Hvad er en ADC?

Hvad er en ADC?

Definition af Analog til Digital Konverter

En Analog til Digital Konverter (ADC) er en enhed, der omdanner et kontinuerligt analogt signal til et diskret digitalt signal. 

 ADC-processen

• Sampling og holdning

• Kvantisering og kodning

Sampling og holdning

I sampling og holdning (S/H) samples den kontinuerlige signal og holder det stabil over en kort periode. Dette fjerner variationer i inputsignal, som kunne påvirke konverteringsnøjagtigheden. Den mindste samplingfrekvens skal være dobbelt så høj som den maksimale frekvens af inputsignal.

Kvantisering og kodning

For at forstå kvantisering kan vi først gennemgå begrebet Opløsning, der bruges i ADC. Det er den mindste variation i analogt signal, der vil resultere i en variation i det digitale output. Dette repræsenterer faktisk kvantisationsfejlen.

V → Referensespændingsområde

2N → Antal tilstande

N → Antal bit i digitalt output

Kvantisering er processen med at opdele referensesignalet i flere diskrete niveauer, eller quanta, og derefter matche inputsignal til det korrekte niveau.

Kodning tildeler en unik digital kode til hvert diskrete niveau (quantum) af inputsignal. Processen med kvantisering og kodning vises i tabellen nedenfor.

Fra ovenstående tabel kan vi observere, at kun én digital værdi bruges til at repræsentere hele spændingsintervallet. Derfor opstår der en fejl, som kaldes kvantisationsfejl. Dette er støj introduceret af kvantisationsprocessen. Her er den maksimale kvantisationsfejl

Forbedring af ADC-nøjagtighed

For at forbedre ADC-nøjagtigheden anvendes to metoder: øgning af opløsningen og øgning af samplingfrekvensen. Dette vises i figuren nedenfor (figur 3).

Typer og anvendelser af ADC'er

Successive Approximation ADC: Denne konverter sammenligner inputsignal med output fra en intern DAC ved hver successive trin. Det er den mest dyre type.

Dual Slope ADC: Den har høj nøjagtighed, men er meget langsom i drift.

Pipeline ADC: Den er ligesom to-trins Flash ADC.

Delta-Sigma ADC: Den har høj opløsning, men er langsom på grund af oversampling.

Flash ADC: Den er den hurtigste ADC, men meget dyr.

Andre: Trappetramp, Spænding til Frekvens, Switched capacitor, tracking, Ladningsbalancer og resolver.

Anvendelse af ADC

• Bruges sammen med transducer.

• Bruges i computer til at konvertere analogt signal til digitalt signal.

• Bruges i mobiltelefoner.

• Bruges i mikrokontroller.

• Bruges i digital signalbehandling.

• Bruges i digitale lagringsoscilloskop.

• Bruges i videnskabelige instrumenter.

• Bruges i musikreproduktions teknologi osv.