Yleinen toimintaperiaate ADC

Katsotaan tärkein erilaisia kysymyksiä, jotka voidaan katsoa periaatteen analogi-digitaali (ADC) erityyppisiä. Tässä järjestyksessä, peräkkäiset tasapainotus - mitä on sanojen taakse? Mikä on toimintaperiaate ADC on mikro? Näitä ja muita kysymyksiä käsitellään puitteissa artikkelin. Kolme ensimmäistä omistetaan yleisen teorian, ja neljäs tekstityksen tutkii, miten ne toimivat. Voit tavata erilaisia kirjallisuuden ADC ja DAC ehdoin. Toimintaperiaate näistä laitteista on hieman erilainen, joten älä sekoita niitä. Siten artikkeli pidettävä signaalien muuntamista analogisesta digitaaliseen, kun DAC toimii päinvastoin.

määritelmä

Ennen kuin ryhdytään tarkastelemaan periaatteen ADC, otetaan selvää mitä laite on. Analogi-digitaali-muuntimet ovat laitteita, jotka fysikaalinen suure muunnetaan vastaava numeerinen esitys. Ensimmäinen parametri voi toimia melkein mitä tahansa - virta, jännite, kapasitanssi, resistanssi, akselin pyörimisen, syke ja niin edelleen. Mutta jotta on varmuus, teemme vain yhden tuloksen. Tämä "koodi jännite". Valinta Tämän työn muoto ei ole sattumaa. Jälkeen ADC (periaate tämän laitteen) ja sen ominaisuudet riippuvat pitkälti siitä, millaisia mittaus käsitettä käytetään. Tämä tarkoittaa prosessia, jossa verrataan tietyn arvon kanssa aikaisemmin vakiintunut.

ominaisuudet ADC

Tärkein bitti voidaan kutsua, ja konversioprosentti. Ensimmäinen ilmaistaan bitteinä, ja toinen - näytteiden toisessa. Moderni analogia-digitaalimuuntimet voi olla 24-bittinen tai muuntaminen nopeus, joka tulee Gmailin sponsoroimia mainoksia yksikköä. Huomaa, että ADC voi samanaikaisesti antaa sinulle käyttöön vain yksi hänen ominaisuuksista. Suurempi niiden suorituskyky, sitä vaikeampi työskennellä laitteeseen, ja se on kalliimpaa itse. Mutta hyöty voi olla saada tarvittavaa bittinen syvyyssuorituskyvyn uhraamalla nopeutta instrumentin.

ADC tyypit

Toimintaperiaate vaihtelee eri ryhmien laitteita. Pidämme seuraavanlaisia:

1. Koska suora muuntaminen.
2. Peräkkäiset approksimaatio.
3. Rinnakkais- muunnoksen.
4. Analogia-digitaali-muuntimen kanssa tasapainotus maksu (delta-sigma).
5. Integrointi ADC.

On olemassa monia muita kuljettimen ja yhdistetään, joilla on omat erityispiirteensä eri arkkitehtuuria. Mutta ne näytteet, joita pidetään osana artikkelit ovat mielenkiintoisia, koska niillä esikuvana paikkansa laitteissa tällainen erityistehtävä. Olkaamme siis tutkia periaatetta ADC sekä riippuvuuttaan fyysinen laite.

Suora Analogiadigitaalimuuntimet

Niistä on tullut varsin suosittu 60-70-luvulla viime vuosisadalla. Muodossa integroitujen piirien tuotetaan 80s. Se on hyvin yksinkertainen, vaikka alkeellinen laitteita, jotka eivät voi ylpeillä merkitseviä numeroita. Niiden kapasiteetti on tyypillisesti 6-8 bittiä, ja nopeus ylittää harvoin 1 Gmailin sponsoroimia mainoksia.

Toimintaperiaate tämäntyyppisten ADC on, että plus Komparaattorien tulosignaalin samanaikaisesti. Negatiivinen jännite on tietty arvo. Ja sitten laite määrittää sen toiminnan. Tämä tehdään ansiosta referenssijännitteeseen. Oletetaan, että meillä on laite, jossa 8 vertailuvalmisteita. Kun ruokinta ½ referenssijännite on käytössä vain 4 niistä. Prioriteetin koodauksen muodostettu binäärikoodin, joka on lähtörekisterin ja salvat. Vahvuuksista ja heikkouksista voidaan sanoa , että tämä periaate operaation avulla voit luoda nopeita laitteita. Vaan saamaan haluttu sana pituus on hikoilla voimakkaasti.

