Ზოგადი პრინციპი ოპერაციის ADC

მოდით შევხედოთ ძირითადი რიგი საკითხები, რომელიც შეიძლება მიეკუთვნოს პრინციპი ანალოგი-ის ციფრული გარდამქმნელები (ADCs) სხვადასხვა ტიპის. Sequential ანგარიში, თანმიმდევრული დაბალანსება - რა იმალება ეს სიტყვები? რა არის მუშაობის პრინციპის თანახმად ADC საქართველოს microcontroller? ეს და სხვა საკითხები იქნება განხილული ფარგლებში სტატიაში. პირველი სამი დაეთმობა ზოგადი თეორია და მეოთხე subtitle შეისწავლიან, თუ როგორ მუშაობს. თქვენ შეხვდებით სხვადასხვა სახის ლიტერატურული ADC და DAC თვალსაზრისით. პრინციპი ოპერაციის ამ მოწყობილობების ოდნავ განსხვავებული, ასე რომ არ აღრეული მათ. აქედან გამომდინარე, სტატიაში განხილული იქნება კონვერტაციის სიგნალები ანალოგურიდან ციფრულ, ხოლო DAC მუშაობს საპირისპირო.

განმარტება

ადრე თუ გავითვალისწინებთ პრინციპი ADC, მოდით გავარკვიოთ, თუ რა მოწყობილობა. ანალოგი ციფრული გარდამქმნელები მოწყობილობების, რომ ფიზიკური რაოდენობა გარდაიქმნება შესაბამისი რიცხვითი წარმომადგენლობა. თავდაპირველი პარამეტრი შეიძლება იმოქმედოს თითქმის არაფერი - მიმდინარე, ძაბვის, ტევადობას, წინააღმდეგობა, როტაცია shaft, პულსის სიხშირე და ასე შემდეგ. მაგრამ იმისათვის, რომ რეალობაა, ჩვენ ვიმუშავებთ მხოლოდ ერთი კონვერტაციის. ეს "კოდი ძაბვის". არჩევანი ამ სამუშაოს ფორმატი შემთხვევითი არ არის. მას შემდეგ, რაც ADC (პრინციპი ოპერაციის ამ მოწყობილობის) და მისი თვისებები დიდად არიან დამოკიდებულნი, თუ რა სახის საზომი კონცეფცია გამოიყენება. ეს ეხება პროცესი შედარებით გარკვეული მნიშვნელობა ერთად ადრე დადგენილი სტანდარტი.

მახასიათებლები ADC

მთავარი bit შეიძლება ეწოდოს, და კონვერტაციის კურსი. პირველად გამოთქვა ბიტი, და მეორე - ნიმუშები მეორე. თანამედროვე ანალოგი-ის ციფრული გარდამქმნელები შეიძლება ჰქონდეს 24-bit ან კონვერტაციის სიჩქარე, რომელიც მოდის GSPS ერთეული. გაითვალისწინეთ, რომ ADC ერთდროულად მოგაწვდით გამოყენება მხოლოდ ერთი მისი მახასიათებლები. უფრო მეტი მათი შესრულება, უფრო რთული მუშაობა მოწყობილობა, და ეს არის უფრო ძვირი თავად. მაგრამ სარგებელი შეიძლება მიიღონ საჭირო ცოტა სიღრმე შესრულების ხარჯზე სიჩქარე ინსტრუმენტი.

ADC სახის

პრინციპი ოპერაციის მერყეობს სხვადასხვა ჯგუფებს შორის მოწყობილობები. ჩვენ მიგვაჩნია, რომ შემდეგი სახის:

1. მას შემდეგ, რაც პირდაპირი კონვერტაციის.
2. თანმიმდევრული დაახლოებას.
3. პარალელურად ტრანსფორმაციის.
4. Analog-to-ციფრული კონვერტორი ერთად დაბალანსება ბრალდებით (დელტა-sigma).
5. აერთიანებს ADC.

არსებობს უამრავი სხვა სახის კონვეიერის და კომბინირებული, რომელსაც აქვს საკუთარი განსაკუთრებული მახასიათებლები სხვადასხვა არქიტექტურა. მაგრამ იმ ნიმუშები, რომელიც გათვალისწინებული იქნება ფარგლებში სტატიები ინტერესი, რადგან ისინი თამაშობენ სამაგალითო როლი თავისი ნიშა მოწყობილობები, როგორიცაა სპეციფიკას. ამიტომ, მოდი გამოვიკვლიოთ პრინციპი ADC, ისევე, როგორც მის დამოკიდებულებას ფიზიკური მოწყობილობა.

