ADC的操作的一般原則

讓我們來看看問題的主要範圍，可以歸因於原理 模擬-數字轉換器（ADC）， 不同的類型。 連續賬戶，連續的平衡 - 什麼謊言背後的這些話？ 什麼是微控制器的ADC的工作原理是什麼？ 這些和其他問題將在文章的框架內討論。 前三個將用於一般理論，第四字幕將研究它們是如何工作。 你能滿足各種文學ADC和DAC方面。 這些裝置的工作原理略有不同，所以不要混淆。 因此，本文將被認為是從模擬到數字信號的轉換，而DAC工作在反向。

定義

在考慮ADC的原則，讓我們看看該設備是什麼。 模擬到數字轉換器，該物理量轉換成相應的數字表示的裝置。 初始參數可以充當幾乎任何東西 - 電流，電壓，電容，電阻，所述軸的旋轉，脈搏率等。 但為了有把握，我們只有一個轉換工作。 這種“代碼電壓”。 這一工作形式的選擇不是偶然的。 該ADC（該裝置的工作原理）和它的功能後，在很大程度上取決於使用何種測量的概念。 這是指與先前建立的標準進行比較的特定值的處理。

特點ADC

主位可以調用，並且轉化率。 首先在位表示，第二個 - 在樣本第二。 現代的模擬 - 數字轉換器可以具有24位或轉換速度，這涉及到GSPS單元。 注意，ADC可以同時為您提供只利用他的特點之一。 越大的表現，更難以與設備的工作，這是更昂貴的本身。 但它的好處是可以通過犧牲儀器的速度，以獲得所需的位深度的表現。

ADC類型

操作的原理的裝置的不同組的不同而不同。 我們認為以下幾種類型：

1. 由於直接轉換。
2. 隨著逐次逼近。
3. 隨著平行變換。
4. 模擬數字轉換器與平衡電荷（Δ-Σ）。
5. 集成ADC。

還有許多其他類型的輸送機相結合，具有不同結構的自身特點。 但是，這些樣本，這將在文章的框架內考慮是有意義的，因為它們在其利基設備，專一發揮示範作用。 所以，讓我們看看ADC的原理，以及它的物理設備的依賴。

直接模擬到數字轉換器

他們已經成為了上世紀60 - 70 - IES頗為流行。 的形式 的集成電路 產生與80。 這是非常簡單的，甚至不能擁有的顯著數字原始設備。 它們的容量通常是6-8位，而且速度很少超過1 GSPS。

這種類型的ADC的操作的原理是，在比較器的輸入信號的正輸入端同時進行。 在負端電壓為一定值。 然後該設備確定其操作。 這樣做是由於基準電壓。 讓我們假設我們有一個裝置，其8比較。 當供給所述參考電壓的½其中只有4被啟用。 優先級編碼器形成的 二進制碼， 其是輸出寄存器和鎖存。 相對優勢和弱點，可以說 是這一原則 的操作，您可以創建高速設備。 但是，為了獲得所需的字長已汗流浹背。

對於比較器的數量的通式如下：2 ^ N. 在N必要把位數。 觀察前面的例子可再次使用：2 ^ 3 = 8。 小計第三放電必須是8的比較器。 這是ADC，這是首次創建的原則。 不是很方便，所以後來有其他架構。

模擬 - 數字轉換器，逐次逼近

算法“加權”在這裡使用。 在這樣的程序操作縮短設備，簡稱為ADC連續賬單。 操作的原理如下：該裝置是由輸入信號來測量，然後將其與數字，其被按照一定的程序生成的比較：

1. 可能的半套的參考電壓。
2. 如果信號幅度限度克服旅途№1，它與一些它位於中途剩餘價值之間進行比較。 所以，在我們的情況下，將基準電壓的3/4。 如果參考信號達不到該圖中，比較將與由相同的原理的間隔的另一部分進行。 在這個例子中，基準電壓的1/4。
3. 步驟2必須重複n次，這將給予我們的結果的N位。 這是由於N個比較的行為。

該裝置的這個原理允許獲得具有相對高的轉化率，這是逐次逼近模數轉換器。 工作原理，你可以看到，簡單的，而這些器件適用於各種場合。

並行模擬 - 數字轉換器

他們的工作就像一個串行設備。 計算公式 - （2 ^ N）-1。 對於先前的情況下考慮，我們需要（2 ^ 3）-1比較。 操作使用這些裝置，其中的每一個可以比較輸入和單獨的參考電壓的特定陣列。 並行模擬 - 數字轉換器是相當快的設備。 但是，建設這些設備的原理是，以支持他們的效率要求顯著動力。 因此，他們在使用電池供電的不合適。

