एडीसी के संचालन के सामान्य सिद्धांत

आइए विभिन्न प्रकार के एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी) के संचालन के सिद्धांत को जिम्मेदार ठहराए जा सकने वाले मुद्दों की मुख्य श्रेणी पर विचार करें। एक अनुक्रमिक खाता, बिटवर्ड बैलेंसिंग - इन शब्दों के पीछे क्या छिपा हुआ है? एडीसी माइक्रोकंट्रोलर का सिद्धांत क्या है? ये, साथ ही कई अन्य मुद्दों पर, हम लेख के ढांचे में विचार करेंगे। हम पहले तीन भागों को सामान्य सिद्धांत में समर्पित करेंगे, और चौथे उपशीर्षक से हम उनके काम के सिद्धांत का अध्ययन करेंगे। आप विभिन्न साहित्यों में एडीसी और डीएसी की शर्तों को पूरा कर सकते हैं। इन डिवाइसों के ऑपरेशन के सिद्धांत थोड़ा अलग हैं, इसलिए उन्हें भ्रमित न करें। इसलिए, लेख एनालॉग फॉर्म से डिजिटल के संकेतों के रूपांतरण पर विचार करेंगे, जबकि डीएसी अन्य तरीकों से काम करता है।

परिभाषा

एडीसी के सिद्धांत पर विचार करने से पहले, पता करें कि यह किस तरह की डिवाइस है। एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स ऐसे डिवाइस होते हैं जो भौतिक मात्रा को इसी संख्यात्मक प्रतिनिधित्व में रूपांतरित करते हैं। प्रारंभिक पैरामीटर के रूप में, लगभग कुछ भी कार्य कर सकता है: वर्तमान, वोल्टेज, समाई, प्रतिरोध, शाफ्ट रोटेशन कोण, पल्स आवृत्ति, और इसी तरह। लेकिन निश्चितता के लिए, हम केवल एक परिवर्तन के साथ काम करेंगे। यह "वोल्टेज-कोड" है इस प्रारूप का विकल्प आकस्मिक नहीं है आखिरकार, एडीसी (इस डिवाइस के संचालन के सिद्धांत) और इसकी विशेषताओं में माप की अवधारणा के उपयोग के लिए काफी हद तक निर्भर होते हैं। इससे पहले से स्थापित मानक के साथ एक निश्चित मूल्य की तुलना करने की प्रक्रिया होती है।

एडीसी के लक्षण

मुख्य लोग रूपांतरण की बिट गहराई और आवृत्ति हैं। पहली बिट्स में व्यक्त की गई है, और दूसरा प्रति सेकंड की गणना में व्यक्त किया गया है। आधुनिक एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स में 24 बिट क्षमता या रूपांतरण की गति हो सकती है, जो जीएसपीएस इकाइयों तक पहुंचती है। ध्यान दें कि एडीसी एक ही समय में अपनी विशेषताओं में से एक के साथ आपको प्रदान कर सकता है। जितना बड़ा उनके प्रदर्शन, डिवाइस के साथ काम करना उतना ही मुश्किल होता है, और यह खुद को और अधिक महंगा होता है। लेकिन लाभ आवश्यक अंकों के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, डिवाइस की गति का त्याग कर सकता है।

एडीसी के प्रकार

उपकरणों के विभिन्न समूहों के बीच आपरेशन का सिद्धांत भिन्न होता है। हम निम्नलिखित प्रकारों पर विचार करेंगे:

1. प्रत्यक्ष परिवर्तन के साथ
2. लगातार सन्निकटन के साथ
3. समानांतर परिवर्तन के साथ
4. चार्ज संतुलन के साथ एनालॉग-डिजिटल कनवर्टर (डेल्टा-सिग्मा)
5. एडीसी को एकीकृत करना

कई अन्य कन्वेयर और संयुक्त प्रकार हैं जिनमें विभिन्न आर्किटेक्चर के साथ अपनी विशेष विशेषताएं हैं। लेकिन उन नमूनों को जो लेख के ढांचे के भीतर विचार किया जाएगा, वे रुचि के कारण हैं क्योंकि वे इस विशिष्टता के उपकरणों के उनके आला में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसलिए, आइडीसी के सिद्धांत का अध्ययन करते हैं, साथ ही भौतिक डिवाइस पर निर्भरता भी।

