Mabda'a guud ee hawlgalka ADCs

Bal aynu eegno kala duwan ugu weyn ee arrimaha loo saarin karaa in mabda 'oo ka mid ah analog-to-digital converters (ADCs) ee noocyada kala duwan. Akhris xiga, qiyaasta dheelitirka - maxaa qarsoodi ah oo ka danbeeya erayadan? Maxay tahay mabda'a hawlgalka microcontroller ADC? Kuwani, iyo sidoo kale dhowr arrimood oo kale, waxaanu tixgelin doonaa qaab-dhismeedka. Waxaan saddexda qaybood ee ugu horeeya u xilsaarnaa aragtida guud, ka dibna waxa aan ka baran doonaa mabda'a shaqadooda. Waxaad buuxin kartaa shuruudaha ADC iyo DAC ee suugaanta kala duwan. Mabda'a hawlgalka qalabkan wax yar ayaa ka duwan, markaa ha isku qasin. Marka, qodobku wuxuu tixgelin doonaa isbeddelka calaamadaha ka soo baxa foomka analogga illaa dijitalka, halka DAC ay ka shaqeyso habka kale.

Qeexitaan

Ka hor inta aanad tixgelin mabda 'ADC, aan ogaano nooca qalabka ay tahay. Kuwa isku duuban analog-to-digital waa qalab u beddelaya tiro muuqaal ah oo u dhigma matalaad ku haboon. Xuduudda bilowga ah, wax kasta oo ku dhaqmi karaan waxay noqon karaan: hadda, qalabka, awoodda, awood-u-helidda, xagasha wareegga, wareegga garaaca, iyo wixii la mid ah. Laakiin si aan u hubino, waxaanu kaliya ku shaqeyn doonaa hal isbeddel. Tani waa "koronto-code". Doorashada qaabkani ma aha shil. Ka dib oo dhan, ADC (mabda'a hawlgalka qalabkan) iyo sifooyinka waxay ku xiran tahay inta badan qiyaasta nooca qiyaasta ah. Tan waxaa loola jeedaa habka loo barbardhigo qiime gaar ah leh heer hore loo asaasay.

Astaamaha ADC

Kuwa ugu muhiimsan waa qoto-dheer iyo qiyaasta is-beddelka. Kowaad ayaa lagu muujiyay qaniinyada, iyo kan labaadna waxaa lagu muujiyay tirinta labaad. Kuwa casriga ah ee isbeddelka casriga ah ayaa waxay yeelan karaan qiyaas ahaan 24 jibbar ama xawaaraha wareega, taas oo gaarta unugyada GSPS. Ogsoonow ADC inay si ku meel gaar ah kuu siin karaan mid ka mid ah astaamaha. Hawlgalkooda oo ka weyn, way ka sii adag tahay in la shaqeeyo qalabka, oo laftiisa waa qaali. Laakiin lacagta ayaa laga heli karaa lambarrada lagama maarmaanka ah, oo la bixinayo xawaaraha qalabka.

Noocyada ADCs

Mabda'a hawlgalka waa ku kala duwan yihiin kooxaha kala duwan ee qalabka. Waxaan tixgelin doonaa noocyada soo socda:

1. Iyadoo isbedel toos ah.
2. Qiyaas ahaan isku xigxig ah.
3. Iyadoo isbeddel isku barbar socda.
4. Qalabka analog-casriga ah oo leh xisaabin dheeri ah (delta-sigma).
5. Isku-dhafidda ADC-yada.

Waxaa jira noocyo kale oo la isku keeno oo isku dhafan kuwaas oo leh sifooyin gaar ah oo leh qaabab kala duwan. Hase yeeshee, shaybaarada laga yaabo in lagu tixgeliyo qaab-dhismeedka qodobkan ayaa ah mid xiiso leh maxaa yeelay waxay cayaarayaan door mucayin ah oo ku saleysan qalabkooda gaarka ah. Sidaa daraadeed, aynu barano mabda'a ADC, iyo sidoo kale ku tiirsanaanta qalabka jirka.

Kuwa toosan ee isku dhejitayaasha ah

Waxay noqdeen kuwo caan ah 60-70 ee qarnigii la soo dhaafay. In foomka of wareeggeedii dhafan waxaa la soo saaray iyadoo 80s. Kuwani waa kuwo aad u fudud, xitaa aaladaha aasaasiga ah ee aan ku faani karin tilmaamayaasha muhiimka ah. Qoto-dheerkoodu waa caadi ahaan 6-8 bits, iyo xawaare dhif ah ayaa ka badan 1 GSPS.

