ADC ажиллагааны ерөнхий зарчим

-ийн зарчим нь холбоотой байж болох асуудлыг үндсэн хүрээний авч үзье аналоги-тоон хувиргагч (ADCs) өөр өөр төрлийн. Дараалсан данс, дараалсан тэнцвэржүүлэх - юу нь эдгээр үгсийн цаана? микроконтроллер нь ADC ажлын зарчим гэж юу вэ? Эдгээр болон бусад асуудал зүйлийн хүрээнд хэлэлцэх болно. Эхний гурван ерөнхий онол зориулсан бөгөөд дөрөв дэх тохирдог тэд ажиллах талаар судлах болно. Та янз бүрийн уран зохиол ADC болон DAC нөхцөлийг хангаж чадна. эдгээр төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагааны зарчим нь бага зэрэг өөр байна, тийм болохоор тэднийг толгойг эргүүлж байна. Тиймээс, нийтлэл, аналог тоон дохиог хувиргах гэж үзэж DAC урвуу ажилладаг байхад болно.

тодорхойлолт

ADC зарчмыг харгалзан өмнө төхөөрөмжийн юу олж үзье. тоон хувиргагч нь Аналог физик хэмжигдэхүүн нь харгалзах тоон төлөөлөл болгон хувиргах төхөөрөмжүүд юм. гүйдэл, хүчдэл, багтаамж, эсэргүүцэл, босоо эргүүлэх, судас хувь гэх мэт - эхний параметр нь бараг юу ч ажиллах болно. Гэвч тодорхой байхын тулд бид зөвхөн нэг хувиргах ажиллах болно. Энэ нь "код хүчдэлийн". Энэ ажил формат сонголт нь санамсаргүй зүйл биш юм. ADC (энэ нь төхөөрөмжийн үйл ажиллагааны зарчим) болон түүний боломжуудын дараа хэмжих үзэл баримтлалын ямар ашиглаж байна ихээхэн хамааралтай байдаг. Энэ нь өмнө нь тогтоосон стандартыг тодорхой үнэ цэнийг харьцуулах явцыг хэлдэг.

шинж чанар ADC

гол хэсэг гэж нэрлэж болно, мөн хөрвүүлэх ханш. Эхний бит илэрхийлж, хоёр дахь - дээж хоёр дахь. Орчин үеийн аналоги-тоон хувиргагч 24-бит эсвэл хувиргах хурд, GSPS нэгж ирдэг байж болно. ADC нэгэн зэрэг түүний шинж чанар нь зөвхөн нэг нь ашиглах нь таныг хангах болно гэдгийг анхаарна уу. илүү тэдний тоглолт илүү хэцүү төхөөрөмж хамтран ажиллах, энэ нь өөрөө илүү үнэтэй юм. Гэвч ашиг хэрэгслийн хурдыг золиослох шаардлагатай хэсэг гүн гүйцэтгэлийг олж авах болно.

ADC төрөл

үйл ажиллагааны зарчим төхөөрөмжүүдийн янз бүрийн бүлгүүдийн дунд харилцан адилгүй байдаг. Бид дараах төрлийн үзье:

1. шууд хөрвүүлэх оноос хойш.
2. дараалсан ойролцоолсон нь.
3. зэрэгцээ өөрчлөх нь.
4. нь тэнцвэржүүлэх эрхэлсэн (дельта-Sigma) нь аналоги-тоон хувиргагч.
5. ADC нэгтгэх.

Туузан дамжуулагч ба хосолсон бусад олон төрлийн өөр өөр архитектурын өөрийн гэсэн онцгой шинж чанартай байдаг. Тэд өөрийн хөгжсөн төхөөрөмжүүдэд ийм өвөрмөц нь үлгэр жишээ үүрэг гүйцэтгэдэг учир Гэхдээ эдгээр дээж, нийтлэл хүрээнд авч үзнэ татаж байгаа юм. Тиймээс АНУ-ын ADC зарчим, түүнчлэн физик төхөөрөмж дээр хараат авч үзье.

тоон хувиргагч шууд аналог

Тэд өнгөрсөн зууны 60-70-аад онд маш алдартай болсон байна. хэлбэрээр нэгдсэн хэлхээнд 80-аад оны үйлдвэрлэсэн байна. Энэ нь их хэмжээний тоо өөрөөрөө сайрхахгүй чадахгүй байгаа ч гэсэн команд төхөөрөмжүүд нь маш энгийн байдаг. Тэдний хүчин чадал нь ихэвчлэн 6-8 бит юм, хурд нь ховор 1 GSPS давсан байна.

