Analog sa Digital Converter | Gumagana ito | Mahalagang Mga Uri at application

nilalaman

· Analog sa digital converter (ADC)

· Nagtatrabaho Prinsipyo ng isang analog sa digital converter

· Simbolo ng Elektrikal ng analog sa digital converter

· Mga uri ng analog-to-digital converter at Mga Paliwanag

· Mga aplikasyon ng analog sa digital converter

· Pagsubok ng isang converter na analog-to-digital

· Isang ADC IC

Kahulugan at Pangkalahatang-ideya ng Analog-to-digital Converter

Ang isang analog sa digital converter ay isang elektronikong aparato. Tulad ng hinuhulaan ng pangalan, ang ibinigay na analog signal ay ginawang isang digital signal na ginawa sa output. Ang mga signal ng analog tulad ng boses na naitala ng isang mikropono ay maaaring mapalitan sa isang digital signal gamit ang isang analog-to-digital converter. 

Ang isang analog sa digital converter ay kilala rin bilang ADC at A to D converter, atbp.

Paggawa ng isang Analog sa digital converter

Ang isang analog signal ay tinukoy bilang ang tuluy-tuloy na signal at tuluy-tuloy na amplitude. Sa parehong oras, ang isang digital signal ay tinukoy bilang ang discrete-time at discrete-amplitude signal. Ang isang analog signal ay ginawang isang digital signal sa tulong ng isang analog-to-digital converter. Ang pagbabago ay may maraming mga hakbang, tulad ng sampling, dami, at iba pa. Ang proseso ay hindi tuloy-tuloy; sa halip, ito ay pana-panahon at nililimitahan ang pinapayagan na bandwidth ng input signal.

Gumagana ang isang analog-to-digital converter batay sa Nyquist-Shannon Sampling Theorem. Nakasaad dito na - ang isang input signal ay maaaring makuha mula sa sampol na output nito kung ang rate ng sampling ay dalawang beses na mas malaki kaysa o katumbas ng pinakamataas na bahagi ng dalas na naroroon sa input signal.

Mayroong maraming mga parameter upang masukat ang pagganap ng isang analog sa digital converter. Ang bandwidth ng output signal, ang signal to noise ratio ay ilan sa mga parameter.

Simbolo ng Elektrisiko ng isang ADC

Ang simbolo sa ibaba ay kumakatawan sa isang Analog sa digital converter (ADC).

Simbolo ng analog sa digital converter

Mga uri ng Analog sa mga digital converter

Ang pag-convert ng mga input ng analog signal sa mga digital signal ay maaaring makamit sa pamamagitan ng iba't ibang mga proseso. Talakayin natin ang ilan sa mga uri nang detalyado -

A. Flash ADC

Kilala ang Flash ADC bilang analog ng uri ng direktang-conversion sa digital converter. Ito ay isa sa pinakamabilis na uri ng mga converter na analog-to-digital. Binubuo ito ng isang serye ng mga kumpara sa mga inverting na terminal na konektado sa isang hagdan ng divider ng boltahe at mga di-baligtad na mga terminal na konektado sa analog input signal.

Tulad ng ipinapakita ng circuit, ang isang hagdan ng mahusay na naitugmang resistors ay konektado sa isang sanggunian o boltahe ng threshold. Ginagamit ang isang kumpare sa bawat tapikin ng hagdanan ng resistors. Pagkatapos mayroong isang yugto ng pagpapalaki, at pagkatapos nito, ang code ay nabuo bilang mga halagang binary (0 at 1). Ginagamit din ang isang amplifier. Pinapalakas ng amplifier ang pagkakaiba ng boltahe mula sa mga kumpare at pinipigilan din ang offset ng kumpara.

Kung ang sinusukat na boltahe ay nasa itaas ng boltahe ng threshold, pagkatapos ay ang output ng binary ay magiging isa, at kung ang sinusukat na boltahe ay mas mababa kaysa sa binary na gawain ay magiging 0.

