Vad är en ADC?

Vad är en ADC?

Definition av Analog till Digital Omvandlare

En Analog till Digital Omvandlare (ADC) är en enhet som ändrar ett kontinuerligt analogt signal till en diskret digital signal. 

 ADC-processen

• Samplning och hållande

• Kvantisering och kodning

Samplning och hållande

I samplning och hållande (S/H), samplas det kontinuerliga signal och hålls stabilt under en kort period. Detta tar bort variationer i indata-signalen som skulle kunna påverka konverteringsnoggrannheten. Minsta samplingshastighet måste vara två gånger den maximala frekvensen för indatasignalen.

Kvantisering och kodning

För att förstå kvantisering kan vi först gå igenom termen upplösning som används i ADC. Det är den minsta variationen i analoga signal som resulterar i en variation i den digitala utgången. Detta representerar faktiskt kvantisningsfelet.

V → Referensspänningsområde

2N → Antal tillstånd

N → Antal bitar i digital utgång

Kvantisering är processen att dela upp referenssignalen i flera diskreta nivåer, eller kvanta, och sedan matcha indata-signalen till rätt nivå.

Kodning tilldelar en unik digital kod till varje diskret nivå (kvant) av indata-signalen. Processen med kvantisering och kodning visas i tabellen nedan.

Från ovanstående tabell kan vi observera att endast ett digitalt värde används för att representera hela spänningsintervallet. Därför kommer ett fel att uppstå, vilket kallas kvantisningsfel. Detta är bruset som introduceras genom processen av kvantisering. Här är det maximala kvantisningsfelet

Förbättra ADC-noggrannhet

För att förbättra ADC-noggrannheten används vanligtvis två metoder: öka upplösningen och öka samplingshastigheten. Detta visas i figuren nedan (figur 3).

Typer och tillämpningar av ADC:er

Successiv approximation ADC: Denna omvandlare jämför indata-signalen med utgången från en intern DAC vid varje successiv steg. Det är den dyraste typen.

Dubbel lutning ADC: Den har hög noggrannhet men är mycket långsam i drift.

Pipeline ADC: Det är samma som tvåstegs Flash ADC.

Delta-Sigma ADC: Den har hög upplösning men är långsam på grund av över-sampling.

Flash ADC: Det är den snabbaste ADC:n men mycket dyr.

Övriga: Trappa, Spänning till Frekvens, Switched capacitor, tracking, Charge balancing, och resolver.

Tillämpning av ADC

• Används tillsammans med transducer.

• Används i datorer för att konvertera analoga signaler till digitala signaler.

• Används i mobiltelefoner.

• Används i mikrokontroller.

• Används i digital signalbehandling.

• Används i digitala lagringsoskilloskop.

• Används i vetenskapliga instrument.

• Används i musikreproduktionsteknik etc.