ADC энэ төрлийн үйл ажиллагааны зарчим нь харьцуулагч оролтын дохионы нэмэх орц дээр нэгэн зэрэг юм. сөрөг терминал хүчдэлийн-нд тодорхой утга юм. Тэгээд дараа нь төхөөрөмж нь үйл ажиллагаагаа тодорхойлдог. Энэ нь хэвийн хүчдэлтэй талархал хийж байна. Бид төхөөрөмж 8 харьцуулагч байна гэж үзье. хэвийн хүчдэлийн ½ хооллох үед зөвхөн 4 тэдний идэвхжсэн байна. тэргүүлэх кодчилогч бий хоёртын код, гаралт бүртгэл болон ОНЬС юм. Харьцангуй давуу болон сул талууд хэлж болох энэ зарчим нь үйл та өндөр хурдны төхөөрөмжүүдийг бий болгох боломжийг олгодог. Гэхдээ шаардлагатай үг уртыг олж авахын тулд маш их хөлс байна.

^ Н. 2: харьцуулагч тоо ерөнхий томъёо нь дараах байдалтай байна N шаардлагатай дагуу оронтой тоог тавих. Үзсэн нь өмнөх жишээ нь дахин ашиглаж болно: 2 ^ 3 = 8. Гурав дахь ажлаас халсны төлөө Хэсгийн дүн 8 харьцуулагч байх ёстой. Энэ нь ADC анх бий болсон зарчим юм. маш тохиромжтой биш, тэгээд дараа нь тэнд бусад архитектур байсан.

Аналог-тоон хувиргагч, дараалсан ойролцоолсон

алгоритм "жингийн" Энд ашиглаж байна. Ийм журмаар дээр үйл ажиллагаа явуулж байгаа тоног төхөөрөмж богиносгож, зүгээр л гэж ADC дараалан үнэт цаас гэж нэрлэдэг. үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна: төхөөрөмжийн оролтын дохио хэмжиж, дараа нь энэ тоо нь тодорхой журмын дагуу үүсгэсэн байна харьцуулахад байна:

1. аль тал багц лавлах хүчдэл.
2. дохио баллын хязгаар даван туулах бол аялал №1, энэ нь үлдсэн үнэ хоёрын дундаас орших хэд хэдэн харьцуулахад байна. Тиймээс бидний хувьд энэ нь хэвийн хүчдэлийн ¾ байх болно. лавлах дохио Энэ зурагт богино унаж байгаа бол харьцуулалт ижил зарчмаар интервалын өөр нэг хэсэг нь хийж болно. Энэ жишээн дээр, лавлагаа хүчдэлийн ¼.
3. 2-р алхам N удаа, бидэнд үр дүнгийн N бит өгнө дахин хийх ёстой. Энэ харьцуулалт нь N тоо явуулахтай холбоотой юм.

багажийн Энэ зарчим нь харьцангуй өндөр хөрвүүлэх ханш, дараалсан ойролцоолсон ADCs байдаг нь авах боломжийг олгодог. үйл ажиллагааны зарчим, та харж болно зэрэг энгийн бөгөөд эдгээр төхөөрөмжүүд удаа янз бүрийн тохиромжтой байдаг.

Зэрэгцээ аналоги-тоон хувиргагч

Тэд цуваа төхөөрөмж шиг ажиллаж байна. Тооцоо томъёо - (2 ^ N) -1. тохиолдол өмнө нь авч үзэх нь, бид (2 ^ 3) -1 харьцуулагч хэрэгтэй. үйл ажиллагаа нь эдгээр төхөөрөмжүүдийн, тус бүр нь оролт, хувь хүний лавлагаа хүчдэлийн харьцуулж болох нь тодорхой массивыг ашиглах. Зэрэгцээ аналоги-тоон хувиргагч нэлээн хурдан төхөөрөмжүүд юм. Гэвч эдгээр төхөөрөмжүүдийн барилгын зарчим нь тэдний үр ашиг их хэмжээний эрчим хүч шаардлагатай дэмжлэг үзүүлэх явдал юм. Тиймээс тэдний хэрэглээ нь зохисгүй зайгаар.

