ADC

Bộ biến đổi tương tự như thanh lịch kỹ thuật số, hoặc ADC, là 1 trong cỗ biến hóa tài liệu có thể chấp nhận được các mạch kỹ thuật số tiếp xúc với nhân loại thực bằng cách mã hóa biểu đạt giống như thành mã nhị phân

Mạch chuyển đổi tương tự như sang số xuất xắc ADC (viết tắt giờ đồng hồ Anh: Analog-to-Digital Converter) là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi một tín hiệu analog (tín hiệu tương tự) tiếp tục, ví như biểu đạt âm thanh khô tkhô cứng micro, tốt biểu hiện ánh sáng vào sản phẩm ảnh chuyên môn số, thành tín hiệu số

Sở thay đổi Analogue-to-Digital , (ADC) có thể chấp nhận được những mạch điều khiển và tinh chỉnh vi cách xử lý, Arduinos, Raspberry Pi cùng các mạch súc tích tiên tiến nhất không giống giao tiếp cùng với nhân loại thực. Trong nhân loại thực, bộc lộ giống như gồm những giá trị thay đổi thường xuyên cho từ khá nhiều mối cung cấp cùng cảm ứng khác nhau hoàn toàn có thể đo âm thanh, ánh nắng, nhiệt độ hoặc chuyển động với những khối hệ thống hiện đại số liên quan cùng với môi trường xung quanh của chúng bằng phương pháp đo biểu hiện giống như trường đoản cú các bộ thay đổi như vậy.

Bạn đang xem: Adc

Trong Lúc các tín hiệu tương tự hoàn toàn có thể tiếp tục với cung cấp vô số cực hiếm năng lượng điện áp không giống nhau, mặt khác, những mạch kỹ thuật số vận động cùng với biểu hiện nhị phân chỉ gồm hai tâm lý rời rộc rạc, xúc tích “1” (CAO) hoặc súc tích “0” (THẤP). Vì vậy, rất cần được bao gồm một mạch điện tử rất có thể biến hóa giữa nhì lĩnh vực khác biệt của bộc lộ giống như biến hóa tiếp tục và biểu hiện hiện đại số tách rộc rạc, và đấy là lúc Sở chuyển đổi Analogue-to-Digital (A / D) thành lập và hoạt động.

Về cơ bạn dạng, một cỗ thay đổi giống như lịch sự tiên tiến nhất chụp nhanh khô một điện áp giống như trên 1 thời điểm cùng tạo nên mã cổng đầu ra kỹ thuật số đại diện mang đến điện áp tương tự như này. Số lượng chữ số nhị phân hoặc bit được thực hiện nhằm trình diễn quý hiếm điện áp tương tự này dựa vào vào độ sắc nét của bộ biến hóa A / D.

lấy ví dụ như, một ADC 4 bit sẽ có độ phân giải một trong những phần là 15, (2 4 – 1) trong lúc ADC 8 bit sẽ sở hữu được độ sắc nét một phần là 255, (2 8 – 1). Do đó, một cỗ thay đổi giống như lịch sự hiện đại số lấy một biểu thị tương tự như tiếp tục chưa biết với gửi nó thành một vài nhị phân “n” – bit gồm 2 n bit.

Có một số bản vẽ xây dựng ADC đang được sử dụng. Do sự phức tạp của bản vẽ xây dựng cùng yêu cầu về độ đúng đắn, nhiều phần những hệ thống ADC phần đông được cấp dưỡng bên phía trong mạch tích hợp (IC). Tại ngõ vào bao gồm của ADC trong chip hoàn toàn có thể gồm bộ phận Multiplexer, cho ra ADC đa ngõ vào xuất xắc ADC nhiều kênh. Trước đây túi tiền ADC cao, buộc phải vẫn bố trí 8 cho 64 ngõ vào. Hiện nay xuất hiện thêm các chip chỉ bố trí 1, 2 hoặc 4 ngõ vào.

Mạch DAC (viết tắt tiếng Anh: Digital-to-Analog Converter) tuyệt Mạch đổi khác số ra tương tự gồm hào kiệt ngược cùng với mạch ADC Khi tiến hành chuyển đổi biểu đạt số sang trọng tín hiệu tựa như.