Kamakailan-lamang na pinabuting mga ADC ay nabago sa mga system ng mga pagwawasto ng error sa digital, binabawi ang mga pagkakalibrate, at gayundin, ang mga ito ay isang mas maliit na sukat. Ang mga ADC ay magagamit na ngayon sa mga integrated circuit (ICs).

Ang ganitong uri ng mga converter na analog-to-digital ay may mataas na rate ng pag-sample. Kaya, mayroon itong mga application sa mga aparatong mataas ang dalas. Ang pagtuklas gamit ang mga radar, broad-band radio, iba't ibang kagamitan sa pagsubok ay ilan sa mga ito. Gumagamit din ang memorya ng NAND Flash ng uri ng flash na mga analog-to-digital converter upang mag-imbak ng hanggang sa 3 mga piraso sa isang cell.

Ang mga uri ng Flash ADC ay pinakamabilis sa bilis ng pagpapatakbo, simple sa mga circuitries, at pag-convert nang magkasabay sa halip na sunud-sunod. Bagaman, nangangailangan ito ng maraming bilang ng mga paghahambing kaysa sa iba't ibang uri ng ADCs.

Analog sa Digital Converter | Gumagana ito | Mahalagang Mga Uri at application

Uri ng Flash ADC
Credit sa Larawan: Jon Guerber, Flash ADCCC BY 3.0

B. Sunud-sunod na uri ng Pag-aaksenta ADC

Ang sunud-sunod na uri ng pagtatantya na ADC ay isa pang uri ng analog-to-digital converter na gumagamit ng binary na paghahanap sa pamamagitan ng mga antas ng pagsukat bago ang pag-convert sa digital domain.

Ang buong proseso ay nahahati sa iba't ibang mga sub-proseso. Mayroong isang sapat at hawakan circuit, na kumukuha ng analog input, Vin. Pagkatapos mayroong isang kumpare na naghahambing ng input analog boltahe sa panloob na digital-to-analog converter. Mayroon ding sunud-sunod na rehistro ng pagtatantya (SAR), na kumukuha ng input bilang orasan ng pulso at data ng kumpare.

Pangunahin na pinasimulan ang SAR upang gawin ang MSB (pinakamahalagang piraso) bilang mataas na lohika o 1. Ang code na ito ay ibinibigay sa digital-to-analog converter, na karagdagang nagbibigay ng katumbas ng analog sa kumpara ng kumpara kumpara sa sampol na analog input signal . Kung ang boltahe ay higit pa sa input boltahe, pagkatapos ang kumpare ay nai-reset ang kaunti. Kung hindi man ay natitira ang kaunti tulad nito. Pagkatapos nito, ang susunod na bit ay nakatakda sa isang digital, at ang buong proseso ay muling ginagawa hanggang sa masubukan ang bawat piraso ng sunud-sunod na rehistro. Ang pangwakas na output ay ang digital na bersyon ng analog input signal.

Mayroong dalawang uri ng mga sunud-sunod na uri ng analog-to-digital na mga converter na magagamit. Ang mga ito ay - Uri ng counter at uri ng pagsubaybay sa Servo.

Ang mga uri ng ADC na ito ay nagbibigay ng pinaka tumpak na mga resulta kaysa sa iba pang mga uri ng ADC.

Analog sa Digital Converter | Gumagana ito | Mahalagang Mga Uri at application
Sunud-sunod na uri ng Pag-apruba ADC
Credit sa Larawan: White Flye, SA ADC block diagramCC BY-SA 2.5

C. Pagsasama ng uri ng ADC

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang ganitong uri ng mga ADC ay nagko-convert ng tuluy-tuloy na oras at tuluy-tuloy na amplitude input analog signal sa isang digital signal gamit ang isang integrator (isang integrator) upang mag-apply ng isang pagpapatakbo amplifier na tumatagal ng isang karaniwang input signal at nagbibigay ng time-integrated output signal)

Ang isang hindi nakilalang analog boltahe ng pag-input ay inilapat sa input terminal at pinapayagan na mag-ramp para sa isang tiyak na panahon, na kilala bilang ang run-up period. Ang isang paunang natukoy na boltahe ng sanggunian ng kabaligtaran polarity pagkatapos ay inilalapat sa circuit ng integrator. Pinapayagan din na mag-ramp hanggang at maliban kung ibibigay ng integrator ang output bilang zero. Ang oras na ito ay kilala bilang run-down na panahon.

