ADC ක්රියාත්මක වීමේ පොදු මූලධර්මය

ගණන්වල මූලධර්මය විග්රහ කළ හැකි බව කරුණු ප්රධාන පරාසය ගැන අපි දැන් සලකා බලමු ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක (ADCs) , විවිධ වර්ගයේ. අනුක්රමික ගිණුම, බලයට දෙකෙන් සමබර - දේ මේ වචන පිටුපස ඇත්තේ කුමක්ද? මෙම පාලකයක් වන ADC වැඩ කරන මූලධර්මය කුමක්ද? මෙම සහ වෙනත් ප්රශ්න ලිපිය රාමුව සාකච්ඡා කරනු ඇත. පළමු තුන් පොදු න්යාය සඳහා කැප කළ අතර, සිව්වන උප සිරැසි ඔවුන් ක්රියා කරන්නේ කෙසේද අධ්යයනය කරනු ඇත. ඔබ විවිධ සාහිත්ය ADC හා DAC කොන්දේසි ඉටුකිරීමට හැක. මෙම උපකරණ ක්රියාත්මක මූලධර්මය තරමක් වෙනස් වේ, එසේ ඔවුන් ව්යාකූල නැහැ. මෙම DAC ආපසු වැඩ අතර මේ අනුව, මෙම ලිපිය, ඩිජිටල් ඇනලොග් සංඥා බවට පරිවර්තනය සලකා බලනු ඇත.

අර්ථ දැක්වීම

මෙම ADC මූලධර්මය සලකා පෙර, අපි උපාංගය යනු කුමක්ද කියා සොයා බලමු. ඩිජිටල් පරිවර්තක කිරීමට ඇනලොග් භෞතික ප්රමාණය අනුරූපී සංඛ්යාත්මක නියෝජන බවට පරිවර්තනය වන බව උපාංග වේ. ධාරාව, වෝල්ටීයතාව, ධාරණාව, ප්රතිරෝධය, තවකෙක් භ්රමණය වන ස්පන්දන අනුපාතය, එසේ මත - මූලික පරාමිතිය ඕනෑම දෙයක් ක්රියා කළ හැකිය. එහෙත් නිශ්චිත ඇති වීමට, අපි පරිවර්තනය එකම එක සමඟ කටයුතු කරනු ඇත. මෙම "කේතය වෝල්ටීයතා". මෙම කාර්යය ආකෘතිය තෝරා අහම්බයක් නොවේ. මෙම ADC (මෙම උපාංගයේ මෙහෙයුම් මූලධර්මය) සහ එහි අංගයන් පසු භාවිතා මිනුම් සංකල්පය මොන වගේ මත විශාල වශයෙන් රඳා පවතී. මෙය මීට පෙර පිහිටුවන ප්රමිතියෙන් යම් අගය සන්සන්දනය කිරීමේ ක්රියාවලිය සඳහන් කරයි.

ලක්ෂණ ADC

ප්රධාන ටිකක් යනුවෙන් නම් කළ හැකිය, සහ පරිවර්තනය කිරීමේ අනුපාතිකය. පළමු බිටු ප්රකාශ, හා දෙවන - දෙවන සාම්පල වල. නවීන ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක 24-bit හෝ GSPS ඒකක සඳහා එන බවට පරිවර්තනය වේගය, ඇති විය හැක. මෙම ADC එකවර තම ලක්ෂණ එකක් පමණක් යොදා ඔබට ලබා දීමට හැකි බව සටහන් කර ගන්න. ඔවුන්ගේ කාර්ය සාධනය වැඩි වන තරමට, උපාංගය සමඟ වැඩ කිරීමට අපහසු, සහ එය මිල අධික ම වේ. එහෙත් යහපත උපකරණයේ වේගය ලැබූවක් අවශ්ය ටිකක් ගැඹුරු කාර්ය සාධන ලබා ගැනීම සඳහා විය හැක.

ADC වර්ග

මෙහෙයුම් මූලධර්මය උපකරණ විවිධ කණ්ඩායම් අතර වෙනස් වේ. අප පහත සඳහන් වර්ග සලකා:

1. සෘජු පරිවර්තන සිට.
2. බලයට ආසන්න සමඟ.
3. සමාන්තර පරිවර්තනය සමඟ.
4. තුලනය භාර (ඩෙල්ටා-සිග්මා) සමග ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක.
5. ADC අනුකලනය.