Nhưng trước tiên chúng ta hãy tự cảnh báo bản thân về sự biệt lập giữa biểu đạt giống như (hoặc tương tự) với bộc lộ hiện đại số nlỗi được minc họa:


Tín hiệu tương tự như cùng biểu lộ kỹ thuật số

*

Ở đây chúng ta có thể thấy rằng khi đầu nối gạt nước của phân tách áp được xoay thân 0 volt cùng V MAX , nó tạo ra tín hiệu đầu ra output thường xuyên (hoặc điện áp) có vô số quý hiếm Áp sạc ra đối với địa điểm gạt nước. Lúc gạt nước tách áp được điều chỉnh tự địa chỉ này sang địa chỉ tiếp theo, không có sự biến hóa bất ngờ hoặc từng bước giữa nhị mức năng lượng điện áp vì thế tạo nên điện áp Áp sạc ra biến đổi thường xuyên. ví dụ như về dấu hiệu tương tự bao hàm ánh sáng, áp suất, nút hóa học lỏng cùng cường độ ánh sáng.

Đối cùng với mạch kỹ thuật số, cần gạt tách áp đã có được sửa chữa bởi một công tắc nguồn chuyển phiên độc nhất vô nhị được nối theo lần lượt vào cụ thể từng điểm nối của chuỗi năng lượng điện trsống tiếp liền, tạo thành một mạng phân loại năng lượng điện chũm cơ phiên bản. lúc công tắc được xoay từ địa điểm (hoặc nút) này quý phái địa chỉ tiếp sau, năng lượng điện áp cổng output V OUT chuyển đổi lập cập theo công việc điện áp riêng lẻ cùng tách rốc đại diện mang lại bội số của 1,0 volt bên trên từng hành vi hoặc bước chuyển mạch nhỏng hình minc họa.

Vì vậy, ví dụ, năng lượng điện áp đầu ra output đã là 2 volt, 3 volt, 5 volt, vv cơ mà KHÔNG đề xuất 2,5V, 3,1V hoặc 4,6V. cũng có thể tiện lợi tạo thành những nấc điện áp đầu ra xuất sắc hơn bằng cách sử dụng công tắc nhiều vị trí cùng tăng con số bộ phận điện trnghỉ ngơi vào mạng phân chia tiềm năng, cho nên tăng số bước đưa mạch rời rộc rạc.

Sau đó, bạn có thể thấy rằng sự biệt lập vị trí trung tâm dấu hiệu tựa như với tín hiệu tiên tiến nhất là đại lượng “Tương tự” tiếp tục chuyển đổi theo thời hạn trong những khi đại lượng “Kỹ thuật số” có các giá trị tách rạc (từng bước). “THẤP” thành “CAO” hoặc “CAO” thành “THẤP”.

Vậy làm cho rứa như thế nào chúng ta cũng có thể đổi khác một dấu hiệu thay đổi tiếp tục cùng với vô số quý giá thành một biểu đạt bao gồm những cực hiếm hoặc bước đơn lẻ nhằm thực hiện vì mạch tiên tiến nhất.

Nguim lí có tác dụng việc

Khi bước đầu chu kỳ biến hóa, SAR được đặt lại bằng phương pháp khiến cho tín hiệu (S) lên mức cao. MSB của SAR (Q7) sẽ được tùy chỉnh tự nút thấp lên mức cao. Đầu ra sẽ tiến hành chuyển cho cỗ chuyển đổi D / A với so sánh với đầu vào tương tự như Vin

Nếu Áp sạc ra của cục đối chiếu là mức tốt , đầu ra output D/A đã to hơn Vin với MSB có khả năng sẽ bị xóa vì chưng SAR.

Nếu đầu ra của bộ so sánh là mức cao, cổng đầu ra D/A vẫn bé dại rộng Vin và MSB sẽ tiến hành đặt ở vị trí tiếp theo sau (quận 7 mang lại Q6) vị SAR.