Аналог-тоон дараалан тэнцвэрийг нь хөрвүүлэгч

Энэ нь өмнөх төхөөрөмж гэх мэт ижил зам дээр үйл ажиллагаагаа явуулдаг. Тиймээс дараагийн тэнцвэржүүлэх ADC үйл ажиллагааг тайлбарлах зорилгоор эхлэн үйл ажиллагааны зарчим нь үгчилбэл хуруу дээр гэж үзэж болно. эдгээр төхөөрөмжүүдийн дихотоми үзэгдэл дээр үндэслэсэн байна. Өөрөөр хэлбэл, цуваа харьцуулалт хамгийн их утга нь тодорхой хэсэг нь гарч хэмжиж үнэ цэнийг гүйцэтгэнэ. утга ½, 1/8, 1/16 гэх мэт байж болно. Тиймээс, аналоги-тоон хувиргагч N давталтаас (дараалсан алхмууд) үйл явцыг гүйцэтгэж чадна. N хэсэг ADC-тэй тэнцүү, үүгээр (өмнө нь дээрх томъёогоор харах). Тиймээс бид, цаг хугацаанд нь ихээхэн ашиг байх энэ нь маш чухал үйл ажиллагааны арга юм бол. их хурд хэдий ч, эдгээр төхөөрөмжүүд нь ч бас бага статик алдаа тодорхойлогдоно.

Аналог-тоон хураамж тэнцвэржүүлэх (дельта-Sigma) нь хувиргагч

Энэ нь түүний үйл ажиллагааны зарчим нь наад зах нь улмаас бус, төхөөрөмжийн хамгийн сонирхолтой төрөл юм. Энэ нь хуримтлагдсан интегратор бөгөөд ингэснээр оролтын хүчдэл харьцуулахад байгаа нь бүрддэг. нь сөрөг болон эерэг туйлтай (өмнөх үйл ажиллагааны үр дүн хамаарна) Оролтын импульс байна. Тиймээс бид ийм аналоги-тоон хувиргагч нь энгийн хянах систем юм гэж хэлж болно. Гэхдээ энэ нь харьцуулан зүгээр л нэг жишээ юм, тийм болохоор та ойлгох ямар дельта-Sigma ADC. үйл ажиллагаа нь системийн зарчим, харин аналоги-тоон хувиргагч үр дүнтэй үйл ажиллагаа нь хангалттай биш юм. эцсийн үр дүн нь дижитал бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр дамжин явдаг хүмүүс болон нойл нь төгсгөлгүй урсгал юм. Тэд тодорхой хэсэг дараалал үүсгэдэг. эхний болон хоёр дахь дарааллаар нь ADC хөрвүүлэгчдийг ялгадаг.

аналоги-тоон хувиргагч нэгтгэсэн нь

Энэ сүүлийнх нь дүгээр хэсэг болгон авч үзнэ нь онцгой тохиолдол юм. Дараа нь бид эдгээр төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагааг тодорхойлох, гэхдээ ерөнхий түвшинд байна. Энэ нь ADC аналоги-тоон түлхэх татах нэгтгэх нь хувиргагч юм. Ийм төхөөрөмж хангахын тулд байж болох дижитал Multimeter. Мөн энэ нь гэнэтийн зүйл биш, тэд өндөр нарийвчлалыг хангах, сайн, таслан зогсоох шуугиан тэр үед, учир нь юм.

Одоо үйл ажиллагаа, түүний зарчим дээр анхаарч үзье. Энэ нь оролт конденсатор тогтоосон хугацаанд төлбөр гэж оршино. Ерөнхийдөө энэ хугацаа суурийг давтамж нь бүрэн эрх төхөөрөмж (50 Гц буюу 60 Гц) нэг юм. Энэ нь бас олон байж болно. Тиймээс өндөр давтамжийн дуу чимээ дарагдсан байна. Үүний зэрэгцээ үр дүнгийн нарийвчлал цахилгаан нөлөө тогтворгүй хүчдэлийн цахилгаан эх үүсвэр нь тэгшилж.

хураамж цаг аналог дижитал хөрвүүлэгч дуусдаг үед конденсатор нь тодорхой тогтмол хурдтай урсах эхэлдэг. Дотоод эсрэг төхөөрөмж энэ процессийн явцад бий болсон цаг буурцагт тоог тоолох. Тиймээс илүү урт хугацааны интервал, гүйцэтгэл.

