Cia peb saib lub ntsiab ntawm cov teeb meem uas tuaj yeem raug ntaus nqi rau lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm analog-rau-digital converters (ADCs) ntawm ntau hom. Kev suav ua ntu zus, ntsuas qhov ntsuas me ntsis - dab tsi yog zais tom qab cov lus no? Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm ADC microcontroller yog dab tsi? Cov no, nrog rau ntau cov lus nug, peb yuav xav txog hauv lub ntsiab lus ntawm tsab xov xwm. Peb yuav mob siab rau thawj peb ntu rau txoj kev xav dav dav, thiab los ntawm plaub subheading peb yuav kawm txog lub hauv paus ntsiab lus ntawm lawv txoj haujlwm. Koj tuaj yeem ua tau raws li cov lus ADC thiab DAC hauv ntau cov ntaub ntawv. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej no txawv me ntsis, yog li tsis txhob nkim lawv. Yog li, tsab xov xwm yuav xav txog kev hloov pauv ntawm cov cim los ntawm analog rau daim ntawv digital, thaum DAC ua haujlwm rau lwm txoj hauv kev.
Definition
Ua ntej xav txog lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm ADC, cia saib seb nws yog lub cuab yeej zoo li cas. Analog-rau-digital converters yog cov khoom siv uas hloov lub cev kom muaj nuj nqis rau hauv tus lej sawv cev. Yuav luag txhua yam tuaj yeem ua raws li qhov pib ntsuas - tam sim no, voltage, capacitance,tsis kam, ncej kaum, mem tes zaus thiab lwm yam. Tab sis kom paub meej, peb yuav ua haujlwm nrog tsuas yog ib qho kev hloov pauv. Qhov no yog "voltage-code". Kev xaiv ntawm hom kev ua haujlwm no tsis yog qhov yuam kev. Tom qab tag nrho, ADC (lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej no) thiab nws cov yam ntxwv feem ntau nyob ntawm seb lub tswv yim ntawm kev ntsuas twg yog siv. Qhov no yog to taub raws li tus txheej txheem ntawm kev sib piv ib tug tej yam nqi nrog ib tug yav tas los tus qauv tsim.
ADC Specifications
Qhov tseem ceeb yog qhov tob me ntsis thiab hloov pauv zaus. Tus qub yog qhia nyob rau hauv me ntsis thiab tom kawg nyob rau hauv suav ib ob. Niaj hnub nimno analog-rau-digital converters tuaj yeem yog 24 ntsis dav lossis mus txog GSPS units. Nco ntsoov tias ADC tsuas tuaj yeem muab koj ib qho ntawm nws cov yam ntxwv ntawm ib lub sijhawm. Qhov siab dua lawv cov kev ua tau zoo, qhov nyuaj dua yog ua haujlwm nrog cov cuab yeej, thiab nws tus kheej raug nqi ntau dua. Tab sis qhov txiaj ntsig yog tias koj tuaj yeem tau txais qhov ntsuas qhov tob me ntsis los ntawm kev txi qhov ceev ntawm lub cuab yeej.
ADC hom
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm txawv rau ntau pab pawg ntawm cov khoom siv. Peb yuav saib cov hauv qab no:
- Nrog kev hloov pauv ncaj qha.
- Nrog kev kwv yees ua tiav.
- Nrog kev hloov pauv sib luag.
- A/D converter nrog nqi ntsuas (delta-sigma).
- Integrating ADCs.
Muaj ntau lwm cov kav dej thiab kev sib xyaw ua ke uas muaj lawv tus kheej tshwj xeeb nrog cov qauv sib txawv. Tab sis covcov qauv uas yuav raug txiav txim siab nyob rau hauv lub moj khaum ntawm tsab xov xwm yog qhov txaus siab vim yog qhov tseeb tias lawv ua lub luag haujlwm qhia hauv lawv lub niche ntawm cov cuab yeej ntawm qhov tshwj xeeb no. Yog li ntawd, cia peb kawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm ADC, nrog rau nws txoj kev vam khom ntawm lub cev lub cev.
Direct A/D Converters
Lawv tau nrov heev hauv 60s thiab 70s ntawm lub xyoo pua xeem. Nyob rau hauv daim ntawv ntawm integrated circuits, lawv tau tsim txij li thaum 80s. Cov no yog cov yooj yim heev, txawm tias cov khoom siv qub qub uas tsis tuaj yeem khav theeb ntawm kev ua tau zoo. Lawv qhov tob me ntsis feem ntau yog 6-8 me ntsis, thiab qhov ceev tsis tshua muaj siab tshaj 1 GSPS.