Theo ngõ ra của bộ so sánh, SAR sẽ giữ hoặc đặt lại bit Q.6. Quá trình này ra mắt cho đến Khi toàn bộ các bit phần đông được demo. Sau Lúc Q0 được test, SAR khiến cho biểu thị hoàn thành biến hóa (CC) nấc cao để thông báo rằng ngõ ra tuy vậy song cất dữ liệu hợp lệ. Tín hiệu CC theo lần lượt được cho phép chốt và tài liệu số mở ra sinh sống áp ra output của chốt. lúc SAR khẳng định từng bit, tài liệu số cũng có sẵn theo từng chu kì. Như thể hiện trong hình bên trên, biểu đạt CC được mắc với nguồn vào chuyển đổi để chuyển đổi chu kỳ liên tục.

Ưu điểm lớn nhất của mạch như vậy là tốc độ cao. Nó hoàn toàn có thể phức tạp hơn cỗ thay đổi A/D, dẫu vậy cung cấp độ phân giải giỏi hơn.

Bộ biến hóa Analogue-to-Digital

Quá trình lấy bộc lộ năng lượng điện áp tương tự như và đổi khác thành bộc lộ tiên tiến nhất tương đương có thể được thực hiện theo vô số cách không giống nhau, và tuy nhiên có tương đối nhiều chip thay đổi tựa như quý phái kỹ thuật số nlỗi loại ADC08xx tự những bên phân phối khác nhau, có thể kiến tạo một ADC dễ dàng bằng cách thực hiện các nhân tố tránh rạc. Một giải pháp dễ dàng và tiện lợi là sử dụng mã hóa tuy vậy tuy vậy, có cách gọi khác là bộ chuyển đổi flash , đồng thời hoặc nhiều bộ so sánh, trong những số ấy cỗ so sánh được thực hiện để phân phát hiện tại các nấc điện áp không giống nhau cùng xuất tâm trạng chuyển đổi của bọn chúng mang lại cỗ mã hóa.

Bộ biến đổi A / D “Flash” tuy nhiên song sử dụng hàng loạt các bộ so sánh được kết nối với nhau tuy vậy biện pháp số đông nhau với các tđê mê chiếu năng lượng điện áp được tạo nên bởi vì một mạng thông suốt những điện trnghỉ ngơi chính xác nhằm sản xuất mã áp ra output tương đương mang lại độ sắc nét n-bit ví dụ. Ưu điểm của bộ đổi khác tuy nhiên tuy nhiên hoặc cỗ đổi khác lập tức là chúng dễ dàng cấu trúc cùng không đề xuất bất kỳ đồng hồ định thời nào vì ngay khi vận dụng điện áp giống như cho những nguồn vào của cục đối chiếu, nó được so sánh cùng với năng lượng điện áp chuẩn. Hãy chu đáo mạch đối chiếu dưới.

Mạch so sánh

*

Một cỗ đối chiếu tựa như như LM339N tất cả nhị đầu vào tương tự như, một dương và một âm, với hoàn toàn có thể được thực hiện để so sánh độ to của hai nút điện áp khác biệt. Một nguồn vào điện áp, tín hiệu (V IN ) được vận dụng cho một nguồn vào của cục đối chiếu, trong khi năng lượng điện áp ttê mê chiếu, (V REF ) mang lại đầu cơ. So sánh nhì nút điện áp sinh sống đầu vào của bộ so sánh được thực hiện nhằm xác định tâm trạng cổng đầu ra logic kỹ thuật số của cục so sánh, là “1” hoặc “0”.

Điện áp tham mê chiếu, V REF được so sánh cùng với năng lượng điện áp nguồn vào, V IN được vận dụng mang lại đầu vào không giống. Đối với bộ đối chiếu LM339, ví như năng lượng điện áp đầu vào nhỏ dại rộng điện áp tđê mê chiếu, (V IN REF ) áp ra output là “TẮT” cùng nếu nó to hơn năng lượng điện áp ttê mê chiếu, (V IN > V REF ) thì đầu ra sẽ được “BẬT”. Do đó, một cỗ đối chiếu đã đối chiếu hai mức năng lượng điện áp và khẳng định nút như thế nào trong nhì mức cao hơn nữa.

Xem thêm: Chiều Ca Sĩ Mỹ Tâm Bao Nhiêu Tuổi Vừa Được Mỹ Tâm Công Khai Là Ai?

