختلف را تامین کند. اصل بهره برداری از این دستگاه ها کمی متفاوت است، به طوری که آنها اشتباه نیست. بنا بر این ماده در نظر گرفته خواهد تبدیل سیگنال از آنالوگ به دیجیتال، در حالی که کار می کند DAC در جهت معکوس.

تعریف

قبل از توجه به این اصل از ADC، اجازه دهید پیدا کردن آنچه که دستگاه است. مبدل های آنالوگ به دیجیتال دستگاه هایی که کمیت فیزیکی را به یک عددی متناظر تبدیل می شود. جریان، ولتاژ، خازن، مقاومت، چرخش شفت، ضربان قلب و غیره - پارامتر های اولیه می توانید تقریبا هر چیزی را عمل می کنند. اما به منظور به یقین، ما تنها با یکی تبدیل کار خواهد کرد. این "ولتاژ کد". انتخاب این فرمت کار اتفاقی نیست. پس از ADC (اصل بهره برداری از این دستگاه) و ویژگی های آن تا حد زیادی وابسته به نوع مفهوم اندازه گیری استفاده می شود. این اشاره به فرایند مقایسه یک مقدار مشخص با یک استاندارد قبلا تاسیس.

ویژگی های ADC

بیت اصلی را می توان به نام، و نرخ تبدیل. برای اولین بار در بیت بیان می شود، و دوم - در نمونه دوم. مبدل مدرن آنالوگ به دیجیتال ممکن است 24 بیت یا سرعت تبدیل، که می آید به واحدهای GSPS دارند. توجه داشته باشید که ADC به طور همزمان می تواند به شما با استفاده از تنها یکی از ویژگی های خود را ارائه می کنند. عملکرد خود را بزرگتر، سخت تر به کار با دستگاه، و آن را گران تر است. اما به نفع ممکن است برای به دست آوردن عملکرد عمق بیت لازم با فدا کردن سرعت دستگاه.

انواع ADC

اصل عمل در میان گروه های مختلف از دستگاه های متفاوت است. ما در نظر انواع زیر است:

1. از آنجا که تبدیل مستقیم.
2. با تقریب متوالی.
3. با یک تغییر و تحول موازی.
4. مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال با بار متعادل (دلتا سیگما).
5. یکپارچه سازی ADC.

هستند بسیاری از دیگر انواع نوار نقاله و ترکیب شده، که دارای ویژگی های خاص خود را از معماری های مختلف وجود دارد. اما آن نمونه ها، خواهد شد که در چارچوب مقالات در نظر گرفته از علاقه هستند زیرا آنها نقش نمونه در دستگاه های جایگاه خود چنین ویژگی را بازی کند. بنابراین اجازه دهید ما این اصل از ADC، و همچنین وابستگی آن به دستگاه فیزیکی را بررسی کند.

آنالوگ مستقیم به مبدل دیجیتال

آنها تبدیل شده اند کاملا محبوب در 60-70-IES از قرن گذشته است. در این شکل از مدارهای مجتمع هستند با 80S تولید شده است. این بسیار ساده است، حتی دستگاه های بدوی است که نمی توان از ارقام قابل توجهی به رخ کشیدن. ظرفیت آنها این است که به طور معمول 6-8 بیت، و سرعت به ندرت بیش از 1 GSPS.

اصل بهره برداری از این نوع از ADC که در ورودی به علاوه از مقایسه سیگنال ورودی به طور همزمان است. در ولتاژ ترمینال منفی یک مقدار مشخص است. و سپس دستگاه فعالیت خود را تعیین می کند. این به لطف ولتاژ مرجع انجام می شود. اجازه دهید فرض کنیم که ما یک دستگاه که در آن 8 مقایسه. هنگامی که تغذیه و نیم از ولتاژ مرجع تنها 4 از آنها را فعال کنید. رمزگذار اولویت تشکیل کد باینری، که ثبت نام خروجی و چفت. نقاط قوت و ضعف نسبی می توان گفت که این اصل عمل اجازه می دهد تا به شما برای ایجاد دستگاه های با سرعت بالا. اما برای به دست آوردن طول کلمه مورد نیاز به شدت عرق.

فرمول عمومی برای تعدادی از مقایسه این شرح است: 2 ^ N. تحت N لازم است برای قرار دادن تعداد ارقام. مثال قبلی مشاهده را می توان دوباره استفاده می شود: 2 ^ 3 = 8. جمع برای تخلیه سوم باید 8 مقایسه می شود. این اصل از ADC، که برای اولین بار ایجاد شد است. نه خیلی راحت است، بنابراین پس از آن بود معماری دیگر وجود دارد.

