ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች (ADCs) ከተለያዩ አይነቶች ኦፕሬሽን ጋር የተያያዙ ዋና ዋና ጉዳዮችን እንይ። ተከታታይ ቆጠራ፣ ቢትዊዝ ማመጣጠን - ከእነዚህ ቃላት በስተጀርባ ምን ተደብቋል? የ ADC ማይክሮ መቆጣጠሪያ መርህ ምንድን ነው? እነዚህ, እንዲሁም ሌሎች በርካታ ጥያቄዎች, በአንቀጹ ማዕቀፍ ውስጥ እንመለከታለን. የመጀመሪያዎቹን ሶስት ክፍሎች ወደ አጠቃላይ ጽንሰ-ሐሳብ እናቀርባለን, እና ከአራተኛው ንዑስ ርዕስ የሥራቸውን መርህ እናጠናለን. በተለያዩ ጽሑፎች ውስጥ ADC እና DAC የሚሉትን ቃላት ማሟላት ይችላሉ። የእነዚህ መሳሪያዎች አሠራር መርህ ትንሽ የተለየ ነው, ስለዚህ አያሳስቷቸው. ስለዚህ፣ ጽሁፉ ምልክቶችን ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ፎርም መቀየርን ይመለከታል፣ DAC ግን በተቃራኒው ይሰራል።
ፍቺ
የኤ.ዲ.ሲ አሰራር መርህን ከማጤን በፊት ምን አይነት መሳሪያ እንደሆነ እንወቅ። አናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች አካላዊ መጠንን ወደ ተጓዳኝ የቁጥር ውክልና የሚቀይሩ መሳሪያዎች ናቸው። ማንኛውም ነገር ማለት ይቻላል እንደ መጀመሪያ መለኪያ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል - የአሁኑ ፣ ቮልቴጅ ፣ አቅም ፣መቋቋም, ዘንግ አንግል, የልብ ምት ድግግሞሽ እና የመሳሰሉት. ግን እርግጠኛ ለመሆን በአንድ ለውጥ ብቻ እንሰራለን። ይህ "ቮልቴጅ-ኮድ" ነው. የዚህ የሥራ ቅርጸት ምርጫ በአጋጣሚ አይደለም. ከሁሉም በላይ, ኤዲሲ (የዚህ መሳሪያ አሠራር መርህ) እና ባህሪያቱ በአብዛኛው የተመካው በየትኛው የመለኪያ ፅንሰ-ሀሳብ ላይ ነው. ይህ የተወሰነ እሴት ከዚህ ቀደም ከተቀመጠው መስፈርት ጋር የማነፃፀር ሂደት እንደሆነ ተረድቷል።
ADC መግለጫዎች
ዋናዎቹ የቢት ጥልቀት እና የመቀየሪያ ድግግሞሽ ናቸው። የመጀመሪያው በቢትስ ይገለጻል የኋለኛው ደግሞ በሴኮንድ ቆጠራ ነው። ዘመናዊ የአናሎግ ወደ ዲጂታል መቀየሪያዎች 24 ቢት ስፋት ወይም እስከ ጂኤስፒኤስ አሃዶች ሊሆኑ ይችላሉ። ADC በአንድ ጊዜ ከባህሪያቱ አንዱን ብቻ ሊያቀርብልዎ እንደሚችል ልብ ይበሉ። አፈፃፀማቸው ከፍ ባለ መጠን ከመሣሪያው ጋር አብሮ መሥራት የበለጠ ከባድ ነው ፣ እና እሱ ራሱ የበለጠ ዋጋ ያስከፍላል። ነገር ግን ጥቅሙ የመሳሪያውን ፍጥነት በመስዋዕትነት አስፈላጊውን የቢት ጥልቀት አመልካቾችን ማግኘት ይችላሉ.