Trong ví dụ đơn giản dễ dàng của công ty chúng tôi làm việc trên, V REF nhận thấy tự tùy chỉnh cấu hình mạng phân áp R 1 cùng R 2 . Nếu hai điện trnghỉ ngơi suất có giá trị đều nhau, tức là R 1 = R 2 , thì cụ thể nấc năng lượng điện áp tsi chiếu sẽ bằng một ít nguồn điện áp, hoặc V / 2. Vì vậy, đối với bộ so sánh bao gồm cổng output bộ thu mngơi nghỉ, trường hợp V IN nhỏ tuổi hơn V / 2, cổng output là CAO, cùng nếu như V IN lớn hơn V / 2, đầu ra là THẤP vận động nhỏng một cỗ ADC 1 bit.

Nhưng bằng cách thêm các năng lượng điện trsinh sống vào mạng phân áp, bạn có thể “phân chia” kết quả điện áp cung cấp theo một lượng được khẳng định bởi vì năng lượng điện trở của những điện trở. Tuy nhiên, chúng ta càng sử dụng những năng lượng điện trsinh sống trong mạng phân áp thì sẽ càng đề nghị các cỗ đối chiếu.

Nói phổ biến, 2 bộ so sánh n – 1 sẽ được tận hưởng nhằm biến đổi đầu ra nhị phân “n”-bit, trong các số đó “n” thường bên trong phạm vi từ 8 đến 16. Trong ví dụ của Cửa Hàng chúng tôi ngơi nghỉ trên, ADC bit solo được thực hiện 2 1 – 1, bằng bộ đối chiếu “1” để xác định xem V IN to hơn tốt nhỏ dại hơn điện áp chuẩn V / 2.

Nếu hiện thời bọn họ tạo ra ADC 2 bit, thì họ đang đề nghị 2 bộ so sánh 2 – một là “3” vị họ cần tứ mức điện áp không giống nhau khớp ứng cùng với 4 giá trị kỹ thuật số quan trọng mang đến mạch mã hóa 4 mang lại 2 bit nhỏng hình minch họa .

Mạch biến hóa giống như sang trọng tiên tiến nhất 2 bit

*

Điều này đang cung ứng đến Cửa Hàng chúng tôi mã áp ra output 2 bit mang đến toàn bộ tứ giá trị hoàn toàn có thể tất cả của nguồn vào tựa như của:

Đầu ra cỗ thay đổi A / D 2 bit

Điện áp nguồn vào tương tự (V IN )Đầu ra so sánhĐầu ra chuyên môn số
D 3D 2D 1D 0Q 1Q 0
0 mang đến 1 V000000
1 đến 2 V001X01
2 mang đến 3 V01XX10
3 cho 4 V1XXX11

Trong đó: “X” là “không quan liêu tâm”, sẽ là điều kiện súc tích “0” hoặc xúc tích “1”.

Vậy cơ chế chuyển động của bộ thay đổi analogue-to-digital này như thế nào . Để cỗ biến hóa A / D trsống đề nghị có ích, nó đề xuất tạo thành một màn biểu diễn tiên tiến nhất tất cả ý nghĩa của biểu đạt nguồn vào tựa như. Ở phía trên vào ví dụ ADC 2 bit đơn giản và dễ dàng này, bọn họ sẽ giả định đơn giản dễ dàng rằng năng lượng điện áp nguồn vào V IN nằm trong vòng trường đoản cú 0 mang đến 4 volt, vì vậy đã đặt V REF với mạng phân áp năng lượng điện trsinh hoạt để sút 1 volt bên trên từng điện trsinh sống.

Lúc V IN trường đoản cú 0 đến 1 volt, (0 cùng Q 1 . lúc V IN tăng cùng vượt vượt 1 vôn nhưng lại nhỏ dại hơn 2 vôn, bộ so sánh (1V IN 1 với tạo thành đầu ra output nhị phân là “1” (01).

Lưu ý rằng bộ mã hóa ưu tiên nlỗi TTL 74LS148 phân chia nút ưu tiên cho từng đầu vào trơ trẽn. Đầu ra của cục mã hóa ưu tiên tương xứng cùng với nguồn vào hiện giờ đang hoạt động bao gồm nấc ưu tiên cao nhất. Vì vậy, lúc mở ra một nguồn vào gồm mức ưu tiên cao hơn (D 1 so với D 0 ), tất cả các nguồn vào không giống gồm mức ưu tiên tốt hơn có khả năng sẽ bị bỏ lỡ. Vì vậy, nếu như tất cả nhị hoặc các đầu vào sinh sống mức logic “1” và một thời điểm, mã đầu ra thực tiễn trên D 0 cùng D 1 vẫn chỉ tương ứng cùng với nguồn vào tất cả nấc ưu tiên được chỉ định và hướng dẫn tối đa.