විවිධ ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය පිළිබඳ තමන්ගේම විශේෂ ලක්ෂණ ඇති වාහක හා ඒකාබද්ධ වෙනත් බොහෝ ආකාර කිහිපයක්ම ඇත. නමුත් ලිපි රාමුව සලකා කරනු ලබන එම සාම්පල, ඔවුන් එහි නිකේතනයක් උපාංගයන් නිශ්චිතභාවයකින් දී ආදර්ශවත් කාර්යභාරයක් ඉටු නිසා පොලී වේ. ඒ නිසා අපට ADC මූලධර්මය, මෙන්ම භෞතික උපාංගය මත එහි රඳාපැවැත්මට පරීක්ෂා කර බලමු.

ඩිජිටල් පරිවර්තක සෘජු ඇනලොග්

ඔවුන් පසුගිය සියවසේ 60-70-ies තරමක් ජනප්රිය වී ඇත. ස්වරූපයෙන් සංගෘහිත පරිපථ 80 සමග නිෂ්පාදනය කර තිබේ. එය සැලකිය යුතු චරිත පාරට්ටු නො හැකි බව පවා ප්රාථමික උපකරණ ඉතා සරල ය. තම ධාරිතාව සාමාන්යයෙන් 6-8 බිටු වන අතර, වේගය කලාතුරකින් 1 GSPS ඉක්මවයි.

ADC මේ වර්ගයේ මෙහෙයුම් මූලධර්මය එකවර comparators ආදාන සංඥා ඇති ධන යෙදවුම් මත බව ය. ඍණාත්මක පර්යන්තය වෝල්ටීයතාවය මත යම් අගය වේ. පසුව උපාංගය එහි මෙහෙයුම් තීරණය කරයි. මෙම යොමු වෝල්ටීයතා ස්තුති සිදු කරනු ලැබේ. අපට අපි කොහෙද 8 comparators උපකරණයක් ඇති බව උපකල්පනය කරමු. ආහාර විට යොමු වෝල්ටීයතාව ½ ක ඔවුන්ගෙන් 4 ක් පමණක් සක්රිය කර ඇත. ප්රමුඛත්වය ආකේතකය පිහිටුවා ද්විමය කේත, ප්රතිදාන ලේඛනය හා ලැච් වන. සාපේක්ෂ ශක්තීන් සහ දුර්වලතා සඳහන් කල හැකිය මෙම මූලධර්මය බව මෙහෙයුම් අධිවේගී උපකරණ නිර්මාණය කිරීමට ඔබට අවසර දෙයි. නමුත් අවශ්ය වචනය දිග ලබා ගැනීම සඳහා දැඩි දහඩියට යුතු වේ.

comparators සංඛ්යාව සඳහා පොදු සූත්රය පහත සඳහන් පරිදි වේ: 2 ^ එන් එන් යටතේ ඉලක්කම් සංඛ්යාව දමා අවශ්ය ය. බලපු පෙර උදාහරණය නැවත භාවිතා කළ හැක: 2 ^ 3 = 8. තෙවන විසර්ජන උප ශීර්ෂයට 8 comparators විය යුතුය. මෙම පළමු නිර්මාණය කරන ලද ADC, මූලධර්මය වේ. , නැහැ පහසු, ඒ නිසා ඉන් අනතුරුව සෙසු ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය එහි වූහ.

ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක, බලයට පත්වූ ආසන්න

ඇල්ගොරිතමය "බර" මෙහි භාවිතා කර ඇත. එවැනි ක්රියා පටිපාටිය කියාත්මක වන උපාංග කෙටි, සරල ADC බලයට බිල්පත් ලෙස සඳහන්. මෙහෙයුම් මූලධර්මය පහත සඳහන් පරිදි වේ: උපාංගය ආදාන සංඥා මගින් මනිනු, පසුව එය යම් පටිපාටියට අනුව ජනනය කරනු ලබන අංක, සමග සසඳා ඇත ඇත:

