ADC operasyonun genel ilkesi

en ilkesine isnat edilebilir konuların ana aralığında bakalım analog-dijital dönüştürücü (ADC) farklı tipte. Sıralı hesap, birbirini izleyen dengeleme - Ya bu kelimelerin arkasında yatan? Mikrodenetleyicinin ADC çalışma prensibi nedir? Bunlar ve diğer konular maddesi çerçevesinde tartışılacaktır. İlk üç genel teori ayrılacaktır ve dördüncü altyazı nasıl çalıştıkları çalışma olacak. Çeşitli edebiyat ADC ve DAC şartlarını karşılayabilir. Bu cihazların çalışma prensibi biraz farklıdır, bu yüzden onları karıştırmayın. DAC ters çalışır Böylece, eşya olup, analog, dijital sinyallerin dönüştürülmesi kabul edilecektir.

tanım

ADC ilkesini dikkate önce, cihaz ne olduğunu bulalım. analog-dijital dönüştürücüler fiziksel miktarı gelen sayısal temsili dönüştürülür cihazlardır. böylece akım, gerilim, kapasite, direnç, milin dönmesini, darbe hızı ve - ilk parametre hemen hemen her hareket edebilir. Ama kesinlik sahip olmak için, biz yalnızca bir dönüşüm ile birlikte çalışacaktır. Bu "kod gerilimi". Bu çalışma biçimi seçimi tesadüfi değildir. ADC (Bu cihazın çalışma prensibi) ve özellikleri sonra kullanılan ölçüm kavramının ne tür büyük ölçüde bağımlıdır. Bu, daha önce kurulmuş standart belli bir değeri karşılaştırma işlemi belirtir.

karakteristikleri ADC

Ana bit denir ve dönüşüm oranı edilebilir. İlk bitleri cinsinden ifade edilen ve ikinci - örneklerde ikinci. Modern bir analog-sayısal dönüştürücüler 24 bit ya da GSR'ler birimlerine gelir dönüşüm hızı, sahip olabilir. ADC aynı anda onun özelliklerinin sadece bir tanesinin kullanımıyla sağlayabilir unutmayın. daha performans, daha zor bir cihazla çalışmak ve kendisi daha pahalıdır. Ancak sağlanan fayda o aletin hızı ödün gerekli bit derinliği performansı elde etmek için olabilir.

ADC türleri

Çalışma prensibi farklı cihaz grupları arasında farklılık gösterir. Biz aşağıdaki türden göz önünde bulundurun:

1. Doğrudan dönüşüm beri.
2. ardışık yaklaşımlar bulunmaktadır.
3. Paralel dönüşümü ile.
4. bir dengeleme yük (delta-sigma) ile analog-dijital dönüştürücü.
5. ADC entegre.

Farklı mimarisi kendi özel özelliklere sahip konveyör ve kombine diğer birçok türde vardır. onların niş cihazlarda böyle özgüllük içinde örnek bir rol oynamaktadır çünkü Ama makalelerinde çerçevesinde dikkate alınacaktır bu numuneler ilgi alanına girer. Yani bize ADC ilkesini yanı sıra fiziksel cihaza olan bağımlılığını inceleyelim.

dijital dönüştürücüler doğrudan analog

Geçen yüzyılın 60-70-ler oldukça popüler hale gelmiştir. şeklinde entegre devreler 80s ile üretilmektedir. Bu, önemli rakamların iftihar edemez hatta ilkel cihazlar çok basittir. Kapasiteleri tipik haliyle 6-8 bittir ve hız nadiren 1 GSR'ler aşmaktadır.

ADC, bu tip çalışma prensibi bu karşılaştırıcı giriş sinyalinin artı girdilere eşzamanlı olarak. negatif terminal geriliminin üzerinde kesin bir değerdir. Sonra cihaz, işlem belirler. Bu referans gerilimi sayesinde yapılır. bize bir cihaz 8 karşılaştırıcılar olduğunu varsayalım. Referans gerilimin ½ beslerken sadece 4 tanesi etkindir. Öncelikli kodlayıcı oluşan ikili kod, çıkış kayıt ve mandallar olduğunu. Bağıl güçlü ve zayıf yanları söylenebilir bu prensip operasyonu Eğer yüksek hızlı cihazlar oluşturmanıza olanak sağlar. Ama gerekli kelime uzunluğunu elde etmek ağır ter zorundadır.

aşağıdaki gibi karşılaştırıcı sayısı için genel formül şöyledir: 2 ^ N N gereklidir altında basamak sayısını koymak. Görülen Önceki örnek yeniden kullanılabilir: ^ 3 = 8, 2. Üçüncü boşaltım için alt toplam 8 karşılaştırıcı olmalıdır. Bu, ilk oluşturulan ADC, ilkesidir. çok uygun değil, bu nedenle sonradan diğer mimari vardı.

