Wat is een ADC?

Wat is een ADC?

Definitie van Analog to Digital Converter

Een Analog to Digital Converter (ADC) is een apparaat dat een continue analoge signaal omzet in een discreet digitaal signaal. 

 ADC-proces

• Sampling en vasthouden

• Quantisatie en codering

Sampling en vasthouden

Bij sampling en vasthouden (S/H) wordt het continue signaal gesampled en voor korte tijd gestabiliseerd. Dit verwijdert variaties in het ingangssignaal die de conversie-nauwkeurigheid kunnen beïnvloeden. De minimale sampling-frequentie moet minstens twee keer zo hoog zijn als de maximale frequentie van het ingangssignaal.

Quantisatie en codering

Om quantisatie te begrijpen, kunnen we eerst kijken naar de term resolutie zoals gebruikt in ADC's. Dit is de kleinste variatie in het analoge signaal die resulteert in een variatie in de digitale uitvoer. Dit vertegenwoordigt eigenlijk de kwantisatiefout.

V → Referentie-spanningsbereik

2N → Aantal toestanden

N → Aantal bits in de digitale uitvoer

Quantisatie is het proces waarbij het referentiesignaal wordt verdeeld in verschillende discrete niveaus, of quanta, en vervolgens het ingangssignaal wordt gekoppeld aan het juiste niveau.

Codering wijst een unieke digitale code toe aan elk discreet niveau (quantum) van het ingangssignaal. Het proces van quantisatie en codering wordt gedemonstreerd in de onderstaande tabel.

Uit de bovenstaande tabel kunnen we zien dat slechts één digitale waarde wordt gebruikt om het hele spanningsbereik in een interval te representeren. Hierdoor treedt een fout op, genaamd kwantisatiefout. Dit is het ruis dat door het proces van quantisatie wordt geïntroduceerd. Hier is de maximale kwantisatiefout

Verbeteren van de ADC-nauwkeurigheid

Om de nauwkeurigheid van een ADC te verbeteren, worden meestal twee methoden gebruikt: de resolutie verhogen en de sampling-frequentie verhogen. Dit wordt getoond in de onderstaande figuur (figuur 3).

Soorten en toepassingen van ADC's

Successive Approximation ADC: Deze converter vergelijkt het ingangssignaal met de uitvoer van een interne DAC bij elke opeenvolgende stap. Het is het duurste type.

Dual Slope ADC: Heeft hoge nauwkeurigheid, maar werkt zeer langzaam.

Pipeline ADC: Is hetzelfde als een twee-staps Flash ADC.

Delta-Sigma ADC: Heeft hoge resolutie, maar is langzaam door over-sampling.

Flash ADC: Is de snelste ADC, maar ook de duurste.

Overige: Trapvormige ramp, Spanning-naar-frequentie, Gekoppelde condensator, tracking, Lading-balancing, en resolver.

Toepassingen van ADC

• Gebruikt samen met de transducer.

• Gebruikt in computers om analoog signaal om te zetten naar digitaal signaal.

• Gebruikt in mobiele telefoons.

• Gebruikt in microcontrollers.

• Gebruikt in digitale signaalverwerking.

• Gebruikt in digitale opslagoscilloscopen.

• Gebruikt in wetenschappelijke instrumenten.

• Gebruikt in muziekweergavetechnologie, enz.