Jeneral prensip de operasyon nan ADCs

Se pou yo gade nan seri a prensipal la pwoblèm ki ka dwe atribiye a prensip la nan analòg-a-dijital convertisseurs yo (ADCs) nan kalite diferan. Yon kont sekans, bitwise balanse - ki sa ki kache dèyè pawòl sa yo? Ki prensip operasyon nan ADC a mikrokontroleur? Sa yo, osi byen ke yon kantite lòt pwoblèm, nou pral konsidere nan fondasyon an nan atik la. Nou pral konsakre premye twa pati yo nan teyori jeneral la, ak soti nan katriyèm lan subheading nou pral etidye prensip la nan travay yo. Ou ka satisfè kondisyon ADC ak DAC nan diferan literati. Prensip la nan operasyon nan aparèy sa yo se yon ti kras diferan, Se konsa, pa konfonn yo. Se konsa, atik la pral konsidere konvèsyon an nan siyal soti nan fòm analòg dijital, pandan y ap DAC a ap travay nan lòt fason alantou.

Definisyon

Anvan nou konsidere prensip ADC la, annou chèche konnen ki kalite aparèy li ye. Analogè-dijital convertisseurs yo se aparèy ki konvèti yon kantite fizik nan yon reprezantasyon ki koresponn nimerik. Kòm yon paramèt inisyal, prèske anyen ka aji: aktyèl, vòltaj, kapasite, rezistans, ang wotasyon arbr, frekans batman kè, ak sou sa. Men, nan lòd yo gen sètitid, nou pral sèlman travay ak yon sèl transfòmasyon. Sa a se "vòltaj-kòd la". Chwa nan fòma sa a se pa aksidan. Apre yo tout, ADC a (prensip la nan operasyon nan aparèy sa a) ak karakteristik li yo depann de yon gwo limit sou sa ki konsèp mezi yo itilize. Nan sa a vle di pwosesis la nan konpare yon valè sèten ak yon estanda ki deja etabli.

Karakteristik ADC la

Sa yo prensipal yo se pwofondè nan ti jan ak frekans nan konvèsyon an. Premye a eksprime nan Bits, epi dezyèm lan eksprime nan konte chak dezyèm. Modèn konvètisè analòg-a-dijital ka gen yon kapasite 24 bit oswa vitès konvèsyon, ki rive GSPS inite yo. Remake byen ke ADC la ka ansanm bay ou ak yon sèl nan karakteristik li yo. Pi gwo a pèfòmans yo, pi difisil nan li se nan travay avèk aparèy la, epi li tèt li se pi plis chè. Men, benefis la ka jwenn nan chif ki nesesè yo, sakrifye vitès la nan aparèy la.

Kalite ADC yo

Prensip la nan operasyon varye nan mitan gwoup diferan nan aparèy. Nou pral konsidere kalite sa yo:

1. Avèk yon transfòmasyon dirèk.
2. Avèk apwoksimasyon siksesif.
3. Avèk transfòmasyon paralèl.
4. Analog-dijital konvètè ak balanse chaj (delta-sigma).
5. Entegre ADC.

Gen anpil lòt CONVEYOR ak kalite konbine ki gen pwòp karakteristik espesyal yo ak diferan architectures. Men, echantiyon sa yo ki pral konsidere nan kad nan atik la yo se nan enterè paske yo jwe yon wòl indicative nan Tanporèman nich yo nan aparèy sa a espesifik. Se poutèt sa, se pou yo etidye prensip ADC a, osi byen ke depandans li sou aparèy fizik la.

Dirèk konvètè analòg-a-dijital

Yo te vin trè popilè nan 60-70s yo nan dènye syèk lan. Nan fòm lan nan sikui entegre yo pwodui ak 80s. Sa yo se trè senp, menm aparèy primitif ki pa ka vante nan endikatè enpòtan. Pwofondè ti jan yo anjeneral 6-8 Bits, ak vitès la raman depase 1 GSPS.

Prensip la nan operasyon nan ADC a nan kalite sa a se jan sa a: yon siyal opinyon se opinyon ansanm nan entrain yo plis nan konparateur yo. Tèminal yo negatif yo apwovizyone ak yon vòltaj nan yon valè sèten. Lè sa a, aparèy la detèmine mòd fonksyònman li yo. Sa a se fè akòz vòltaj la referans. An n di ke nou gen yon aparèy kote gen 8 konparezon. Lè yo aplike vòltaj referans ½ a, sèlman 4 nan yo pral enkli. ankode nan priyorite fòme binè kòd, ki se pwodiksyon enskri ak seri. fòs Relative ak feblès ka di ke prensip sa a nan operasyon pèmèt ou kreye aparèy-wo vitès. Men, jwenn kapasite nan ti jan nesesè ou gen swe yon anpil.