Vì vậy, hiện nay Lúc V IN tăng bên trên 2 volt, nút điện áp tmê mệt chiếu tiếp theo sau, cỗ đối chiếu U2 phát hiện nay sự thay đổi và tạo nên cổng đầu ra CAO. Nhưng bởi vì nguồn vào D 2 tất cả nấc ưu tiên cao hơn nguồn vào D 0 hoặc D 1 , bộ mã hóa ưu tiên xuất ra mã nhị phân “2” (10) với cđọng liên tiếp như vậy Lúc V IN quá quá 3 vôn sẽ tạo nên ra Áp sạc ra mã nhị phân là “3” ( 11). Rõ ràng là khi V IN giảm hoặc thay đổi giữa từng nút điện áp tđê mê chiếu, mỗi cỗ đối chiếu vẫn xuất ĐK CAO hoặc THẤP đến cỗ mã hóa mà inturn tạo ra mã nhị phân 2 bit thân 00 và 11 đối với V IN .

Vấn đề này là giỏi với giỏi, dẫu vậy những bộ mã hóa ưu tiên không có sẵn dưới dạng trang bị 4 đến 2 bit cùng nếu Cửa Hàng chúng tôi áp dụng cỗ mã hóa có sẵn bên trên Thị Trường như TTL 74LS148 hoặc tương đương CMOS 4532 của nó, cả hai phần đa là sản phẩm công nghệ 8 bit, thì sáu của những bit nhị phân sẽ không còn được áp dụng. Nhưng một mạch mã hóa đơn giản hoàn toàn có thể được tạo thành bằng phương pháp áp dụng các cổng Ex-OR tiên tiến nhất và một ma trận điốt tín hiệu nhỏng hình minc họa.

ADC 2 bit thực hiện điốt

*

Tại trên đây, các đầu ra output của bộ so sánh được mã hóa bằng cổng Exclusive-OR trước khi được mang tới các điốt. Hai điện trsinh sống kéo xuống phía bên ngoài được thực hiện sinh hoạt các Áp sạc ra với phương diện khu đất (0V) của chúng nhằm bảo vệ ĐK THẤP với ngnạp năng lượng những cổng output nổi Lúc các điốt được phân rất ngược. Vì vậy, nlỗi với mạch trước, tùy trực thuộc vào quý hiếm của V IN khẳng định bộ so sánh nào tạo thành dấu hiệu cổng output CAO (hoặc THẤP) mang đến những cổng HOẶC độc quyền tạo ra cổng đầu ra CAO nếu một nguồn vào hoặc nguồn vào cơ là CAO, dẫu vậy chưa hẳn cả nhị, (Biểu thức Boolean là Q = A .B + A. B ). Các cổng Ex-OR này cũng rất có thể được xây cất bằng cách thực hiện các cổng AND – OR – NAND tổ hợp.

Vấn đề tại chỗ này với cả nhì xây đắp của cục thay đổi 4 sang trọng 2 là độ phân giải của cục chuyển đổi A / D 2 bit dễ dàng này là 1 trong vôn bởi như họ vẫn thấy, điện áp nguồn vào tựa như trên V IN đề nghị chuyển đổi bằng một vôn không hề thiếu. để cỗ mã hóa biến đổi mã áp ra output của nó. Một cách để nâng cấp độ phân giải của Áp sạc ra là tăng nó lên cỗ đổi khác A / D 3-bit thực hiện nhiều bộ đối chiếu rộng.