Analog-dijital dönüştürücü, ardışık yaklaşım

Algoritma "ağırlıklandırma" Burada kullanılır. Böyle bir prosedür çalışan kısaltın cihazlar, basitçe ADC ardışık faturaları anılacaktır. aşağıdaki gibi işlem ilkesi: Cihaz, giriş sinyali ile ölçülür, ve daha sonra, belirli bir prosedüre göre oluşturulur numaraları ile karşılaştırılmaktadır:

1. olası yarısının takımları referans voltajı.
2. sinyal büyüklüğü sınırı yolculuk №1 üstesinden, bu kalan değere arasında ortada bulunan bir sayısı ile karşılaştırılır. Yani, bizim durumumuzda bu referans gerilimin ¾ olacaktır. referans sinyali bu rakamın altına düşerse, karşılaştırma aynı prensip ile aralığının bir başka bölümü ile gerçekleştirilecektir. Bu örnekte, referans voltajın seçilmesi avantajlı olmaktadır.
3. Aşama 2 bize sonucun N bit verecek n kez tekrarlanmalıdır. Bu karşılaştırmaların N sayısının davranış kaynaklanmaktadır.

tertibatın bu prensip ardışık yaklaşım ADC olan nispeten yüksek bir dönüşüm oranı ile elde edilmesini sağlar. Eğer basit görebilirsiniz ve bu cihazlar vesilelerle çeşitli için idealdir olarak çalışma prensibi,.

Paralel bir analog-dijital dönüştürücüleri

Onlar seri cihaz gibi çalışır. Hesaplama formülü - (2 ^ n), 1. durumda, daha önce ele sağlamak için, (2 ^ 3) -1 karşılaştırıcı gerekir. işlemi için giriş ve bireysel bir referans voltaj karşılaştırma bunların her biri bu cihazlar, spesifik bir dizi kullanarak. Paralel bir analog-sayısal dönüştürücüler oldukça hızlı cihazlardır. Ama bu cihazların yapımında ilkesi bu onların verimlilik önemli gücü gerektirir destek olmaktır. Bu nedenle, içindeki kullanımları uygunsuz pil ile çalışan.

Analog-dijital art arda dengeleme ile dönüştürücü

Bu önceki cihaz olarak benzer bir şekilde çalışır. Bu nedenle, birbirini izleyen dengeleme ADC çalışmasını açıklamak için, yeni başlayanlar için çalışma prensibi parmaklarını tam anlamıyla dikkate alınacaktır. ikilik olguya dayanarak, bu cihazlarda. Diğer bir deyişle, seri karşılaştırma, maksimum değerinin belli bir kısmı ile ölçülen değeri gerçekleştirilir. değerleri ½, 1/8, 1/16 ve benzeri alabilir. Bu nedenle, analog-dijital dönüştürücü, N iterasyon (ardışık aşama) için işlem gerçekleştirebilir. N bit ADC eşittir burada (daha önce yukarıdaki formüller bakmak). özellikle önemli performans tekniği ise Böylece, zaman içinde hatırı sayılır bir kazanç var. kayda değer bir hızda rağmen, bu cihazlar ayrıca, düşük statik hata ile karakterize edilir.

Analog-dijital yük dengeleme (delta-sigma) ile dönüştürücüler

Onun çalışma prensibi az nedeniyle değil, cihazın en ilginç türüdür. Bu giriş gerilimleri birikmiş birleştirici şekilde karşılaştırılır olmasıyla oluşmaktadır. Negatif veya pozitif polarite (bir önceki işlemin sonucu bağlıdır) ile giriş darbesi edilmiştir. Böylece, böyle bir analog-dijital dönüştürücü basit bir izleme sistemi olduğunu söyleyebiliriz. Ama bu karşılaştırma için sadece bir örnektir, bu nedenle anlayabilir neler delta-sigma ADC. işletim sistemi prensibi, ama analog-dijital dönüştürücünün etkili çalışması için yeterli değildir. Sonuç, bir dijital alçak geçiren bir filtreden geçer ve sıfırların sonsuz bir akış vardır. Belli bir bit dizisi oluşturur. Birinci ve ikinci düzenin ADC dönüştürücüleri ayırt.

analogdan dijitale dönüştürücü entegre

Bu yazının bir parçası olarak kabul edilecektir ikincisi, özel bir durumdur. Sonra, bu cihazların çalışmasını açıklar, ancak genel bir düzeyde olacaktır. Bu ADC analog-dijital bas-çek entegrasyonu ile dönüştürücü olduğunu. Böyle bir cihazı karşılamak için olabilir bir dijital multimetre. Onlar yüksek doğruluk sağlayan ve aynı zamanda iyi paraziti bastırmak çünkü bu, şaşırtıcı değildir.

