ADC ishga bosh tamoyili

ning tamoyili bog'liq bo'lishi mumkin masalalar asosiy qator qaraylik analog-to-raqamli Konverter (ADCs) har xil turdagi. Keyingi hisob, keyingi balans - nima shu so'zlar ortida yotadi? mikrokontrolörden ADC ishlash printsipi nima? Bu va boshqa masalalar maqola doirasida muhokama qilinadi. Birinchi uch umumiy nazariyasiga bag'ishlangan bo'ladi, va to'rtinchi subtitle ular qanday harakat o'rganish bo'ladi. Siz turli adabiyot ADC va DAC shartlarini qondirish mumkin. Bu qurilmalarning ishga tamoyili bir oz farq qiladi, shuning uchun ularni aralashtirmang. DAC teskari ishlaydi Shunday ekan, maqola, analog-raqamli uchun signallarining aylantirish muhokama qilinadi.

aniqlash

ADC tamoyilini ko'rib chiqishdan oldin, uning qurilma nima lish. raqamli Konverter uchun analog jismoniy miqdor bir mos raqamli vakillik aylanadi qurilmalar mavjud. shunday qilib, oqim, kuchlanish, kondansatör, qarshilik, şaftının qaytishini, yurak urish tezligi va - boshlang'ich parametr deyarli hech narsa harakat mumkin. Lekin aniq bo'lishi uchun, biz faqat bir konvertatsiya bilan ishlaydi. Bu "kodi kuchlanish". Bu ish formatda tanlash tasodifiy emas. ADC (Ushbu qurilmaning ishga tamoyili) va uning xususiyatlari keyin ishlatiladi o'lchash tushunchasi qanday bog'liq bo'ladi. Bu oldindan belgilangan standarti bilan ma'lum bir qiymati bilan taqqoslab jarayonida anglatadi.

xususiyatlari ADC

Asosiy bit deb ataladi, va ishlab chiqarish darajasi mumkin. Birinchi bit ifodalangan, va ikkinchi - namunalarida ikkinchi. Zamonaviy analog-to-raqamli Konverter, 24-bit yoki GSPS dona kelsa aylantirish tezligini, bo'lishi mumkin. ADC bir vaqtning o'zida uning xususiyatlarini faqat birining foydalanish bilan ta'minlash mumkin. katta, ularning ishlashi, ko'proq qiyin qurilma bilan ishlash uchun, o'zi yana qimmat. Lekin foyda vositasi tezligini qurbonlik zarur bit chuqurligi faoliyatini olish mumkin.

ADC turlari

ishga tamoyili qurilmalar turli guruhlar orasida o'zgarib turadi. Biz quyidagi turdagi ko'rib:

1. to'g'ridan-to'g'ri konvertatsiya beri.
2. keyingi yaklaşıklığıyla.
3. parallel o'zgartirish bilan.
4. bir muvozanat haq (delta-Sigma) bilan analog-to-raqamli konverter.
5. ADC integratsiya.

turli me'moriy o'z maxsus xususiyatlarga ega konveyerdan va birlashgan boshqa ko'plab turlari mavjud. Ular o'z tokcha qurilmalar, masalan, o'ziga xosligi bilan bir namunali rol o'ynaydi, chunki Lekin maqolalarning doirasida muhokama qilinadi o'sha namunalari, qiziqish bor. Shunday ekan, keling ADC tamoyili, shuningdek jismoniy qurilma qaramligini ko'rib chiqaylik.

raqamli Konverter uchun to'g'ridan-to'g'ri analog

Ular o'tgan asrning 60-70-yillarida juda mashhur bo'lib kelgan. shaklida integral mikrosxemalar 80 bilan ishlab chiqarilmoqda. Bu muhim raqamlar bilan maqtana olmaydi, hatto ibtidoiy vositalar juda oddiy. Ularning quvvati odatda 6-8 bit bo'lib, tezlik kamdan-kam hollarda 1 GSPS oshadi.

ADC Ushbu turdagi ishga tamoyili deb Karşılaştırıcılar signalga Plus kirib bir vaqtning o'zida bo'ladi. salbiy terminal kuchlanish to'g'risida muayyan qiymat hisoblanadi. Va keyin qurilma, uning ishlashini belgilaydi. Bu yozuvlar kuchlanish tufayli amalga oshiriladi. AQSh, biz bir qurilma 8 Karşılaştırıcılar bor, deb faraz qilaylik. yozuvlar kuchlanish yarmini oziqlantirish faqat 4 ularning yoqilgan. ustuvor kodlayıcısı hosil ikkilik kodini, chiqish reestri va mandallarının hisoblanadi. Nisbiy kuchli va zaif dedi mumkin bu qoida, deb ishga siz tezyurar qurilmalar yaratish imkonini beradi. Lekin zarur so'z uzunligi olish uchun qattiq ter bor.

quyidagicha taqqoslash soni uchun umumiy formula hisoblanadi: 2 ^ N. N zarur ostida raqamlar sonini qo'yish. Ko'rib chiqilgan oldingi misol yana foydalanish mumkin: ^ 3 = 8 2. Uchinchi to'lash uchun subtotal 8 Karşılaştırıcılar bo'lishi kerak. Bu birinchi yaratildi ADC, printsipi hisoblanadi. juda qulay emas, shuning uchun keyinchalik boshqa arxitektura bor edi.