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm hom ADC no yog raws li hauv qab no: cov kev nkag siab zoo ntawm cov neeg sib piv ib txhij tau txais cov teeb liab tawm tswv yim. Ib tug voltage ntawm ib tug tej yam magnitude yog siv rau qhov tsis zoo terminals. Thiab tom qab ntawd lub cuab yeej txiav txim siab nws hom kev ua haujlwm. Qhov no yog ua tiav nrog kev siv voltage. Cia peb hais tias peb muaj ib lub cuab yeej nrog 8 qhov sib piv. Thaum thov ½ qhov siv hluav taws xob, tsuas yog 4 ntawm lawv yuav raug qhib. Qhov tseem ceeb encoder yuav tsim ib tug binary code, uas yuav raug kho los ntawm cov tso zis tso npe tso npe. Hais txog qhov zoo thiab qhov tsis zoo, peb tuaj yeem hais tias lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm no tso cai rau koj los tsim cov khoom siv high-speed. Tab sis kom tau qhov tob me ntsis, koj yuav tsum tawm hws ntau.
Tus qauv dav dav rau tus lej ntawm cov sib piv zoo li no: 2^N. Hauv qab N koj yuav tsum muab tus lej lej. Cov piv txwv suav tias ua ntej tuaj yeem siv dua: 2^3=8. Nyob rau hauv tag nrho, kom tau lub thib peb qeb, nws yog tsim nyog8 sib piv. Qhov no yog lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm ADCs, uas tau tsim ua ntej. Tsis yooj yim heev, yog li lwm yam architectures tom qab tshwm sim.
Analog-to-digital successive approximation converters
Ntawm no yog siv "kev hnyav" algorithm. Hauv luv luv, cov khoom siv ua haujlwm raws li cov txheej txheem no tsuas yog hu ua serial suav ADCs. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm yog raws li hauv qab no: lub cuab yeej ntsuas tus nqi ntawm cov teeb liab tawm tswv yim, thiab tom qab ntawd nws muab piv nrog cov lej uas tau tsim los ntawm qee txoj kev:
- Teeb ib nrab ntawm qhov muaj peev xwm siv hluav taws xob.
- Yog tias lub teeb liab tau kov yeej tus nqi txwv los ntawm point 1, ces nws muab piv nrog tus lej uas nyob hauv nruab nrab ntawm tus nqi ntxiv. Yog li, nyob rau hauv peb rooj plaub nws yuav yog ¾ ntawm qhov siv voltage. Yog hais tias qhov kev siv lub teeb liab tsis ncav cuag qhov ntsuas no, ces qhov kev sib piv yuav raug ua nrog rau lwm qhov ntawm lub caij nyoog raws li tib txoj cai. Hauv qhov piv txwv no, qhov no yog ¼ ntawm qhov siv hluav taws xob.
- Kauj Ruam 2 yuav tsum tau rov ua dua N zaug, uas yuav ua rau peb N me ntsis ntawm qhov tshwm sim. Qhov no yog vim ua H tus lej sib piv.
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm no ua rau nws tuaj yeem tau txais cov khoom siv nrog tus nqi hloov pauv siab, uas yog qhov kwv yees ua tiav ADCs. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm, raws li koj tuaj yeem pom, yog qhov yooj yim, thiab cov khoom siv no zoo rau ntau lub sijhawm.
Parallel analog-rau-digital converters
Lawv ua haujlwm zoo li cov khoom siv sib txuas. Cov qauv kev suav yog (2 ^ H) -1. RauHauv cov ntaub ntawv dhau los, peb xav tau (2^3)-1 tus piv. Rau kev ua haujlwm, qee qhov ntawm cov cuab yeej siv no yog siv, txhua qhov tuaj yeem sib piv cov tswv yim thiab tus kheej siv hluav taws xob. Parallel analog-to-digital converters yog cov khoom siv ceev ceev. Tab sis lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev tsim kho ntawm cov cuab yeej no yog qhov tseem ceeb ntawm lub zog yuav tsum tau txhawb nqa lawv cov kev ua tau zoo. Yog li ntawd, nws tsis yog qhov siv tau los siv lawv ntawm lub roj teeb lub zog.