Yleinen kaava määrä vertaimet on seuraava: 2 ^ N. N alla on välttämätöntä laittaa numeroiden määrä. Katsottu edellinen voidaan käyttää esimerkiksi uudelleen: 2 ^ 3 = 8. Välisumma kolmas vastuuvapautta tulee olla 8 vertailuvalmisteita. Tämä periaate on ADC, joka luotiin ensin. Ei ole kovin kätevää, joten myöhemmin oli muita arkkitehtuuria.

Analogia-digitaalimuuntimet, peräkkäistä likiarvoa

algoritmi "painotus" käytetään tässä. Lyhentää laitteilla, jotka toimivat tällaisen menettelyn, kutsutaan yksinkertaisesti ADC peräkkäisten laskuja. Toimintaperiaate on seuraava: mitataan laitteen tulosignaalilla, ja sitten sitä verrataan numerot, jotka syntyvät mukaan tiettyä menettelyä:

1. Sarjaa mahdollista puoli referenssijännitteen.
2. Jos suuruuden raja voittaa matkan №1, sitä verrataan numero, joka sijaitsee puolivälissä jäljellä oleva arvo. Joten, meidän tapauksessamme se on ¾ referenssijännitteen. Jos referenssisignaalin alittaa Tässä kuviossa vertailu tehdään toisella osaan ajanjaksoa, samalla periaatteella. Tässä esimerkissä, neljäsosa referenssijännitteen.
3. Vaihe 2 on toistettava n kertaa, joka antaa meille N bittiä tuloksen. Tämä johtuu siitä, että toiminnasta N vertailujen määrä.

Tämän laitteen periaate voidaan saada suhteellisen korkea muuntokerroin, jotka ovat peräkkäisten-ADC. Toimintaperiaate, kuten näette, yksinkertaisia, ja nämä laitteet ovat ihanteellisia eri otteeseen.

Rinnakkain analogia-digitaalimuuntimet

Ne toimivat samoin kuin sarjaliitäntälaite. Laskentakaava - (2 ^ n) -1. Siinä tapauksessa katsotaan aiemmin, tarvitaan (2 ^ 3) -1 komparaattoreita. Ja toiminta käyttämällä erityistä joukko näitä laitteita, joista kukin voi verrata tulo ja yksittäisten referenssijännite. Rinnakkain analogia-digitaali-muuntimet ovat melko nopeasti laitteita. Mutta periaate rakentamisen näistä laitteista on, että tukea niiden tehokkuus edellyttää merkittävää valtaa. Siksi niiden käyttö akkukäyttöinen sopimatonta.

Analogia-digitaali-muuntimen peräkkäiset tasapainotus

Se toimii samalla tavalla kuin edellinen laite. Siksi selittääkseen toiminnan peräkkäisten tasapainotus ADC, toimintaperiaate aloittelijoille katsotaan kirjaimellisesti sormet. Näissä laitteissa perustuu ilmiö kahtiajako. Toisin sanoen, sarja vertailu suoritetaan mitattu arvo tietyn osan maksimiarvon. Arvo voi ½, 1/8, 1/16 ja niin edelleen. Näin ollen, analogia-digitaali-muunnin voi suorittaa prosessin N toistojen (peräkkäisiä vaiheita). Missä N on yhtä suuri kuin bitin ADC (katso edellä esitetyissä kaavoissa). Näin ollen meidän on huomattava vahvistus ajoissa, jos se on erityisen tärkeää suorituskyvyn tekniikkaa. Huolimatta huomattavasta nopeus, nämä laitteet on myös tunnusomaista alhainen staattinen virhe.

Analogia-digitaalimuuntimet, jossa varausta tasapainottavana (delta-sigma)

Se on mielenkiintoisin laitteen tyyppi, eikä vähiten sen toimintaperiaatteen. Se koostuu siitä, että jännitteillä verrataan niin, että kertyneet integraattori. Syötetään pulsseja, joilla on negatiivinen tai positiivinen polariteetti (se riippuu tuloksesta edellisen toimenpiteen). Siten, voimme sanoa, että tällainen analogi-digitaali-muunnin on yksinkertainen seurantajärjestelmä. Mutta tämä on vain esimerkki vertailua, jotta voit ymmärtää , mitä delta-sigma ADC. Periaate käyttöjärjestelmä, mutta tehokkaan toiminnan analogia-digitaali-muunnin ei riitä. Lopputuloksena on loputon virta ykkösiä ja nollia, joka menee läpi digitaalisen alipäästösuodattimen. Ne muodostavat tietyn bittisekvenssin. Erottaa ADC muuntimet ensimmäisen ja toisen asteen.