ADC አይነቶች
የአሰራር መርህ ለተለያዩ የመሳሪያ ቡድኖች ይለያያል። የሚከተሉትን ዓይነቶች እንመለከታለን፡
- በቀጥታ ልወጣ።
- ከተከታታይ ግምት ጋር።
- ከትይዩ ልወጣ ጋር።
- A/D መቀየሪያ ከክፍያ ማመጣጠን (ዴልታ-ሲግማ)።
- ADCዎችን በማዋሃድ ላይ።
የራሳቸው ልዩ ባህሪ ያላቸው የተለያዩ አርክቴክቸር ያላቸው ሌሎች በርካታ የቧንቧ መስመር እና ጥምር ዓይነቶች አሉ። ግን እነዚያበአንቀጹ ማዕቀፍ ውስጥ የሚታሰቡት ናሙናዎች በዚህ ልዩ መሳሪያዎች ውስጥ አመላካች ሚና ስለሚጫወቱ ትኩረት የሚስቡ ናቸው። ስለዚህ፣ የኤ.ዲ.ሲ መርህን እና እንዲሁም በአካላዊ መሳሪያው ላይ ያለውን ጥገኝነት እናጠና።
የቀጥታ የኤ/ዲ መቀየሪያዎች
ባለፈው ክፍለ ዘመን በ60ዎቹ እና 70ዎቹ ውስጥ በጣም ተወዳጅ ሆነዋል። በተቀናጁ ወረዳዎች መልክ, ከ 80 ዎቹ ጀምሮ ይመረታሉ. እነዚህ በጣም ቀላል ናቸው, ጉልህ በሆነ አፈጻጸም መኩራራት የማይችሉ ጥንታዊ መሳሪያዎች እንኳን. የእነሱ የቢት ጥልቀት ብዙውን ጊዜ ከ6-8 ቢት ነው፣ እና ፍጥነቱ ከ1 ጂፒኤስኤስ ብዙም አይበልጥም።
የዚህ አይነት ኤዲሲ የስራ መርህ የሚከተለው ነው፡ የንፅፅር አወንታዊ ግብአቶች በአንድ ጊዜ የግቤት ምልክት ይቀበላሉ። የተወሰነ መጠን ያለው ቮልቴጅ በአሉታዊ ተርሚናሎች ላይ ይተገበራል። እና ከዚያ መሳሪያው የአሠራሩን ሁኔታ ይወስናል. ይህ በማጣቀሻ ቮልቴጅ ይከናወናል. 8 ማነፃፀሪያዎች ያሉት መሳሪያ አለን እንበል። ½ የማጣቀሻ ቮልቴጅን ሲጠቀሙ 4ቱ ብቻ ይበራሉ. የቅድሚያ ኢንኮደር ሁለትዮሽ ኮድ ያመነጫል, ይህም በውጤት መዝገብ ይስተካከላል. ጥቅሞቹን እና ጉዳቶችን በተመለከተ, ይህ የአሠራር መርህ ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን መሳሪያዎች እንዲፈጥሩ ይፈቅድልዎታል ማለት እንችላለን. ነገር ግን የሚፈለገውን ትንሽ ጥልቀት ለማግኘት ብዙ ማላብ አለብህ።
የማነፃፀሪያው ብዛት አጠቃላይ ቀመር ይህንን ይመስላል፡ 2^N። በ N ስር የአሃዞችን ቁጥር ማስቀመጥ ያስፈልግዎታል. ቀደም ሲል የተመለከተው ምሳሌ እንደገና ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፡ 2^3=8። በጠቅላላው, ሶስተኛውን ምድብ ለማግኘት, አስፈላጊ ነው8 ማነፃፀሪያዎች. ይህ በመጀመሪያ የተፈጠሩት የኤ.ዲ.ሲዎች አሠራር መርህ ነው. በጣም ምቹ አይደለም፣ስለዚህ ሌሎች አርክቴክቸር ከጊዜ በኋላ ታየ።
አናሎግ-ወደ-ዲጂታል ተከታታይ ግምታዊ ለዋጮች
እዚህ የ"weighting" አልጎሪዝም ጥቅም ላይ ይውላል። ባጭሩ በዚህ ቴክኒክ መሰረት የሚሰሩ መሳሪያዎች በቀላሉ ተከታታይ ቆጠራ ኤዲሲዎች ይባላሉ። የሥራው መርህ እንደሚከተለው ነው-መሣሪያው የግቤት ሲግናል ዋጋን ይለካል, ከዚያም በተወሰነ ዘዴ መሰረት ከሚፈጠሩ ቁጥሮች ጋር ይነጻጸራል:
- ከሚቻለው የማጣቀሻ ቮልቴጅ ግማሹን ያዘጋጃል።
- ምልክቱ የእሴት ገደቡን ከቁጥር 1 ካሸነፈ፣ በቀሪው እሴት መካከል ካለው ቁጥር ጋር ይነጻጸራል። ስለዚህ, በእኛ ሁኔታ የማጣቀሻ ቮልቴጅ ¾ ይሆናል. የማመሳከሪያው ምልክት በዚህ አመላካች ላይ ካልደረሰ, ንፅፅሩ ከሌላው የጊዜ ክፍተት ጋር በተመሳሳይ መርህ ይከናወናል. በዚህ ምሳሌ፣ ይህ የማጣቀሻ ቮልቴጅ ¼ ነው።
- ደረጃ 2 N ጊዜ መደገም አለበት፣ ይህም የውጤቱን N ቢት ይሰጠናል። ይህ የሆነበት ምክንያት H ቁጥርን በማነፃፀር ነው።
ይህ የአሠራር መርህ በአንጻራዊነት ከፍተኛ የልወጣ ፍጥነት ያላቸውን መሣሪያዎችን ለማግኘት ያስችላል፣ እነዚህም ተከታታይ ግምታዊ ADCs። እርስዎ እንደሚመለከቱት የአሠራር መርህ ቀላል ነው፣ እና እነዚህ መሳሪያዎች ለተለያዩ አጋጣሚዎች ምርጥ ናቸው።
ትይዩ ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች
እንደ ተከታታይ መሣሪያዎች ይሰራሉ። የሂሳብ ቀመር (2 ^ H) -1 ነው. ለበቀድሞው ሁኔታ (2 ^ 3) - 1 ማነፃፀሪያዎች ያስፈልጉናል. ለአሠራር, የእነዚህ መሳሪያዎች የተወሰነ ስብስብ ጥቅም ላይ ይውላል, እያንዳንዱም የግቤት እና የግለሰብ የማጣቀሻ ቮልቴጅን ማወዳደር ይችላል. ትይዩ ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች በጣም ፈጣን መሣሪያዎች ናቸው። ነገር ግን የእነዚህ መሳሪያዎች ግንባታ መርህ አፈፃፀማቸውን ለመደገፍ ከፍተኛ ኃይል ያስፈልጋል. ስለዚህ፣ በባትሪ ሃይል ላይ እነሱን መጠቀም ተግባራዊ አይደለም።
Bitwise Balanced A/D መለወጫ
ከቀደመው መሣሪያ ጋር በሚመሳሰል መልኩ ይሰራል። ስለዚህ, የቢት-በ-ቢት ማመጣጠን ADCን አሠራር ለማብራራት, ለጀማሪዎች የአሠራር መርህ በጣቶቹ ላይ በትክክል ይቆጠራል. የእነዚህ መሳሪያዎች እምብርት የዲኮቶሚ ክስተት ነው. በሌላ አነጋገር የሚለካው እሴት ከከፍተኛው እሴት የተወሰነ ክፍል ጋር ወጥነት ያለው ንፅፅር ይከናወናል. በ½ ፣ 1/8 ፣ 1/16 እና በመሳሰሉት ውስጥ ያሉ እሴቶች ሊወሰዱ ይችላሉ። ስለዚህ, የአናሎግ-ወደ-ዲጂታል መቀየሪያ ሙሉውን ሂደት በ N ድግግሞሾች (ተከታታይ ደረጃዎች) ማጠናቀቅ ይችላል. ከዚህም በላይ H ከ ADC ትንሽ ጥልቀት ጋር እኩል ነው (ቀደም ሲል የተሰጡትን ቀመሮች ይመልከቱ). ስለዚህ, የቴክኒኩ ፍጥነት በተለይ አስፈላጊ ከሆነ በጊዜ ውስጥ ከፍተኛ ትርፍ አለን. ምንም እንኳን ከፍተኛ ፍጥነት ቢኖራቸውም እነዚህ መሳሪያዎች ዝቅተኛ የማይንቀሳቀስ ትክክለኛነትም አላቸው።
A/D ለዋጮች ከክፍያ ማመጣጠን (ዴልታ-ሲግማ)