1. හැකි යොමු වෝල්ටීයතා අර්ධ කට්ටල.
2. සංඥා විශාලත්වය සීමාව සංචාරය №1 ජය නම්, එය ඉතිරි අගය අතර අයහපත් ආලෝක තත්ත්වය වැටී ගණනාවක් සමග සන්සන්දනය කරනු ලැබේ. ඒ නිසා, අපේ නඩුව දී එය සඳහන් වෝල්ටීයතාව පුමාණයක් වනු ඇත. සමුද්දේශ සංඥා මෙම සංඛ්යා පහත වැටී නම්, සාපේක්ෂව එම මූලධර්මය විසින් පරතරය තවත් කොටසක් සමඟ සිදු කිරීමට නියමිතය. මෙම උදාහරණයේ දී, සමුද්දේශ වෝල්ටීයතා ¼ ක් සිට.
3. පියවර 2 අපට ප්රතිඵලයක් වන එන් බිටු දෙන්න වනු ඇත, n වාරයක් නැවත නැවතත් භාවිතා කළ යුතු ය. මෙම සැසඳීම් එන් අංකය හැසිරීම නිසා ය.

තන්ත්රය මෙම මූලධර්මය බලයට ආසන්න ADCs වන සාපේක්ෂ ඉහළ බවට පරිවර්තනය කිරීමේ අනුපාතිකය සමග ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. , ඔබ දැකගත හැකි පරිදි, මෙම උපකරණ මෙහෙයුම් මූලධර්මය සරල, හා අවස්ථා වර්ග සඳහා කදිම ය.

සමාන්තර ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක

ඔවුන් අනුක්රමික උපාංගය මෙන් වැඩ කරයි. ගණනය සූත්රය, - (2 ^ n) -1. මීට පෙර සලකා නඩුව, අපි (2 ^ 3) අවශ්ය -1 comparators. මෙහෙයුම සඳහා ආදාන හා තනි තනි යොමු වෝල්ටීයතා සැසඳීමට එක් එක් මෙම උපකරණ විශේෂ රැසක්, භාවිතා කිරීම. සමාන්තර ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක තරමක් වේගයෙන් උපාංග වේ. නමුත් මෙම උපකරණ ඉදිකිරීම් මූලධර්මය ඔවුන්ගේ කාර්යක්ෂමතාව සහාය සැලකිය යුතු බලය අවශ්ය බව ය. ඒ නිසා, බැටරි බලයෙන් නුසුදුසු, ඔවුන්ගේ භාවිතය.

බලයට දෙකෙන් සමබර සමග ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක

එය පෙර උපාංගයක් ලෙස සමාන ගමන් ක්රියාත්මක කරයි. ඒ නිසා, බලයට දෙකෙන් සමබර ADC එම ක්රියාවලිය පැහැදිලි කිරීම සඳහා, ආරම්භක සඳහා මෙහෙයුම් මූලධර්මය වචනාර්ථයෙන් ඇඟිලි සලකා බලනු ඇත. මෙම ජංගම පරිගණක ගැන පිල්බෙදීම ප්රපංචය මත පදනම්. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, අනුක්රමික සංසන්දනය උපරිම අගය යම් කොටසක් සමඟ මනින අගය සිදු කරනු ලබයි. එසේ මත වටිනාකම් ½ ක, 1/8, 1/16 ගෙන හැක. ඒ නිසා, ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක අනුකරණ එන් (පියවර නිසා) සඳහා මෙම ක්රියාවලිය සිදු කල හැක. , එයද එන් බිට් ADC (පෙර ඉහත සූත්ර දිහා) යන්නට සමාන වේ. මේ අනුව, අප කාලය තුළ සැලකිය යුතු වාසියක් ඇති එය විශේෂයෙන් වැදගත් කාර්ය සාධන තාක්ෂණය වන්නේ නම්. සැලකිය යුතු වේගය තිබිය දී ම, මෙම උපකරණ ද අඩු ස්ථිතික දෝෂයක් ලක්ෂණ වේ.