Analog-to-raqamli Konverter, so'nggi yondashuv

algoritm "tarozida" Bu erda ishlatiladi. Bunday tartibda ishlaydigan qisqartirishi qurilmalar, oddiygina qilib ADC so'nggi Xarajatlarni ataladi. quyidagicha amaliyot printsipi: qurilma kirish signali bilan o'lchanadi va u muayyan tartibda hosil qilingan raqamlar bilan solishtirganda qilinadi:

1. iloji yarmida jamoalari mos yozuvlar kuchlanish.
2. signal kattalik chegarasi safar №1 bartaraf bo'lsa, u qolgan qiymati o'rtasidagi orada yotadi bir qator bilan qiyoslanadi. Shunday qilib, bizning holatda u yozuvlar kuchlanish ¾ bo'ladi. yozuvlar signal, bu arbobi qisqa tushsa, taqqoslash Shu tamoyiliga oralig'ida yana bir qismi bilan amalga oshiriladi. Bu, masalan, mos yozuvlar kuchlanish ¼.
3. 2-bosqich bizga natijasida N bitni beraman n marta, takror bo'lishi kerak. Bu misollar N sonining o'tkazish bilan bog'liq.

apparati Bu tamoyil izchil yondashuv ADCs bo'lgan nisbiy yuqori kursi bilan olish imkonini beradi. Agar, oddiy ko'rish mumkin, va bu qurilmalar marta turli uchun ideal sifatida ishga tamoyili.

Parallel analog-to-raqamli Konverter

Ular bir serial qurilma kabi ishlaydi. Hisoblash formulasi - (2 ^ n) -1. ishi ilgari ko'rib uchun, biz (2 ^ 3) -1 karşılaştırıcıları kerak. ishlashi uchun hissa va individual yozuvlar kuchlanish solishtirish mumkin har biri bu qurilmalar, muayyan qator foydalanib. Parallel analog-to-raqamli Konverter, albatta, tez qurilmalar mavjud. Lekin bu qurilmalarning qurish tamoyili ularning samaradorligi muhim quvvat talab qo'llab-quvvatlaydi. Shuning uchun, ularning foydalanish noo'rin batareya-quvvatlanadi.

Analog-to-raqamli keyingi muvozanatini bilan Konverter

Bu avvalgi qurilma sifatida xuddi shunday tarzda harakat qiladi. Shuning uchun, so'nggi muvozanat ADC ishlashini tushuntirib uchun, boshlanuvchilar uchun ishga tamoyili barmoqlariga tom ma'noda qabul qilinadi. Ikkilik haqiqati asosida ushbu qurilmalarda. Boshqa so'zlar bilan aytganda, serial taqqoslash maksimal qiymati ma'lum bir qismi bilan o'lchanadigan qiymat amalga oshiriladi. qadriyatlar ½, 1/8, 1/16 va hokazo olishi mumkin. Shuning uchun, analog-to-raqamli konverter N tekrarlamadan (keyingi qadamlar) jarayonini amalga oshira. N bit ADC teng bo'lib, (ilgari yuqorida formulalar nazar). Bu, ayniqsa, muhim bir ish faoliyatini uslub bo'lsa Shunday qilib, biz, vaqtida bir muhim daromad bor. muhim tezlik qaramay, bu qurilmalar, shuningdek, kam statik xato bilan ifodalanadi.

Analog-to-raqamli zaryad muvozanat (delta-Sigma) bilan Konverter

Bu uning operatsion tamoyiliga kamida tufayli emas, qurilmaning eng qiziqarli turi hisoblanadi. Bu asosiy keskinliklarni to'plangan integrator, shunday qilib, nisbatan, deb iborat. salbiy yoki ijobiy qutbga (avvalgi operatsiya natijasida bog'liq) bilan kiritish urishlar bo'ladi. Shunday qilib, biz bunday analog-to-raqamli konverter oddiy kuzatuv tizimi, deb aytish mumkin. Lekin, bu taqqoslash uchun faqat bir misol, shuning uchun siz tushunish mumkin , nima delta-sigma ADC. operatsion tizimi printsipi, lekin analog-to-raqamli Konverter samarali ishlashi uchun etarli emas. Natijada raqamli kam o'tish filter o'tadi bo'lgan va nol, abadiy bir oqim hisoblanadi. Ular ma'lum bir bit majmuasini tashkil etadi. Birinchi va ikkinchi tartib ADC Konverter ajrata.