آنالوگ به دیجیتال مبدل، تقریب متوالی

الگوریتم "وزن" در اینجا استفاده می شود. کوتاه شدن دستگاه های عامل در چنین روش، به سادگی به عنوان ADC صورتحساب های پی در پی. اصل بهره برداری به شرح زیر است: دستگاه توسط سیگنال ورودی اندازه گیری، و سپس آن را با اعداد، که با توجه به یک روش خاص تولید شده در مقایسه:

1. مجموعه ای از نصف ولتاژ مرجع.
2. اگر حد قدر سیگنال غلبه بر سفر №1، آن است که با تعدادی نهفته است که نیمه راه بین ارزش باقی مانده مقایسه شده است. بنابراین، در مورد ما از آن خواهد شد ¾ از ولتاژ مرجع. اگر سیگنال مرجع می افتد کوتاه از این رقم، مقایسه خواهد شد با بخش دیگری از فاصله توسط اصل انجام شود. در این مثال، ¼ از ولتاژ مرجع.
3. مرحله 2 باید بار n، که به ما بیت N از نتیجه را تکرار شود. این به خاطر رفتار تعداد N مقایسه است.

این اصل از دستگاه اجازه می دهد تا برای به دست آوردن با نسبی نرخ تبدیل بالا، که ADC ها تقریب متوالی هستند. اصل عمل، به عنوان شما می توانید ببینید، ساده، و این دستگاه ایده آل برای انواع مناسبت است.

موازی آنالوگ به دیجیتال مبدل

آنها مانند یک دستگاه سریال کار می کنند. فرمول محاسبه - (2 به توان n) -1. برای مورد قبلا در نظر گرفته، ما نیاز (2 ^ 3) -1 مقایسه. برای عملیات استفاده از یک آرایه خاص از این دستگاه ها، که هر کدام ممکن است ورودی و ولتاژ مرجع منحصر به فرد مقایسه کنید. مبدل موازی آنالوگ به دیجیتال دستگاه های نسبتا سریع می باشد. اما اصول ساخت و ساز از این دستگاه ها است که برای حمایت از بهره وری خود را نیاز به قدرت قابل توجه است. بنابراین، استفاده از آنها در باتری طراحی نامناسب است.

مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال با متعادل های پی در پی

آن را در یک روش مشابه به عنوان دستگاه قبلی عمل می کند. بنابراین، به منظور به توضیح است که بهره برداری از ADC متعادل پی در پی، اصل عمل برای مبتدیان به معنای واقعی کلمه بر روی انگشتان دست در نظر گرفته شود. در این دستگاه ها بر اساس این پدیده از دوگانگی. به عبارت دیگر، مقایسه سریال مقدار اندازه گیری شده با یک بخش خاصی از حداکثر مقدار انجام شده است. می توانید مقادیر ½، 1/8، 1/16 و غیره است. بنابراین، مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال می توانید این فرایند را برای تکرار N (مراحل پی در پی) را انجام دهد. در جایی که N برابر با ADC بیت (در فرمول قبلا بالا نگاه کرده). بنابراین، ما باید یک افزایش قابل توجهی در زمان، اگر آن روش عملکرد به خصوص مهم است. با وجود سرعت قابل توجهی، این دستگاه ها نیز با خطای شخص کم مشخص می شود.

آنالوگ به دیجیتال مبدل با بار متعادل (دلتا سیگما)

این نوع جالب ترین دستگاه، حداقل با توجه به اصل عامل آن است. این شامل در آن ولتاژ ورودی مقایسه می شوند به طوری که انتگرال انباشته شده است. آیا پالس ورودی با یک قطب منفی یا مثبت (آن را در نتیجه عملیات قبلی بستگی دارد). بنابراین، می توان گفت که چنین مبدل آنالوگ به دیجیتال یک سیستم ردیابی ساده است. اما این فقط یک مثال برای مقایسه است، بنابراین شما می توانید درک آنچه دلتا-سیگما ADC. اصل عملکرد سیستم، اما برای بهره برداری موثر از مبدل آنالوگ به دیجیتال کافی نیست. نتیجه نهایی یک جریان بی پایان از یک و صفر، که از طریق یک فیلتر پایین گذر دیجیتال می رود. آنها یک دنباله بیت خاص تشکیل می دهد. تشخیص مبدل ADC از مرتبه اول و دوم است.

یکپارچه سازی مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال

این یک مورد خاص از دومی، خواهد شد که به عنوان بخشی از مقاله در نظر گرفته است. بعد، ما را به بهره برداری از این دستگاه های توصیف، اما در یک سطح عمومی. این ADC مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال با ادغام فشار کشش است. برای پاسخگویی به چنین دستگاه می تواند یک مولتی متر دیجیتال است. و این تعجب آور نیست، چرا که آنها ارائه دقت بالا و در همان زمان نیز سرکوب تداخل.

