General kanuni ya uendeshaji wa ADC

Hebu tuangalie aina kuu ya masuala ambayo inaweza kuhusishwa na kanuni ya Analog-kwa-digital converters (ADCs) wa aina mbalimbali. Mtiririko wa akaunti, mfululizo kusawazisha - nini lipo nyuma ya maneno haya? kanuni ya kazi ya ADC ya microcontroller ni nini? masuala mengine haya na yatajadiliwa katika mfumo wa makala. kwanza tatu itakuwa kujitoa kwa nadharia ujumla, na kichwa kidogo cha nne utafiti jinsi kazi. Unaweza kukutana na fasihi ADC na DAC suala mbalimbali. kanuni ya uendeshaji wa vifaa hivi ni tofauti kidogo, kwa hivyo kuwachanganya yao. Hivyo, makala yatazingatiwa kubadilishwa kwa ishara kutoka Analog na digital, wakati DAC kazi katika kinyume.

ufafanuzi

Kabla ya kuzingatia kanuni ya ADC, hebu kujua nini kifaa ni. Analog na digital converters ni vifaa kwamba wingi kimwili hubadilishwa sambamba uwakilishi wa data. parameter ya awali wanaweza kutenda karibu kila kitu - sasa, voltage, capacitance, upinzani, mzunguko wa shimoni, mapigo ya moyo na kadhalika. Lakini ili kuwa na uhakika, sisi kazi na kubadilika moja tu. Hii "kanuni voltage". Uchaguzi wa muundo huu kazi si ajali. Baada ADC (kanuni ya uendeshaji wa kifaa hiki) na makala yake kwa kiasi kikubwa ni tegemezi ni aina gani ya dhana ya kipimo ni kutumika. Hii inahusu utaratibu wa kulinganisha thamani fulani na kiwango awali imara.

tabia ADC

bit kuu anaweza kuitwa, na kiwango cha ubadilishaji. Kwanza walionyesha katika bits, na wa pili - katika sampuli ya pili. Kisasa converters Analog-kwa-digital wanaweza kuwa 24-bit au uongofu kasi, ambayo huja kwa GSPS vipande. Kumbuka kuwa ADC wakati huo huo unaweza kutoa kwa matumizi ya moja tu ya sifa zake. zaidi utendaji wao, vigumu kufanya kazi na kifaa, na ni ghali zaidi yenyewe. Lakini faida inaweza kuwa kupata muhimu bit kina utendaji na kutoa sadaka kasi ya chombo.

aina ADC

Kanuni ya kazi inatofautiana miongoni mwa makundi mbalimbali ya vifaa. Tunaona aina zifuatazo:

1. Kwa kuwa kubadilika moja kwa moja.
2. Kwa makadirio mfululizo.
3. Pamoja na mabadiliko sambamba.
4. Analog-kwa-digital kubadilisha na malipo kusawazisha (delta sigma).
5. Kuunganisha ADC.

Kuna aina nyingine ya conveyor na kwa pamoja, ambayo sifa zao wenyewe maalum ya usanifu tofauti. Lakini wale sampuli, ambayo yatazingatiwa katika mfumo wa makala ni ya riba kwa kuwa na jukumu mfano katika vifaa wake niche vile maalum. Hivyo hebu kuchunguza kanuni ya ADC, pamoja na utegemezi wake juu ya kifaa kimwili.

Moja kwa moja Analog kwa converters digital

Wao kuwa maarufu kabisa katika 60-70-Mwanachama ya karne iliyopita. Katika mfumo wa mzunguko jumuishi ni zinazozalishwa na 80s. Ni rahisi sana, hata primitive vifaa kwamba wanaweza kujivunia wa takwimu muhimu. uwezo wao ni kawaida 6-8 vipande, na kasi mara chache unazidi 1 GSPS.

kanuni ya uendeshaji wa aina hii ya ADC ni kwamba juu ya pembejeo pamoja wa comparators pembejeo signal kwa pamoja. On hasi terminal voltage ni thamani fulani. Na kisha kifaa huamua utekelezaji wake. Hii inafanyika kutokana na voltage ya kumbukumbu. Hebu kudhani kwamba tuna kifaa ambapo 8 comparators. Wakati kulisha ½ ya voltage kumbukumbu imewezeshwa 4 tu kati yao. kipaumbele Encoder sumu code binary, ambayo ni matokeo ya usajili na latches. Jamaa uwezo na udhaifu inaweza kuwa alisema kwamba kanuni hii ya uendeshaji inaruhusu kujenga vifaa kasi. Lakini ili kupata required neno urefu ina jasho sana.

formula jumla kwa idadi ya comparators ni kama ifuatavyo: 2 ^ N. Chini ya N muhimu kuweka idadi ya tarakimu. Kutazamwa mfano uliopita inaweza kutumika tena: 2 ^ 3 = 8. Jumla ndogo ya utekelezaji wa tatu lazima 8 comparators. Hii ni kanuni ya ADC, ambayo viliumbwa kwanza. Si rahisi sana, hivyo hatimaye kulikuwa na usanifu nyingine.