Bitwise Balanced A/D Converter
Nws ua haujlwm zoo ib yam li lub cuab yeej dhau los. Yog li ntawd, txhawm rau piav qhia txog kev ua haujlwm ntawm qhov ntsuas me ntsis-los-ntsis ntsuas ADC, lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm rau cov neeg pib tshiab yuav raug txiav txim siab ntawm tus ntiv tes. Hauv plawv ntawm cov cuab yeej no yog qhov tshwm sim ntawm dichotomy. Hauv lwm lo lus, kev sib piv zoo ib yam ntawm qhov ntsuas tus nqi nrog qee qhov ntawm tus nqi siab tshaj plaws yog ua tiav. Cov nqi hauv ½, 1/8, 1/16 thiab lwm yam tuaj yeem coj mus. Yog li ntawd, lub analog-rau-digital converter tuaj yeem ua tiav tag nrho cov txheej txheem hauv N iterations (cov kauj ruam sib law liag). Ntxiv mus, H yog sib npaug rau qhov tob me ntsis ntawm ADC (saib cov qauv uas tau muab ua ntej). Yog li, peb muaj qhov nce ntxiv hauv lub sijhawm, yog tias qhov ceev ntawm cov txheej txheem tseem ceeb tshwj xeeb. Txawm hais tias lawv qhov nrawm nrawm, cov cuab yeej no kuj muaj qhov tseeb tsis zoo li qub.
A/D converters nrog nqi ntsuas (delta-sigma)
Qhov no yog hom khoom siv txaus nyiam tshaj plaws, tsis tsawgua tsaug rau nws txoj cai ntawm kev ua haujlwm. Nws nyob rau hauv qhov tseeb hais tias lub input voltage yog piv nrog dab tsi tau sau los ntawm lub integrator. Pulses nrog qhov tsis zoo lossis qhov zoo polarity yog pub rau cov tswv yim (nws tag nrho yog nyob ntawm qhov tshwm sim ntawm kev ua haujlwm dhau los). Yog li, peb tuaj yeem hais tias xws li analog-rau-digital converter yog ib qho yooj yim servo system. Tab sis qhov no tsuas yog piv txwv rau kev sib piv, yog li koj tuaj yeem nkag siab tias delta-sigma ADC yog dab tsi. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm yog kev ua haujlwm, tab sis rau kev ua haujlwm zoo ntawm qhov analog-rau-digital converter tsis txaus. Qhov kawg tshwm sim yog qhov tsis muaj qhov kawg ntawm 1s thiab 0s los ntawm cov lim dej qis qis. Ib qho me ntsis ib ntus yog tsim los ntawm lawv. Qhov sib txawv yog ua los ntawm thawj thiab thib ob txiav txim ADC converters.
Integrating analog-to-digital converters
Nov yog rooj plaub tshwj xeeb kawg uas yuav raug txiav txim siab hauv kab lus. Tom ntej no, peb yuav piav qhia txog lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej no, tab sis nyob rau theem dav dav. Qhov no ADC yog lub laub-rub analog-rau-digital converter. Koj tuaj yeem ntsib cov cuab yeej zoo sib xws hauv digital multimeter. Thiab qhov no tsis yog qhov xav tsis thoob, vim tias lawv muab qhov tseeb siab thiab tib lub sijhawm txwv kev cuam tshuam zoo.
Tam sim no cia peb tsom ntsoov rau nws ua haujlwm li cas. Nws nyob rau hauv qhov tseeb hais tias lub input teeb liab tsub lub capacitor rau lub sij hawm tas. Raws li txoj cai, lub sijhawm no yog ib chav tsev ntawm qhov zaus ntawm lub network uas lub zog ntawm lub cuab yeej (50 Hz lossis 60 Hz). Nws tuaj yeem ua tau ntau yam. Yog li ntawd, high zaus yog suppressed.cuam tshuam. Nyob rau tib lub sijhawm, kev cuam tshuam ntawm qhov tsis ruaj tsis khov ntawm lub ntsiab ntawm cov khoom siv hluav taws xob ntawm qhov tseeb ntawm qhov tshwm sim yog leveled.
Thaum lub sijhawm them nyiaj analog-rau-digital converter xaus, lub capacitor pib tawm ntawm tus nqi ruaj khov. Cov khoom siv lub txee sab hauv suav cov naj npawb ntawm cov moos pulses uas tau tsim thaum lub sijhawm ua haujlwm no. Yog li, lub sijhawm ntev dua, qhov ntsuas tseem ceeb dua.
