Co to jest ADC?

Co to jest ADC?

Definicja konwertera analogowo-cyfrowego

Konwerter analogowo-cyfrowy (ADC) to urządzenie, które zmienia ciągły sygnał analogowy w dyskretny sygnał cyfrowy. 

 Proces ADC

• Próbkowanie i utrzymywanie

• Kwantyzacja i kodowanie

Próbkowanie i utrzymywanie

W procesie próbkowania i utrzymywania (S/H), ciągły sygnał jest próbkowany i utrzymywany na stałe przez krótki okres. To usuwa wahania sygnału wejściowego, które mogłyby wpłynąć na dokładność konwersji. Minimalna częstotliwość próbkowania musi wynosić dwukrotność maksymalnej częstotliwości sygnału wejściowego.

Kwantyzacja i kodowanie

Aby zrozumieć kwantyzację, możemy najpierw przeanalizować termin Rozdzielczość używany w ADC. Jest to najmniejsza zmiana sygnału analogowego, która spowoduje zmianę sygnału cyfrowego. Faktycznie reprezentuje to błąd kwantyzacji.

V → Zakres napięcia odniesienia

2N → Liczba stanów

N → Liczba bitów w wyjściu cyfrowym

Kwantyzacja to proces podziału sygnału odniesienia na kilka dyskretnych poziomów, lub kwant, a następnie dopasowanie sygnału wejściowego do odpowiedniego poziomu.

Kodowanie przypisuje unikalny kod cyfrowy do każdego dyskretnego poziomu (kwantu) sygnału wejściowego. Proces kwantyzacji i kodowania jest pokazany w poniższej tabeli.

Z powyższej tabeli można zauważyć, że tylko jedna wartość cyfrowa jest używana do reprezentacji całego zakresu napięcia w przedziale. W związku z tym wystąpi błąd, który nazywamy błędem kwantyzacji. Jest to szum wprowadzony przez proces kwantyzacji. Tutaj maksymalny błąd kwantyzacji wynosi

Poprawa dokładności ADC

Aby poprawić dokładność ADC, często stosowane są dwa metody: zwiększenie rozdzielczości i zwiększenie częstotliwości próbkowania. To jest pokazane na poniższym rysunku (rysunek 3).

Typy i zastosowania ADC

ADC metodą przybliżeń sukcesywnych: Ten konwerter porównuje sygnał wejściowy z wyjściem wewnętrznego DAC w każdym kolejnym kroku. Jest to najdroższy typ.

ADC o dwunakłonowej charakterystyce: Ma wysoką dokładność, ale działa bardzo wolno.

ADC typu pipeline: Jest taki sam jak ADC typu flash dwustopniowy.

ADC delta-sigma: Ma wysoką rozdzielczość, ale jest wolny ze względu na nadpróbkowanie.

ADC typu flash: Jest to najszybszy ADC, ale bardzo drogi.

Inne: Schodkowy ramp, napięcie-do-częstotliwości, kondensator przełączany, śledzący, balansujący ładunek i resolver.

Zastosowanie ADC

• Używany razem z czujnikiem.

• Używany w komputerach do konwersji sygnału analogowego na cyfrowy.

• Używany w telefonach komórkowych.

• Używany w mikrokontrolerach.

• Używany w przetwarzaniu sygnałów cyfrowych.

• Używany w cyfrowych oscyloskopach pamięciowych.

• Używany w instrumentach naukowych.

• Używany w technologii odtwarzania muzyki itp.