Mabda'a hawlgalka ADC ee noocan ah waa sida soo socota: signalka talobixinta ayaa isku mar la soo geliyaa si loo kordhiyo qiimaha isbarbardhigga. Jarjarro xun ayaa la bixiyaa iyada oo ah mid xoog ah oo qiimo gaar ah leh. Ka dibna qalabka ayaa go'aaminaya qaabkeeda hawlgalka. Tan waxaa loo sameeyaa sababtoo ah tamarta tixraaca. Aynu sheegno inaan haysanno qalab halkaas oo ay jiraan 8 isbarbardhig. Marka la isticmaalo qalabka loo adeegsado ½, kaliya 4 ka mid ah ayaa lagu dari doonaa. encoder mudnaanta la aasaasay code binary, taas oo ah diiwaanka saarka iyo faseexad leh. awoodaha qaraabada iyo meelaha la odhan karaa in mabda this of hawlgalka kuu ogolaanayaa inaad si ay u abuuraan qalabka-xawaaraha sare. Laakiin si aad u hesho awoodda yar ee lagama maarmaanka ah waa inaad dhidid badan.

Naqshadda guud ee tirada isbarbardhigayaasha ayaa u eg sidan: 2 ^ N. Under N, waxaad u baahan tahay inaad dhigto tirada lambarada. Tusaalaha hore loo tixgeliyey waxaa loo isticmaali karaa mar labaad: 2 ^ 3 = 8. Wadar ahaan 8 isbarbardhig ayaa loo baahan yahay si loo helo sadarka sadexaad. Tani waa mabda'a ADC, oo markii hore la abuuray. Ma aha mid aad u habboon, sidaas darteed soo socda waxaa jiray muraayado kale.

Analog si Converters Digital

Halkan waxaan isticmaalnaa algorithm "miisaanka". Gaaban, qalabka isticmaalaya farsamadan waxaa loo yaqaan 'ADCs' si loo tiriyo tirinta. Mabda'a hawlgalka waa sida soo socota: qalabku wuxuu cabiraa qiimaha saxda ah ee talada, ka dibna waxaa lagu barbardhigayaa tirooyinka loo sameeyay sida farsamo gaar ah:

1. Kala badh awoodda tixraaca ee suuragalka ah ayaa la dejiyaa.
2. Haddii calaamadgu ka badan yahay xaddiga qiimaha laga soo xigtay # 1, markaa waxaa lagu barbar dhigaa tirada ku taal bartamaha inta u dhexeysa qiimaha haray. Marka, kiiskayagu wuxuu noqon doonaa ¾ of voltage tixraaca. Haddii calaamadaha tixraaca ayan gaarin calaamadahan, marka la barbardhigo isbarbardhigga qaybta kale ee dhexda ah si isku mid ah. Tusaale ahaan, waa ¼ of voltabka tixraaca.
3. Tallaabada 2 waa in lagu soo celiyaa mararka N, kaas oo na siin doona natiijo H-ah. Tani waxay sabab u tahay tirada H ee isbarbardhigga.

Mabda'aas qalliinka wuxuu kuu ogolaanayaa inaad hesho qalab leh xawaare gaarsiisan oo aad u sarreeya, kuwaas oo ah ADCs ee qiyaasidda ku-xigeenka. Mabda'a hawlgalka, sida aad arki karto, waa sahlan, iyo qalabkani waa kuwo aad u fiican kiisaska kala duwan.

Kuwa isku dhejitayaasha analog-to-digital

Waxay u shaqeeyaan qalab taxane ah. Qaaciddada xisaabinta waa (2 ^ H) -1. Marka kiiska loo tixgeliyo horay, waxaan u baahannahay (2 ^ 3) -1. Hawlgallada, qalabyada qaarkood ayaa loo adeegsadaa, mid kasta oo ka mid ah kuwaa oo isbarbar dhigi kara isugeynta iyo farsamooyinka shaqsiga. Isbarbardhiciyeyaasha analog-to-digital waa qalab aad u dhakhso badan. Laakiin mabda'a ah in la dhiso qalabkan waa sida in ay sii wadaan waxqabadkooda waxay u baahan yihiin awood awood badan. Sidaa darteed, laguma talin karo inaad isticmaashid awoodda batteriga.