Ang run-down time ay karaniwang sinusukat sa mga yunit ng orasan ng ADC. Kaya, ang mas matagal na oras ng pagsasama ay nagreresulta sa mas mataas na resolusyon. Ang bilis ng ganitong uri ng converter ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng pag-kompromiso sa solusyon.

Tulad ng bilis at resolusyon ay baligtad na proporsyonal, ang ganitong uri ng mga converter ay hindi nakakahanap ng mga digital signal processing o pagproseso ng audio application. Mas mabuti, ginagamit ang mga ito sa mga digital meter ng pagsukat (mga ammeters, voltmeters, atbp.) At iba pang mga instrumento kung saan mahalaga ang mataas na katumpakan.

Ang ganitong uri ng ADCs ay may dalawang uri - singil ang pagbabalanse ng analog sa digital converter at Dual-slope ADC.

D. Wilkinson ADC

- Una nang dinisenyo ng DH Wilkinson ang ganitong uri ng analog-to-digital converter sa taong 1950.

Sa una, sinisingil ang capacitor. Sinusuri ng isang kumpare ang kondisyong ito. Matapos makarating sa tinukoy na antas na, ngayon ang capacitor ay nagsisimulang naglalabas nang linear, na gumagawa ng isang ramp signal. Ang isang gate pulse ay sinimulan din pansamantala. Ang pulso ng gate ay mananatili sa natitirang oras habang nagpapalabas ng kapasitor. Ang pintuang-pulso ng gate na ito ay nagpapatakbo pa ng isang linear gate na kung saan karagdagang pagtanggap ng input mula sa isang oscillator na orasan na may mataas na dalas. Ngayon, kapag NAKA-ON ang pulso ng gate, maraming mga pulso sa orasan ang binibilang ng rehistro ng address.

E. Time Stretch Analog sa Digital Converter (TS - ADC):

Ang ganitong uri ng Analog-to-digital converter ay gumagana sa isang pinagsamang teknolohiya ng electronics at iba pang mga tech.

Maaari nitong gawing digital ang isang napakataas na signal ng bandwidth na hindi magagawa gamit ang isang ordinaryong ADC. Ito ay madalas na tinatawag na "Photonic Time Stretch Digitizer".

Hindi lamang ito analog sa digital ngunit ginagamit din para sa high-throughput na real-time na kagamitan tulad ng imaging at spectroscopy.

Mayroong maraming iba pang mga uri ng iba pang mga analog-to-digital converter.

  • Ang ADC na naka-encode ng Delta
  • Ang Pipelined ADC,
  • Ang Sigma-delta ADC,
  • Ang Mga naka-interleaved na ADC atbp.

Ano ang DAC? Malaman ang higit pa tungkol sa Digital to analog converter! Mag-click upang malaman!

Mga aplikasyon ng ADC

Ang analog sa digital converter ay isa sa pinakamahalagang elektronikong aparato sa modernong panahong ito. Ito ay isang panahon ng digitalisasyon, ngunit ang ating mundo ay analog sa real-time. Ang pag-convert ng analog data sa digital domain ang kailangan sa oras na ito. Iyon ang dahilan kung bakit napakahalaga nila. Ang ilan sa mga makabuluhang aplikasyon ng isang ADC ay - 

A. Pagproseso ng digital signal

- Ang analog sa mga digital converter ay mahalaga para sa pag-edit, pagbabago, pagproseso, pag-iimbak, at pagdadala ng data mula sa larangan ng analog sa digital area. Ang mga microcontroller, digital oscilloscope, at kritikal na software ay nakakahanap ng mga application sa domain na ito. Ang mga aparato tulad ng digital oscilloscope ay maaaring mag-imbak ng mga form ng alon para magamit sa paglaon, samantalang ang isang analog oscilloscope ay hindi.