პირდაპირი ანალოგი ციფრული გარდამქმნელები

ისინი გახდნენ საკმაოდ პოპულარულია 60-70-იან წლებში გასული საუკუნის. სახით ინტეგრალური სქემები იწარმოება 80. ეს არის ძალიან მარტივი, თუნდაც პრიმიტიული მოწყობილობების, რომ ვერ დაიკვეხნის მნიშვნელოვანი მოღვაწეები. მათი მოცულობა, როგორც წესი, 6-8 ბიტი, და სიჩქარე იშვიათად აღემატება 1 GSPS.

პრინციპი ოპერაციის ამ ტიპის ADC არის, რომ plus საშუალებებით შედარების შეტანის სიგნალი ერთდროულად. On უარყოფითი ტერმინალი ძაბვის გარკვეული მნიშვნელობა. და შემდეგ მოწყობილობის განსაზღვრავს მისი ოპერაცია. ეს კეთდება წყალობით მინიშნება ძაბვის. დავუშვათ, რომ ჩვენ გვაქვს მოწყობილობა, სადაც 8 შედარების. როდესაც კვების ½ მინიშნება ძაბვის ჩართულია მხოლოდ 4 მათგანი. პრიორიტეტი აპარატი ჩამოყალიბდა ორობითი კოდი, რომელიც არის გამომავალი რეგისტრაცია და latches. შედარებითი ძლიერი და სუსტი მხარეები, შეიძლება ითქვას , რომ ეს პრინციპი ოპერაცია საშუალებას გაძლევთ შექმნათ მაღალი სიჩქარით მოწყობილობები. მაგრამ მიიღოს საჭირო სიტყვის სიგრძე უნდა ოფლი მძიმედ.

ზოგადი ფორმულა რაოდენობის შედარების ასეთია: 2 ^ N. Under N აუცილებელია იმისათვის, რომ რაოდენობის ციფრები. ნანახია წინა მაგალითად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ისევ: 2 ^ 3 = 8. ჯამი მესამე გამონადენი უნდა იყოს 8 შედარების. ეს არის პრინციპი ADC, რომელიც შეიქმნა პირველი. არ არის ძალიან მოსახერხებელი, ასე რომ შემდგომში იქ სხვა არქიტექტურა.

Analog-to-ციფრული გარდამქმნელები, თანმიმდევრული მიახლოების

ალგორითმი "წონის" არის აქ გამოყენებული. შემცირება მოწყობილობები ფუნქციონირებს ასეთი პროცედურა, მოხსენიებული როგორც უბრალოდ ADC თანმიმდევრული გადასახადები. მუშაობის პრინციპი ასეთია: მოწყობილობის იზომება შეყვანის სიგნალი, და შემდეგ იგი შედარებით ნომრები, რომლებიც გამომუშავებული მიხედვით გარკვეული პროცედურა:

1. კომპლექტი შესაძლებელია ნახევარი მინიშნება ძაბვის.
2. თუ სიგნალი მასშტაბები ზღვარი გადალახოს მოგზაურობა №1, იგი შედარებით ნომერი, რომელიც მდგომარეობს მიდუეი შორის დარჩენილი ღირებულება. ასე რომ, ჩვენს შემთხვევაში ეს იქნება ¾ მინიშნება ძაბვის. თუ მინიშნება სიგნალი ასახული, ეს მაჩვენებელი, შედარებით ჩატარდება მეორე ნაწილი ინტერვალით ერთი და იგივე პრინციპი. ამ მაგალითად, ¼ მინიშნება ძაბვის.
3. ნაბიჯი 2 უნდა განმეორდეს n ჯერ, რაც მოგვცემს N ბიტი შედეგი. ეს არის იმის გამო, რომ ქცევის N რაოდენობის შედარება.

ეს პრინციპი აპარატის საშუალებას აძლევს მიიღონ ნათესავი მაღალი კონვერტაციის კურსი, რომლებიც თანმიმდევრული დაახლოების ADCs. მუშაობის პრინციპი, როგორც ხედავთ, მარტივი და ამ მოწყობილობების იდეალურია სხვადასხვა შემთხვევები.

პარალელური ანალოგი-ის ციფრული გარდამქმნელები

ისინი მუშაობენ, როგორც სერიული მოწყობილობა. გამოთვლის ფორმულა - (2 ^ n) -1. იმ შემთხვევაში, განიხილება ადრე, ჩვენ გვჭირდება (2 ^ 3) -1 შედარების. ოპერაციის გამოყენებით კონკრეტული მასივი ამ მოწყობილობები, რომელთაგან თითოეული შეიძლება შედარება შემავალი და ინდივიდუალური მინიშნება ძაბვის. პარალელური ანალოგი-ის ციფრული გარდამქმნელები საკმაოდ სწრაფი მოწყობილობები. მაგრამ პრინციპი სამშენებლო ამ მოწყობილობების, რომ ხელი შეუწყოს მათი ეფექტურობა მოითხოვს მნიშვნელოვანი ძალა. აქედან გამომდინარე, მათი გამოყენება ბატარეის იკვებება შეუსაბამო.