Analog-kwa-digital converters, mfululizo makadirio

algorithm "Viktning" limetumika hapa. Fupisha vifaa kazi katika utaratibu huo, inajulikana tu kama ADC mfululizo bili. kanuni ya kazi ni kama ifuatavyo: kifaa unapimwa kwa ishara ya pembejeo, na kisha ni ikilinganishwa na idadi, ambayo ni yanayotokana kulingana na utaratibu fulani:

1. Sets wa nusu iwezekanavyo kumbukumbu voltage.
2. Kama ishara ya ukubwa kikomo kushinda safari №1, ni ikilinganishwa na idadi ambayo ipo katikati kati ya thamani iliyobaki. Kwa hiyo, kwa upande wetu itakuwa ¾ ya voltage kumbukumbu. Kama ishara ya kumbukumbu iko fupi ya takwimu hii, kulinganisha utafanywa na sehemu nyingine ya kipindi na kanuni hiyo. Katika mfano huu, ¼ ya voltage kumbukumbu.
3. Hatua ya 2 lazima kurudiwa mara n, kutunyeshea N bits ya matokeo. Hii ni kutokana na mwenendo wa N idadi ya kulinganisha.

Kanuni hii ya vifaa vya utapata kupata na jamaa kiwango cha juu kubadilika, ambayo ni mfululizo makadirio ADCs. kanuni ya kazi, kama unaweza kuona, rahisi, na vifaa hivi ni bora kwa aina ya hafla.

Sambamba Analog-kwa-digital converters

Wao kazi kama kifaa mfululizo. Hesabu formula - (2 ^ n) -1. Kwa kesi kuchukuliwa hapo awali, tunahitaji (2 ^ 3) -1 comparators. Kwa ajili ya uendeshaji kwa kutumia safu maalum ya vifaa hivi, ambayo kila mmoja anaweza kulinganisha pembejeo na mtu binafsi kumbukumbu voltage. Sambamba converters Analog-kwa-digital ni haki ya haraka ya vifaa. Lakini kanuni ya ujenzi wa vifaa hivi ni kwamba kwa msaada wa ufanisi wao inahitaji nguvu kubwa. Kwa hiyo, matumizi yao katika betri-powered muafaka.

Analog-kwa-digital kubadilisha fedha na kusawazisha mfululizo

Ni kazi katika njia sawa kama kifaa uliopita. Kwa hiyo, ili kuelezea uendeshaji wa mfululizo kusawazisha ADC, kanuni za uendeshaji kwa ajili ya Kompyuta yatazingatiwa literally kwenye vidole. Katika vifaa kulingana na uzushi wa dichotomy. Kwa maneno mengine, kulinganisha Serial unafanywa kipimo thamani na sehemu fulani ya thamani ya upeo. Inaweza kuchukua maadili ½, 1/8, 1/16 na kadhalika. Kwa hiyo, Analog-kwa-digital kubadilisha anaweza kufanya mchakato wa N iterations (mfululizo hatua). Ambayo ni sawa na N bit ADC (angalia fomula awali hapo juu). Hivyo, tuna faida kubwa katika muda, ikiwa ni muhimu hasa utendaji mbinu. Pamoja kasi makubwa, vifaa hivi pia na sifa ya makosa chini tuli.

Analog-kwa-digital converters na malipo kusawazisha (delta sigma)

Ni jambo la kuvutia zaidi aina ya kifaa, si angalau kwa sababu ya kanuni zake za uendeshaji. Lina kwa kuwa voltages pembejeo ni ikilinganishwa ili kusanyiko Integrator. Je kunde pembejeo na hasi au chanya polarity (ni hutegemea matokeo ya kazi ya awali). Hivyo, tunaweza kusema kwamba kama kubadilisha Analog-kwa-digital ni mfumo wa kufuatilia rahisi. Lakini hii ni tu mfano kwa kulinganisha, ili uelewe nini delta sigma ADC. Kanuni ya mfumo wa utendaji kazi, lakini kwa ajili ya uendeshaji bora ya kubadilisha Analog-kwa-digital haitoshi. Matokeo ya mwisho wanaendelea kuandika ndio na zeros, ambayo inakwenda kwa njia ya digital chini kupita filter. Wao kuunda fulani kidogo mlolongo. Kutofautisha ADC converters ya amri ya kwanza na ya pili.