Integrointi analogia-digitaalimuuntimen

Tämä on erikoistapaus jälkimmäinen, mikä katsotaan osaksi artikkelin. Seuraavaksi kuvataan toimintaa näiden laitteiden, mutta yleisellä tasolla. Laitteessa on analogi-digitaali push-pull integraatio. Tavata tällainen laite voi olla digitaalinen yleismittari. Ja tämä ei ole yllättävää, koska ne tarjoavat korkean tarkkuuden ja samalla hyvin häiriöiden vaimentamiseksi.

Nyt keskitytään sen toimintaperiaatteen. Se on se, että tulo kondensaattori peritään kiinteä aika. Tyypillisesti tämä ajanjakso on yksi verkkojännitteen taajuus, joka antaa virtaa laitteen (50 tai 60 Hz). Se voi myös olla useita. Siten, suurtaajuinen kohina on vaimennettu. Samanaikaisesti tasoittaa vaikutus epävakaa jännite virtalähteen sähköä tuloksen tarkkuus.

Kun lataus päättyy analogi-digitaali-muuntimen, kondensaattori alkaa purkautua tietyn vakionopeudella. Sisäinen laskuri laite laskee useita kellopulsseja, jotka generoidaan tämän prosessin aikana. Näin ollen, mitä pitempi aikaväli on, sitä suurempi suorituskyky.

ADC twostroke integraatio on suuri tarkkuus ja resoluutio. Tämän vuoksi, samoin kuin rakentaminen on suhteellisen yksinkertainen rakenne, ne toteutettiin siru. Suurin haittapuoli Tällaisen periaatteen työtä - suorituskyvystä riippuen verkon. Muista, että sen ominaisuudet ovat sidoksissa kesto taajuuden virtalähde ajan.

Näin ADC kaksinkertainen integrointi. Toimintaperiaate laitteen, vaikka se on melko monimutkainen, mutta se tarjoaa laatuindikaattorit. Joissakin tapauksissa tämä on yksinkertaisesti välttämätöntä.

Valitse APC meille tarvittavat periaatteen

Sanotaan, joudumme tietyn tehtävän. Josta voidaan valita laite niin, että se voi täyttää kaikki tarpeemme? Ensimmäinen, nyt puhutaan resoluutio ja tarkkuus. Hyvin usein he ovat hämmentyneitä, mutta käytännössä ne ovat hyvin heikosti riippuvaisia toinen. Huomaa, että 12-bittinen analogia-digitaalimuunnin voi olla vähemmän tarkka kuin 8-bittinen. Tässä tapauksessa, tarkkuus - on mitta määrästä segmentit voidaan osoitetaan mitatun signaalin tulo alue. Siten, 8-bittinen ADC hallussaan päivänä elokuuta ² = 256 tällaista yksikköä.

Tarkkuus - on yhteensä muuntaminen saatu tulos ideaalisesta arvot, joiden pitäisi olla tietyllä tulojännitteen. Eli ensimmäinen parametri luonnehtii mahdollisuudet, joita on ADC, ja toinen näyttää mitä meillä on käytännössä. Siksi voimme tehostaa ja lisää yksinkertainen tyyppi (esimerkiksi suoraan analogia-digitaali-muuntimet), joka täyttää vaatimukset, koska sen korkea tarkkuus.

On käsitys siitä, mitä se tekee alkaa laskea fysikaalisten parametrien ja rakentaa matemaattinen kaava vuorovaikutusta. Tärkeitä ne ovat staattisia ja dynaamiset virheet, koska käytettäessä eri komponentit ja rakenneperiaatteita laitteen niillä on erilainen vaikutus sen suorituskykyyn. Yksityiskohtaisempia tietoja löytyy teknisissä asiakirjoissa valmistajan tarjoamia kunkin tietyn laitteen.

esimerkki

Katsotaanpa ADC SC9711. Toimintaperiaate tämä laite on monimutkainen, koska sen koko ja kapasiteetti. Puhuminen jälkimmäisen, on huomattava, että ne ovat todella erilaisia. Näin ollen, esimerkiksi, on mahdollista toiminta taajuus vaihtelee 10 Hz-10 MHz. Toisin sanoen, se voi tehdä 10 miljoonaa näytettä sekunnissa! Ja itse laite ei ole jotain kiinteitä, ja sillä on modulaarinen rakenne rakenteen. Mutta sitä käytetään yleensä monimutkaisissa sovelluksissa, joissa täytyy työskennellä useita signaaleja.

johtopäätös

Kuten näette, ADC on luonnostaan erilaiset toimintaperiaatteet. Tämä antaa meille mahdollisuuden valita laitteen, joka tyydyttää johtuvat tarpeet ja mahdollistaa siten kohtuullinen käytettävissä olevia resursseja.