Ĝenerala principo de operacio de ADC

Ni rigardu la ĉefa gamo de temoj kiuj povas esti atribuita al la principo de la analoga-al-cifereca konvertiloj (ADCs) de malsamaj tipoj. Secuencial konto, sinsekvaj balancadon - kio kuŝas malantaŭ tiu saluto Kio estas la laboranta principo de la ADC de la microcontrolador? Ĉi tiuj kaj aliaj temoj estos diskutita en la kadro de la artikolo. La unuaj tri konsekros al la ĝenerala teorio, kaj la kvara subtitolon studos kiel ili funkcias. Vi povas renkonti diversajn literaturo ADC kaj DAC terminoj. La komenco de funkciado de ĉi tiuj aparatoj estas iomete malsama, do ne konfuzi ilin. Tiel, la artikolo estos konsiderata la konvertiĝo de signaloj de analoga al cifereca, dum la DAC laboras en reverso.

difinon

Antaŭ konsiderante la principon de la ADC, ni eltrovi kio la aparato estas. Analoga al cifereca konvertiloj estas mekanismoj kiuj la fizika kvanto estas konvertita en ekvivalentan nombra reprezento. La komenca parametron povas agi preskaŭ ion ajn - fluo, tensio, kapacitanco, rezisto, rotacio de la ŝafto, la pulson rapideco kaj tiel plu. Sed por havi certecon, ni laboras kun nur unu konvertiĝo. Tiu "kodo tensio". La elekto de ĉi tiu verko formato ne estas hazarda. Post la ADC (la komenco de funkciado de ĉi aparato) kaj siaj ecoj estas plejparte dependaj de kia mezuro koncepto estas uzata. Tiu rilatas al la procezo de komparo certan valoron kun antaŭe establitaj normo.

karakterizaĵoj ADC

La ĉefa iom povas nomi kaj la konvertiĝo imposto. Unua esprimitaj en pecoj, kaj la dua - en specimenoj sekundo. Moderna analoga-al-cifereca konvertiloj eble 24 bitoj aŭ la konvertiĝo rapido, kiu venas al GSPS unuoj. Notu ke la ADC povas samtempe provizi vin per la uzo de nur unu el liaj karakterizaĵoj. La plej granda lia okupas, la pli malfacila labori kun la aparato, kaj ĝi estas pli multekosta mem. Sed la utilo povas esti akiri la necesajn iom profundo prezento de oferi la rapidon de la instrumento.

ADC tipoj

Komenco de operacio varias inter malsamaj grupoj de aparatoj. Ni konsideras la jenajn tipojn:

1. Ekde rekta konvertiĝo.
2. Kun sinsekvaj proksimuma kalkulado.
3. Kun paralela transformo.
4. Analoga-al-diĝita konvertilo kun balancadon zorge (delta-sigma).
5. Integrante ADC.

Estas multaj aliaj tipoj de transportadora kaj kombinitaj, kiuj havas proprajn specialajn karakterizaĵojn de malsamaj arkitekturo. Sed tiuj specimenoj, kiu estos konsiderata kadre de artikoloj estas de intereso ĉar ili ludas ekzemplan rolon en lia niĉo aparatoj specifecon. Do ni ekzamenas la principo de la ADC, kaj ankaŭ ĝia dependeco de la fizika aparato.

Rekta analoga al cifereca konvertiloj

Ili iĝis tre populara en la 60-70-ies de la lasta jarcento. En la formo de cirkvitoj integritaj estas produktataj per 80. Estas tre simpla, eĉ primitiva aparatoj kiuj ne fanfaronas pro signifa ciferojn. Ilia kapablo estas tipe 6-8 pecoj kaj la rapido malofte superas 1 GSPS.

La komenco de funkciado de ĉi tiu tipo de ADC estas ke sur la plus enigoj de comparadores eniga signalo samtempe. Sur la negativa fina stacio tensio estas certa valoro. Kaj tiam la aparato determinas lian operacion. Ĉi tiu estas farita danke al la referenco tensio. Ni supozu, ke ni havas mekanismon kie 8 comparadores. Dum manĝado ½ de la referenco tensio estas ŝaltita nur 4 el ili. La prioritato codificador formis binara kodo, kiu estas produktado registro kaj picaportes. Relativa fortojn kaj malfortojn povas diri , ke tiu principo de operacio permesas krei rapidega aparatoj. Sed akiri la bezonata vorto longo devas ŝviti peze.