ანალოგური ციფრული კონვერტერი თანმიმდევრული დაბალანსება

იგი მუშაობს ისე, როგორც წინა მოწყობილობა. ამიტომ, რათა ავუხსნათ ოპერაციის ზედიზედ დაბალანსება ADC, პრინციპი ოპერაციის დამწყებთათვის ჩაითვლება ფაქტიურად თითების. ამ მოწყობილობების საფუძველზე ფენომენი dichotomy. სხვა სიტყვებით, სერიული შედარებით ხორციელდება იზომება ღირებულების გარკვეული ნაწილის მაქსიმალური მნიშვნელობა. შეუძლია ღირებულებების ½, 1/8, 1/16 და ასე შემდეგ. აქედან გამომდინარე, ანალოგი-ის ციფრული კონვერტორი შეუძლია შეასრულოს პროცესი N iterations (თანმიმდევრული ნაბიჯები). რაში N ტოლია ცოტა ADC (შევხედოთ ადრე ზემოთ ფორმულები). აქედან გამომდინარე, ჩვენ გვაქვს მნიშვნელოვანი მომატება დროს, თუ ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, შესრულების ტექნიკა. მიუხედავად იმისა, რომ მნიშვნელოვანი სიჩქარე, ეს მოწყობილობები ასევე ხასიათდება დაბალი სტატიკური შეცდომა.

Analog-to-ციფრული გარდამქმნელები ბრალდებით დაბალანსების (დელტა-sigma)

ეს არის ყველაზე საინტერესო ტიპის მოწყობილობა, თუნდაც იმის გამო, რომ მისი ოპერაციული პრინციპი. იგი მოიცავს რომ შეყვანის ძაბვის შედარებით, ასე რომ დაგროვილი ინტეგრატორი. შეყვანის pulses უარყოფითი ან დადებითი პოლარობის (ეს დამოკიდებულია შედეგად წინა ოპერაცია). ამდენად, შეიძლება ითქვას, რომ ასეთი ანალოგი-ის ციფრული Converter არის მარტივი ნავიგაციის სისტემა. მაგრამ ეს მხოლოდ მაგალითია შედარებით, ასე რომ თქვენ მესმის , რა delta-sigma ADC. პრინციპი ოპერაციის სისტემა, მაგრამ ეფექტური ფუნქციონირების ანალოგური ციფრული კონვერტერი არ არის საკმარისი. საბოლოო ჯამში, გაუთავებელი ნაკადი პირობა და zeros, რომელიც გადის ციფრული დაბალი შემოვლით ფილტრი. ისინი ქმნიან გარკვეულ ცოტა თანმიმდევრობით. განასხვავებენ ADC კონვერტორები პირველი და მეორე მიზნით.

აერთიანებს ანალოგურ-ციფრული კონვერტერი

ეს არის სპეციალური შემთხვევაშიც, რომელიც განიხილება, როგორც ნაწილი სტატიაში. შემდეგი, ჩვენ აღწერს ოპერაციის ამ მოწყობილობების, მაგრამ ზოგადი დონეზე. ეს ADC არის ანალოგი-ის ციფრული კონვერტორი ბიძგი-დახევის ინტეგრაციას. შეხვდება ასეთი მოწყობილობა შეიძლება იყოს ციფრული multimeter. და ეს გასაკვირი არ არის, იმიტომ, რომ მათ მაღალი სიზუსტით და ამავე დროს კარგად აღსაკვეთად ჩარევა.

ახლა მოდით ფოკუსირება მისი მუშაობის პრინციპი. ეს მდგომარეობს იმაში, რომ შეყვანის capacitor ბრალი ფიქსირებული დრო. როგორც წესი, ამ პერიოდში ერთ-ერთი მაგისტრალური სიხშირე, რომელიც უფლებამოსილების მოწყობილობა (50 Hz და 60 Hz). მას ასევე შეუძლია იყოს მრავალჯერადი. ამგვარად, მაღალი სიხშირის ხმაური აღკვეთილი. პარალელურად შეცვალეს გავლენა არასტაბილური ძაბვის წყაროს ელექტროენერგიის სიზუსტეს შედეგი.

როდესაც ბრალდებით დრო დამთავრდა ანალოგური ციფრული კონვერტორი, capacitor იწყება განმუხტვა კონკრეტული ფიქსირებული სიჩქარე. შინაგან counter მოწყობილობა ითვლის საათის pulses რომლებიც გამომუშავებული ამ პროცესში. ამდენად, აღარ დროის ინტერვალი, უფრო დიდი შესრულება.