ADC twostroke хамтын ажиллагааны өндөр үнэн зөв, байх шийдвэр. Үүний улмаас, түүнчлэн харьцангуй энгийн бүтцийн барилгын тэд бичил схем шиг гүйцэтгэсэн байна. ажил ийм зарчмын гол сул тал - гүйцэтгэлийн сүлжээн дээр хамааран. түүний боломжууд давтамжийн цахилгаан хангамж хугацаанд үргэлжлэх хугацаатай холбоотой байдаг гэдгийг санаарай.

Энд хэрхэн ADC давхар нэгтгэх юм. төхөөрөмжийн үйл ажиллагааны зарчим нь энэ нь маш нарийн төвөгтэй, гэхдээ энэ нь чанарын үзүүлэлтийг зааж өгсөн ч гэсэн. Зарим тохиолдолд, энэ нь ердөө л чухал юм.

APC бидэнд шаардлагатай зарчмаар сонгоно уу

-ийн хэлж л байг, бид тодорхой үүрэг тулгарсан байна. Ингэснээр энэ нь бидний хэрэгцээг л хангаж болох төхөөрөмжийг сонгох вэ? Эхлээд шийдвэрлэх, үнэн зөв талаар ярья. Маш олон удаа тэд, будлиантай байгаа бодит байдал дээр тэд маш их сул хоёр дахь хамааралтай байдаг хэдий ч. 12 битийн аналог-тоон хувиргагч нь 8 бит-аас доошгүй зөв байж болно гэдгийг анхаарна уу. Энэ тохиолдолд, тогтоол - хэмжсэн дохио оруулах хүрээнд хуваарилж болно сегментийн тоо нэг хэмжүүр юм. Тиймээс, 8-бит ADC 2 ⁸ = 256 ийм нэгж байна.

Нямбай байдал - Нийт хувиргах үр дүн тохиромжтой үнэт зүйлс, тухайн оролтын хүчдэл байх ёстой нь хазайлтыг авсан юм. Энэ нь эхний параметр ADC байдаг боломжтой шинж юм, харин хоёр дахь нь бид бодит амьдрал дээр ямар байгааг харуулж байна. Тиймээс бид алхам, илүү энгийн төрөл (Жишээ нь, шууд аналоги-тоон хувиргагч), түүний өндөр нарийвчлалтай улмаас шаардлагыг хангасан байх болно.

Энэ нь физик параметрүүдийг тооцох болон харилцан математик томъёог барьж эхлэх хэрэгтэй юу болох талаар ойлголттой байх хэрэгтэй. Чухал нь статик болон динамик алдаа юм нь төрөл бүрийн хэсгүүдтэй бөгөөд төхөөрөмжийн барилгын зарчмыг ашиглаж байгаа үед, учир нь тэд түүний гүйцэтгэлд өөр нөлөө үзүүлнэ. Илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг тодорхой төхөөрөмжийн үйлдвэрлэгчийн санал болгосон техникийн баримт бичигт олж болно.

жишээ нь

-ын ADC SC9711 авч үзье. Энэ төхөөрөмжийн үйл ажиллагаа явуулж байгаа зарчим, учир нь түүний хэмжээ, хүчин чадал нь төвөгтэй юм. Хожмын Үеийн Гэгээнтнүүдийн ярих, тэд үнэхээр олон янз байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс, жишээ нь, аль үйл ажиллагаа давтамж нь 10 Гц-аас 10 MHz нь харилцан адилгүй байдаг. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь секундэд 10 сая дээжийг хийж болно! Тэгээд төхөөрөмж өөрөө хатуу зүйл биш юм, бүтэц нь модульчлагдсан барилгын байна. Гэхдээ энэ нь ихэвчлэн та дохио нь олон тооны ажиллах хэрэгтэй цогц програмууд ашиглаж байна.

дүгнэлт

Таны харж байгаагаар, ADCs угаасаа үйл ажиллагааны өөр өөр зарчим байдаг. Энэ нь бидэнд бий хэрэгцээг хангах, улмаар боломжит нөөцийг зохистой ашиглах боломжийг төхөөрөмжийг сонгохын боломжийг олгодог.