La ĝenerala formulo por la nombro de comparadores estas la jena: 2 ^ N. Sub N necesas meti la kvanto de ciferoj. Vidita antaŭa ekzemplo povas esti uzata denove: 2 ^ 3 = 8. Subtotal por tria elfluon devas esti 8 comparadores. Jen la principo de la ADC, kiu estis kreitaj unue. Ne tre oportuna, do poste estis aliaj arkitekturo.

Analog-al-cifereca konvertiloj, sinsekvaj proksimuma kalkulado

algoritmo "ponderación" estas uzata ĉi tie. Mallongigi aparatoj funkcii je tia procedo, nomata simple kiel ADC sinsekvaj kalkuloj. La principo de funkciado estas la sekva: la aparato estas mezurata per la eniga signalo, kaj poste ĝi komparas kun la nombroj, kiuj estas generita laŭ certa procedo:

1. Aroj de eblaj duonon de la referenco tensio.
2. Se la signalo grandon limo venki vojaĝo №1, ĝi komparas kun kelkaj kiuj kuŝas meze inter la ceteraj valoro. Do, en nia kazo ĝi estos ¾ de la referenco tensio. Se la referenco signalo falas mallonga de ĉi tiu figuro, la komparo estos farita kun alia parto de la intervalo de la sama principo. En ĉi tiu ekzemplo, ¼ de la referenco tensio.
3. Paŝo 2 devas esti ripetita n fojoj, kio donos al ni la N bitoj de la rezulto. Ĉi tio estas pro la konduto de N da komparoj.

Tiu principo de la aparato permesas akiri kun relativa alta konvertiĝo imposto, kiuj estas sinsekvaj proksimuma kalkulado ADCs. La principo de operacio, kiel vi povas vidi, simpla, kaj ĉi tiuj aparatoj estas idealaj por diversaj okazoj.

Paralela analoga-al-cifereca konvertiloj

Ili laboras kiel seria aparato. Ŝtono formulo - (2 ^ n) -1. Por la kazo konsiderita antaŭe, ni bezonas (2 ^ 3) -1 comparadores. Por operacio uzanta specifan aron de tiuj aparatoj, ĉiu el kiuj povas kompari la enigo kaj individua referenco tensio. Paralela analoga-al-cifereca konvertiloj estas sufiĉe rapidaj aparatoj. Sed la principo de konstruo de ĉi tiuj aparatoj estas ke por subteni iliajn efikeco postulas signifan potencon. Sekve, ilia uzo en baterio-funkciigita nekonvena.

Analoga-al-diĝita konvertilo kun pluaj balancadon

Ĝi funkcias en simila maniero kiel la antaŭa aparato. Tial, por klarigi la funkciadon de sinsekvaj balancadon ADC, la principo de operacio por komencantoj estos konsiderita laŭvorte sur la fingroj. En ĉi tiuj mekanismoj bazitaj en la fenomeno de la dicotomía. Alivorte, la seria komparo efektivigas mezurita valoro kun certa parto de la maksimuma valoro. Eblas preni valorojn ½, 1/8, 1/16 kaj tiel plu. Sekve, analoga-al-cifereca konvertilo povas fari la procezo por N ripetoj (sinsekvaj paŝoj). En gxi N egalas la iom ADC (rigardi la antaŭe supre formuloj). Tiel, ni havas konsiderindan gajnon ĝustatempe, se ĝi estas precipe grava agado teknikon. Malgraŭ la konsiderinda rapido, ĉi tiuj aparatoj ankaŭ karakterizas por malalta statika eraron.

Analog-al-cifereca konvertiloj kun zorge balanci (delta-sigma)

Estas la plej interesa tipo de aparato, ne laste pro lia mastruma principo. Ĝi konsistas en, ke la enigo tensioj estas komparitaj por ke la amasigita integrador. Ĉu enigo pulsos kun negativa aŭ pozitiva polaridad (dependas de la rezulto de la antaŭa operacio). Tiel, ni povas diri ke tia analoga-al-cifereca konvertilo estas simpla sekvado sistemo. Sed tio estas nur ekzemplo por komparo, do vi povas kompreni kion la delto-sigmo ADC. Komenco de funkciado sistemo, sed por la efika operacio de la analoga-al-cifereca konvertilo ne sufiĉas. La fina rezulto estas senfina fluo de oni kaj nuloj, kiuj iras tra cifereca malalta-pasa filtrilo. Ili formas certan iom sinsekvo. Distingi ADC konvertiloj de la unua kaj dua ordo.