حالا اجازه دهید در اصل خود را از عمل تمرکز می کنند. آن را در این واقعیت است که خازن ورودی است که برای یک زمان ثابت به اتهام نهفته است. به طور معمول، این دوره یکی از فرکانس برق که قدرت دستگاه (50 هرتز تا 60 هرتز) است. همچنین می تواند یک چند باشد. بنابراین، سر و صدا با فرکانس بالا سرکوب شده است. به طور همزمان نفوذ ناپایدار ولتاژ منبع تغذیه برق در دقت در نتیجه به تساوی کشاند.

هنگامی که زمان شارژ به پایان می رسد مبدل آنالوگ به دیجیتال، خازن شروع به تخلیه با یک سرعت ثابت است. دستگاه ضد داخلی شمارش تعداد پالس ساعت که در طول این فرایند تولید می شود. بنابراین، دیگر فاصله زمانی، بیشتر عملکرد.

ADC ادغام twostroke دقت بالا و وضوح. با توجه به این، و همچنین ساخت یک ساختار نسبتا ساده است، آنها به عنوان یک تراشه اجرا می شود. اشکال اصلی چنین اصل کار - بسته به عملکرد شبکه است. به یاد داشته باشید که توانایی های خود را به طول دوره منبع تغذیه فرکانس گره خورده است.

در اینجا چگونگی ادغام دو ADC است. اصل بهره برداری از دستگاه حتی اگر آن را بسیار پیچیده است، اما آن را فراهم شاخص های کیفیت. در برخی موارد، این است که به سادگی ضروری است.

انتخاب APC ما با اصل ضروری

بیایید می گویند، ما با یک کار خاص مواجه شده است. که برای انتخاب دستگاه طوری که می تواند تمام نیازهای ما را ملاقات کرد؟ اول، اجازه دهید در مورد قطعنامه و دقت صحبت کنید. خیلی اوقات آنها اشتباه گرفته شود، اگر چه در عمل آنها بسیار ضعیف وابسته به یک ثانیه می باشد. توجه داشته باشید که 12 بیتی آنالوگ به دیجیتال مبدل ممکن است دقیق کمتر از 8 بیتی است. در این مورد، قطعنامه - اندازه گیری مقدار بخش را می توان به محدوده ورودی سیگنال اندازه گیری اختصاص داده است. بنابراین، ADC 8 بیتی دارای ² اوت = 256 واحد مانند.

دقت - نتیجه تبدیل کل انحراف به دست آمده از ارزش های ایده آل، که باید در یک ولتاژ ورودی داده شده است. به این معنا که اولین پارامتر مشخصه بالقوه است که ADC، و دوم نشان می دهد که ما در عمل است. بنابراین، ما می توانید گام تا و نوع ساده (به عنوان مثال، مستقیم آنالوگ به دیجیتال مبدل)، که مورد نیاز به علت دقت بالا برخوردار خواهد بود.

به یک ایده از آنچه در آن طول می کشد تا شروع به محاسبه پارامترهای فیزیکی و ساخت یک فرمول ریاضی تعامل. مهم است که آنها اشتباهات ایستا و پویا هستند، چرا که در هنگام استفاده از اجزا و اصول ساخت و ساز از دستگاه های مختلف آنها را تأثیر متفاوتی بر عملکرد را داشته باشد. بیشتر اطلاعات دقیق را می توان در اسناد و مدارک فنی ارائه شده توسط تولید کننده هر دستگاه خاص یافت.

مثال

اجازه دهید در SC9711 ADC نگاه کنید. اصول عملکرد این دستگاه به دلیل اندازه و ظرفیت آن پیچیده است. صحبت از دومی، باید توجه داشت که آنها واقعا متنوع است. بنابراین، برای مثال، فرکانس کار ممکن را از 10 هرتز تا 10 مگاهرتز متفاوت است. به عبارت دیگر، می توان آن را 10 میلیون نمونه در ثانیه را! و دستگاه خود به خود چیزی است که جامد نیست، و دارای یک ساخت مدولار از ساختار. اما آن است که معمولا در برنامه های کاربردی پیچیده که در آن شما نیاز به کار با تعداد زیادی از سیگنال استفاده می شود.

نتیجه

همانطور که می بینید، ADC ها ذاتا اصول مختلف عمل داشته باشد. این اجازه می دهد تا ما را به انتخاب دستگاه که نیاز های ناشی برآورده خواهد شد و در نتیجه اجازه می دهد استفاده معقول از منابع موجود.