- Mikä on peräkkäinen approksimaation ADC?
- Peräkkäisen lähentämisen ADC: n toiminta
- Peräkkäisen lähentämisen ADC: n muunnosaika, nopeus ja resoluutio
- Peräkkäisen lähentämisen ADC: n edut ja haitat
- SAR ADC: n sovellukset
Analogia (ADC) on eräänlainen laite, joka auttaa meitä käsittelemään kaoottinen reaalimaailman tietoja digitaalisessa näkökulmasta. Reaalimaailman tietojen, kuten lämpötilan, kosteuden, paineen, sijainnin, ymmärtämiseksi tarvitsemme antureita, jotka kaikki mittaavat tiettyjä parametreja ja antavat meille takaisin sähköisen signaalin jännitteen ja virran muodossa. Koska suurin osa laitteistamme on nykyään digitaalisia, on tarpeen muuttaa nämä signaalit digitaalisiksi. Siellä ADC tulee sisään, vaikka siellä on monia erityyppisiä ADC: itä, mutta tässä artikkelissa puhumme yhdestä eniten käytetyistä ADC-tyypeistä, jotka tunnetaan peräkkäisenä likiarvona ADC. Aikaisessa artikkelissa olemme puhuneet ADC: n perustasta Arduinon avulla, voit tarkistaa sen, jos olet uusi elektroniikka ja haluat oppia lisää ADC: stä.
Mikä on peräkkäinen approksimaation ADC?
Peräkkäiset lähentäminen ADC on ADC valinta edullisia keskitason tai korkean resoluution sovelluksissa resoluutio SAR ADC vaihtelee 8-18 bittiä, jossa näyte on jopa 5 mega-näytettä sekunnissa (Msps). Lisäksi se voidaan rakentaa pieneksi muodoksi pienellä virrankulutuksella, minkä vuoksi tämän tyyppistä ADC: tä käytetään kannettavissa paristokäyttöisissä instrumenteissa.
Kuten nimestä käy ilmi, tämä ADC käyttää binääristä hakualgoritmia arvojen muuntamiseen, minkä vuoksi sisäinen piiri voi toimia useilla MHZ: llä, mutta todellinen näytetaajuus on paljon pienempi peräkkäisen approksimaation algoritmin takia. Keskustelemme siitä myöhemmin myöhemmin tässä artikkelissa.
Peräkkäisen lähentämisen ADC: n toiminta
Kansikuvassa näkyy peräkkäinen lähentävä ADC-piiri. Mutta ymmärtääksemme toimintaperiaatteen hieman paremmin, aiomme käyttää siitä 4-bittistä versiota. Alla oleva kuva osoittaa täsmälleen sen.
Kuten näette, tämä ADC koostuu vertailijasta, digitaali-analogimuunnin ja peräkkäisestä likiarvorekisteristä yhdessä ohjauspiirin kanssa. Nyt, kun uusi keskustelu alkaa, näyte- ja pitopiiri näytteistävät tulosignaalin. Ja tätä signaalia verrataan DAC: n spesifiseen lähtösignaaliin.
Sanotaan nyt, että näytteistetty tulosignaali on 5,8 V. ADC: n viite on 10 V. Kun muunnos alkaa, peräkkäinen likiarvorekisteri asettaa merkittävimmän bitin arvoksi 1 ja kaikki muut bitit nollaksi. Tämä tarkoittaa, että arvosta tulee 1, 0, 0, 0, mikä tarkoittaa, että 10 V: n vertailujännitteelle DAC tuottaa arvon 5 V, joka on puolet vertailujännitteestä. Tätä jännitettä verrataan nyt tulojännitteeseen ja vertailulähdön perusteella muutetaan peräkkäisen likiarvorekisterin lähtöä. Alla oleva kuva selventää sitä enemmän. Lisäksi voit tarkastella yleistä viitetaulukkoa saadaksesi lisätietoja DAC: sta. Aikaisemmin olemme tehneet monia ADC- ja DAC-hankkeita, voit tarkistaa niistä lisätietoja.