Sở thay đổi Analogue-to-Digital 3-bit

Sở ADC tuy vậy tuy nhiên làm việc bên trên thay đổi điện áp nguồn vào tương tự vào phạm vi từ 0 mang lại hơn 3 vôn nhằm tạo nên mã nhị phân 2 bit. Vì hệ thống ngắn gọn xúc tích kỹ thuật số 3 bit rất có thể tạo ra 2 3 = 8 đầu ra kỹ thuật số khác biệt, vì thế, điện áp đầu vào tựa như hoàn toàn có thể được đối chiếu cùng với tám mức năng lượng điện áp tmê say chiếu cùng với mỗi nấc điện áp bằng một phần tám (V / 8) năng lượng điện áp ttê mê chiếu. Vì vậy, bây chừ Cửa Hàng chúng tôi hoàn toàn có thể đo độ sắc nét 0,5 (4/8) vôn với đã những hiểu biết 2 bộ so sánh 3 – 1 cho đầu ra mã nhị phân 3 bit trong tầm từ bỏ 000 (0) mang đến 111 (7) như được hiển thị.

Mạch chuyển đổi tương tự như thanh lịch kỹ thuật số 3 bit

*

Như vậy đã cung ứng mang lại chúng tôi mã đầu ra output 3 bit mang lại tất cả tám giá trị hoàn toàn có thể có của nguồn vào tương tự của:

Đầu ra cỗ chuyển đổi A / D 3 bit

Điện áp nguồn vào tương tự (V IN )Đầu ra so sánhĐầu ra kỹ thuật số
D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0Q 2Q 1Q 0
0 cho 0,5 V00000000000
0,5 đến 1,0 V0000001X001
1,0 cho 1,5 V000001XX010
1,5 mang lại 2,0 V00001XXX011
2,0 mang đến 2,5 V0001XXXX100
2,5 cho 3,0 V001XXXXX101
3.0 mang đến 3.5 V01XXXXXX110
3,5 mang đến 4,0 V1XXXXXXX111

Trong số đó “X” lại là “không quan lại tâm”, sẽ là điều kiện nguồn vào lô ghích “0” hoặc ngắn gọn xúc tích “1”.

Sau kia, chúng ta cũng có thể thấy rằng bằng cách tăng độ phân giải của ADC, không chỉ là tăng con số bit nhị phân cổng output Ngoài ra tăng số lượng cỗ so sánh cùng nút năng lượng điện áp quan trọng. Vì vậy, độ phân giải 4 bit từng trải 15 (2 4 – 1) cỗ đối chiếu, độ phân giải 8 bit thử khám phá 255 (2 8 – 1) bộ đối chiếu, trong những lúc bộ đổi khác tương tự lịch sự số 10 bit vẫn những hiểu biết 1023 cỗ so sánh, v.v. so với loại mạch Chuyển đổi giống như quý phái số này , con số bit cổng đầu ra đề xuất càng tốt thì mạch càng trngơi nghỉ cần phức tạp.

Tuy nhiên, ưu thế của nhiều loại cỗ biến hóa A / D song tuy vậy hoặc flash này là vận tốc đổi khác thời hạn thực của chính nó kha khá nhanh hao cùng có thể dễ dãi được xây đắp nlỗi một phần của dự án nếu chỉ cần một vài bit nhị phân nhằm tạo ra hiệu quả màn hình hiện đại số để hiển thị quý giá điện áp của tín hiệu đầu vào tương tự.

Cũng như rước dấu hiệu đầu vào tựa như tự cảm ứng hoặc cỗ chuyển đổi và biến đổi biểu thị này bởi cỗ biến đổi tương tự như quý phái số thành mã nhị phân hiện đại số như một phần của mạch tiếp xúc nguồn vào, bọn họ cũng hoàn toàn có thể lấy mã nhị phân và biến hóa thành mã tương đương số lượng tương tự sử dụng Bộ chuyển đổi tiên tiến nhất sang trọng giống như cho đồ họa đầu ra output để tinh chỉnh hộp động cơ hoặc trang bị truyền hễ, hoặc thường thì trong các ứng dụng âm thanh.

Trong lí giải tiếp theo về mạch hiện đại số, bọn họ đang coi xét bộ chuyển đổi kỹ thuật số thanh lịch tương tự , hoặc đơn giản là DAC, hoàn toàn trái ngược với bộ đổi khác tương tự như thanh lịch tiên tiến nhất được coi ở đây. DAC sử dụng op-amps cùng mạng phân loại điện trlàm việc nhằm đổi khác số nhị phân “n”-bit thành năng lượng điện áp Áp sạc ra tựa như hoặc bộc lộ loại điện.