Qalabka analog-to-digital-ga ah oo gaabis ah

Waxay u shaqaysaa sida nidaam la mid ah sida qalabkii hore. Sidaa daraadeed, si loo sharaxo hawlgalka ADC ee balaarinta qiyaasta, mabda'a shaqada ee bilowga ah waxaa loo tixgelin doonaa macno ahaan faraha. Qalabka qalabkani waa astaamaha diyaarka. Si kale haddii loo dhigo, isbarbardhig joogto ah oo qiyaasta qiyaasta leh qayb ka mid ah qiimaha ugu sarreeya ayaa la fuliyaa. Qiimaha ½, 1/8, 1/16 iyo wixii la mid ah ayaa la qaadan karaa. Sidaa daraadeed, qaab beddelidda analog-ka-curyaamiyayaashu waxay fulin karaan nidaamka oo dhan ee H-yada (tallaabooyin isku xigta). H waxa uu egyahay xajmiga ADC (fiiri qaababka horay loo siiyey). Sidaa darteed, waxaan helnaa faa'iido weyn waqtiga, haddii xawaaraha farsamada waa mid muhiim ah. Inkasta oo xawaaraha la taaban karo, qalabkani waxaa sidoo kale lagu gartaa qalad yar oo qaali ah.

Qalabka analog-dijital ah oo leh isku dheelitir dheeri ah (delta-sigma)

Tani waa nooca ugu xiisaha badan ee qalabka, ma aha ugu yaraan sabab u ah mabda 'hawleedkeeda. Waxay ka kooban tahay xaqiiqada ah in fekerka wax ku oolka ah la barbardhigo waxa ka soo baxa wada-shaqeeye. Rabshadaha leh cillad xun ama midab-doorsooneed ayaa lagu quudinayaa wax-qabadka (dhammaantood waxay ku xiran tahay natiijada qaliinka hore). Sidaa darteed, waxaa la oran karaa in qaab beddelidda analog-to-digital waa hab sahlan nidaamka raadinta. Laakiin taasi waa uun tusaale is barbar dhig, si aad fahmi karto waxa Delta-li'idiisa ee ADC. Mabda'a hawlgalku waa nidaam, laakiin hawlgalka wanaagsan ee wareegtada analog-to-digital waa mid ku filan. Natiijada kama dambaysta ah waa mid aan dhammaad lahayn oo ah unugyo iyo noomis ah oo ka soo baxa LPF. Kuwaas waxaa ka mid ah isirro kooban. Waxaa la kala saari karaa inta u dhaxaysa ADC badalayaasha amarrada koobaad iyo kan labaad.

Kuwa isku-dhafan ee isku-dhafan

Kani waa kiis khaas ah oo ugu dambeysay oo lagu qaddarin doono qaab-dhismeedka qodobka. Marka xigta, waxaanu ku sharxi doonaa hawlgalka qalabkan, laakiin heerka guud. ADC-kani waa faleebo siman-u-wareeg ah oo leh isdhexgalka wadada. Si loo daboolo qalab noocan oo kale ah waxay noqon kartaa multimeter a digital. Tani maahan mid la yaab leh, sababtoo ah waxay bixiyaan saxnaansho sareysa isla markaana isla markiiba si fudud buuq.

Haatan waxan diirada saarnaa mabda'a shaqada. Waxay ka kooban tahay in signalka talobixinta uu ka qaadaa kondhiyaha waqti go'an. Caadi ahaan, mudadani waa cutubka joogtada shabakada ee awoodda qalabka (50 Hz ama 60 Hz). Waxay sidoo kale noqon kartaa dhowr ah. Sidaa darteed, qaylo-dhaanta sare-u-qaadista ayaa la xakameynayaa. Isla mar ahaantaana, saameynta awoodda aan degsanayn ee ilaha biyaha ee tamarta korontada ku saleysan saxnimada natiijada ayaa la dajiyay.