Fòmil jeneral la pou kantite konparezon yo sanble sa a: 2 ^ N. Anba N, ou bezwen mete kantite chif yo. Egzanp la konsidere pi bonè ka itilize ankò: 2 ^ 3 = 8. Yon total de 8 konparezon yo bezwen pou jwenn twazyèm chif. Sa a se prensip ADC la, ki te kreye an premye. Pa trè pratik, se konsa nan ki vin apre a te gen lòt achitekti.

Analogue pou convertisseurs

Isit la nou itilize algorithm nan "pwa". Nan ti bout tan, aparèy ki itilize teknik sa a yo rele ADC tou senpleman pou konte sekans. Prensip la nan operasyon se jan sa a: aparèy la mezire valè a nan siyal la opinyon, ak Lè sa a, li konpare ak nimewo yo ke yo pwodwi dapre yon sèten teknik:

1. Se mwatye nan vòltaj la referans posib mete.
2. Si siyal la genyen batay la nan valè a nan pwen # 1, Lè sa a, li konpare ak nimewo a ki bay manti nan mitan an ant valè ki rete a. Se konsa, nan ka nou an sa a pral ¾ nan vòltaj la referans. Si siyal la referans pa rive nan endèks sa a, Lè sa a, yo pral konparezon an dwe fèt ak lòt pati nan entèval la nan menm fason an. Nan egzanp sa a, li se ¼ nan vòltaj la referans.
3. Etap 2 dwe repete N fwa, ki pral ban nou yon rezilta H-ti jan. Sa a se akòz kantite H yo nan konparezon.

Prensip sa a nan operasyon pèmèt ou jwenn aparèy ki gen yon vitès konvèsyon relativman wo, ki se ADC nan apwoksimasyon siksesif. Prensip la nan operasyon, jan ou ka wè, se senp, ak aparèy sa yo yo ekselan pou ka diferan.

Paralèl konvètisè analog-a-dijital

Yo travay tankou aparèy seri. Fòmil la pou kalkile se (2 ^ H) -1. Pou ka a konsidere pi bonè, nou bezwen (2 ^ 3) -1 konpareur. Pou operasyon, se yon seri etalaj nan aparèy sa yo ki itilize, chak nan yo ki ka konpare opinyon yo opinyon ak endividyèl referans endividyèl. Paralèl analòg-a-dijital konvètisè yo se aparèy trè vit. Men, prensip la nan bilding aparèy sa yo se tankou ke yo kenbe pèfòmans yo mande pou konsiderab pouvwa. Se poutèt sa, li pa rekòmande yo sèvi ak yo ak pouvwa batri.

Analog-a-dijital konvètè ak balanse bitu

Li opere selon yon konplo menm jan ak aparèy la anvan yo. Se poutèt sa, yo nan lòd yo eksplike operasyon an nan ADC la nan balanse bitu, yo pral prensip la nan travay pou débutan dwe konsidere literalman sou dwèt yo. Nan kè a nan aparèy sa yo se fenomèn nan dichotomi. Nan lòt mo, se yon konparezon ki konsistan nan kantite a mezire ak yon pati sèten nan valè a maksimòm te pote soti. Valè nan ½, 1/8, 1/16 ak sou sa ka pran. Se poutèt sa, konvètisè analog-a-dijital ka fè pwosesis la tout pou H iterations (etap youn apre lòt). Ak H se egal a lajè ADC ti jan (gade nan fòmil yo te deja bay). Se konsa, nou gen yon benefis enpòtan nan tan, si vitès la nan teknik la se patikilyèman enpòtan. Malgre vitès la konsiderab, aparèy sa yo yo tou karakterize pa yon erè ki ba estatik.

Analog-dijital convertisseurs ak balanse chaj (delta-sigma)

Sa a se tip ki pi enteresan nan aparèy, pa pi piti akòz prensip fonksyònman li yo. Li konsiste nan lefèt ke se vòltaj la opinyon konpare ak sa ki te akimile pa entegrator la. Pulsasyon ak polarite negatif oswa pozitif yo manje nan opinyon an (tout depann sou rezilta nan operasyon an anvan). Se konsa, li ka di ke tankou yon konvètisè analòg-a-dijital se yon sistèm swiv senp. Men, sa a se jis yon egzanp pou konparezon, kidonk, ou ka konprann sa delta-sigma ADC a . Prensip la nan operasyon se sistèm, men pou operasyon an efikas nan sa a konvètisè analòg-a-dijital se pa ase. Rezilta nan fen se yon kouran kontinuèl nan inite ak zewo ki ale nan dijital LPF la. Nan sa yo, se yon sekans ti jan sèten ki te fòme. Yon diferans se te fè ant konvètè ADC nan lòd yo premye ak dezyèm.