डायरेक्ट एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स

पिछली सदी के 60-70 के दशक में वे बहुत लोकप्रिय हो गए। एकीकृत सर्किट के रूप में 80 के उत्पादन से उत्पन्न होते हैं । ये बहुत ही सरल, यहां तक कि प्राचीन डिवाइस भी हैं जो महत्वपूर्ण संकेतकों का दावा नहीं कर सकते हैं। उनकी बिट गहराई आम तौर पर 6-8 बिट है, और गति शायद ही 1 जीएसपीएस से अधिक है।

इस प्रकार के एडीसी के संचालन के सिद्धांत निम्नानुसार हैं: एक इनपुट संकेत इनपुट के साथ-साथ तुलनात्मकताओं के प्लस इनपुट के साथ होता है। नकारात्मक टर्मिनलों को एक निश्चित मूल्य के वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है। और फिर डिवाइस इसकी ऑपरेटिंग मोड को निर्धारित करता है। यह संदर्भ वोल्टेज के कारण किया जाता है मान लीजिए कि हमारे पास एक उपकरण है जहां 8 comparators हैं। जब ½ संदर्भ वोल्टेज लागू किया जाता है, उनमें से केवल 4 को शामिल किया जाएगा। प्राथमिकता एन्कोडर एक बाइनरी कोड उत्पन्न करेगा , जो आउटपुट रजिस्टर द्वारा तय की गई है। गुणों और दोषों के बारे में, यह कहा जा सकता है कि ऑपरेशन के ऐसे सिद्धांत उच्च गति वाले उपकरणों के निर्माण की अनुमति देता है। लेकिन आवश्यक बिट क्षमता प्राप्त करने के लिए आपको बहुत अधिक पसीना पड़ेगा।

तुलनाकों की संख्या के लिए सामान्य सूत्र इस तरह दिखता है: 2 ^ एन एन के तहत, आपको अंकों की संख्या निर्धारित करने की आवश्यकता है। पहले माना जाने वाला उदाहरण दोबारा इस्तेमाल किया जा सकता है: 2 ^ 3 = 8 तीसरे अंक प्राप्त करने के लिए कुल 8 तुलनित्रों की आवश्यकता होती है। यह एडीसी का सिद्धांत है, जिसे पहले बनाया गया था। बहुत सुविधाजनक नहीं है, इसलिए बाद में अन्य आर्किटेक्चर थे।

एनालॉग टू डिजिटल कन्वर्टर्स

यहां हम "भार" एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हैं संक्षेप में, इस तकनीक का उपयोग करने वाले उपकरणों को क्रमिक गिनती के लिए बस एडीसी कहते हैं। आपरेशन का सिद्धांत इस प्रकार है: उपकरण इनपुट संकेत के मूल्य को मापता है, और फिर इसे किसी विशिष्ट तकनीक के अनुसार उत्पन्न संख्या के साथ तुलना की जाती है:

1. संभव संदर्भ वोल्टेज का आधा सेट है।
2. यदि संकेत बिंदु # 1 से मूल्य की सीमा पर काबू पाता है, तो उस संख्या के साथ तुलना की जाती है जो शेष मूल्य के बीच के मध्य में है। इसलिए, हमारे मामले में यह संदर्भ वोल्टेज के ¾ होगा। अगर संदर्भ संकेत इस सूचकांक तक नहीं पहुंचता है, तो तुलना उसी तरह अंतराल के दूसरे हिस्से के साथ की जाएगी। इस उदाहरण में, यह संदर्भ वोल्टेज का ¼ है।
3. चरण 2 एन बार दोहराया जाना चाहिए, जो हमें एक एच-बिट परिणाम देगा। यह तुलना की एच संख्या के कारण है।

आपरेशन के इस सिद्धांत से आप अपेक्षाकृत उच्च रूपांतरण की गति के साथ उपकरणों को प्राप्त कर सकते हैं, जो लगातार सन्निकटन के एडीसी हैं। ऑपरेशन का सिद्धांत, जैसा आप देख सकते हैं, सरल है, और ये उपकरण विभिन्न मामलों के लिए उत्कृष्ट हैं।

समानांतर एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स

वे धारावाहिक उपकरणों की तरह काम करते हैं गणना के लिए सूत्र है (2 ^ एच) -1 पहले विचार किए गए मामले के लिए, हमें (2 ^ 3) -1 तुलनित्रों की ज़रूरत है संचालन के लिए, इन उपकरणों का एक निश्चित सरणी प्रयोग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक इनपुट और व्यक्तिगत संदर्भ वोल्टेज की तुलना कर सकते हैं। समानांतर एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स काफी तेज डिवाइस हैं। लेकिन इन उपकरणों को बनाने का सिद्धांत ऐसा है कि उनके प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त शक्ति की आवश्यकता होती है। इसलिए, उन्हें बैटरी पावर के साथ प्रयोग करने की सलाह नहीं दी जाती है

एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर bitwise संतुलन के साथ

यह पिछले डिवाइस के समान योजना के अनुसार संचालित होता है इसलिए, एडीसी के बिटव्यू संतुलन के संचालन को समझने के लिए, शुरुआती लोगों के लिए काम का सिद्धांत उंगलियों पर सचमुच माना जाएगा। इन उपकरणों के दिल में द्विभाजित की घटना है दूसरे शब्दों में, अधिकतम मूल्य के एक निश्चित हिस्से के साथ मापा मात्रा का एक लगातार तुलना किया जाता है। ½, 1/8, 1/16 और इतने पर मूल्य लिया जा सकता है। इसलिए, एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर एच पुनरावृत्तियों (लगातार कदम) के लिए पूरी प्रक्रिया कर सकता है। और एच एडीसी बिट चौड़ाई के बराबर है (पहले दिए गए सूत्रों पर गौर करें) इस प्रकार, हमारे पास समय में एक महत्वपूर्ण लाभ है, यदि तकनीक की गति विशेष रूप से महत्वपूर्ण है काफी गति के बावजूद, इन उपकरणों को एक कम स्थिर त्रुटि की विशेषता है।

प्रभारी संतुलन के साथ एनालॉग-डिजिटल कन्वर्टर्स (डेल्टा-सिग्मा)

यह सबसे दिलचस्प प्रकार का डिवाइस है, इसके ऑपरेटिंग सिद्धांत के कारण कम से कम नहीं। यह इस तथ्य में शामिल है कि इनपुट वोल्टेज को संगतक द्वारा संचित किए गए मूल्य के साथ तुलना में किया गया है। नकारात्मक या सकारात्मक ध्रुवीकरण के साथ दालों को इनपुट के लिए खिलाया जाता है (सभी पिछले ऑपरेशन के परिणाम पर निर्भर करता है)। इस प्रकार, यह कहा जा सकता है कि ऐसे एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर एक सरल ट्रैकिंग सिस्टम है। लेकिन यह तुलना के लिए एक उदाहरण है, इसलिए आप समझ सकते हैं कि डेल्टा-सिग्मा एडीसी क्या है। ऑपरेशन का सिद्धांत प्रणाली है, लेकिन इस एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर के कुशल संचालन के लिए पर्याप्त नहीं है। अंतिम परिणाम इकाइयों का एक अंतहीन प्रवाह और डिजिटल एलपीएफ के माध्यम से चला जाता है। इनमें से, एक निश्चित बिट अनुक्रम का निर्माण होता है। पहली और दूसरी ऑर्डर के एडीसी कन्वर्टर्स के बीच एक अंतर बनाया गया है।

एकीकृत एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर्स

यह अंतिम विशेष मामला है जिसे लेख के ढांचे के भीतर माना जाएगा। इसके बाद, हम इन उपकरणों के संचालन का वर्णन करेंगे, लेकिन सामान्य स्तर पर। यह एडीसी पुश-पुल एकीकरण के साथ एक एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर है। आप एक डिजिटल मल्टीमीटर में एक समान डिवाइस को पूरा कर सकते हैं । और यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि वे उच्च सटीकता प्रदान करते हैं और साथ ही शोर को अच्छी तरह से दबा देते हैं।

अब अपने काम के सिद्धांत पर ध्यान दें। यह इसमें शामिल है कि इनपुट सिग्नल एक निर्धारित समय के लिए संधारित्र के प्रभार लेता है। आमतौर पर, यह अवधि नेटवर्क आवृत्ति की इकाई है जो डिवाइस को शक्ति देती है (50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज)। यह एक बहुत से भी हो सकता है इस प्रकार, उच्च आवृत्ति शोर दबा दिया है। इसी समय, परिणाम की सटीकता पर बिजली उत्पादन के ग्रिड स्रोत के अस्थिर वोल्टेज का प्रभाव समतल है।

जब एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर का चार्जिंग समय समाप्त हो जाता है, तो कैपेसिटर एक निश्चित निश्चित दर पर डिस्चार्ज होता है। डिवाइस के आंतरिक काउंटर में घड़ी दालों की संख्या होती है जो इस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होती हैं। इस प्रकार, समय अंतराल, अधिक महत्वपूर्ण संकेतक

