Что такое ADC?

Что такое АЦП?

Определение аналогово-цифрового преобразователя

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) — это устройство, которое преобразует непрерывный аналоговый сигнал в дискретный цифровой сигнал. 

 Процесс работы АЦП

• Сэмплирование и удержание

• Квантование и кодирование

Сэмплирование и удержание

В процессе сэмплирования и удержания (S/H) непрерывный сигнал сэмплируется и удерживается на короткий период. Это устраняет вариации входного сигнала, которые могут повлиять на точность преобразования. Минимальная частота сэмплирования должна быть в два раза выше максимальной частоты входного сигнала.

Квантование и кодирование

Для понимания квантования можно рассмотреть термин "разрешение", используемый в АЦП. Это наименьшее изменение аналогового сигнала, которое приведет к изменению цифрового выхода. Это фактически представляет собой квантовую ошибку.

V → диапазон опорного напряжения

2N → количество состояний

N → количество бит в цифровом выходе

Квантование — это процесс деления опорного сигнала на несколько дискретных уровней, или квантов, и затем сопоставления входного сигнала с правильным уровнем.

Кодирование присваивает уникальный цифровой код каждому дискретному уровню (кванту) входного сигнала. Процесс квантования и кодирования показан в таблице ниже.

Из таблицы выше можно заметить, что только одно цифровое значение используется для представления всего диапазона напряжения в интервале. Таким образом, возникает ошибка, называемая квантовой ошибкой. Это шум, введенный процессом квантования. Здесь максимальная квантовая ошибка составляет

Улучшение точности АЦП

Для улучшения точности АЦП обычно используются два метода: увеличение разрешения и увеличение частоты сэмплирования. Это показано на рисунке ниже (рисунок 3).

Типы и применения АЦП

Последовательно-приближенный АЦП: Этот преобразователь сравнивает входной сигнал с выходом внутреннего ЦАП на каждом последующем шаге. Это самый дорогой тип.

Двухсклонный АЦП: Он имеет высокую точность, но очень медленен в работе.

Поточный АЦП: Он такой же, как двухступенчатый АЦП типа "флеш".

Дельта-сигма АЦП: Он имеет высокое разрешение, но медленен из-за переобъединения.

Флеш-АЦП: Это самый быстрый АЦП, но очень дорогой.

Другие: Лестничный импульс, напряжение-частота, переключаемый конденсатор, трекинг, балансировка заряда и резольвер.

Применение АЦП

• Используется вместе с датчиком.

• Используется в компьютерах для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

• Используется в мобильных телефонах.

• Используется в микроконтроллерах.

• Используется в цифровой обработке сигналов.

• Используется в цифровых осциллографах с памятью.

• Используется в научных приборах.

• Используется в технологии воспроизведения музыки и т.д.