Tämä tarkoittaa, että jos Vin on suurempi kuin DAC: n lähtö, merkittävin bitti pysyy sellaisenaan ja seuraava bitti asetetaan uudelle vertailulle. Muussa tapauksessa, jos tulojännite on pienempi kuin DAC-arvo, merkittävin bitti asetetaan nollaksi ja seuraava bitti asetetaan arvoon 1 uutta vertailua varten. Jos näet alla olevan kuvan, DAC-jännite on 5 V ja koska se on pienempi kuin tulojännite, seuraava bitti ennen merkittävintä bittiä asetetaan yhdeksi ja muut bitit nollaan, tämä prosessi jatkuu, kunnes tulojännitettä lähinnä oleva arvo saavuttaa.
Näin peräkkäinen likiarviointi ADC muuttaa 1 bittiä kerrallaan tulojännitteen määrittämiseksi ja lähtöarvon tuottamiseksi. Ja mikä tahansa arvo voi olla neljässä iteraatiossa, saamme digitaalisen ulostulokoodin tuloarvosta. Lopuksi alla on luettelo kaikista mahdollisista yhdistelmistä nelibittiselle peräkkäiselle lähentämiselle ADC.
Peräkkäisen lähentämisen ADC: n muunnosaika, nopeus ja resoluutio
Muunnosaika:
Yleensä voimme sanoa, että N-bittiselle ADC: lle se kestää N kellosykliä, mikä tarkoittaa, että tämän ADC: n muunnosaika muuttuu
Tc = N x Tclk
* Tc on lyhenne muunnosajasta.
Ja toisin kuin muut ADC: t, tämän ADC: n muunnosaika on riippumaton tulojännitteestä.
Koska käytämme 4-bittistä ADC: tä, aliasing-vaikutusten välttämiseksi meidän on otettava näyte 4 peräkkäisen kellopulssin jälkeen.
Muunnosnopeus:
Tämäntyyppisen ADC: n tyypillinen muunnosnopeus on noin 2 - 5 meganäytettä sekunnissa (MSPS), mutta harvat ovat jopa 10 (MSPS). Esimerkiksi Linear Technologies on LTC2378.
Resoluutio:
Tämäntyyppisen ADC: n resoluutio voi olla noin 8-16 bittiä, mutta jotkut tyypit voivat nousta jopa 20 bittiä, esimerkki voi olla ADS8900B by Analog Devices.
Peräkkäisen lähentämisen ADC: n edut ja haitat
Tämän tyyppisillä ADC: llä on monia etuja muihin verrattuna. Se on erittäin tarkka ja pieni virrankulutus, vaikka se on helppo käyttää ja sillä on pieni viive. Latenssiaika on signaalinhankinnan alkamisaika ja aika, jolloin dataa on saatavissa hakemaan ADC: ltä, tyypillisesti tämä viiveaika määritetään sekunteina. Mutta joissakin taulukoissa viitataan tähän parametriin muunnosjaksoina, tietyssä ADC: ssä, jos tietoja on saatavissa yhden muunnosjakson sisällä, voimme sanoa, että sillä on yksi keskustelujakson viive. Ja jos tietoja on saatavilla N syklin jälkeen, voimme sanoa, että sillä on yksi muunnosjakson viive. SAR ADC: n merkittävä haitta on sen suunnittelun monimutkaisuus ja tuotantokustannukset.
SAR ADC: n sovellukset
Koska tämä on yleisimmin käytetty ADC, sitä käytetään monissa sovelluksissa, kuten biolääketieteellisissä laitteissa, jotka voidaan istuttaa potilaaseen, tämän tyyppisiä ADC: itä käytetään, koska se kuluttaa hyvin vähemmän virtaa. Myös monet älykellot ja anturit käyttivät tämän tyyppistä ADC: tä.
Yhteenvetona voidaan sanoa, että tämäntyyppisten ADC: n ensisijaiset edut ovat pieni virrankulutus, korkea resoluutio, pieni muotokerroin ja tarkkuus. Tämän tyyppinen merkki tekee siitä sopivan integroituihin järjestelmiin. Tärkein rajoitus voi olla sen alhainen näytteenottotaajuus ja osat, jotka tarvitaan tämän ADC: n, joka on DAC, ja vertailijan rakentamiseen, molempien on toimittava erittäin tarkasti, jotta saadaan tarkka tulos.