ይህ በጣም የሚያስደስት የመሳሪያ አይነት ነው፣ ቢያንስለአሰራር መርህ ምስጋና ይግባውና. የግቤት ቮልቴጁ በተዋሃዱ ውስጥ ከተጠራቀመው ጋር ሲነፃፀር ነው. አሉታዊ ወይም አወንታዊ ፖላሪቲ ያላቸው ጥራጥሬዎች ወደ ግብአት ይመገባሉ (ሁሉም በቀድሞው ቀዶ ጥገና ውጤት ላይ የተመሰረተ ነው). ስለዚህ, እንዲህ ዓይነቱ ከአናሎግ ወደ ዲጂታል መቀየሪያ ቀላል የ servo ስርዓት ነው ማለት እንችላለን. ግን ይህ ለማነፃፀር ምሳሌ ብቻ ነው, ስለዚህ ዴልታ-ሲግማ ADC ምን እንደሆነ መረዳት ይችላሉ. የአሠራሩ መርህ ስልታዊ ነው, ነገር ግን ለዚህ ከአናሎግ ወደ ዲጂታል መለወጫ ውጤታማ ስራ በቂ አይደለም. የመጨረሻው ውጤት በዲጂታል ዝቅተኛ ማለፊያ ማጣሪያ ማለቂያ የሌለው የ1s እና 0s ፍሰት ነው። ከእነሱ የተወሰነ ትንሽ ቅደም ተከተል ይመሰረታል. በአንደኛ እና ሁለተኛ ቅደም ተከተል በADC ለዋጮች መካከል ልዩነት አለ።
ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች በማዋሃድ
ይህ በአንቀጹ ውስጥ የሚመለከተው የመጨረሻው ልዩ ጉዳይ ነው። በመቀጠል, የእነዚህን መሳሪያዎች አሠራር መርህ እንገልፃለን, ግን በአጠቃላይ ደረጃ. ይህ ADC የግፋ-ጎትት አናሎግ ወደ ዲጂታል መቀየሪያ ነው። በዲጂታል መልቲሜትር ውስጥ ተመሳሳይ መሳሪያ ማግኘት ይችላሉ. እና ይሄ አያስገርምም, ምክንያቱም ከፍተኛ ትክክለኛነትን ይሰጣሉ እና በተመሳሳይ ጊዜ ጣልቃገብነትን በደንብ ያቆማሉ.
አሁን እንዴት እንደሚሰራ ላይ እናተኩር። የግቤት ሲግናል ለተወሰነ ጊዜ capacitor የሚሞላው እውነታ ላይ ነው. እንደ ደንቡ, ይህ ጊዜ መሳሪያውን (50 Hz ወይም 60 Hz) የሚያንቀሳቅሰው የአውታረ መረብ ድግግሞሽ አሃድ ነው. በተጨማሪም ብዙ ሊሆን ይችላል. ስለዚህ, ከፍተኛ ድግግሞሽ ታግዷል.ጣልቃ መግባት. በተመሳሳይ ጊዜ ዋናው የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫው ያልተረጋጋ የቮልቴጅ ተፅእኖ በውጤቱ ትክክለኛነት ላይ ያለው ተጽእኖ እኩል ነው.
የአናሎግ-ወደ-ዲጂታል መቀየሪያ ክፍያ ጊዜ ሲያልቅ፣capacitor በተወሰነ ቋሚ ፍጥነት መልቀቅ ይጀምራል። የመሳሪያው ውስጣዊ ቆጣሪ በዚህ ሂደት ውስጥ የሚፈጠሩትን የሰዓት ምቶች ብዛት ይቆጥራል. ስለዚህ፣ የጊዜ ቆይታው በረዘመ ቁጥር አመላካቾች የበለጠ ጉልህ ይሆናሉ።
ADC የግፋ-ፑል ውህደት ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ጥራት አለው። በዚህ ምክንያት, እንዲሁም በአንፃራዊነት ቀላል የግንባታ መዋቅር, እንደ ማይክሮኮክተሮች ይተገበራሉ. የዚህ የአሠራር መርህ ዋነኛው ኪሳራ በኔትወርክ አመልካች ላይ ጥገኛ ነው. ችሎታዎቹ ከኃይል አቅርቦቱ ድግግሞሽ ጊዜ ጋር የተሳሰሩ መሆናቸውን ያስታውሱ።
