Какво е ADC?

Какво е ADC?

Определение на Аналогово-цифров преобразувател (ADC)

Аналогово-цифровият преобразувател (ADC) е устройство, което превръща непрекъснат аналогов сигнал в дискретен цифров сигнал. 

 Процес на ADC

• Пробиране и задържане

• Квантализация и кодиране

Пробиране и задържане

В процеса на пробиране и задържане (S/H), непрекъснатият сигнал се пробира и се задържа за кратко време. Това премахва вариациите в входния сигнал, които биха могли да засегнат точността на преобразуването. Минималната честота на пробиране трябва да е два пъти по-голяма от максималната честота на входния сигнал.

Квантализация и кодиране

За разбиране на квантализацията, можем първо да разгледаме термина Резолюция, използван в ADC. Това е най-малката вариация в аналоговия сигнал, която ще доведе до вариация в цифровия изход. Това всъщност представлява квантовата грешка.

V → Диапазон на референтното напрежение

2N → Брой състояния

N → Брой бита в цифровия изход

Квантализацията е процесът на разделяне на референтния сигнал на няколко дискретни нива или кварта, и след това съпоставяне на входния сигнал с правилното ниво.

Кодирането заделя уникален цифров код на всяко дискретно ниво (кварта) на входния сигнал. Процесът на квантализация и кодиране е демонстриран в таблицата по-долу.

От горната таблица можем да установим, че само една цифрова стойност се използва за представяне на целия диапазон на напрежението в интервал. Така, ще възникне грешка, наречена квантовата грешка. Това е шумът, въведен от процеса на квантализация. Ето тук максималната квантова грешка е

Подобряване на точността на ADC

За подобряване на точността на ADC обикновено се използват два метода: увеличаване на резолюцията и увеличаване на честотата на пробиране. Това е показано на фигурата по-долу (фигура 3).

Типове и приложения на ADC

Последователен апроксимационен ADC: Този преобразувател сравнява входния сигнал с изхода на вграден DAC на всеки последователен етап. Това е най-скъпият тип.

Двуспадов ADC: Имат висока точност, но са много бавни в работа.

Pipeline ADC: Еднакъв е с двустъпковия Flash ADC.

Delta-Sigma ADC: Има висока резолюция, но е бавен поради прекомерното пробиране.

Flash ADC: Е най-бързият ADC, но много скъп.

Други: Стълбова рампа, Напрежение-честота, Преключващ кондензатор, следене, Балансиране на заряд, и резолвер.

Приложение на ADC

• Използване заедно с преобразувателя.

• Използване в компютри за преобразуване на аналогов сигнал в цифров сигнал.

• Използване в мобилни телефони.

• Използване в микроконтролери.

• Използване в цифрово обработване на сигнали.

• Използване в цифрови осцилоскопи с запис.

• Използване в научни инструменти.

• Използване в технологии за възпроизвеждане на музика и др.