ADC twostroke ინტეგრაციის მაღალი სიზუსტით და გაფართოება. იმის გამო, რომ ეს, ისევე როგორც მშენებლობის შედარებით მარტივი სტრუქტურა, ისინი დახვრიტეს, როგორც ჩიპი. მთავარი პრობლემა ასეთი პრინციპი მუშაობს - დამოკიდებულია შესრულების ქსელში. გახსოვდეთ, რომ მისი შესაძლებლობები მიბმული ხანგრძლივობა სიხშირე ელექტრომომარაგება პერიოდში.

აი, როგორ ADC ორმაგი ინტეგრაციას. მუშაობის პრინციპი მოწყობილობის მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის საკმაოდ რთული, მაგრამ ის უზრუნველყოფს ხარისხის მაჩვენებლები. ზოგიერთ შემთხვევაში, ეს უბრალოდ აუცილებელია.

არჩევა APC ჩვენთვის აუცილებელი პრინციპი

ვთქვათ, ჩვენ წინაშე კონკრეტული ამოცანა. რომელი აირჩიოს მოწყობილობის ისე, რომ მას შეუძლია დააკმაყოფილოს ყველა ჩვენი საჭიროებების მქონე? პირველ რიგში, მოდით ვისაუბროთ რეზოლუციის და სიზუსტეს. ძალიან ხშირად ისინი დაბნეული, თუმცა პრაქტიკაში ისინი ძალიან სუსტად დამოკიდებული მეორე. გაითვალისწინეთ, რომ 12-bit ანალოგური ციფრული კონვერტერი ნაკლებად ზუსტი შეიძლება იყოს, ვიდრე 8-bit. ამ შემთხვევაში, რეზოლუცია - არის ღონისძიების რაოდენობა სეგმენტების შეიძლება გამოყოფილი მოზომილი სიგნალი შეტანის სპექტრი. ამდენად, 8-bit ADC ფლობენ ² აგვისტოს = 256 ასეთი ერთეული.

სიზუსტე - მთლიანი კონვერტაციის შედეგად მიღებული გადახრა იდეალური ღირებულებები, რომელიც უნდა იყოს შეყვანილი ძაბვის. რომ არის, პირველი პარამეტრი ახასიათებს პოტენციალი, რომ აქვს ADC, ხოლო მეორე, რა გვაქვს პრაქტიკაში. აქედან გამომდინარე, შეიძლება გააძლიეროს და უფრო მარტივი ტიპის (მაგალითად, პირდაპირი ანალოგი-ის ციფრული გარდამქმნელები), რომელიც აკმაყოფილებს მოთხოვნებს გამო მაღალი სიზუსტით.

აქვს იდეა, თუ რა სჭირდება დაიწყოს გამოთვლა ფიზიკური პარამეტრების და მშენებლობა მათემატიკური ფორმულა ურთიერთქმედების. მნიშვნელოვანია, რომ ისინი სტატიკური და დინამიური შეცდომები, რადგან, როდესაც გამოყენებით სხვადასხვა კომპონენტები და პრინციპები სამშენებლო მოწყობილობა მათ ექნებათ განსხვავებული გავლენა მისი შესრულება. უფრო დეტალური ინფორმაცია შეგიძლიათ იხილოთ ტექნიკური დოკუმენტაცია მიერ შემოთავაზებული მწარმოებელი ყოველი კონკრეტული მოწყობილობა.

მაგალითად

მოდით შევხედოთ ADC SC9711. ოპერაციული პრინციპი ამ მოწყობილობის რთული, რადგან მისი ზომა და მოცულობა. საუბრისას ამ უკანასკნელის, უნდა აღინიშნოს, რომ ისინი მართლაც მრავალფეროვანია. ასე, მაგალითად, შესაძლებელია ოპერაციის სიხშირე მერყეობს 10 Hz 10 MHz. სხვა სიტყვებით, მას შეუძლია მიიღოს 10 მილიონი ნიმუშები წამში! და მოწყობილობის თავად არ არის რაღაც მყარი და აქვს მოდულარული მშენებლობა სტრუქტურა. მაგრამ ეს, როგორც წესი, გამოიყენება კომპლექსური პროგრამები, სადაც თქვენ უნდა ვიმუშაოთ დიდი რაოდენობით სიგნალები.

დასკვნა

როგორც ხედავთ, ADCs არსებითად აქვს სხვადასხვა პრინციპების ოპერაცია. ეს საშუალებას გვაძლევს, აირჩიეთ მოწყობილობა, რომელიც დააკმაყოფილებს, რომელიც წარმოიქმნება საჭიროებები და ამით საშუალებას გონივრული გამოყენების რესურსი.