เกือบทุกพารามิเตอร์ที่วัดได้ทางสิ่งแวดล้อมอยู่ในรูปแบบอะนาล็อกเช่นอุณหภูมิเสียงความดันแสง ฯลฯ ให้พิจารณาอุณหภูมิ ระบบตรวจสอบ ซึ่งในการรับวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูลอุณหภูมิจากเซ็นเซอร์ไม่สามารถทำได้ด้วยคอมพิวเตอร์ดิจิทัลและโปรเซสเซอร์ ดังนั้นระบบนี้จึงต้องการอุปกรณ์ตัวกลางในการแปลงข้อมูลอุณหภูมิอนาล็อกเป็นข้อมูลดิจิทัลเพื่อสื่อสารกับโปรเซสเซอร์ดิจิทัลเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ Analog to Digital Converter (ADC) เป็นวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเช่นแรงดันไฟฟ้าเป็นดิจิตอลหรือรูปแบบไบนารีที่ประกอบด้วย 1s และ 0s ADC ส่วนใหญ่รับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็น 0 ถึง 10V, -5V ถึง + 5V เป็นต้นและสร้างเอาต์พุตดิจิตอลที่สอดคล้องกันเป็นเลขฐานสองบางประเภท

Analog to Digital Converter คืออะไร?

ตัวแปลงที่ใช้ในการเปลี่ยนสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลเรียกว่าตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลหรือตัวแปลง ADC ตัวแปลงนี้เป็นวงจรรวมหรือ IC ชนิดหนึ่งที่แปลงสัญญาณโดยตรงจากรูปแบบต่อเนื่องเป็นรูปแบบไม่ต่อเนื่อง ตัวแปลงนี้สามารถแสดงเป็น A / D, ADC, A ถึง D ฟังก์ชันผกผันของ DAC คืออะไรนอกจาก ADC สัญลักษณ์ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลแสดงอยู่ด้านล่าง

กระบวนการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลสามารถทำได้หลายวิธี มีชิป ADC หลายประเภทในตลาดจากผู้ผลิตหลายรายเช่นซีรีส์ ADC08xx ดังนั้น ADC อย่างง่ายจึงสามารถออกแบบได้โดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง

คุณสมบัติหลักของ ADC คืออัตราตัวอย่างและความละเอียดบิต

อัตราตัวอย่างของ ADC ไม่มีอะไรนอกจาก ADC สามารถแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลได้เร็วเพียงใด
ความละเอียดบิตไม่มีอะไรนอกจากตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลสามารถแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลได้อย่างแม่นยำเพียงใด

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ประโยชน์ที่สำคัญอย่างหนึ่งของตัวแปลง ADC คืออัตราการรับข้อมูลที่สูงแม้ในอินพุตมัลติเพล็กซ์ ด้วยการคิดค้น ADC ที่หลากหลาย วงจรรวม (IC’s) การรับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่างๆจะแม่นยำและเร็วขึ้น คุณลักษณะแบบไดนามิกของ ADC ประสิทธิภาพสูงคือการปรับปรุงความสามารถในการวัดซ้ำการใช้พลังงานต่ำทรูพุตที่แม่นยำความเชิงเส้นสูงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) ที่ยอดเยี่ยมและอื่น ๆ

การใช้งาน ADC ที่หลากหลาย ได้แก่ ระบบการวัดและการควบคุมเครื่องมือทางอุตสาหกรรมระบบการสื่อสารและระบบที่ใช้ประสาทสัมผัสอื่น ๆ ทั้งหมด การจำแนกประเภทของ ADC ตามปัจจัยต่างๆเช่นประสิทธิภาพอัตราบิตกำลังค่าใช้จ่าย ฯลฯ

แผนภาพ ADC Block

แผนภาพบล็อกของ ADC แสดงอยู่ด้านล่างซึ่งรวมถึงตัวอย่างการเก็บรักษาปริมาณและตัวเข้ารหัส กระบวนการของ ADC สามารถทำได้ดังต่อไปนี้