Şimdi işleyiş prensibi üzerine yoğunlaşalım. Bu giriş kondansatör sabit bir süre için ücret gerçeği yatıyor. Tipik olarak, bu süre enerjilendiren cihazı (50 Hz veya 60 Hz), şebeke frekansının biridir. Aynı zamanda bir çoklu olabilir. Bu nedenle, yüksek frekanslı gürültü bastırılır. Eş zamanlı sonucun doğruluğuna elektriğin etkisi dengesiz gerilim güç kaynağı tesviye.

şarj süresi, analog-dijital dönüştürücü sona erdiğinde, kondansatör, belirli bir sabit hızda deşarj olmaya başlar. İç sayaç cihaz bu işlem sırasında oluşturulan saat tonlarının sayısını sayar. performansı daha, zaman aralığı Böylece, daha fazla.

ADC iki zamanlı entegrasyonu yüksek doğruluk ve sahip çözünürlüğü. Bu nedenle, hem de nispeten basit yapının inşasına, bir çip olarak yürütülür. çalışmanın bu tür bir ilke ana dezavantajı - performans şebekeye bağlı olarak. onun yetenekleri frekans güç kaynağı periyodunun süresine bağlı olduğunu unutmayın.

İşte nasıl ADC çift entegrasyon var. Cihazın çalışma prensibi oldukça karmaşık olmasına rağmen, ancak kalite göstergesi sağlar. Bazı durumlarda, bu sadece vazgeçilmezdir.

gerekli ilkesi ile APC bize seç

Diyelim, belirli bir görevle karşı karşıyayız. bizim tüm ihtiyaçlarını karşılayabilecek şekilde hangi cihazı seçmek için? İlk olarak, çözünürlük ve doğruluk bahsedelim. Uygulamada, ikinci birinde çok zayıf bağımlı olmasına rağmen çok sık onlar, karıştı. 12 bit analog-dijital dönüştürücü, 8-bit daha doğru olabileceğini not edin. Bu durumda, çözünürlük - ölçülmüş sinyal giriş aralığına tahsis edilebilir bölümlerinin miktarının bir ölçüsüdür. Bu durumda, 8 bit ADC 2 ⁸ = 256 gibi birimleri vardır.

Hassasiyet - belirli bir giriş geriliminde olması gereken ideal değerlerinden sapma elde edilen toplam dönüşüm sonucudur. Bu ilk parametre ADC sahip potansiyelini karakterize,, ikincisi biz pratikte ne gösterir. Bu nedenle, adım ve yüksek doğruluk nedeniyle gereksinimlerini karşılayacak (örneğin, doğrudan bir analog-sayısal dönüştürücüler) daha basit tür.

fiziksel parametreleri hesaplamak ve etkileşim matematiksel formülü oluşturmak için başlamak için gerekenlere hakkında bir fikir sahibi olmak. Çeşitli bileşenleri ve cihazın yapımında ilkelerini kullanırken onların performansı üzerinde farklı bir etkiye sahip olacaktır, çünkü Önemli statik ve dinamik hataları vardır. Daha ayrıntılı bilgiler her bir spesifik cihazın üreticisi tarafından sunulan teknik belgelerde bulunabilir.

örnek

en ADC SC9711 bakalım. Bu cihazın çalışma prensibi ve boyutu nedeniyle kapasitesinin karmaşıktır. Bu sonuncunun konuşan, bunların gerçekten çok çeşitli olduğu unutulmamalıdır. Bu durumda, örneğin, mümkün olan işlem frekansı 10 MHz, 10 Hz arasında değişir. Başka bir deyişle, saniyede 10 milyon örnekleri yapabilirsiniz! Ve cihazın kendisi katı bir şey değildir ve yapının modüler yapıya sahiptir. Ama genellikle sinyallerin çok sayıda çalışması gereken karmaşık uygulamalarda kullanılır.

Sonuç

Gördüğünüz gibi, ADC doğal olarak farklı çalışma prensipleri vardır. Bu bize kaynaklanan ihtiyaçlarını karşılamak ve böylece mevcut kaynakların makul kullanımını sağlayacak cihazı seçmenize olanak verir.