Entegre convertisseurs analòg-a-dijital

Sa a se dènye ka espesyal ki pral konsidere nan kad atik la. Apre sa, nou pral dekri operasyon an nan aparèy sa yo, men nan yon nivo jeneral. ADC sa a se yon konvètisè analòg-a-dijital ak pouse-rale entegrasyon. Pou satisfè tankou yon aparèy ka yon Multimeter dijital. Lè sa a se pa etone, paske yo bay segondè presizyon ak ansanm bwè byen siprime.

Koulye a, kite a konsantre sou prensip li nan travay. Li konsiste nan ke siyal la opinyon akizasyon kondansateur la pou yon tan fiks. Tipikman, peryòd sa a se inite a nan rezo a frekans ki pouvwa aparèy la (50 Hz oswa 60 Hz). Li kapab tou yon miltip. Se konsa, bwi-wo frekans siprime. An menm tan an, efè a nan vòltaj la enstab nan sous la gri nan jenerasyon elektrisite sou presizyon nan rezilta a se pote.

Lè lè a chaje nan konvètisè yo analòg-a-dijital fini, kondansatè a kòmanse egzeyat nan yon sèten pousantaj fiks. Kontrè a entèn nan aparèy la konte kantite pulsasyon revèy ke yo pwodwi pandan pwosesis sa a. Kidonk, pi long la entèval tan an, plis enpòtan endikatè yo.

ADC entegrasyon twostroke gen gwo presizyon ak rezolisyon. Akòz sa a, osi byen ke yon estrikti relativman senp nan konstriksyon yo, yo yo fè kòm bato. Dezavantaj nan prensipal nan prensip sa a nan travay se depandans la sou endikatè a nan rezo a. Sonje ke kapasite li yo se mare nan dire a nan peryòd la frekans ekipman pou pouvwa.

Men ki jan doub-entegrasyon ADC a ap travay. Prensip la nan operasyon nan aparèy sa a, byenke li se byen konplèks, men li bay endikatè bon jan kalite. Nan kèk ka, sa a se tou senpleman nesesè.

Chwazi yon APC ak prensip travay nou bezwen

Se pou nou di nou fè fas a yon travay sèten. Ki jan yo chwazi yon aparèy konsa ke li ka satisfè tout demann nou an? Premyèman, ann pale de rezolisyon ak presizyon. Trè souvan yo konfonn, byenke nan pratik yo trè febli depann sou yon sèl soti nan dezyèm lan. Sonje ke yon 12-bit konvètisè analòg-a-dijital ka gen mwens presizyon pase yon 8-bit yon sèl. Nan ka sa a, rezolisyon an se yon mezi konbyen segman yo ka ekstrè nan seri a opinyon nan siyal la mezire. Kidonk, 8-bit ADC posede Out ² = 256 inite sa yo.

Presizyon se devyasyon nan total de konvèsyon an ki kapab lakòz soti nan valè ideyal la, ki ta dwe pou yon vòltaj opinyon bay yo. Sa se, paramèt nan premye karakterize kapasite yo potansyèl nan ADC a, ak dezyèm nan montre sa nou genyen nan pratik. Se poutèt sa, nou ka apwòch yon kalite ki pi senp (pou egzanp, konvètisè dirèk analòg-a-dijital), ki pral satisfè bezwen yo akòz presizyon segondè.

Yo nan lòd yo gen yon lide sou sa ki nesesè, premye nou bezwen kalkile paramèt fizik yo ak konstwi yon fòmil matematik pou entèraksyon an. Enpòtan nan yo se erè estatik ak dinamik, paske lè w ap itilize diferan konpozan ak prensip konstwi yon aparèy, yo pral gen efè diferan sou karakteristik li yo. Ou ka jwenn plis enfòmasyon detaye nan dokiman teknik ke manifakti a nan chak aparèy patikilye ofri.

Egzanp:

Ann gade nan ADC SC9711 la. Se prensip la nan operasyon nan aparèy sa a konplike akòz gwosè li yo ak kapasite yo. By wout la, pale sou lèt la, li dwe te note ke yo vrèman divès. Se konsa, pou egzanp, frekans nan posib travay chenn nan 10 Hz a 10 Megaèrts. Nan lòt mo, li ka fè 10 milyon dola konte pou chak dezyèm! Ak aparèy la poukont li se pa yon bagay entegral, men gen yon estrikti modilè nan konstriksyon. Men, li se itilize, tankou yon règ, nan yon teknik konplèks, kote li nesesè pou travay avèk yon gwo kantite siyal.

Konklizyon

Kòm ou ka wè, ADCs fondamantalman gen diferan prensip nan travay. Sa a pèmèt nou chwazi aparèy ki satisfè demann yo ki leve, ak nan menm tan an pèmèt nou itilize mwayen ki disponib yo avèk sajès.