Marka waqtiga xawilida ee wareegga analog-ga digital, dhamaadka kondhiyaha wuxuu bilaabmaa inuu ka baxo heer go'an. Mishiinka gudaha ee qalabku wuxuu tiriyaa tirada saalaxda saacadaha la soo saaray intii lagu guda jiray hawshan. Sidaas awgeed, mudada dheer ee mudada u dhaxaysa, ayaa muujinaya tilmaamihii hore.

isdhexgalka twostroke ADC leeyihiin sax sare iyo xal. Sababtaas darteed, iyo sidoo kale qaab dhismeed fudud oo ah dhismaha, waxaa loo sameeyaa sida chips. Dhibaatada ugu weyn ee mabda'a shaqadan waa ku tiirsanaanta tusaha shabakadda. Xasuuso in awooddeeda ay ku xiran tahay muddada sugitaanka korontada.

Halkan waxaa ah sida labada isdhexgalka ee ADC u shaqeeyaan. Mabda'a hawlgalka qalabkan, inkastoo ay tahay mid aad u adag, laakiin waxay bixisaa tilmaam tayo leh. Xaaladaha qaarkood, tani waa lagama maarmaan.

Dooro APC mabda'a shaqada aan u baahanahay

Aynu sheegno inaan wajaheyno hawl gaar ah. Sida loo doorto qalab si ay ugu qanciso dhamaan codsigeena? Marka hore, aan ka hadalno xalka iyo saxnimada. Badanaa way ku wareersan yihiin, in kasta oo ay ku dhaqmaan si aad u liita waxay ku tiirsan yihiin hal ka labaad. Xasuuso in 12-bit analog-to-digital-ku-curyaamiyayaashu ay saxan karaan wax ka yar 8-ka mid ah. Xaaladahan, qaraarku waa cabir intee le'eg oo qaybood ah ayaa laga soo saari karaa xaddiga falanqaynta ee signalka la cabbiray. Sayidka, ADC 8-bit hantidaan August ² = 256 unug sida.

Xaqiijinta waa wadarta isdhaafsiga ee soo noqoshada keentay qiimaha ugu habboon, taas oo ah inay noqoto farsamooyinka farsamada. Taasi waa, astaamaha ugu horeeya waxa ay calaamad u tahay awooda ADC, iyo tan labaadna waxay muujineysaa waxa aan ku dhaqano. Sidaa daraadeed, waxaan la xiriiri karnaa nooc fudud (tusaale ahaan, kuwa tooska ah ee isku dhejitayaasha ah), kaas oo ku qancin doona baahiyaha sababtoo ah saxsanaanta.

Si loo helo fikrad ah waxa loo baahan yahay, marka hore waxaan u baahanahay inaan xisaabino xuduudaha muuqaalka ah iyo dhisida qaab xisaabeed ee isdhexgalka. Muhiim u ah iyaga ayaa ah qalad iyo xaalad firfircoon, sababtoo ah marka la isticmaalayo qaybaha kala duwan iyo mabaadiida dhisidda qalab, waxay yeelan doonaan saameyn kala duwan oo ku saabsan sifooyinka. Macluumaad faahfaahsan oo dheeraad ah ayaa laga heli karaa dokumentiyada farsamada ah ee soo saaraha qalab kasta oo gaar ah.

Tusaale:

Aan eegno ADC SC9711. Mabda'a hawlgalka qalabkan waa mid aad u adag sababtoo ah mugga iyo awoodiisa. Marka la eego, marka laga hadlayo dambe, waa in la ogaadaa inay yihiin kuwo kala duwan. Marka, tusaale ahaan, inta jeer ee shaqada suurtagal tahay waxay u dhaxeysaa 10 Hz ilaa 10 MHz. Si kale haddii loo dhigo, waxay ku samayn kartaa 10 milyan oo tiris ah halkii labaad! Qalabkuna laftiisa ma aha wax la taaban karo, laakiin wuxuu leeyahay qaab dhismeedka qaab dhismeedka. Laakiin waxaa loo isticmaalaa, sida caadiga ah, farsamooyinka adag, halka ay lagama maarmaan tahay in la shaqeeyo tiro badan oo calaamado ah.

Gabagabo

Sida aad arki karto, ADCs waxay asalkoodu u leeyihiin mabaadi'da kala duwan ee shaqada. Tani waxay noo ogolaanaysaa in aan doorano qalabka ku filan codsiyada soo baxa, islamarkaana oggolaanaya in aan adeegsanno hababka suurtagalka ah ee si macquul ah.