एडीसीहरूको अपरेसनको सामान्य सिद्धान्त

चलो समस्याहरूको मुख्य दायरालाई विचार गर्नुहोस् जुन विभिन्न प्रकारका एनालग-देखि-डिजिटल कन्वर्टर्स (ADCs) सञ्चालनको सिद्धान्तमा विशेषता हुन सक्छ। एक अनुक्रमिक खाता, बिस्तारै संतुलन - यी शब्दहरू पछि के लुकेको छ? माइक्रोक्रिप्टर एडीसीको सञ्चालनको सिद्धान्त के हो? यी, साथै अन्य कुनै पनि मुद्दाहरू, हामी लेखको ढाँचामा विचार गर्नेछौं। हामी पहिलो सिद्धान्तमा पहिलो तीन भागहरूलाई समर्पित गर्नेछौं, र चौथो उप-शीर्षकबाट हामी उनीहरूको कामको सिद्धान्त अध्ययन गर्नेछौं। तपाईं विभिन्न साहित्यमा ADC र DAC को सर्तहरू पूरा गर्न सक्नुहुन्छ। यी यन्त्रहरूको सञ्चालनको सिद्धान्त एकदम फरक छ, त्यसैले तिनीहरूलाई भ्रमित नगर्नुहोस्। त्यसैले, लेखले एनालॉग फारमबाट डिजिटलमा सिग्नलको रूपान्तरणलाई विचार गर्नेछ, जबकि डीएसीले अर्को काम गर्दछ।

परिभाषा

एडीसीको सिद्धान्तलाई विचार गर्नु अघि, हामी कस्तो प्रकारको उपकरण पत्ता लगाउन सक्छौं। एनालग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्सहरू उपकरण हुन् जसले भौतिक मात्रालाई एक समान संख्यात्मक प्रस्तुतिमा रूपान्तरण गर्दछ। एक प्रारम्भिक प्यारामिटरको रूपमा, लगभग केहि पनि गर्न सक्छ: हाल, भोल्टेज, समाई, प्रतिरोध, शाफ्ट घुमावट कोण, पल्स आवृत्ति, र यति। तर निश्चित हुनुको लागि हामी केवल एक परिवर्तनको साथ काम गर्नेछौं। यो "भोल्टेज-कोड" हो। यस ढाँचा को छनौट अनौपचारिक छैन। आखिर, ADC (यो यन्त्रको अपरेसनको सिद्धान्त) र यसको सुविधाहरूले ठूलो मात्रामा निर्भर गर्दछ जुन कुन माप सम्झौता प्रयोग गरिन्छ। यस द्वारा यसको मतलब एक निश्चित मान को तुलना पहिले स्थापित स्थापित मानक संग।

ADC को लक्षण

मुख्यहरू रूपान्तरणको थोडा गहिरो र आवृत्ति हो। पहिलो बिटहरूमा व्यक्त गरिएको छ, र दोस्रो प्रति प्रति सेकेन्डमा व्यक्त गरिएको छ। आधुनिक एनालग-डिजिटल-डिजिटल कनवर्टरमा 24 बिट क्षमता वा रूपान्तरण गति हुन सक्छ, जुन GSPS एकाइ पुग्छ। ध्यान दिनुहोस् कि ADC एकै साथमा तपाईले मात्र यसको एक विशेष सुविधा प्रदान गर्न सक्नुहुन्छ। उनीहरूको प्रदर्शन अझ बढि, अझ गाह्रो यो यन्त्रसँग काम गर्न गाह्रो छ, र यो आफै महँगो छ। तर फाइदा उपकरणको गति त्याग्ने आवश्यक अंकहरू द्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ।

एडीसीहरूको प्रकारहरू

सञ्चालनको सिद्धान्त यन्त्रका विभिन्न समूहहरूमा भिन्न हुन्छ। हामी निम्नलिखित प्रकारहरू विचार गर्नेछौं:

1. सिधा रूपान्तरणको साथ।
2. लगातार निकटता संग।
3. समानांतर परिवर्तनको साथ।
4. एनालॉग-डिजिटल कनवर्टर प्रवाह संतुलन संग (डेल्टा-सिग्मा)।
5. ADCs एकीकरण गर्दै।

त्यहाँ धेरै अन्य कन्वेयर र संयुक्त प्रकार छन् जुन विभिन्न आर्किटेक्चरहरूसँग आफ्नै विशेष विशेषताहरू छन्। तर आलेखको ढाँचा भित्र मानिने यी नमूनाहरू चासो हुन् किनभने उनीहरूले यस विशिष्टताका यन्त्रहरूको आफ्नो आक्रोशक भूमिका खेल्छन्। यसकारण, आइडी एडीसी को सिद्धान्त र साथै यसको भौतिक उपकरणमा निर्भरता अध्ययन गरौं।

प्रत्यक्ष एनालग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स

उनीहरूको अन्तिम शताब्दी 60-70 मा धेरै लोकप्रिय भए। एकीकृत सर्किटको रूपमा 80 को उत्पादन गरिएको छ। यो धेरै सरल हो, आदिम उपकरणहरू जुन महत्त्वपूर्ण संकेतकहरूको घमन्ड गर्न सक्दैनन्। तिनीहरूको बिस्तार सामान्यतया 6-8 बिट हुन्छ, र गतिमा 1 जीएसपीएस भन्दा कम गति।

यस प्रकार को एडीसी को संचालन को सिद्धान्त निम्नानुसार छ: एक इनपुट सिग्नल एक साथ तुलनित्रहरुको प्लस इनपुटहरुमा आगत हो। नकारात्मक टर्मिनलहरू निश्चित मानको भोल्टेजसँग आपूर्ति गरिन्छ। र त्यसपछि यन्त्रले यसको सञ्चालन मोड निर्धारण गर्दछ। यो सन्दर्भ भोल्टेजको कारणले गरेको छ। चलो भन्नुहोस् कि हामीसँग एक उपकरण छ जहाँ त्यहाँ 8 तुलनाकर्ताहरू छन्। जब अर्ध सन्दर्भ भोल्टेज लागू गरिन्छ, ती मध्ये 4 मात्र समावेश गरिनेछ। प्राथमिकता इन्कोडरले बाइनरी कोड उत्पन्न गर्नेछ , जुन आउटपुट रजिष्ट्रेसन द्वारा तय गरिएको छ। योग्यता र डेमीइटिटहरूको सम्बन्धमा, यो भन्न सकिन्छ कि सञ्चालनको यस्तो सिद्धान्तले उच्च गतिको उपकरण निर्माण गर्न अनुमति दिन्छ। तर आवश्यक बिट क्षमता प्राप्त गर्न तपाईलाई धेरै पसीने छ।

तुलनाकारकहरूको संख्याको लागि सामान्य सूत्र यस्तो देखिन्छ: 2 ^ एन। एन अन्तर्गत, तपाइँ अंकहरूको संख्या सेट गर्न आवश्यक छ। पहिले विचार गरिएको उदाहरण फेरि प्रयोग गर्न सकिन्छ: 2 ^ 3 = 8। तेस्रो अंकहरू प्राप्त गर्न कुल 8 तुलनाकारकहरू आवश्यक छ। यो ADC को सिद्धान्त हो, जुन पहिलो सिर्जना गरियो। धेरै सजिलो छैन, त्यस पछि पछि त्यहाँ अन्य आर्किटेक्चरहरू थिए।

एनालॉग गर्न डिजिटल कनवर्टर

यहाँ हामी "वजन" एल्गोरिथ्म प्रयोग गर्दछौं। छोटोमा, यो प्रविधिको प्रयोग गरेर उपकरणहरू केवल ADC हरू अनुक्रमित गणनाको लागि भनिन्छ। सञ्चालनको सिद्धान्त निम्नानुसार छ: यन्त्रले इनपुट सिग्नलको मानलाई मापदण्ड गर्छ, र त्यसपछि यो एक निश्चित प्रविधिको अनुसार उत्पन्न हुने संख्याहरूसँग तुलना गरिएको छ:

1. सम्भावित सन्दर्भ भोल्टेजको आधा सेट गरिएको छ।
2. यदि संकेतले # 1 बाट मानको सीमालाई नाघ्छ भने, त्यसपछि यो शेष मूल्य बीचको मध्यमा रहेको नम्बरको तुलनामा तुलना गरिन्छ। त्यसोभए, हाम्रो अवस्थामा यो सन्दर्भ वोल्टेज ¾ हुनेछ। यदि सन्दर्भ सिग्नलले यो अनुक्रमणिकामा पुग्दछ भने, तुलना तुलनामा अन्तरालको अर्को भागसँग गरिनेछ। यस उदाहरण मा, यो संदर्भ वोल्टेज को ¼ छ।
3. चरण 2 N पटक दोहोर्याउनु पर्छ, जसले हामीलाई H-bit परिणाम दिनेछ। यो हिजोको संख्याको कारण हो।

आपरेशनको यो सिद्धान्तले यन्त्रहरूलाई अपेक्षाकृत उच्च रूपान्तरण गतिसँग प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ, जुन निरन्तर अनुमानित एडीसीहरू छन्। आपरेशनको सिद्धान्त, तपाइँ देख्न सक्नुहुन्छ, सरल छ, र यी यन्त्रहरू फरक अवस्थामा छन्।

समानांतर एनालग-देखि-डिजिटल कन्वर्टर्स

तिनीहरू सीरियल उपकरणहरू जस्तै काम गर्छन्। गणनाको लागि सूत्र हो (2 ^ एच) -1। पहिलेको विचारलाई विचारका लागि, हामीलाई (2 ^ 3) -1 तुलनात्मक आवश्यकता पर्दछ। सञ्चालनको लागि यी यन्त्रहरूको एक निश्चित सरणी प्रयोग गरिन्छ, जसको प्रत्येक इनपुट र व्यक्तिगत सन्दर्भ भोल्टेजहरूको तुलना गर्न सक्दछ। समानांतर एनालग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्सहरू एकदम छिटो छिटो यन्त्र हुन्। तर यी यन्त्रहरू निर्माण गर्ने सिद्धान्त यही हो कि तिनीहरूको प्रदर्शनले पर्याप्त शक्ति चाहिन्छ। यसैले, यो ब्याट्री पावरको साथ प्रयोग गर्न को लागी सल्लाहकार छैन।

बिजुलीको बिरोध

यो अघिल्लो यन्त्रको रूपमा समान योजनाको अनुसार सञ्चालन गर्दछ। त्यसोभए, बिटवाई बैलेंस को एडीसी को संचालन को व्याख्या गर्न को शुरुवात को शुरुवात को लागि शुरुआती कार्य सिद्धान्त को औंलाहरु मा विचार गरिनेछ। यी उपकरणहरूको हृदयमा डाइटिटोमीको घटना हो। अन्य शब्दहरूमा, अधिकतम मूल्यको निश्चित भागको साथ मापन मात्राको एक समान तुलना गरिन्छ। आधा, 1/8, 1/16 र त्यसमा मानहरू लिन सकिन्छ। यसैले, एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टरले एच प्रक्रियाहरु (लगातार चरणहरु) को सम्पूर्ण प्रक्रियालाई प्रदर्शन गर्न सक्छ। और एच ADC बिट चौडाई को बराबर छ (पहिले दिए सूत्रहरु मा देखो)। यसकारण, हाम्रो समयमा महत्वपूर्ण लाभ छ, यदि प्रविधिको गति विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ। पर्याप्त गतिको बावजुद, यी यन्त्रहरू पनि कम स्थिर त्रुटिद्वारा विशेषता छन्।

