Общ принцип на работа на ADC

Нека да разгледаме основната гама от въпроси, които могат да бъдат приписани на принципа на преобразуватели аналогово-цифров (ADCs) от различен тип. Последователно сметка, следващ баланс - какво се крие зад тези думи? Какъв е принципа на действие на АЦП на микроконтролера? Тези и други въпроси ще бъдат обсъдени в рамките на статията. Първите трима ще бъде посветен на общата теория, а четвъртата субтитрите ще се обучават как те работят. Можете да се срещнете различни литература ADC и КПР условия. Принципът на работа на тези устройства е малко по-различно, така че не ги обърка. По този начин, то тя ще се счита за превръщането на сигнали от аналогово към цифрово, а КПР работи в обратна посока.

дефиниция

Преди да се има предвид принципът на ADC, нека да разберете какво устройството е. Аналогово-цифров преобразувател са устройства, които физическото количество се превръща в съответния цифров представяне. Първоначалната параметър може да действа почти всичко - ток, напрежение, капацитет, съпротивление, въртене на вала, честотата на пулса и така нататък. Но, за да има сигурност, ние ще работим само с една реализация. Тази "код напрежение". Изборът на тази работа формат не е случайно. След ADC (на принципа на работа на това устройство) и неговите характеристики са до голяма степен зависи от това какъв вид понятие се използва измерване. Това се отнася до процес на сравняване определена стойност с предварително установен стандарт.

характеристики ADC

Основната малко може да се нарече, а процентът на реализация. Първо, изразено в бита, а вторият - в проби секунда. Съвременните аналогово-цифрови преобразуватели, могат да имат 24-битова или скоростта на реализация, който идва на спонсорираните реклами в Gmail единици. Имайте предвид, че ADC може едновременно да ви осигури използването само на един от неговите характеристики. По-голямата им изпълнение, толкова по-трудно да се работи с устройството, а то е по-себе си скъпи. Но ползата може да бъде, за да получат необходимата производителност битова дълбочина, като се жертва на скоростта на инструмента.

видове ADC

Принцип на действие варира между различните групи от устройства. Ние считаме, че от следните типове:

1. Тъй като директна реализация.
2. С последователното приближение.
3. С паралелно трансформация.
4. Аналогово-цифров преобразувател с такса за балансиране (делта-сигма).
5. Интегриране на ADC.

Има много други видове конвейер и комбинирани, които имат свои специфични характеристики на различна архитектура. Но тези проби, които ще бъдат разгледани в рамките на членове представляват интерес, тъй като те играят ролята на водещ пример в своята ниша устройства, като специфичност. Така че нека да разгледаме принципа на ADC, както и зависимостта от физическото устройство.

Директен аналогово-цифрови преобразуватели

Те са станали доста популярни през 60-70-те години на миналия век. Под формата на интегрални схеми са произведени с 80-те години. Това е много проста, дори примитивни устройства, които не могат да се похвалят значещи цифри. Техният капацитет е обикновено 6-8 бита, и скоростта рядко надвишава 1 спонсорираните реклами в Gmail.

Принципът на работа на този тип ADC е, че на входа на плюс за сравнение на входния сигнал едновременно. На отрицателната клема напрежение е определена стойност. И тогава устройството определя неговата работа. Това се прави, благодарение на опорно напрежение. Нека приемем, че имаме устройството, 8 за сравнение. При хранене на ½ от референтната напрежение е разрешено само 4 от тях. енкодер приоритет формира двоичен код, който се извежда регистър и ключалки. Относителни силни и слаби страни може да се каже , че този принцип на работа ви позволява да създадете високоскоростни устройства. Но за да се получи необходимата дължина дума трябва да се поти силно.

Общата формула за броя на сравняваните е както следва: 2 ^ N. При N е необходимо да се постави броя на цифрите. Гледан предишния пример може да се използва отново: 2 ^ 3 = 8. Междинна сума за трети разряд, трябва да бъде 8 сравнение. Това е принципът на ADC, които за първи път са създадени. Не е много удобно, така че след това е имало друга архитектура.

Аналогово-цифрови преобразуватели, с последователното приближение

алгоритъм "претегляне" се използва тук. Скъсете устройства, работещи при такава процедура, посочени просто като ADC последователни сметки. Принципът на действие е следният: устройството се измерва от входния сигнал, и след това се сравнява с номера, които са генерирани съгласно определена процедура:

1. Комплекти възможно половината от референтната напрежение.
2. Ако ограничението за големината на сигнала преодолее пътуване №1, той се сравнява с число, което е по средата между остатъчната стойност. Така че, в нашия случай това ще бъде ¾ от референтната напрежение. Ако референтния сигнал отговаря на тази фигура, сравнението се провежда с друга част от интервала от същия принцип. В този пример, ¼ от референтната напрежение.
3. Етап 2 се повтаря п пъти, което ще ни даде N бита на резултата. Това се дължи на поведението на N брой сравнения.

Този принцип на устройството позволява да се получи с относително висока скорост на превръщане, които са последователни сближаване ADCs. Принципът на работа, както можете да видите, просто, и тези устройства са идеални за най-различни поводи.

Паралелно аналогово-цифрови преобразуватели

Те работят като серийно устройство. Изчисляване формула - (2 ^ п) -1. За случая разглежда по-горе, трябва (2 ^ 3) -1 сравнение. За работа с помощта на специален набор от тези устройства, всяко от които може да се сравни на входа и на индивидуалното референтно напрежение. Паралелни аналогово-цифрови преобразуватели са сравнително бързи устройства. Но принципът на изграждане на тези устройства е, че в подкрепа на тяхната ефективност изисква значителна мощност. Следователно, използването им в батерии неподходящо.

