Ընդհանուր սկզբունքը շահագործման ADC- ի

Եկեք նայենք հիմնական շարք հարցեր, որոնք կարելի է վերագրել սկզբունքի վրա անալոգային-ի թվային կերպափոխիչներ (ADCS) տարբեր տեսակի. Հաջորդական հաշիվը, հերթական հավասարակշռում - թե ինչ է ընկած ետեւում այդ խոսքերի. Որն է աշխատանքային սկզբունքը ADC- ի մասին microcontroller. Այս եւ այլ հարցեր կքննարկվեն շրջանակներում հոդվածի. Առաջին երեքը նվիրված կլինի ընդհանուր տեսության, իսկ չորրորդ ենթավերնագիր կուսումնասիրեն, թե ինչպես են նրանք աշխատում: Դուք կարող եք հանդիպել տարբեր գրականություն ADC եւ DAC պայմանները: Սկզբունքը շահագործման այդ սարքերի մի փոքր այլ է, այնպես որ, չեմ շփոթում են: Այսպիսով, հոդվածը կարող է համարել փոխարկումը ազդանշանների անալոգային թվային, իսկ DAC աշխատում է հակառակ.

սահմանումը

Նախքան հաշվի առնելով այն սկզբունքը, որ ADC- ի, եկեք պարզել, թե ինչ է սարքը. Անալոգային թվային կերպափոխիչներ են սարքեր, որոնք այդ ֆիզիկական քանակի վերածվում է համապատասխան թվային ներկայացուցչության. Նախնական պարամետր կարող է հանդես գալ գրեթե ոչինչ - Ներկայիս, լարման, capacitance, դիմադրություն, ռոտացիայի լիսեռ իմպուլսի տոկոսադրույքը եւ այլն: Բայց որպեսզի համոզվածություն, մենք կաշխատենք միայն մեկ դարձի. Այս «կոդը լարման»: Ընտրությունը Այս աշխատանքի ձեւաչափի պատահական չէ: Հետո ADC- ի (սկզբունքը շահագործման այս սարքի) եւ նրա առանձնահատկությունները մեծապես կախված է, թե ինչ Չափման հայեցակարգի օգտագործվում է: Սա վերաբերում է գործընթացին համեմատելով որոշակի արժեք, ինչպես նախապես հաստատված ստանդարտ.

բնութագրեր ADC- ն

Հիմնական քիչ կարելի է անվանել, իսկ դարձի փոխարժեքը: Առաջին անգամ հայտնվել է bits, իսկ երկրորդը `նմուշների երկրորդ. Ժամանակակից անալոգային-to-թվային փոխակերպիչներ կարող է ունենալ 24-bit կամ փոխակերպման արագությունը, որը գալիս է GSPS միավորների: Նշենք, որ այդ ADC- ն կարող է միաժամանակ ապահովել ձեզ հետ օգտագործման միայն մեկը իր հատկանիշներով: Այնքան ավելի մեծ դրանց կատարումը, այնքան ավելի դժվար է աշխատել սարքի, իսկ դա ավելի թանկ է ինքնին: Բայց օգուտ կարող է լինել, որպեսզի ձեռք բերել անհրաժեշտ քիչ խորությունը կատարումը զոհաբերում արագությունը գործիքի.

ADC տեսակները

Սկզբունքը շահագործման տատանվում են տարբեր խմբերի սարքերի: Մենք համարում հետեւյալ տեսակները.

1. Քանի որ ուղիղ փոխակերպման:
2. Հետ հերթական մոտարկման:
3. Հետ զուգահեռ հաղթահարմանը.
4. Անալոգային-to-digital converter հետ հավասարակշռող մեղադրանքով (դելտա-Sigma):
5. Ինտեգրվելու ADC.

Կան շատ այլ տեսակի conveyor եւ համակցված, որոնք ունեն իրենց սեփական առանձնահատկությունները տարբեր ճարտարապետության. Բայց այդ նմուշները, որոնք պետք է հաշվի առնել շրջանակներում հոդվածներ են հետաքրքրություն, քանի որ նրանք օրինակելի դեր ստանձնելով իր տեղը սարքերի համար, ինչպիսիք առանձնահատկություններից: Այնպես որ, եկեք քննենք սկզբունքը ADC- ի, ինչպես նաեւ իր կախվածությունը ֆիզիկական սարքի.

