Τι είναι ένα ADC;

Τι είναι ένα ADC;

Ορισμός Analog to Digital Converter

Ένας Analog to Digital Converter (ADC) είναι ένα συστήμα που μετατρέπει ένα συνεχή αναλογικό σήμα σε διακριτό ψηφακό σήμα. 

 Διαδικασία ADC

• Επιδόθεση και Διατήρηση

• Ποσοτική Παραμέτρωση και Κωδικοποίηση

Επιδόθεση και Διατήρηση

Στην Επιδόθεση και Διατήρηση (S/H), το συνεχές σήμα επιδίδεται και διατηρείται σταθερό για μικρή περίοδο. Αυτό αφαιρεί τις ταλάντες στο εισερχόμενο σήμα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ακρίβεια της μετατροπής. Η ελάχιστη τακτικότητα επιδόθεσης πρέπει να είναι διπλάσια της μέγιστης συχνότητας του εισερχόμενου σήματος.

Ποσοτική Παραμέτρωση και Κωδικοποίηση

Για την κατανόηση της ποσοτικής παραμέτρωσης, μπορούμε πρώτα να εξετάσουμε το όρο Resolution (Ανάλυση) που χρησιμοποιείται στο ADC. Αυτή είναι η μικρότερη μεταβολή στο αναλογικό σήμα που θα αποδώσει μια μεταβολή στην ψηφακή εξαρτημένη. Αυτό αντιπροσωπεύει το λάθος ποσοτικής παραμέτρωσης.

V → Πεδίο αναφοράς τάσης

2N → Αριθμός καταστάσεων

N → Αριθμός bits στην ψηφακή εξαρτημένη

Η ποσοτική παραμέτρωση είναι ο προσδιορισμός του σήματος αναφοράς σε πολλά διακριτά επίπεδα, ή quanta, και στη συνέχεια το προσαρμογή του εισερχόμενου σήματος στο σωστό επίπεδο.

Η κωδικοποίηση αντιστοιχεί ένα μοναδικό ψηφακό κώδικα σε κάθε διακριτό επίπεδο (quantum) του εισερχόμενου σήματος. Ο προσδιορισμός και η κωδικοποίηση δείχνονται στο παρακάτω πίνακα.

Από τον παραπάνω πίνακα μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι μόνο ένα ψηφακό τιμή χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση του όλου πεδίου τάσης σε ένα διάστημα. Έτσι, θα προκύψει ένα λάθος, το οποίο ονομάζεται λάθος ποσοτικής παραμέτρωσης. Αυτό είναι το θόρυβο που εισάγεται από τη διαδικασία της ποσοτικής παραμέτρωσης. Εδώ το μέγιστο λάθος ποσοτικής παραμέτρωσης είναι

Βελτίωση της Ακρίβειας του ADC

Για τη βελτίωση της ακρίβειας του ADC, χρησιμοποιούνται συνήθως δύο μέθοδοι: η αύξηση της ανάλυσης και η αύξηση της τακτικότητας επιδόθεσης. Αυτό φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (σχήμα 3).

Τύποι και Εφαρμογές των ADCs

Successive Approximation ADC: Αυτός ο μετατροπέας συγκρίνει το εισερχόμενο σήμα με την εξαρτημένη ενός εσωτερικού DAC σε κάθε επιτυχή βήμα. Είναι ο πιο ακριβός τύπος.

Dual Slope ADC: Έχει υψηλή ακρίβεια αλλά είναι πολύ αργός στη λειτουργία.

Pipeline ADC: Είναι ο ίδιος με τον δύο βήματα Flash ADC.

Delta-Sigma ADC: Έχει υψηλή ανάλυση αλλά είναι αργός λόγω της υπερεπιδόθεσης.

Flash ADC: Είναι ο πιο γρήγορος ADC αλλά πολύ ακριβός.

Άλλο: Staircase ramp, Voltage-to-Frequency, Switched capacitor, tracking, Charge balancing, και resolver.

Εφαρμογές του ADC

• Χρησιμοποιείται μαζί με τον μετατροπέα.

• Χρησιμοποιείται στον υπολογιστή για τη μετατροπή του αναλογικού σήματος σε ψηφακό σήμα.

• Χρησιμοποιείται στα κινητά τηλέφωνα.

• Χρησιμοποιείται στους μικροελεγκτήρες.

• Χρησιμοποιείται στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος.

• Χρησιμοποιείται στα ψηφιακά σταθερά σχήματος oscilloscopes.

• Χρησιμοποιείται σε επιστημονικά όργανα.

• Χρησιμοποιείται σε τεχνολογίες αναπαραγωγής μουσικής κλπ.