ይህ ነው ድርብ ውህደት ADC የሚሰራው። የዚህ መሳሪያ አሠራር መርህ, ምንም እንኳን በጣም የተወሳሰበ ቢሆንም, ግን የጥራት አመልካቾችን ያቀርባል. በአንዳንድ አጋጣሚዎች ይህ በቀላሉ አስፈላጊ ነው።
ኤፒኬን በምንፈልገው የአሠራር መርህ ይምረጡ
ከፊታችን የሆነ ተግባር አለን እንበል። ሁሉንም ጥያቄዎቻችንን ማሟላት እንዲችል የትኛውን መሳሪያ መምረጥ ነው? በመጀመሪያ ስለ መፍትሄ እና ትክክለኛነት እንነጋገር. ብዙውን ጊዜ ግራ ይጋባሉ, ምንም እንኳን በተግባር ግን አንዳቸው በሌላው ላይ በጣም ጥቂቶች ናቸው. ባለ 12-ቢት A/D መቀየሪያ ከ8-ቢት A/D መቀየሪያ ያነሰ ትክክለኛ ሊሆን እንደሚችል ልብ ይበሉ። በዚህ ውስጥበዚህ ጉዳይ ላይ መፍታት ከሚለካው ሲግናል የግብአት ክልል ውስጥ ምን ያህል ክፍሎች ሊወጣ እንደሚችል የሚለካ ነው። ስለዚህ፣ 8-ቢት ኤዲሲዎች 28=256 አሃዶች አሏቸው።
ትክክለኝነት የተገኘው አጠቃላይ የልወጣ ውጤት ከተገቢው እሴት መዛባት ሲሆን ይህም በተወሰነ የግቤት ቮልቴጅ መሆን አለበት። ያም ማለት የመጀመሪያው መለኪያ ኤዲሲ ያለውን እምቅ ችሎታዎች ያሳያል, ሁለተኛው ደግሞ በተግባር ምን እንዳለን ያሳያል. ስለዚህ ቀላል አይነት (እንደ ቀጥታ ከአናሎግ ወደ ዲጂታል መቀየሪያዎች ያሉ) ለእኛ ተስማሚ ሊሆኑ ይችላሉ ይህም በከፍተኛ ትክክለኛነት ምክንያት ፍላጎቶችን ያሟላል።
ምን እንደሚያስፈልግ ሀሳብ እንዲኖረን በመጀመሪያ አካላዊ መለኪያዎችን ማስላት እና ለግንኙነት የሂሳብ ቀመር መገንባት ያስፈልግዎታል። በእነሱ ውስጥ አስፈላጊው የማይለዋወጥ እና ተለዋዋጭ ስህተቶች ናቸው, ምክንያቱም የተለያዩ ክፍሎችን እና የመሳሪያውን የመገንባት መርሆዎች ሲጠቀሙ, ባህሪያቱን በተለያየ መንገድ ይነካል. የበለጠ ዝርዝር መረጃ በእያንዳንዱ ልዩ መሣሪያ አምራች በሚቀርበው ቴክኒካዊ ሰነድ ውስጥ ይገኛል።
ምሳሌ
እስቲ SC9711 ADCን እንይ። የዚህ መሳሪያ አሠራር መርህ በመጠን እና በችሎታው ምክንያት የተወሳሰበ ነው. በነገራችን ላይ, ስለ ሁለተኛው ሲናገሩ, እነሱ በእውነት የተለያዩ መሆናቸውን ልብ ሊባል ይገባል. ስለዚህ, ለምሳሌ, ሊከሰት የሚችል ድግግሞሽ ከ 10 Hz እስከ 10 MHz ይደርሳል. በሌላ አነጋገር በሴኮንድ 10 ሚሊዮን ናሙናዎችን መውሰድ ይችላል! እና መሳሪያው ራሱ ጠንካራ ነገር አይደለም, ግንሞዱል የግንባታ መዋቅር አለው. ነገር ግን እንደ አንድ ደንብ, ውስብስብ ቴክኖሎጂ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል, ይህም ከብዙ ምልክቶች ጋር ለመስራት አስፈላጊ ነው.
ማጠቃለያ
እንደምታየው ኤዲሲዎች በመሠረቱ የተለያዩ የአሠራር መርሆዎች አሏቸው። ይህ የሚነሱትን ፍላጎቶች የሚያረኩ መሳሪያዎችን እንድንመርጥ ያስችለናል፣ እንዲሁም ያለንን ገንዘብ በጥበብ እንድንቆጣጠር ያስችለናል።
