ADC คืออะไร

ADC คืออะไร?

คำนิยามของ Analog to Digital Converter

Analog to Digital Converter (ADC) คืออุปกรณ์ที่เปลี่ยนสัญญาณแอนะล็อกที่ต่อเนื่องเป็นสัญญาณดิจิทัลที่ไม่ต่อเนื่อง 

 กระบวนการ ADC

• การสุ่มและรักษา

• การปริมาณและเข้ารหัส

การสุ่มและรักษา

ในการสุ่มและรักษา (S/H) สัญญาณที่ต่อเนื่องจะถูกสุ่มและรักษาให้คงที่ในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งจะกำจัดความผันผวนในสัญญาณขาเข้าที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำในการแปลง การสุ่มขั้นต่ำต้องเป็นสองเท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณขาเข้า

การปริมาณและเข้ารหัส

ในการทำความเข้าใจการปริมาณ เราสามารถเริ่มจากการศึกษาคำว่า Resolution ที่ใช้ใน ADC มันคือการเปลี่ยนแปลงเล็กที่สุดในสัญญาณแอนะล็อกที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณดิจิทัลขาออก ซึ่งจริงๆ แล้วแสดงถึงความผิดพลาดในการปริมาณ

V → ช่วงแรงดันอ้างอิง

2N → จำนวนสถานะ

N → จำนวนบิตในสัญญาณดิจิทัลขาออก

การปริมาณคือกระบวนการแบ่งสัญญาณอ้างอิงออกเป็นระดับที่ไม่ต่อเนื่องหลายๆ ระดับ หรือ quanta จากนั้นจับคู่สัญญาณขาเข้ากับระดับที่ถูกต้อง

การเข้ารหัสกำหนดรหัสดิจิทัลที่ไม่ซ้ำกันให้กับแต่ละระดับที่ไม่ต่อเนื่อง (quantum) ของสัญญาณขาเข้า กระบวนการของการปริมาณและเข้ารหัสได้แสดงไว้ในตารางด้านล่าง

จากตารางดังกล่าวเราสามารถสังเกตเห็นว่ามีเพียงค่าดิจิทัลเดียวที่ใช้แทนช่วงแรงดันทั้งหมดในช่วงหนึ่ง ดังนั้น จะเกิดความผิดพลาด และเรียกว่าความผิดพลาดในการปริมาณ ซึ่งเป็นเสียงรบกวนที่เกิดจากการปริมาณ ในที่นี้ความผิดพลาดในการปริมาณสูงสุดคือ

การปรับปรุงความแม่นยำของ ADC

ในการปรับปรุงความแม่นยำของ ADC มีวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสองวิธี คือ การเพิ่มความละเอียดและการเพิ่มอัตราการสุ่ม ซึ่งแสดงไว้ในภาพด้านล่าง (ภาพที่ 3)

ประเภทและการใช้งานของ ADCs

Successive Approximation ADC: คอนเวอร์เตอร์นี้เปรียบเทียบสัญญาณขาเข้ากับสัญญาณขาออกของ DAC ภายในในแต่ละขั้นตอน เป็นประเภทที่แพงที่สุด

Dual Slope ADC: มีความแม่นยำสูงแต่ทำงานช้ามาก

Pipeline ADC: เหมือนกับ Flash ADC สองขั้นตอน

Delta-Sigma ADC: มีความละเอียดสูงแต่ช้าเนื่องจากการสุ่มเกิน

Flash ADC: เป็น ADC ที่เร็วที่สุดแต่แพงมาก

อื่นๆ: Staircase ramp, Voltage-to-Frequency, Switched capacitor, tracking, Charge balancing, และ resolver

การใช้งานของ ADC

• ใช้ร่วมกับทรานสดิวเซอร์

• ใช้ในคอมพิวเตอร์เพื่อแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัล

• ใช้ในโทรศัพท์มือถือ

• ใช้ในไมโครคอนโทรลเลอร์

• ใช้ในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล

• ใช้ในออสซิลโลสโคปดิจิทัลสำหรับการจัดเก็บ

• ใช้ในเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

• ใช้ในเทคโนโลยีการสืบค้นดนตรี ฯลฯ