模擬到數字與連續的平衡轉換器

它運行在一個類似的方式與以前的設備。 因此，為了說明連續的均衡ADC的操作，操作的初學者的原則將被視為字面上的手指。 在基於二分法的現象，這些設備。 換句話說，串行比較具有最大值的某一部分進行測量值。 可取的值1/2 1/8，1/16等。 因此，模擬數字轉換器可以執行N次迭代（連續的步驟）的過程。 其中，N等於位ADC（看先前上述式）。 因此，我們在時間相當的收益，如果是特別重要的性能技術。 儘管相當快的速度，這些設備的特徵還在於低靜態誤差。

模擬 - 數字與電荷平衡（Δ-Σ）轉換器

這是最有趣的類型的設備，尤其是由於其工作原理。 它包括在輸入電壓，使得蓄積的積分進行比較。 是具有負的或正的極性（這取決於先前操作的結果）輸入脈衝。 因此，我們可以說，這樣的模擬數字轉換器是一個簡單的跟踪系統。 但是，這只是比較實例，可以讓你了解什麼Δ-Σ ADC。 操作系統原理，但對於模擬數字轉換器的有效運作是遠遠不夠的。 最終的結果是一和零的環形流，其經過一個數字低通濾波器。 他們形成一定的比特序列。 區分第一和第二級的ADC轉換器。

集成模擬數字轉換器

這是後者，這將被認為是製品的一部分的一種特殊情況。 接下來，我們將介紹這些設備的操作，但在一般的水平。 該ADC是模擬到數字推挽集成轉換器。 為了滿足這樣的裝置可以是一個數字萬用表。 這並不奇怪，因為它們提供高精確度，並在同一時間以及抑制干擾。

現在，讓我們專注於它的工作原理。 它位於一個事實，即輸入電容充電的固定時間。 典型地，該週期為幹線頻率提供動力的設備（50赫茲或60赫茲）中的一個。 它也可以是多個。 因此，高頻噪聲被抑制。 同時拉平對結果的準確度電的影響，不穩定的電壓電源。

當充電時間結束模擬數字轉換器，電容開始與特定的固定的速度放電。 內部計數器裝置對其中在此過程中產生的時鐘脈衝的數目。 因此，時間間隔越長，性能就越大。

ADC集成的兩衝程具有較高的精度和 分辨率。 由於這個原因，以及相對簡單的結構的構造，它們是作為一個芯片來執行。 工作的這樣一個原則的主要缺點 - 這取決於性能網絡。 請記住，它的功能是聯繫在一起的工頻電源週期的持續時間。

下面是ADC的雙重積分。 該設備的工作原理，即使它是相當複雜的，但它提供的質量指標。 在某些情況下，這簡直是不可缺少的。

選擇APC我們提供了必要的原則

比方說，我們面對的是一個特定的任務。 選擇哪一個設備，以便它能夠滿足我們所有的需求呢？ 首先，讓我們來談談的分辨率和精度。 他們常常感到困惑，但實際上他們是非常弱依賴於第二個。 請注意，12位模擬數字轉換器可以比8位不準確。 在這種情況下，分辨率 - 是段的數量的量度可被分配給所測量的信號輸入範圍。 因此，8位ADC具有2 ⁸ = 256這樣的單元。

精度 - 是從理想值，其應當是在給定的輸入電壓而獲得的偏差的總的轉換結果。 也就是說，第一個參數表徵具有ADC的潛力，第二顯示了我們在實踐中。 因此，我們可以加強和更簡單的類型（例如，直接模擬 - 數字轉換器），其將滿足由於其高精確度的要求。

有什麼需要，開始計算的物理參數，構建相互作用的數學公式的想法。 重要他們是靜態和動態誤差，因為使用的各種組件和施工設備的原理時，他們會對其性能產生不同的影響。 更詳細的信息可以通過每一個具體的設備製造商提供的技術文檔中找到。

例子

讓我們來看看在ADC SC9711。 該裝置的工作原理是因為它的規模和能力的複雜。 說到後者，應該指出的是，他們是真正的多樣化。 因此，例如，可能的操作頻率從10Hz至10MHz變化。 換句話說，它可以讓每秒10億個樣本！ 和設備本身是不是紮實，具有結構的模塊化結構。 但它在你需要有大量的信號工作的複雜應用程序通常使用。

結論

正如你所看到的，ADC的固有有不同的操作原則。 這讓我們選擇，將滿足所產生的需求，從而允許合理利用現有資源的設備。