Integrante analoga-al-cifereca konvertilo

Ĉi tiu estas speciala okazo de la lasta, kiu estos konsiderata kiel parto de la artikolo. Tuj, ni priskribos la funkciado de ĉi tiuj aparatoj, sed sur ĝenerala nivelo. Tiu ADC estas analoga-al-cifereca konvertilo kun puŝo-tiro integriĝo. Renkonti tian aparato povas esti cifereca Multkomptilo-. Kaj tio ne estas mirinda, ĉar ili provizas grandan precizecon kaj samtempe bone subpremi enmiksiĝo.

Nun ni koncentras sur lia principo de operacio. Ĝi kuŝas en tio, ke la enigo kondensilo estas ŝargita por fiksa tempo. Tipe, ĉi tiu periodo estas unu el la elektra reto ofteco kiu potencoj la aparato (50 Hz aŭ 60 Hz). Ĝi povas ankaŭ esti pluraj. Tiel, altfrekvenca bruo estas elstrekita. Samtempe ebenigis influo malstabila tensio povon fonto de elektro en la precizeco de la rezulto.

Kiam la akuzo tempo finiĝas analoga-cifereca konvertilo, la kondensilo komencas eligi per speciala fiksa rapideco. Interna vendotablo aparato rakontas la numeron de horloĝo pulsos kiuj formiĝas dum ĉi tiu procezo. Tiel, la pli longa la intertempo de tempo, la pli granda la prezento.

ADC twostroke integriĝo havas grandan precizecon kaj rezolucion. Pro tio, kaj ankaŭ la konstruo de relative simpla strukturo, estas ekzekutitaj kiel blato. La ĉefa malavantaĝo de tia principo de laboro - depende de la agado reto. Memoru ke liaj kapabloj estas ligitaj al la daŭro de la ofteco nutrado periodo.

Jen kiel la ADC duobla integriĝo. La principo de operacio de la aparato kvankam ĝi estas sufiĉe kompleksa, sed havigas la kvaliton indikiloj. En iuj kazoj, ĉi tio estas simple nemalhavebla.

Elektu APC ni kun la necesa principo de

Imagu ke ni frontas specifa tasko. Kiun elekti la aparato tiel ke ĝi povas plenumi ĉiujn niajn bezonojn? Unue, ni parolu pri la rezolucio kaj precizeco. Tre ofte ili estas konfuzita, kvankam praktike ili estas tre malforte dependas de la dua unu. Notu ke 12-bita analoga-al-cifereca konvertilo povas esti malpli preciza ol la de 8 bitoj. En ĉi tiu kazo, rezolucio - estas mezuro de la kvanto de segmentoj povas esti asignita al la laŭmezura signalo eniga gamo. Tiel, la 8-bita ADC posedi Aŭgusto ² = 256 tiaj unuoj.

Precizeco - estas la totala konvertiĝo rezulto akiris devio de la idealaj valoroj, kiuj devus esti je donita enigo tensio. Tio estas, la unua parametro karakterizas la potencial kiu havas la ADC kaj la dua montras, kion ni havas en praktiko. Sekve, ni povas paŝi supren kaj pli simpla tipo (ekzemple, rekta analogaĵo-al-cifereca konvertiloj), kiu renkontas la postulojn pro lia alta precizeco.

Havi ideon de kio ĝi prenas komenci kalkuli la fizikaj parametroj kaj konstrui matematika formulo de interago. Gravaj estas statika kaj dinamika eraroj, ĉar kiam uzanta la diversaj komponantoj kaj principoj de konstruado de la aparato ili havos malsaman efikon sur sia efikeco. Pli detala informo troviĝas en la teknika dokumentado proponitaj de la fabrikanto de ĉiu specifa aparato.

ekzemple

Ni rigardu la ADC SC9711. La mastruma principo de ĉi tiu aparato estas kompleksa pro ĝia grandeco kaj kapacito. Parolante pri la lasta, ni notu, ke ili estas vere diversaj. Tiel, ekzemple, eble operacio frekvenco varias de 10 Hz al 10 MHz. Alivorte, ĝi povas fari 10 milionoj specimenoj por dua! Kaj la aparato mem ne estas io solida kaj havas modula konstruado de la strukturo. Sed ĝi estas kutime uzita en kompleksa aplikoj kie vi bezonas labori kun granda nombro de signaloj.

konkludo

Kiel vi povas vidi, ADCs esence havas malsamajn principojn de operacio. Ĉi tio nin permesas elekti la aparato kiu kontentigos levitaj bezonoj kaj tiel permesi racia uzo de disponeblaj rimedoj.