Ուղղակի անալոգային թվային կերպափոխիչներ

Նրանք դարձել են բավականին տարածված է 60-70-ական թվականներին անցյալ դարում. Ի ձեւով ինտեգրալ սխեմաների արտադրվում են 80-ականների: Այն շատ պարզ է, նույնիսկ պարզունակ սարքերը, որոնք չեն կարող պարծենալ քաղաքական գործիչների: Նրանց հզորությունը, որպես կանոն, 6-8 bits, իսկ արագությունը հազվադեպ գերազանցում է 1 GSPS:

Սկզբունքը շահագործման այս տեսակի ADC ընկերության այն է, որ այն գումարած միջոցները համեմատվող մուտքագրման ազդանշանի միաժամանակ. Բացասական տերմինալի լարման որոշակի արժեք: Եւ ապա սարքը որոշում է իր գործունեությունը: Սա արվում շնորհիվ հղման լարման. Եկեք ենթադրենք, որ մենք ունենք մի սարք, որտեղ 8 համեմատվող: Երբ կերակրման ½ է տեղեկանք լարման միացված է նրանցից միայն 4: Որ առաջնահերթությունը Encoder ձեւավորվել երկուական կոդ, որը կազմում է ելքային ռեգիստր եւ latches. Ուժեղ եւ թույլ կողմերը, կարելի է ասել , որ այս սկզբունքը շահագործման թույլ է տալիս Ձեզ ստեղծել բարձր արագության սարքեր. Բայց կարելի է ձեռք բերել անհրաժեշտ բառը երկարությունը պետք է քրտինքը ծանր:

Ընդհանուր առմամբ բանաձեւն թվի համեմատվող հետեւյալն է `2 ^ N. Տակ N անհրաժեշտ է տեղադրել թվի թվանշանների. Դիտվել է նախորդ օրինակը կարող է օգտագործվել կրկին: 2 ^ 3 = 8: Ընդամենը երրորդ կատարողականը պետք է լինի 8 համեմատիչներ: Սա է սկզբունքը ADC- ի, որոնք ստեղծվել առաջին անգամ: Շատ հարմար է, այնպես որ, հետագայում կային այլ ճարտարապետությունը:

Անալոգային-to-թվային կերպափոխիչներ, հերթական մերձեցումը

ալգորիթմ «կշռման» օգտագործվում է այստեղ: Կրճատել գործող սարքերի նման կարգով, կոչվում է պարզապես որպես ADC հաջորդական օրինագծեր: Սկզբունքը շահագործման հետեւյալն է `սարքը չափվում է մուտքագրման ազդանշանի, եւ ապա այն համեմատ թվերի, որոնք գեներացվել է ըստ որոշակի ընթացակարգով:

1. Կոմպլեկտներ հնարավոր խաղակեսում հղում լարման.
2. Եթե ազդանշանը մագնիտուդով սահմանը հաղթահարել ուղեւորության №1, այն համեմատ մի շարք, որը ընկած կես միջեւ մնացած արժեքի. Այնպես որ, մեր դեպքում դա կլինի ¾ է ստուգիչ լարման. Եթե հղում ազդանշանն ընկնում կարճ այս գործչի, այդ համեմատությունը կանցկացվի մեկ այլ մասը ընդմիջումից կողմից նույն սկզբունքով: Այս օրինակում քառորդը հղման լարման.
3. Քայլ 2 պետք է կրկնվի n անգամ, ինչը թույլ կտա մեզ N bits արդյունքների: Դա պայմանավորված է վարքագծի N թվի համեմատություններով.

Այս սկզբունքը ապարատի թույլ է տալիս ձեռք բերել հարաբերական բարձր փոխարկման փոխարժեքով, որոնք իրար հաջորդող մոտարկման ADCS: Սկզբունքը շահագործման, ինչպես դուք կարող եք տեսնել, պարզ, եւ այդ սարքերը են իդեալական մի շարք առիթներով:

Զուգահեռ անալոգային-ի թվային կերպափոխիչներ

Նրանք աշխատում են նման մի սերիական սարքի. Հաշվարկման բանաձեւ - (2 ^ n) -1: Համար այն դեպքն է համարել նախկինում, մենք պետք է (2 ^ 3) -1 համեմատիչների: Շահագործման համար օգտագործելով կոնկրետ զանգված այդ սարքերի, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է համեմատել ներդրումն ու անհատական տեղեկանք լարման. Զուգահեռ անալոգային-ից թվային կերպափոխիչներ են բավականին արագ սարքեր: Բայց սկզբունքը կառուցման այդ սարքերը, որոնք պետք է աջակցել իրենց արդյունավետությունը պահանջում է զգալի իշխանությունը: Հետեւաբար, դրանց օգտագործումը մարտկոցներով սնվող անտեղի.