ADC thawb-rub kev koom ua ke muaj qhov raug siab thiab daws teeb meem. Vim qhov no, nrog rau cov qauv kev tsim kho yooj yim, lawv tau siv los ua microcircuits. Lub ntsiab qhov tsis zoo ntawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm yog qhov kev vam khom ntawm lub network qhia. Nco ntsoov tias nws lub peev xwm raug khi rau lub sijhawm zaus ntawm lub hwj huam mov.
Qhov no yog li cas kev sib koom ua ke ob ADC ua haujlwm. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej no, txawm hais tias nws yog qhov nyuaj heev, tab sis nws muab cov txiaj ntsig zoo. Qee zaum, qhov no tsuas yog tsim nyog.
Xaiv APC nrog lub hauv paus ntawm kev ua haujlwm peb xav tau
Cia hais tias peb muaj ib txoj hauj lwm ua ntej peb. Cov cuab yeej twg xaiv kom nws tuaj yeem ua tiav txhua yam peb thov? Ua ntej, cia peb tham txog kev daws teeb meem thiab qhov tseeb. Feem ntau lawv tsis meej pem, txawm hais tias hauv kev xyaum lawv vam khom rau ib leeg. Nco ntsoov tias 12-ntsis A/D converter tej zaum yuav tsawg dua qhov 8-ntsis A/D converter. Hauv qhov ntawdHauv qhov no, kev daws teeb meem yog ib qho kev ntsuas ntawm pes tsawg ntu tuaj yeem muab rho tawm los ntawm cov tswv yim ntau ntawm cov teeb liab ntsuas. Yog li, 8-ntsis ADCs muaj 28=256 xws li.
Qhov tseeb yog tag nrho qhov sib txawv ntawm qhov tau txais kev hloov pauv los ntawm tus nqi zoo tagnrho, uas yuav tsum yog ntawm qhov muab qhov hluav taws xob. Ntawd yog, thawj qhov ntsuas ntsuas lub peev xwm muaj peev xwm uas ADC muaj, thiab qhov thib ob qhia peb muaj dab tsi hauv kev coj ua. Yog li ntawd, ib hom yooj yim dua (xws li ncaj qha analog-rau-digital converters) tej zaum yuav haum rau peb, uas yuav txaus siab rau cov kev xav tau vim muaj qhov raug siab.
Yuav kom muaj lub tswv yim ntawm qhov xav tau, ua ntej koj yuav tsum xam cov kev ntsuas lub cev thiab tsim kom muaj cov qauv lej rau kev sib cuam tshuam. Qhov tseem ceeb hauv lawv yog qhov tsis zoo li qub thiab tsis muaj zog, vim tias thaum siv ntau yam khoom siv thiab cov hauv paus ntsiab lus ntawm kev tsim cov cuab yeej, lawv yuav cuam tshuam rau nws cov yam ntxwv ntawm ntau txoj kev. Cov ncauj lus kom ntxaws ntxiv tuaj yeem pom nyob rau hauv cov ntaub ntawv kev tshaj lij uas muab los ntawm cov chaw tsim khoom ntawm txhua lub cuab yeej tshwj xeeb.
Example
Cia peb saib ntawm SC9711 ADC. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej no yog qhov nyuaj vim nws qhov loj thiab muaj peev xwm. Los ntawm txoj kev, hais txog tom kawg, nws yuav tsum tau muab sau tseg tias lawv muaj ntau haiv neeg. Yog li, piv txwv li, qhov zaus ntawm kev ua haujlwm tau los ntawm 10 Hz txog 10 MHz. Hauv lwm lo lus, nws tuaj yeem siv 10 lab tus qauv ib ob! Thiab cov cuab yeej nws tus kheej tsis yog ib yam khoom, tab sismuaj cov qauv tsim qauv. Tab sis nws yog siv, raws li txoj cai, nyob rau hauv complex technology, qhov twg nws yog tsim nyog los ua hauj lwm nrog ib tug loj tus naj npawb ntawm signals.
Zoo kawg
Raws li koj tuaj yeem pom, ADCs pib muaj cov ntsiab lus sib txawv ntawm kev ua haujlwm. Qhov no tso cai rau peb xaiv cov khoom siv uas yuav txaus siab rau cov kev xav tau tshwm sim, thaum tseem tso cai rau peb tswj hwm peb cov nyiaj muaj txiaj ntsig.