एनालॉग-डिजिटल कन्वर्टर्सर प्रभारी संतुलन (डेल्टा-सिग्मा) संग

यो सबै भन्दा रोचक प्रकारको उपकरण हो, कम्तीमा यसको अपरेसन सिद्धान्तको कारण। यो तथ्यमा समावेश छ कि इनपुट भोल्टेज तुलनात्मकता द्वारा संचित गरिएको संग तुलना गरिएको छ। दालहरू नकारात्मक वा सकारात्मक polarity सँग इनपुटमा खुवाइन्छ (सबै अघिल्लो अपरेसनको परिणाममा निर्भर गर्दछ)। यसैले, यो भनिएको छ कि यस्तो एनालग-डिजिटल-कनवर्टर एक सरल ट्र्याकिङ प्रणाली हो। तर यो केवल तुलनाको लागि एक उदाहरण हो, त्यसैले तपाईं बुझ्न सक्नुहुन्छ कि डेल्टा-सिग्मा एडीसी कुन हो। सञ्चालनको सिद्धान्त प्रणाली हो, तर यो एनालॉग-डिजिटल-कन्वर्टरको कुशल अपरेशनको लागि पर्याप्त छैन। अन्त परिणाम एकाइ र शून्य को अनंत धारा हो जुन डिजिटल LPF मार्फत जान्छ। यिनी मध्ये, एक निश्चित बिट अनुक्रम बनाइन्छ। पहिलो र दोस्रो अर्डरको ADC कन्वर्टर्स बीच एक भेद बनाइएको छ।

एकीकृत एनालग-देखि-डिजिटल कन्वर्टर्स

यो अन्तिम विशेष मामला हो जुन लेखको ढाँचा भित्र विचार गरिनेछ। अर्को, हामी यी यन्त्रहरूको अपरेसनको वर्णन गर्दछौं, तर सामान्य स्तरमा। यो एडीसी पुश-पुल एकीकरण सँग एनालग-देखि-डिजिटल कनवर्टर हो। तपाईं एक समान उपकरण डिजिटल मल्टीमीटरमा भेट्न सक्नुहुन्छ । र यो आश्चर्यजनक छैन, किनकि तिनीहरूले उच्च सटीकता प्रदान गर्छन् र एकै समयमा शोरलाई थिच्न सक्छन्।

अब कामको सिद्धान्तमा ध्यान केन्द्रित गरौं। यसले समावेश गर्दछ कि इनपुट सिग्नल निश्चित समयको लागि संधारित्र चार्ज गर्दछ। सामान्यतया, यो अवधि सञ्जाल आवृत्तिको इकाई हो जुन शक्तिहरू यन्त्र (50 हर्ट्ज वा 60 हर्ट्ज) हुन्छ। यो पनि बहु हुन सक्छ। यसरी, उच्च आवृत्ति आवाज दबाईएको छ। एकै समयमा, परिणामको शुद्धतामा बिजुली उत्पादनको ग्रिड स्रोतको अस्थिर भोल्टेजको असरलाई समेटिएको छ।

जब एनालॉग-डिजिटल-डिजिटल कनवर्टरको चार्जिङ समय समाप्त हुन्छ, संधारित्र निश्चित निश्चित दरमा निर्वहन सुरु हुन्छ। यन्त्रको आन्तरिक काउन्टरले यस प्रक्रियाको समयमा उत्पन्न घडी दालहरूको संख्या गणना गर्छ। यसकारण, लामो समयको अन्तराल, अधिक महत्वपूर्ण संकेतकहरू।

Push-pull integration को एडीसी उच्च सटीकता र शक्ति समाधान गर्न। यसको कारण, निर्माणको अपेक्षाकृत सरल ढाँचा, तिनीहरू चिप्सको रूपमा प्रदर्शन गरिन्छन्। कामको यो सिद्धान्तको मुख्य कमजोरी नेटवर्कको सूचकमा निर्भरता हो। याद गर्नुहोस् कि यसको क्षमताहरू पावर सप्लाई आवृत्ति अवधिको अवधिमा बाँधिएका छन्।

यहाँ कसरी डबल-एकीकरण एडीसी काम गर्दछ। यो उपकरणको सञ्चालनको सिद्धान्त, यद्यपि यो एकदम जटिल छ, तर यो गुणस्तर संकेतक प्रदान गर्दछ। केहि अवस्थामा, यो मात्र आवश्यक छ।