पुश-पुल एकीकरण के एडीसी में उच्च सटीकता और शक्ति का समाधान है। इस वजह से, साथ ही निर्माण की एक अपेक्षाकृत सरल संरचना, उन्हें चिप्स के रूप में किया जाता है काम के इस सिद्धांत का मुख्य दोष नेटवर्क के संकेतक पर निर्भरता है। याद रखें कि इसकी क्षमताओं को विद्युत आपूर्ति आवृत्ति अवधि की अवधि से बंधा है।

यहां बताया गया है कि डबल-एटीग्रेशन एडीसी कैसे काम करता है। इस डिवाइस के संचालन के सिद्धांत, हालांकि यह काफी जटिल है, लेकिन यह गुणवत्ता संकेतक प्रदान करता है कुछ मामलों में, यह बस आवश्यक है

हमें आवश्यक काम के सिद्धांत के साथ एक एपीसी चुनें

मान लें कि हम एक निश्चित कार्य का सामना करते हैं कैसे एक उपकरण चुनने के लिए कि यह हमारे सभी अनुरोधों को संतुष्ट कर सकता है? सबसे पहले, हम प्रस्ताव और सटीकता के बारे में बात करते हैं। अक्सर वे भ्रमित होते हैं, हालांकि व्यवहार में वे बहुत कमजोर दूसरे पर से एक पर निर्भर हैं। याद रखें कि 12-बिट एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर में 8-बिट एक की तुलना में कम सटीकता हो सकती है। इस मामले में, संकल्प मापा उपाय के इनपुट रेंज से कितने सेगमेंट निकाले जा सकते हैं का एक उपाय है। इसलिए, 8-बिट एडीसी में 2 ⁸ = 256 ऐसी इकाइयां हैं।

सटीकता, आदर्श मूल्य से परिणामी रूपांतरण का कुल विचलन है, जो किसी दिए गए इनपुट वोल्टेज के लिए होना चाहिए। यही है, पहला पैरामीटर एडीसी की संभावित क्षमताओं का वर्णन करता है, और दूसरा दिखाता है कि हमारे पास व्यवहार में क्या है। इसलिए, हम एक सरल प्रकार (उदाहरण के लिए, प्रत्यक्ष एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स) से संपर्क कर सकते हैं, जो उच्च सटीकता के कारण आवश्यकताओं को पूरा करेगा।

क्या जरूरत है, यह जानने के लिए पहले हमें भौतिक मापदंडों की गणना करने और बातचीत के लिए गणितीय सूत्र तैयार करने की आवश्यकता है। उन में महत्वपूर्ण स्थिर और गतिशील त्रुटियां हैं, क्योंकि एक उपकरण के निर्माण के विभिन्न घटकों और सिद्धांतों का उपयोग करते समय, उनके विशेषताओं पर उनके अलग-अलग प्रभाव पड़ेंगे। अधिक विस्तृत जानकारी तकनीकी दस्तावेज में पाई जा सकती है जो प्रत्येक विशेष डिवाइस के निर्माता ऑफर करती है।

उदाहरण

आइए देखें एडीसी SC9711 इस डिवाइस के संचालन के सिद्धांत के आकार और क्षमताओं के कारण जटिल है। वैसे, बाद के बारे में बोलते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे वास्तव में विविध हैं इसलिए, उदाहरण के लिए, संभावित काम की आवृत्ति 10 हर्ट्ज से 10 मेगाहर्टज तक होती है दूसरे शब्दों में, यह प्रति सेकंड 10 लाख की गिनती कर सकता है! और डिवाइस स्वयं अभिन्न नहीं है, लेकिन निर्माण की एक मॉड्यूलर संरचना है। लेकिन इसका उपयोग एक जटिल तकनीक में एक नियम के रूप में किया जाता है, जहां बड़ी संख्या में संकेतों के साथ काम करना जरूरी है।

निष्कर्ष

जैसा कि आप देख सकते हैं, एडीसी मूल रूप से कार्य के विभिन्न सिद्धांत हैं। इससे हमें उन उपकरणों का चयन करने की अनुमति मिलती है जो उत्पन्न होने वाले अनुरोधों को पूरा करते हैं, और साथ ही हमें उपलब्ध साधनों को बुद्धिमानी से उपयोग करने की अनुमति मिलती है।