Кіріспе

Анологты цифрлық түрлендіргіштің түрі Анологты цифрлық түрлендіргіштің (ADC) бірізді жақындау түрі, ол үздіксіз аналогты толқын түрін әр түрлендіру үшін цифрлық шығысқа дейін барлық мүмкін кванттау деңгейлері арқылы екілік іздеуді қолдана отырып, дискретті цифрлық бейнелеуге айналдырады.

Мысалдар

1-ші мысал: Аналогты 10 биттік цифрлық енгізуді түрлендірудің он қадамы, бірінен соң бірі шамалауды қолдана отырып, барлық кернеулер үшін 5 В-тан 0 В-қа дейін 0,1 В қайталауда көрсетіледі. Бағыттама кернеуі 5 В болғандықтан, кірме кернеуі де 5 В болған кезде барлық биттер орнатылады. Кернеу 4,9 В-ға дейін төмендейді, тек кейбір маңызды емес биттер ғана тазартылады. MSB кіріс кернеуінің жартысы, 2,5 В болғанға дейін орнатылады. MSB-ден басталатын әр битке берілген екілік салмақтар 2.5, 1.25, 0.625, 0.3125, 0.15625, 0.078125, 0.0390625, 0.01953125, 0.009765625, 0.0048828125 болып табылады. Бұлардың барлығы 4.9951171875-ке тең, яғни екілік 1111111111 немесе бір LSB 5-тен аз. Аналогты кіріс ішкі DAC шығысымен салыстырылатын болса, ол тиімді түрде осы екілік салмақтардың әрқайсысымен салыстырылады, 2,5 В-дан басталады және оны сақтап қалады немесе нәтижесінде тазартылады. Содан кейін алдыңғы нәтижеге келесі салмақты қосу, қайта салыстыру және барлық биттер мен олардың салмақтары кіріспен салыстырылғанға дейін қайталау арқылы, нәтиже, аналогты кірісті білдіретін екілік сан табылады. 2-мысал: 4 битті бірізді жақындау АДК-ның жұмыс істеуін төменде суреттейміз. MSB бастапқыда 1 деп белгіленеді, ал қалған цифрлар 0 деп белгіленеді. Егер кіретін кернеулік регистрде сақталған мәннен төмен болса, келесі сағат циклында регистр өзінің мәнін көк сызықты ұстанғаннан кейін суретте көрсетілгенге өзгертеді. Егер кіретін кернеу жоғары болса, онда келесі сағат циклында регистр өзінің мәнін қызыл сызықты ұстанғаннан кейін суретте көрсетілгенге өзгертеді. 1=2^(n) вольт диапазонында әрекет ететін осы типті АДК-ның оңайлатылған құрылымы алгоритм ретінде көрсетілуі мүмкін: MSB-мен 1-ге орнатылған және барлық басқа мәндер нөлге орнатылған тіркелімді бастау. n-ші сағат циклында, егер кернеу реестрдегі санның цифрлық эквиваленттік кернеуінен жоғары болса, сол жақтан (n + 1) -ші сан 1-ге қойылады. Егер кернеу цифрлық эквивалентті кернеуден төмен болса, сол жақтан n-ші сан нөлге, ал келесі сан 1-ге қойылады. Ауыстыруды орындау үшін N битті ADC бастапқы күйді қоспағанда N осындай сағат циклдерін қажет етеді. Бір-бірінен кейін біріне жақынласу ADC-ді әр цифрлық шығысты бірінші рет көрсетілгендей сәйкес диапазонға біркелкі түрде беру арқылы түсіндіруге болады. Алгоритм кернеу диапазонын екі аймаққа бөліп, кіретін кернеудің қайсысына тиесілі екенін тексереді. Бірінен соң бірі келетін қадамдар анықталған аймақты алдыңғыдан алып, аймақты екіге бөліп, оны анықтауды жалғастыруды қамтиды. Бұл цифрлық бейнелеудің барлық мүмкін таңдаулары толғанға дейін, цифрлық бейнелеулердің тек біреуімен сәйкес келетін анықталған аймақты қалдыра отырып, болады.