තුලනය භාර (ඩෙල්ටා-සිග්මා) සමග ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක

එය, නැති අවම වශයෙන් තම මෙහෙයුම් මූලධර්මය නිසා උපාංගය වඩාත් රසවත් වර්ගය වේ. එය රැස් චිතගොං ඒ නිසා ආදාන වෝල්ටීයතා සාපේක්ෂව බව තුළ කින් සමන්විත වේ. සෘණ හෝ ධන ධ්රැවීයතාව සමග ආදාන ස්පන්ධ (එය පසුගිය මෙහෙයුමේ ප්රතිඵලයක් මත රඳා පවතී) ය. මේ අනුව, අප එවැනි ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක සරල ගැනීමේ පද්ධතිය බව කියන්න පුළුවන්. නමුත් මෙම සැසඳීම් සඳහා පමණක් උදාහරණයක් වන අතර, එසේ ඔබ තේරුම් ගත හැක දේ ඩෙල්ටා-සිග්මා ADC. මෙහෙයුම් පද්ධතිය මූලධර්මය, නමුත් ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක ඵලදායී මෙහෙයුම ප්රමාණවත් නොවේ සඳහා. අවසාන ප්රතිඵලය ඩිජිටල් අඩු සමත් පෙරහන හරහා යයි වන අය හා බිංදු නිමක් වේ. ඔවුන් යම් බීටු අනුක්රමය සාදයි. පළමු හා දෙවන සාමය ADC පරිවර්තක වෙනස හඳුනා.

ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක අනුකලනය

මෙම ලිපිය කොටසක් ලෙස සලකා කරනු ලබන අග, විශේෂ සිද්ධියක් විය. ඊළඟට, අපි මේ උපකරණ මෙහෙයුම විස්තර, නමුත් සාමාන්ය මට්ටම මත ඇත. මෙම ADC තල්ලුව-අදින්න ඒකාබද්ධ සමග ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක වේ. එවැනි උපකරණයක් හමුවීමට විය හැකි ඩිජිටල් බහුමාපකය. ඔවුන් නිරවද්යතාවයක් ලබා දී එම අවස්ථාවේ දී ම මැදිහත් මර්දනය නිසා මෙම නැහැ, පුදුමයක් නොවේ.

දැන් අපි එය ක්රියාත්මක වූ මූලධර්මය මත අවධානය යොමු කරමු. ආදාන ධාරිත්රකය ස්ථාවර කාලය සඳහා අය කරනු යන කරුන තුල යි. සාමාන්යයෙන්, මෙම කාලය වන බලයන් උපාංගය (50 Hz ෙහෝ 60 Hz), ප්රධාන ආහාර සංඛ්යාත එකකි. එය ද බහු විය හැකිය. මේ අනුව, ඉහළ සංඛ්යාත ශබ්ද යටපත් කර ඇත. එකවර ප්රතිඵල නිරවද්යතාව පිළිබඳ විදුලි අස්ථාවර ෙවෝල්ටීයතා බල ප්රභවය බලපෑම් එල්ල කලේය.

චෝදනාව කාලය ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක අවසන් කරන විට, ධාරිත්රකය යම් ස්ථාවර වේගය ඉටු වීම ආරම්භ කරයි. අභ්යන්තර ප්රති උපාංගය මෙම ක්රියාවලිය තුළ ජනනය කරන ඔරලෝසුව ස්පන්ධ සංඛ්යාව සතුය. මේ අනුව, කාල පරතරය තවදුරටත්, එම කාර්ය සාධනය වැඩි.

ADC twostroke ඒකාබද්ධ නිරවද්යතාවයක් හා ඇති විසර්ජනයක් දක්වා එළඹිය නොහැක. සාපේක්ෂව සරල ව්යුහය ඉදිකිරීම හේතුවෙන් මේ මෙන්ම, ඔවුන් ඉත්තන් ලෙස ක්රියාත්මක කර ඇත. වැඩ එවැනි ප්රතිපත්තියක් ප්රධාන යට මරු පහරක් එල්ල - කාර්ය සාධනය ජාලය මත පදනම්ව. එහි හැකියාවන් සංඛ්යාතය විදුලි සැපයුමක් කාලය කාල සීමාව සමග බැඳී ඇති බව මතක තබා ගන්න.

මෙන්න ADC ද්විත්ව ඒකාබද්ධ ආකාරය වේ. උපාංගය ක්රියාත්මක මූලධර්මය නම් එය තරමක් සංකීර්ණ වුවත්, නමුත්, එය ගුණාත්මක දර්ශක සපයයි. සමහර අවස්ථාවල දී, මෙම හුදෙක් අත්යවශ්ය වේ.