B. Mga Microcontroller

- Ginagawa ng mga Microcontroller ang isang aparato na matalino. Sa kasalukuyan, halos lahat ng mga microcontroller ay may analog sa mga digital converter sa loob nila. Ang pinaka-karaniwang halimbawa ay maaaring ang Arduino. (Ito ay itinayo sa isang ATMega328p microcontroller) Ang Arduino ay nagbibigay ng isang kapaki-pakinabang na pag-andar ng 'analogRead (),' na kumukuha ng mga signal ng input ng analog at ibabalik ang digital data na nabuo ng ADC.

C. Mga Instrumentong Pang-Agham

- Ang mga ADC ay kapaki-pakinabang para sa paggawa ng iba't ibang kinakailangang mga instrumento at system ng electronics. Ang isang digital imaging para sa pag-digitize ng mga pixel, mga teknolohiya ng radar, at maraming mga system ng remote sensing ay isang halimbawa. Ang mga aparato tulad ng sensor ay gumagawa ng isang analog signal para sa pagsukat ng temperatura, ilaw ng ilaw, ilaw ng pakiramdam, kahalumigmigan ng hangin, presyon ng hangin, pH ng isang solusyon, atbp. Ang lahat ng mga input na ito ng analog ay na-convert ng ADC upang makabuo ng isang proporsyonal na digital na output.

D. Pagproseso ng Audio:

-AdC ay may isang mahalagang application sa larangan ng pagproseso ng audio. Ang pag-digitize ng musika ay nagpapahusay sa kalidad ng musika. Ang mga boses ng analog ay naitala sa pamamagitan ng mga mikropono. Pagkatapos ay nakaimbak ang mga ito sa mga digital platform gamit ang isang ADC. Maraming mga pag-record ng mga studio na nagtatala ng mga studio sa mga format ng PCM o DSD at pagkatapos ay pababa ng sampol para sa mga digital na audio produksiyon. Ginagamit ang mga ito para sa pag-broadcast sa telebisyon at radio.

Pagsubok ng isang analog sa digital converter

Upang subukan ang isang analog-to-digital converter, una sa lahat, kailangan namin ng isang analog na mapagkukunan ng input ng boltahe at kagamitan sa electronics upang magpadala at makontrol ang mga signal at matanggap ang data ng digital na output. Ang ilan sa mga ADC ay nangangailangan din ng isang mapagkukunan ng mga signal ng sanggunian. Mayroong ilang mga parameter upang subukan ang isang ADC.

Ang ilan sa kanila ay -

  • Signal to noise ratio (SNR),
  • Kabuuang pagbaluktot ng maharmonya (THD),
  • Integral nonlinearity (INL),
  • Error ng offset DC,
  • Nagkaroon ng error sa DC,
  • Pag-aalis ng Kuryente, atbp.

ADC IC

Ang mga ADC ay magagamit sa komersyo bilang mga IC sa merkado. Ang ilan sa mga karaniwang ginagamit na ADC IC ay ADC0808, ADC0804, MPC3008, atbp. Nakahanap sila ng mga application sa mga aparato tulad ng Rasberry pi at iba pang mga processor o digital electronics circuit na kailangan ng ADC.

Upang malaman ang tungkol sa electronics pindutin dito

Tungkol sa Sudipta Roy

Analog sa Digital Converter | Gumagana ito | Mahalagang Mga Uri at applicationIsa akong mahilig sa electronics at kasalukuyang nakatuon sa larangan ng Elektronika at Komunikasyon.
Mayroon akong masidhing interes sa paggalugad ng mga makabagong teknolohiya tulad ng AI & Machine Learning.
Ang aking mga sulatin ay nakatuon sa pagbibigay ng tumpak at na-update na data sa lahat ng mga nag-aaral.
Ang pagtulong sa isang tao sa pagkakaroon ng kaalaman ay nagbibigay sa akin ng labis na kasiyahan.

Kumonekta tayo sa pamamagitan ng LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Mag-iwan ng komento

Ang iyong email address ay hindi ilalathala. Ang mga kailangang field ay may markang *

en English
X