АЦП жұмыс Бас принципі

принципі жатқызуға болады мәселелер негізгі ауқымды қарайық аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер (АЦП) әр түрлі. Дәйекті тіркелгі, дәйекті теңгеру - қандай, осы сөздер артында жатыр? АЦП микроконтроллера жұмыс принципі қандай? Осы және басқа да мәселелер баптың шеңберінде талқыланатын болады. алғашқы үш жалпы теориясы арналады, ал төртінші субтитр олар қалай жұмыс оқуға болады. Сіз әр түрлі әдебиет АЦП және ЦАП шарттарын кездестіруге болады. Осы құрылғылардың жұмыс істеу принципі сәл өзгеше болып табылады, сондықтан оларды шатастыруға болмайды. DAC кері жұмыс істейді, ал Осылайша, мақала, аналогты сандық сигналдарды түрлендіру қарастырылады.

анықтама

АЦП қағидатын ескере отырып бұрын, құрылғы болып табылады білейік. сандық түрлендіргіштер аналогтық физикалық саны тиісті сандық өкілдік айналады құрылғылар болып табылады. сондықтан ағымдағы, кернеу, сыйымдылық, қарсылық, білігінің айналу, Пульс және - бастапқы параметр дерлік ештеңе әрекет етуі мүмкін. Бірақ нанбайды үшін, біз бір ғана айырбастау жұмыс істейтін болады. Бұл «коды кернеуі». Бұл жұмыс форматында таңдау кездейсоқ емес. АЦП (осы құрылғының жұмыс істеу принципі) және оның ерекшеліктері кейін пайдаланылады өлшеу тұжырымдамасын қандай тәуелді болып табылады. Бұл бұрын белгiленген стандартқа белгілі бір мәні салыстыру процесіне жатады.

сипаттамалары ADC

Негізгі биттік деп аталатын, және айырбастау бағамы болады. Бірінші бит көрсетілген, ал екінші - сынамада екінші. Қазіргі заманғы аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер 24-биттік немесе GSPS бірлікті құрайды конверсиялық жылдамдығы, болуы мүмкін. ADC мезгілде тек бір оның сипаттамаларын пайдалана отырып сізге бере алады екенін ескеріңіз. олардың өнімділігі көп, көп құрылғымен жұмыс істеу қиын, және ол қымбатырақ өзі болып табылады. Бірақ төлемдері бар құралдың жылдамдығы құрбан қажетті биттік тереңдігі өнімділігін алу болуы мүмкін.

ADC түрлері

жұмыс істеу принципі құрылғылардың түрлі топтары арасында өзгереді. Біз келесі түрлерін қарастыру:

1. тікелей айырбастау бастап.
2. дәйекті жақындату.
3. параллель трансформация бар.
4. теңестіретін тегін (дельта-сигма) аналогты-цифрлық түрлендіргіш.
5. ADC біріктіру.

түрлі сәулет өз ерекше сипаттамалары бар конвейер және аралас көптеген басқа да түрлері бар. олар өз тауашасы құрылғылар осындай ерекшелігі үлгілі рөл атқарады, өйткені Бірақ мақалалар шеңберінде қаралатын болады, сол үлгілері, қызығушылық тудырады. Олай АЦП принципін, сондай-ақ физикалық құрылғы тәуелділігін қарастырайық.

сандық түрлендіргіштер Тікелей аналогтық

Олар өткен ғасырдың 60-70-шы жылдары өте танымал болды. түрінде интегралдық схемалардың 80-шығарылады. Ол, айтарлықтай қайраткерлері мақтана алмайды, тіпті қарабайыр құрылғылар өте қарапайым. Олардың сыйымдылығы әдетте 6-8 бит болып табылады, және жылдамдық сирек 1 GSPS асады.

АЦП осы түріне жұмыс істеу принципі бір мезгілде компараторлар сигналының плюс кіріс туралы болып табылады. теріс терминал кернеу бойынша белгілі бір мән болып табылады. Ал содан кейін құрылғы өз жұмысын анықтайды. Бұл анықтамалық кернеу арқасында жүзеге асырылады. біз қайда 8 компараторлар құрылғыны бар делік. азықтандыру кезінде тірек кернеуінің ½ тек 4 олардың қосылады. басым кодері құрылған екілік кодты, демалыс тіркелімі және ілмекті болып табылады. Салыстырмалы күшті және әлсіз жақтарын айтуға болады , бұл принцип деп операция жоғары жылдамдықтағы құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді. Бірақ қажетті сөз ұзындығын алу қатты тер бар.

төмендегідей компараторов санының жалпы формуласы болып табылады: 2 ^ Н. N астында сандардың санын орналастыру үшін қажетті болып табылады. Белгілілері алдыңғы мысал қайтадан пайдалануға болады: ^ 3 = 8 2. үшінші разряд үшін Барлығы 8 компараторлар болуы керек. Бұл бірінші құрылды АЦП, принципі болып табылады. Емес, өте ыңғайлы, сондықтан кейіннен басқа сәулет болды.

Аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер, дәйекті жуықтау

алгоритм «салмақтық» мұнда пайдаланылады. мұндай рәсім жұмыс істейтін құрылғыларды қысқартып, жай ғана ADC қатарынан вексельдерді деп аталады. төмендегідей жұмыс істеу принципі болып табылады: құрылғы кіріс сигналы өлшенеді, содан кейін ол белгілі бір рәсімге сәйкес жасалады сандар, салыстырылады:

1. ықтимал жартысы тірек кернеуінің Жинақтар.
2. сигнал магнитудасы шегі сапарын №1 еңсеру болса, онда ол қалған құны арасындағы алшақ жатыр бірқатар салыстырғанда болып табылады. Сондықтан, біздің жағдайда ол тірек кернеуінің ¾ болады. тірек сигнал бұл көрсеткіш қысқа түссе, салыстыру сол принципі бойынша интервал басқа бөлігі өтеді. тірек кернеуінің Бұл мысалда, ¼.
3. 2-қадам бізге нәтиже N бит береді, ол N рет қайталау керек. Бұл салыстыру N санының мінез-құлық байланысты.

аппараттың Бұл принцип дәйекті жуықтау АЦП болып салыстырмалы жоғары айырбастау бағамының, бар алуға мүмкіндік береді. Көріп отырсыздар, жұмыс істеу принципі, қарапайым, және осы құрылғылар жағдайларда түрлі үшін өте қолайлы.

Параллель аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер

Олар сериялық құрылғы сияқты жұмыс істейді. Есептеу формуласы - (2 ^ N) -1. Бұрын қаралатын үшін, біз (2 ^ 3) қажет -1 компараторы. пайдалануға енгізу және жеке тірек кернеу салыстыру мүмкін, олардың әрқайсысы осы құрылғылардың нақты жиымды пайдалана отырып. Параллель аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер тез құрылғылар болып табылады. Бірақ осы құрылғылардың құрылыс принципі олардың тиімділігін қолдау үшін айтарлықтай қуатты талап етеді. Сондықтан, батарея-қуат орынсыз оларды пайдалану.

дәйекті теңгеру аналогтық-цифрлық түрлендіргіш

Ол алдыңғы құрылғысы ретінде ұқсас жолмен жұмыс істейді. Сондықтан, дәйекті теңгеру АЦП жұмысын түсіндіру мақсатында, бастауыш жұмыс істеу принципі бойынша саусақпен сөзбе қаралатын болады. Осы құрылғылардың жылы дихотомия феноменін негізделген. Басқаша айтқанда, сериялық салыстыру максималды құнының белгілі бір бөлігі өлшенген мәні жүзеге асырылады. т.б. құндылықтар ½ 1/8, 1/16 қабылдауға болады. Сондықтан, аналогтық-цифрлық түрлендіргіш N Итерация (қатарынан қадамдар) процесін орындай алады. , Онда N бит АЦП (бұрын жоғарыда формулалар қараңыз) тең. ол әсіресе маңызды өнімділігі әдісі болып табылады, егер Осылайша, біз, уақыт айтарлықтай пайда бар. айтарлықтай жылдамдықпен қарамастан, бұл құрылғылар, сондай-ақ төмен статикалық қате сипатталады.

теңестіретін тегін (дельта-сигма) аналогты-цифрлық түрлендіргіштер

Ол кем дегенде, оның жұмыс принципі байланысты құрылғының ең қызықты түрі емес. Ол жинақталған интеграторы етіп енгізу кернеу салыстырылады, бұл тұрады. теріс немесе оң Полярлық кіріс серпін (ол алдыңғы операцияның нәтижесінде байланысты) болып табылады. Осылайша, біз мұндай аналогтық-цифрлық түрлендіргіш қарапайым бақылау жүйесі болып табылады деп айтуға болады. Бірақ бұл салыстыру үшін ғана үлгі болып табылады, сондықтан сіз түсіну мүмкін қандай дельта-Sigma АЦП. операция жүйесінің принципі, бірақ ұқсас-сандық құрылуы тиімді жұмыс жеткілікті емес үшін. түпкі нәтиже сандық төменгі жиіліктердің фильтрін арқылы өтеді бірлікті нөл шексіз ағыны болып табылады. Олар белгілі бір бит ретін қалыптастыру. бірінші және екінші текті ADC түрлендіргіштері ажыратады.