Аналогово-цифров преобразувател с последователно балансиране

Тя работи по същия начин, както на предишната устройството. Ето защо, за да се обясни действието на следващ балансиране ADC, принципа на действие за начинаещи ще се счита буквално на пръстите на ръцете. В тези устройства, базирани на феномена на дихотомията. С други думи, серийния Сравнението се извършва измерената стойност с определена част от максималната стойност. Може да вземе ценности ½, 1/8, 1/16 и така нататък. Ето защо, аналогово-цифров преобразувател може да изпълнява процеса на N повторения (последователни стъпки). Където п е равно на малко ADC на (погледнете по-рано по-горе формули). По този начин, ние имаме значителен печалба във времето, ако тя е особено важна техника на изпълнението. Въпреки значително скоростта, тези устройства също се характеризират с ниско статично грешка.

Аналогово-цифрови преобразуватели, с такса за балансиране (делта-сигма)

Това е най-интересен типа на устройството, не на последно място благодарение на своята операционна принцип. Тя се състои в това, че входните напрежения се сравняват така че натрупаната интегратора. Има входни импулси с отрицателен или положителен поляритет (това зависи от резултата от предишната операция). По този начин, можем да кажем, че такъв аналогово-цифров преобразувател е проста система за проследяване. Но това е само един пример за сравнение, така че да можете да разберете какво делта-сигма на ADC. Принцип на работа на системата, но за ефективната работа на преобразувателя за аналогово-цифров не е достатъчно. Крайният резултат е безкраен поток от единици и нули, която минава през цифров нискочестотен филтър. Те образуват определена битова последователност. Разграничаване ADC конвертори на първи и втори ред.

Интегриране на аналогово-цифров преобразувател

Това е специален случай на последния, който ще се разглежда като част от статията. След това, ние ще опишем работата на тези устройства, но на общо основание. Това ADC е аналогово-цифров преобразувател с лицеви издърпайте интеграция. За да отговори на такова устройство може да бъде цифров мултицет. И това не е изненадващо, тъй като те осигуряват висока точност и в същото време добре подтискане на интерференцията.

Сега нека да се съсредоточи върху своята принцип на работа. Тя се състои в това, че на входа кондензатор се начислява за определен период от време. Обикновено този период е един от честотата на електрическата мрежа, която захранва устройство (50 Hz или 60 Hz). Тя може да е кратно. По този начин, с висока честота на шума се потиска. Едновременно с изравнени влияние нестабилното напрежение захранващ източник на електрическа енергия по отношение на точността на резултата.

Когато времето за зареждане завършва аналогово-цифров преобразувател, кондензатор започне да се изтощава с определена фиксирана скорост. Вътрешен брояч устройство брои тактови импулси, които се образуват по време на този процес. По този начин, колкото по-дълго интервал от време, толкова по-голяма производителност.

ADC интеграция twostroke имат висока точност и разделителна способност. Поради това, както и изграждането на една сравнително проста структура, те се изпълняват като чип. Основният недостатък на такъв принцип на работа - в зависимост от мрежата за изпълнение. Не забравяйте, че възможностите му са свързани с продължителността на периода на честота захранване.

Ето как двойната интеграция ADC. Принципът на работа на устройството, въпреки че той е доста сложен, но тя осигурява на показателите за качество. В някои случаи това е просто незаменим.

Изберете APC ни с необходимата принципа на

Да кажем, ние сме изправени пред конкретна задача. Кое да изберете устройството, така че тя да може да отговори на всички наши нужди? Първо, нека да поговорим за резолюцията и точността. Много често те са объркани, въпреки че на практика те са много слабо зависими от втората. Имайте предвид, че 12-битов аналогово-цифров преобразувател може да бъде по-точен, отколкото на 8-битови. В този случай, резолюция - е мярка за количеството на сегменти могат да бъдат разпределени на измерената входния сигнал диапазон. По този начин, 8-битов ADC има 2 ⁸ = 256 такива единици.

Точност - е общия резултат на преобразуване получава отклонение от идеалните стойности, които трябва да бъдат в даден входно напрежение. Това означава, че първият параметър характеризира потенциала, който има ADC, а втората показва това, което имаме на практика. Ето защо, ние можем да се засили и по-прост тип (например, преки аналогово-цифрови преобразуватели), който ще отговаря на изискванията, поради високата си точност.

За да имат представа за това какво е необходимо, за да започне да се изчисли на физическите параметри и изграждане на математическа формула на взаимодействие. Важно те са статични и динамични грешки, защото при използване на различните компоненти и принципите на изграждане на устройството те ще имат различно въздействие върху нейната ефективност. По-подробна информация може да се намери в техническата документация, предложена от производителя на всяко конкретно устройство.

пример

Нека да разгледаме SC9711 на ADC. Принципа на работа на това устройство е сложна, защото на неговия размер и капацитет. Говорейки за последното, следва да се отбележи, че те са наистина разнообразни. Така например, възможно честота операция варира от 10 Hz до 10 MHz. С други думи, тя може да направи 10 милиона шаблона за секунда! И самото устройство не е нещо твърдо и има модулна конструкция на конструкцията. Но това обикновено се използва в сложни приложения, където трябва да се работи с голям брой сигнали.

заключение

Както можете да видите, ADCs по своята същност имат различни принципи на действие. Това ни позволява да изберете устройството, която ще задоволи възникнали нужди и по този начин позволи на разумното използване на наличните ресурси.