हामीले आवश्यक आवश्यकताको सिद्धान्तको साथ एक एपीसी छान्नुहोस्

चलो हामी एक निश्चित कार्यको सामना गर्छौं। उपकरण कसरी छनौट गर्ने ताकि हाम्रो सबै अनुरोधहरू पूरा गर्न सक्दछ? पहिलो, रिजोलुसन र सटीकताको बारेमा कुरा गरौं। प्रायः तिनीहरू भ्रमित हुन्छन्, यद्यपि अभ्यासमा तिनीहरू धेरै कमजोर देखि दोस्रो मा एक देखि निर्भर हुन्छन्। याद गर्नुहोस् कि 12-बिट एनालग-टू-डिजिटल कनवर्टर 8-बिट भन्दा कम सटीकता हुन सक्छ। यस अवस्थामा, रिजोल्युसन मापदण्ड हो कि मिती सिग्नलको इनपुट दायराबाट कति खण्डहरू निकाल्न सकिन्छ। त्यसोभए, 8-बिट एडीसीहरूसँग 2 ⁸ = 256 यस्तो इकाइहरू छन्।

शुद्धता आदर्श मानको परिणामस्वरूप रूपान्तरणको कुल विचलन हो, जुन दिइएको इनपुट भोल्टेजको लागि हुनुपर्छ। यही हो, पहिलो प्यारामिटरले ADC को सम्भावना क्षमताओंको वर्णन गर्दछ, र दोस्रो शोले हामीले अभ्यासमा गरेका छौं। यसैले, हामी एक सरल प्रकारको पहुँच गर्न सक्दछौं (उदाहरणका लागि, प्रत्यक्ष एनालग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स), जसले उच्च सटीकताको कारणलाई पूरा गर्नेछ।

आवश्यक कुराको बारेमा विचार गर्न, पहिला हामी भौतिक परिमितिहरूको गणना गर्न र अन्तरक्रियाको लागि गणितीय सूत्र निर्माण गर्न आवश्यक छ। तिनीहरूका महत्त्वपूर्ण र गतिशील त्रुटिहरू छन्, किनकि यन्त्र निर्माण गर्ने विभिन्न घटकहरू र सिद्धान्तहरू प्रयोग गर्दा, तिनीहरूका विशेषताहरूमा फरक प्रभावहरू हुनेछन्। थप विस्तृत जानकारी टेक्निकल कागजातमा फेला पार्न सकिन्छ जुन प्रत्येक विशेष यन्त्र प्रस्तावको निर्माता।

उदाहरण:

ADC SC9711 मा हेर्नुहोस्। यस उपकरणको अपरेसनको सिद्धान्त यसको आकार र क्षमताको कारण जटिल छ। वैसे, पछि को बारे मा बोल्नुहोस, यो ध्यान दिनु पर्छ कि उनि वास्तव मा विविध हो। त्यसोभए, उदाहरणका लागि, सम्भव कामको आवृत्ति 10 हर्ट्ज भन्दा 10 मेगाहर्ट्ज सम्म हुन्छ। अन्य शब्दहरूमा, यो प्रति सेकेन्ड 10 मिलियन गणना गर्दछ। र उपकरण आफैलाई अभिन्न केहि छैन, तर निर्माणको एक मोड्युलर संरचना छ। तर यो एक जटिल प्रविधिमा, नियमको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जहाँ यो सिग्नलहरूको ठूलो संख्यामा काम गर्न आवश्यक छ।

निष्कर्ष

तपाईं देख्न सक्नुहुन्छ, ADCs मूलतः कामका विभिन्न सिद्धान्तहरू छन्। यसले हामीलाई यन्त्रहरू चयन गर्न अनुमति दिन्छ जुन अनुरोधहरू उत्पन्न हुन्छ, र त्यही समयमा हामीलाई हामीसँग बुद्धिमानी तरिकाले प्रयोग गर्न अनुमति दिन्छ।