Analog-to-raqamli Konverter integratsiya

Bu maqola bir qismi sifatida qabul qilinadi, ikkinchisi esa maxsus shundaydir. Keyingi, biz bu qurilmalarning ishlashini tasvirlab, lekin umumiy darajada bo'ladi. Bu ADC analog-to-raqamli surish-pull integratsiyasi bilan o'zgartiradi. Bunday qurilma qondirish uchun bo'lishi mumkin raqamli multimeter. Ular yuqori aniqligini ta'minlash va ayni paytda yaxshi shovqin bostirish, chunki, bu, ajablanarli emas.

Endi ishga o'z tamoyili haqida o'ylash qilaylik. Bu kiritish capacitor bir belgilangan vaqt uchun haq-ajr, deb aslida yotadi. Odatda, bu davr qaysi vakolatlari qurilma (50 Hz yoki 60 Hz) elektr chastotasi biridir. Bundan tashqari, bir nechta bo'lishi mumkin. Shunday qilib, yuqori chastotali shovqin bostirilgan bo'ladi. Bir vaqtning o'zida natijasida aniqligi haqida elektr ta'siri beqaror kuchlanishli elektr manbasini tekislangan.

zaryad vaqti analog-raqamli Konverter tugaydi qachon, capacitor muayyan doimiy tezlik bilan evakuatsiya qilish boshlanadi. Ichki taymer qurilma, bu jarayonda hosil bo'lgan soat zarba sonini biridir. Ishlash katta, vaqt oralig'i Shunday qilib, uzoq.

ADC twostroke integratsiya yuqori aniqligini va bor qaror. Shu tufayli, shuningdek, nisbatan oddiy tuzilishi qurish uchun, ular bir jip kabi amalga oshiriladi. ish bunday tamoyili asosiy kamchiligi - ishlashi tarmoqqa qarab. uning salohiyatini chastota elektr ta'minoti muddat bog'langan unutmang.

Bu erda qanday ADC ikki integratsiya ekan. qurilmaning ishga tamoyili bu juda murakkab bo'lsa ham, lekin sifat ko'rsatkichlarini beradi. Ba'zi hollarda, bu shunchaki zaruriy hisoblanadi.

zarur tamoyili bilan BTR bizni tanlang

aytaylik, biz ma'lum bir vazifani duch keladi. u bizning ehtiyojlarini qondirishga mumkin, shunday qilib qaysi qurilmani tanlash uchun? Birinchidan, uning o'lchamlari va aniq haqida gaplashaylik. amalda ular ikkinchi biriga juda zaif bog'liq bo'lsa-da, juda tez-tez ular, aralash. 12-bit analog-to-raqamli Konverter 8-bitli kamroq aniq bo'lishi mumkin. Bu holda, qaror - o'lchov uzatish, kirish qator ajratilgan mumkin segmentlari miqdori bir o'lchovidir. Shunday qilib, 8-bit ADC 2 ⁸ = 256, bunday birliklar bor.

Aniqligi - berilgan kiritish kuchlanish bo'lishi kerak ideal qadriyatlar, uzoqlashish olingan jami aylantirish natijasidir. Bu birinchi parametr ADC ega salohiyatini ifodalaydi, deb, va ikkinchi biz amalda bor narsani ko'rsatadi. Shuning uchun, biz qadam mumkin va uning yuqori aniqlik tufayli talablariga javob beradi (masalan, to'g'ridan-to'g'ri analog-to-raqamli Konverter,) yana oddiy turi.

Bu jismoniy parametrlarini hisoblash va o'zaro bir matematik formulasini qurish boshlash uchun nima qiladi, bir bor ekan qilish. turli qismlari va qurilma qurish tamoyillari foydalanish paytida ular faoliyati ustidan bir xil ta'sir qiladi, chunki Muhim ular statik va dinamik xatolar bor. Batafsil ma'lumotlar, har bir muayyan qurilma ishlab chiqaruvchisi tomonidan taklif texnik hujjatlar topish mumkin.

misol

ning ADC SC9711 qaraylik. Ushbu qurilmaning faoliyat printsipi, chunki uning hajmi va salohiyatini murakkab. Ikkinchi gapirganda, ular, albatta, turli ekanligini ta'kidlash lozim. Shunday qilib, masalan, iloji operatsiya chastota 10 MGts 10 Hazrati o'zgaradi. Boshqa so'zlar bilan aytganda, bu sekundiga 10 million namunalarini qilish mumkin! Va qurilma o'zi qattiq narsa emas, va tuzilishi bir modulli qurish bor. Lekin u, odatda, siz signallari bir qator bilan ishlash uchun kerak murakkab ilovalar ishlatiladi.

xulosa

Ko'rib turganingizdek, ADCs tabiatan ishga turli tamoyillari mavjud. Bu bizga kelib chiqadigan ehtiyojlarini qondirish va shu tariqa mavjud resurslardan oqilona foydalanish imkonini beradi, qurilmani tanlash uchun imkon beradi.