ක අවශ්ය ප්රතිපත්තිය APC අපට තෝරා

අපි විශේෂිත කාර්යයක් මුහුණ දීමට සිදු වන, අපි කියමු. එය අපේ අවශ්යතා සියල්ල සපුරාලන කළ හැකි වන පරිදි උපාංගය තෝරා ගැනීමට? පළමුව, මෙම යෝජනාව හා නිරවද්යතාව ගැන කතා කරමු. ප්රායෝගිකව ඔවුන් ඉතා දුර්වල දෙවන එක් මත රඳා සිටින නමුත් බොහෝ විට ඔවුන්, පටලැවිලි සහගතයි. 12-bit ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක 8-bit ට වඩා අඩු විය යුතු බවත් හැකි බව සටහන් කර ගන්න. මේ අවස්ථාවේ දී, යෝජනාව - අංශ ප්රමාණය පිළිබඳ මිනුම් මනින සංඥා ආදාන පරාසයක් වෙන් කළ හැකි ය. මේ අනුව, 8-bit ADC අගෝස්තු ² = 256 එවැනි ඒකක සතුව තිබේ.

නිරවද්යතාවය - දී ඇති ආදාන වෝල්ටීයතාවය තිබිය යුතුය වූ පරමාදර්ශී වටිනාකම් සිට අපගමනය, ලබා ගත් මුළු පරිවර්තනය ප්රතිඵලයක්. ප්රථම පරාමිතිය ADC ඇති බව හැකි ගති ලක්ෂණ, සහ දෙවැනි අපි ප්රායෝගිකව ඇති දේ පෙන්නුම් කරන්නේ, වේ. ඒ නිසා, අපි එහි නිරවද්යතාවයක් නිසා අවශ්යතා වන උත්සන්න කරගත හැකි අතර, සරල වර්ගය (උදාහරණයක් ලෙස, සෘජු ඇනලොග්-ඩිජිටල් පරිවර්තක),.

එය භෞතික පරාමිතීන් ගණනය හා අන්තර් ගණිතමය සූත්රය ඉදි කිරීමට ආරම්භ කිරීමට අවශ්ය වන්නේ කුමක්දැයි අදහසක් ඇති. උපාංගය ඉදිකිරීම් විවිධ සංරචක සහ මූලධර්ම භාවිතා කරන විට ඔවුන් එහි කාර්ය සාධනය මත වෙනස් බලපෑමක් ඇති කරනු ඇත නිසා වැදගත් ඔවුන් ස්ථිතික හා ගතික දෝෂ. වඩාත් සවිස්තරාත්මක තොරතුරු එක් එක් නිශ්චිත උපාංගයේ නිෂ්පාදකයා විසින් ලබා දුන් තාක්ෂණික ප්රලේඛනය සොයා ගත හැක.

උදාහරණයක්

ගණන්වල ADC SC9711 ගැන අපි දැන් සලකා බලමු. මෙම උපාංගයේ මෙහෙයුම් මූලධර්මය නිසා එහි විශාලත්වය සහ ධාරිතාවය සංකීර්ණ වේ. අග පිළිබඳ අදහස් දැක්වූ, එය ඔවුන් සැබවින්ම විවිධ වන බව සඳහන් කළ යුතු ය. මේ අනුව, උදාහරණයක් ලෙස, හැකි මෙහෙයුම් වාර ගණන 10 Hz සිට 10 MHz දක්වා වෙනස් වේ. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, එය තත්පරයට සාම්පල මිලියන 10 කළ හැකි! හා උපාංගය ම ඝන යමක් නොවේ, සහ ව්යුහය රොකට්ටුවක් මොඩියුල ඉදිකිරීම් ඇත. නමුත් එය සාමාන්යයෙන් ඔබ සංඥා විශාල සංඛ්යාවක් සමග වැඩ කිරීමට අවශ්ය වූ සංකීර්ණ යෙදුම් භාවිතා වේ.

නිගමනය

ඔබ දැක ගැනීමට හැකි වන පරිදි, ADCs නෛසර්ගිකවම මෙහෙයුම විවිධ මූලධර්ම ඇත. මෙය අපට අවශ්යතා තෘප්තිමත් හා ඒ නිසා තිබෙන සම්පත් සාධාරණ භාවිතා කිරීමට ඉඩ ඇත උපාංගය තෝරා ගැනීමට ඉඩ සලසයි.