Անալոգային-to-թվային փոխարկիչ հաջորդական հավասարակշռումը

Այն գործում է նույն կերպ, ինչպես նախորդ սարքի. Այդ իսկ պատճառով, որպեսզի բացատրել գործողությունը հերթական հավասարակշռող ADC- ի, սկզբունքը շահագործման սկսնակների համար կդիտարկվի բառացիորեն վրա մատները. Այդ սարքերի հիման վրա երեւույթի հայեցակետերի: Այլ կերպ ասած, սերիական համեմատությունը իրականացվում չափվում արժեքը մի որոշակի մասի առավելագույն արժեքի: Կարող եք վերցնել արժեքները ½, 1/8, 1/16 եւ այլն: Հետեւաբար, անալոգային-ի թվային Կոդավորվորիչ կարող է կատարել գործընթացը N iterations (փուլերով): Որուն մէջ N հավասար է քիչ ADC (նայում այն նախկինում վերը նշված բանաձեւերի մեջ): Այսպիսով, մենք ունենք մի զգալի շահ ժամանակին, եթե դա հատկապես կարեւոր է կատարումը տեխնիկա: Չնայած զգալի արագությամբ, այդ սարքերը նույնպես բնութագրվում է ցածր ստատիկ սխալի.

Անալոգային-ի թվային կերպափոխիչներ վճարովի հավասարակշռում (delta-սիգմա)

Դա առավել հետաքրքիր տեսակ սարքի, ոչ պակաս շնորհիվ իր օպերացիոն սկզբունքով: Այն բաղկացած է, որ մուտքագրման լարման համեմատվում են այնպես, որ կուտակվել ինտեգրատոր: Են ներմուծած իմպուլսները հետ դրական կամ բացասական բեւեռականություն (դա կախված է արդյունքում նախորդ շահագործման): Այսպիսով, մենք կարող ենք ասել, որ նման անալոգային-ի թվային Կոդավորվորիչ մի պարզ հետեւող համակարգ. Բայց սա ընդամենը մի օրինակ է: Համեմատության համար, այնպես որ կարող եք հասկանալ, թե ինչ է դելտա-Sigma ADC. Սկզբունքը օպերացիոն համակարգի համար, սակայն արդյունավետ շահագործման անալոգային-թվային փոխարկիչ բավարար չէ: Վերջնական արդյունքը անսպառ հոսք zeros ու նորերը, որը անցնում է թվային ցածր անցնում ֆիլտր. Նրանք ձեւավորել որոշակի քիչ հաջորդականությունը: Տարբերակել ADC կերպափոխիչներ առաջին եւ երկրորդ կարգի:

Ինտեգրվելու անալոգային-թվային փոխարկիչ

Սա հատուկ դեպք է վերջինիս, որը կհամարվի հոդվածի մասով: Հաջորդը, մենք պետք է նկարագրել շահագործումը այդ սարքերի, բայց մի ընդհանուր մակարդակի: Այս ADC- ն է անալոգային-ի թվային փոխարկիչ հետ մղել-pull ինտեգրման. Հանդիպելու նման սարք, կարող է լինել թվային multimeter. Եւ դա զարմանալի չէ, քանի որ նրանք ապահովում են բարձր ճշտություն եւ, միեւնույն ժամանակ, նաեւ ճնշել միջամտությունը:

Այժմ եկեք կենտրոնանանք նրա աշխատանքի սկզբունքի մասին: Այն կայանում է նրանում, որ մուտքային capacitor, որը գանձվում է որոշակի ժամանակ: Որպես կանոն, այս շրջանը մեկն է mains հաճախականության, որի լիազորությունները սարք (50 Հց կամ 60 Հց): Այն կարող է նաեւ լինել բազմակի: Այսպես, բարձր հաճախականության աղմուկը ճնշել. Միաժամանակ հարթաչափվել ազդեցության անկայուն լարման սնուցման աղբյուր էլեկտրաէներգիայի ճշտության արդյունքում:

Երբ այդ վճարը ժամանակը ավարտվում է անալոգային թվային Փոխարկիչ, որ capacitor սկսում է լիցքաթափել է որոշակի ֆիքսված արագությամբ: Ներքին հակընդդեմ սարքը հաշվում է ժամացույցի իմպուլսներ, որոնք գոյանում Այս գործընթացի ընթացքում: Այսպիսով, երկար ժամանակ ընդմիջումից, այնքան մեծ է կատարումը:

ADC- ն twostroke ինտեգրացիան պետք է բարձր ճշտություն եւ բանաձեւ. Շնորհիվ այս, ինչպես նաեւ շինարարության մի համեմատաբար պարզ կառուցվածքի, նրանք կատարվում են մի փշուր: Հիմնական թերությունը նման սկզբունքի աշխատանքի կախված կատարողականի ցանցում: Հիշում է, որ իր հնարավորությունները, որոնք կապված են տեւողությամբ հաճախականությունը Սնուցման ժամանակահատվածում:

Ահա թե ինչպես է ADC- ն կրկնակի ինտեգրումը: Սկզբունքը շահագործման է սարքի, թեեւ դա բավականին բարդ է, բայց դա ապահովում է որակի ցուցանիշները: Որոշ դեպքերում, դա պարզապես անփոխարինելի.

Ընտրեք APC մեզ հետ անհրաժեշտ սկզբունքով

Եկեք ասում են, մենք կանգնած է կոնկրետ խնդիր: Որը ընտրել սարքը այնպես, որ այն կարող է հանդիպել բոլոր մեր կարիքները. Նախ, եկեք խոսենք այն մասին, որ բանաձեւի եւ ստույգությունը. Շատ հաճախ նրանք են շփոթված, թեեւ գործնականում նրանք շատ թույլ կախված է երկրորդ փուլ: Նկատի ունեցեք, որ 12-bit անալոգային-ի թվային փոխարկիչ կարող է լինել ավելի ճշգրիտ, քան 8-bit. Այս դեպքում, բանաձեւը - մի միջոց քանակի հատվածներում կարող է հատկացվել են չափված ազդանշան մուտքագրման շարք: Այսպիսով, 8-bit ADC- ն տիրապետում օգոստոսի ^2-= 256 այդպիսի միավորներ:

Ճշտությունը է ընդհանուր փոխարկումը արդյունքը ձեռք շեղումն իդեալական արժեքների վրա, որոնք պետք է լինեն տվյալ մուտքագրման լարման. Այսինքն, առաջին պարամետր բնութագրում այն ներուժը, որն ունի ADC, իսկ երկրորդը ցույց է տալիս, թե ինչ ունենք գործնականում: Հետեւաբար, մենք կարող ենք քայլ առ ու ավելի պարզ տեսակ (օրինակ, ուղղակի անալոգային-to-թվային փոխակերպիչներ), որը կարող է բավարարել այն պահանջները, շնորհիվ իր բարձր ճշգրտությամբ.

Է ունենալ մի գաղափար, թե ինչ է տեւում է սկսել հաշվարկել ֆիզիկական պարամետրերի եւ կառուցել մաթեմատիկական բանաձեւը փոխգործակցության: Կարեւոր են ստատիկ եւ դինամիկ սխալներ, քանի որ, երբ, օգտագործելով տարբեր բաղադրիչները եւ սկզբունքները կառուցման սարքի նրանք կունենան տարբեր ազդեցություն ունենալ դրա կատարման. Ավելի մանրամասն տեղեկություններ կարելի է գտնել տեխնիկական փաստաթղթերում կողմից առաջարկվող արտադրողի յուրաքանչյուր կոնկրետ սարքի.

օրինակ

Եկեք նայում ADC SC9711: Գործող սկզբունքը: Այս սարքի բարդ է, քանի որ իր մեծությամբ եւ հզորությամբ: Խոսելով վերջինիս, ապա պետք է նշել, որ իրենք իսկապես բազմազան: Այսպես, օրինակ, հնարավոր գործողությունը հաճախականությունը տատանվում է 10 Հց-ից 10 ՄՀց: Այլ կերպ ասած, դա կարող է անել 10 միլիոն նմուշներ մեկ վայրկյանում! Իսկ սարքը ինքնին ինչ-որ բան պինդ, եւ ունի մոդուլային շինարարությունը կառուցվածքի: Բայց դա սովորաբար օգտագործվում է բարդ ծրագրեր, որտեղ դուք պետք է աշխատել մի մեծ թվով ազդանշանների.

եզրափակում

Ինչպես դուք կարող եք տեսնել, ADCS ժառանգաբար ունեն տարբեր սկզբունքները շահագործման. Սա թույլ է տալիս մեզ ընտրել սարքը, որը կբավարարի առաջացող կարիքները եւ դրանով իսկ թույլ ողջամիտ օգտագործման առկա ռեսուրսների.