аналогтық-цифрлық түрлендіргішін біріктіру

Осы баптың бір бөлігі ретінде қарастырылады соңғысының, арнайы іс болып табылады. Келесі, біз осы құрылғылардың жұмысын сипаттайды, бірақ жалпы деңгейде болады. Бұл ADC итеру-тартқыш біріктіруімен аналогтық-цифрлық түрлендіргіш болып табылады. Мұндай құрылғыны қанағаттандыру үшін болуы мүмкін сандық мультиметр. олар жоғары дәлдігін қамтамасыз етеді және сол уақытта-ақ кедергілер жолын кесу, өйткені мен бұл таң қаларлық емес.

Енді жұмыс оның принципі назар аударайық. Ол кіріс конденсатор тұрақты уақыт алынады табылатындығында. Әдетте, бұл кезең, онда өкілеттіктері құрылғы (50 немесе 60 Гц) Тоқ жиілігі бірі болып табылады. Ол сондай-ақ бірнеше болуы мүмкін. Осылайша, жоғары жиілікті шу Шуды. Бір мезгілде нәтиженің дәлдігі бойынша электр энергиясын тұрақсыз вольтті электр көзін әсер теңестірді.

заряд уақыты аналогтық-цифрлық түрлендіргішін аяқталған кезде, конденсатор нақты белгіленген жылдамдықпен зарядын бастайды. Ішкі қарсы құрылғы осы процестің барысында түзіледі сағат бұршақ санын есептейді. өнімділігі Осылайша, уақыт аралығы ұзақ, үлкен.

ADC twostroke интеграциялық жоғары дәлдігі мен бар қарар. Осыған байланысты, сондай-ақ салыстырмалы түрде қарапайым құрылымын құрылыс, олар чип ретінде орындалады. Жұмыстың мұндай принципін негізгі кемшілігі - өнімділігі желіге байланысты. оның мүмкіндіктері жиілігі электрмен жабдықтау кезең ұзақтылығын байланған екенін есте сақтаңыз.

Мұнда қалай ADC қос интеграциялық ғой. құрылғының жұмыс істеу принципі, ол өте күрделі болып табылады, бірақ ол сапа көрсеткіштерін қамтамасыз тіпті,. Кейбір жағдайларда, бұл жай ғана алмастырылмайтын.

қажетті принципіне APC бізді таңдау

біз нақты тапсырманы тап, деген делік. Ол біздің барлық қажеттіліктерін қанағаттандыра алады, сондықтан құрылғыны таңдау? Біріншіден, қаулысының және дәлдігі туралы әңгімелестік. практикада олар өте нашар екінші тәуелді, дегенмен өте жиі олар, шатастырады. 12-биттік аналогтық-цифрлық түрлендіргіш 8 биттен кем дәл болуы мүмкін екенін ескеріңіз. Бұл жағдайда, қаулы - сегменттерінің саны шарасы өлшенген сигнал кіріс ауқымы бөлінген болады. Осылайша, 8-биттік АЦП ² тамыз = 256 осындай бірлік бар.

Дәлдігі - берілген кіріс кернеу кезінде болуы тиіс идеалды құндылықтарды ауытқу, алынған жалпы түрлендіру нәтижесі болып табылады. Бұл бірінші параметр АЦП бар әлеуетін сипаттайды, ал екінші біз тәжірибеде қандай көрсетеді, болып табылады. Сондықтан оның жоғары дәлдікпен байланысты талаптарына сай болады, ол, біз қадамға болады (мысалы, тікелей аналогтық-цифрлық түрлендіргіштер) неғұрлым қарапайым түрі.

ол физикалық параметрлерін есептеу және өзара іс-қимыл математикалық формуланы салу бастау алады не идеясын болуы. құрылғының құрылысы әр түрлі компоненттер мен принциптерін пайдалану кезінде олар оның атқарылуы туралы түрлі әсер етеді, өйткені Маңызды олар, статикалық және динамикалық қателер табылады. Толығырақ ақпарат әрбiр нақты құрылғы өндірушісінің ұсынған техникалық құжаттаманың табуға болады.

мысал

ADC SC9711 қарайық. Бұл құрылғының жұмыс принципі, өйткені оның көлемі мен қуаты кешенді болып табылады. соңғысының айта отырып, олар шын мәнінде түрлі екенін атап өткен жөн. Осылайша, мысалы, мүмкін операция жиілігі 10 Гц-ден 10 МГц дейін өзгереді. Басқаша айтқанда, ол секундына 10 млн үлгілерін жасай аласыз! Және құрылғы өзі қатты нәрсе емес, және құрылымын модульдік құрылысы бар. Бірақ ол әдетте сіз сигналдарды үлкен санымен жұмыс істеу үшін қажет күрделі қосымшаларда қолданылады.

қорытынды

Өздеріңіз көріп отырғандай, АЦП мәні бойынша жұмыс әр түрлі принциптерін бар. Бұл бізге қажеттіліктерін туындайтын қанағаттандыру және, осылайша, қолда бар ресурстарды ұтымды пайдаланылуын мүмкіндік береді құрылғыны таңдауға мүмкіндік береді.