Нұсқалар

АДК-ның қарсы түрі: А-ға D түрлендіргішін А-дан D түрлендірудің кері функциясын қамтамасыз ету үшін оңай айналдыруға болады. Принцип - DAC-тің кіріс кодын DAC-тің шығысы LSB-ге кіргенше, екілік цифрлық түрге түрленетін аналогты кіріске бейімдеу. Серво-тұтынушы ADC: Бұл санау ADC-нің жетілдірілген нұсқасы. Сұлбаның құрамында есептеу бағытын басқаратын салыстырғыш бар жоғары-төмен санағыш бар. DAC-тің аналогты шығысы аналогты кірісімен салыстырылады. Егер кіру DAC шығыс сигналынан үлкен болса, салыстырғыш шығысы жоғары болады және санаушы жоғары санайды. Трекерлік АДК-ның қарапайымдылығының артықшылығы бар. Алайда, кемшілігі - жаңа түрлендіру мәні аналогты сигналдың өзгеру жылдамдығына тікелей пропорционал болғандықтан, тұрақтандыру үшін қажетті уақыт.

АТК-ны қайта бөлу-кезеңнен-кезеңге жақындату

Біріншіден, бірінен кейін бірі келетін ADC-нің ең көп таралған іске асырылуы, зарядты қайта бөлудің бірінен кейін бірі келетін ADC, зарядты масштабтау DAC-ін қолданады. "Диагностикалық" "компьютерлік" құрылғылар Массивтегі әрбір конденсатордағы зарядтың мөлшері жоғарыда аталған қос сандық іздестіруді DAC-тің ішкі салыстырғышымен және бірізді шамалау регистрімен бірлесіп орындау үшін қолданылады. Конденсатор массиві салыстырғыштың ауысу кернеуіне, VOS-қа толық босатылады. Бұл қадам автоматты түрде ауысуды жоюды қамтамасыз етеді (яғни ауысу кернеуі өлі зарядтан басқа ештеңе білдірмейді, оны конденсаторлар басқара алмайды). Массивтегі барлық конденсаторлар Vin кіріс сигналына ауыстырылады. Конденсаторлардың заряды енді олардың тиісті сыйымдылығы еселенген кіріс кернеуінен минус олардың әрқайсысындағы ауысу кернеуіне тең. Конденсаторлар кейіннен осы заряд салыстырғыш кірісіне қолданылып, салыстырғыш кіріс кернеуін −Vin құрайды. Өзгерту процесінің өзі жалғасады. Біріншіден, MSB конденсаторы Vref-ке ауыстырылады, бұл ADC-нің толық масштабтық диапазонына сәйкес келеді. Массивтің екілік салмақтауының арқасында MSB конденсаторы массивтің қалған бөлігімен 1:1 зарядты бөлетінін қалыптастырады. Осылайша, салыстырғышқа кіретін кернеу қазір Vref/2 -ден үлкен болса, онда салыстырғыш MSB ретінде цифрлық 1 шығарады, әйтпесе ол MSB ретінде цифрлық 0 шығарады. Әрбір конденсатор салыстырмалы кернеудің кіріс кернеуіне немесе кем дегенде DAC-тің ажыратылымына мүмкіндігінше жақын болғанына дейін бірдей сыналады.

Идеал емес аналогтық схемалармен пайдалану

Әрбір біріне-бірі ілеспе биттің мәні 2^(N) емес аналогтық схема ретінде іске асырылған кезде (мысалы, 1.1, 2.12, 4.05, 8.01, және т.б.) біріне-бірі жақынлау әдісі идеалдық мәнді шығармайды, өйткені екілік іздеу алгоритмі белгісіз кіріс болуы мүмкін емес мәндердің жартысы деп есептейтін нәрсені дұрыс емес алып тастайды. Нақты және идеалдық өнімділіктің айырмашылығына байланысты, ең үлкен қате бірнеше LSB-ден асып түседі, әсіресе нақты және идеалдық 2 ^ ((N) арасындағы қате бір немесе бірнеше бит үшін үлкен болады. Нақты кіріс белгісіз болғандықтан, SAR ADC-ді іске асыру үшін қолданылатын аналогтық схеманың дәлдігі идеалдық 2 ^ ((N) мәндеріне өте жақын болуы өте маңызды; әйтпесе, ол ең жақсы сәйкестікті іздеуді кепілдендіре алмайды.