Kuunganisha Analog-kwa-digital kubadilisha

Hii ni kesi maalum ya mwisho, ambayo itakuwa kuchukuliwa kama sehemu ya makala. Next, sisi kuelezea uendeshaji wa vifaa hivi, lakini katika ngazi ya jumla. ADC haya Analog-kwa-digital kubadilisha fedha na push-pull ushirikiano. Ili kufikia kifaa kama wanaweza kuwa multimeter digital. Na hii si ajabu, kwa sababu wao kutoa usahihi na wakati huo huo vizuri kuzuia kuingiliwa.

Sasa hebu kuzingatia kanuni yake ya kazi. Ni uongo katika ukweli kwamba pembejeo capacitor imepewa kwa muda uliowekwa. Kwa kawaida, kipindi hiki ni moja ya frequency mains ambayo mamlaka ya kifaa (50 Hz au 60 Hz). Pia inaweza kuwa nyingi. Hivyo, kelele ya juu frequency ni suppressed. Wakati huo huo leveled ushawishi msimamo voltage chanzo cha umeme wa umeme kwenye usahihi wa matokeo.

Wakati malipo wakati wa mwisho Analog-digital kubadilisha fedha, capacitor huanza kutokwa na hasa kudumu kasi. Ndani ya kukabiliana kifaa ina idadi ya kunde saa ambayo ni yanayotokana wakati wa mchakato huu. Hivyo, tena wakati muda, mkuu wa utendaji.

ADC twostroke ushirikiano na usahihi juu na azimio. Kutokana na hili, pamoja na ujenzi wa muundo rahisi, wao ni kunyongwa kama kibanzi. drawback kuu ya kanuni hizo za kazi - kulingana na mtandao utendaji. Kumbuka kwamba uwezo wake ni amefungwa kwa muda wa kipindi cha mzunguko umeme.

Hapa ni jinsi ADC mara mbili ushirikiano. kanuni ya shughuli ya kifaa hata kama ni ngumu kabisa, lakini hutoa viashiria ubora. Wakati mwingine, hii ni tu lazima.

Kuchagua APC sisi na kanuni muhimu ya

Tuseme, sisi ni wanakabiliwa na kazi maalum. Ambayo kuchagua kifaa ili iweze kukidhi mahitaji yetu? Kwanza, hebu majadiliano juu ya suluhisho na usahihi. mara nyingi sana ni kuchanganyikiwa, ingawa katika mazoezi ni sana weakly tegemezi wa pili. Kumbuka kwamba 12-bit Analog-kwa-digital kubadilisha huenda yakawa si sahihi ya 8-bit. Katika hali hii, azimio - ni kipimo cha wingi wa makundi inaweza zilizotengwa kwa kipimo signal pembejeo mbalimbali. Hivyo, 8-bit ADC na 2 ⁸ = 256 vitengo vile.

Usahihi - ni jumla uongofu matokeo kupatikana kupotoka kutoka maadili bora, ambayo inapaswa kuwa katika ingizo voltage. Hiyo ni, parameter kwanza ni sifa ya uwezo ambayo ina ADC, na ya pili inaonyesha nini sisi katika mazoezi. Kwa hiyo, tunaweza hatua ya juu na mfano rahisi zaidi (kwa mfano, moja kwa moja Analog-kwa-digital converters), ambayo kukidhi mahitaji kutokana na usahihi wake juu.

Kuwa na wazo la nini inachukua kuanza kufanya mahesabu ya vigezo kimwili na kujenga formula hisabati ya mwingiliano. Muhimu ni makosa tuli na nguvu, kwa sababu wakati wa kutumia vipengele mbalimbali na kanuni za ujenzi wa kifaa wao kuwa na athari mbalimbali juu ya utendaji wake. Maelezo zaidi ya kina yanaweza kupatikana katika nyaraka za kiufundi zinazotolewa na mtengenezaji wa kila kifaa maalum.

mfano

Hebu angalia ADC SC9711. kanuni ya uendeshaji wa kifaa hiki ni ngumu kwa sababu ya ukubwa wake na uwezo. Akizungumza mwisho, ni lazima ieleweke kwamba wao ni kweli mbalimbali. Hivyo, kwa mfano, inawezekana kazi frequency inatofautiana kutoka 10 Hz 10 MHz. Kwa maneno mengine, inaweza kufanya sampuli milioni 10 kwa sekunde! Na kifaa yenyewe si kitu imara, na ina ujenzi msimu muundo. Lakini ni kawaida kutumika katika programu nzito ambapo unahitaji kufanya kazi na idadi kubwa ya ishara.

hitimisho

Kama unavyoona, ADCs asili na kanuni mbalimbali za utendaji. Hii inaruhusu sisi kuchagua kifaa ambayo kukidhi mahitaji yanayotokana na hivyo kuruhusu matumizi ya kuridhisha ya rasilimali zilizopo.