ขั้นแรกสัญญาณอนาล็อกจะถูกนำไปใช้กับบล็อกแรกนั่นคือตัวอย่างทุกที่ที่สามารถสุ่มตัวอย่างด้วยความถี่ในการสุ่มตัวอย่างที่แน่นอน ค่าแอมพลิจูดของตัวอย่างเช่นค่าอะนาล็อกสามารถรักษาไว้ได้เช่นเดียวกับที่เก็บไว้ในบล็อกที่สองเช่น Hold ตัวอย่างที่เก็บไว้สามารถวัดเป็นค่าไม่ต่อเนื่องผ่านบล็อกที่สามเช่น quantize สุดท้ายบล็อกสุดท้ายเช่นตัวเข้ารหัสจะเปลี่ยนแอมพลิจูดที่ไม่ต่อเนื่องเป็นเลขฐานสอง

ใน ADC การแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลสามารถอธิบายได้จากแผนภาพบล็อกด้านบน

ตัวอย่าง

ในบล็อกตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อกสามารถสุ่มตัวอย่างในช่วงเวลาที่แน่นอนได้ ตัวอย่างถูกใช้ในแอมพลิจูดต่อเนื่องและมีค่าที่แท้จริง แต่จะไม่ต่อเนื่องตามเวลา ในขณะที่แปลงสัญญาณความถี่ในการสุ่มตัวอย่างมีบทบาทสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถรักษาได้ในอัตราที่แม่นยำ ขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบสามารถกำหนดอัตราการสุ่มตัวอย่างได้

ถือ

ใน ADC HOLD เป็นบล็อกที่สองและไม่มีฟังก์ชันใด ๆ เพราะจะเก็บแอมพลิจูดของตัวอย่างไว้จนกว่าจะนำตัวอย่างถัดไป ดังนั้นค่าของการระงับจะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าจะถึงตัวอย่างถัดไป

ปริมาณ

ใน ADC นี่คือบล็อกที่สามซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการหาปริมาณ หน้าที่หลักของสิ่งนี้คือการแปลงแอมพลิจูดจากต่อเนื่อง (อนาล็อก) เป็นไม่ต่อเนื่อง ค่าของแอมพลิจูดต่อเนื่องภายในบล็อกการหยุดเคลื่อนที่ตลอดบล็อกเชิงปริมาณเพื่อเปลี่ยนเป็นแอมพลิจูดแบบไม่ต่อเนื่อง ตอนนี้สัญญาณจะอยู่ในรูปแบบดิจิทัลเนื่องจากมีแอมพลิจูดที่ไม่ต่อเนื่องรวมทั้งเวลา

ตัวเข้ารหัส

บล็อกสุดท้ายใน ADC คือตัวเข้ารหัสที่แปลงสัญญาณจากรูปแบบดิจิทัลเป็นไบนารี เรารู้ว่าอุปกรณ์ดิจิทัลทำงานโดยใช้สัญญาณไบนารี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนสัญญาณจากดิจิทัลเป็นไบนารีด้วยความช่วยเหลือของตัวเข้ารหัส นี่คือวิธีการทั้งหมดในการเปลี่ยนสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอลโดยใช้ ADC เวลาที่ใช้ในการแปลงทั้งหมดสามารถทำได้ภายในไม่เกินหนึ่งไมโครวินาที

กระบวนการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

มีหลายวิธีในการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัล ตัวแปลงเหล่านี้ค้นหาแอพพลิเคชั่นเพิ่มเติมในฐานะอุปกรณ์ตัวกลางในการแปลงสัญญาณจากรูปแบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัลแสดงผลบน LCD ผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ วัตถุประสงค์ของตัวแปลง A / D คือการกำหนดคำสัญญาณเอาต์พุตที่สอดคล้องกับสัญญาณแอนะล็อก ตอนนี้เราจะเห็น ADC ของ 0804 เป็นตัวแปลง 8 บิตพร้อมแหล่งจ่ายไฟ 5V สามารถใช้สัญญาณอนาล็อกเพียงสัญญาณเดียวเป็นอินพุต

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลสำหรับสัญญาณ

เอาต์พุตดิจิตอลแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0-255 ADC ต้องการนาฬิกาเพื่อใช้งาน เวลาที่ใช้ในการแปลงค่าอนาล็อกเป็นดิจิตอลขึ้นอยู่กับแหล่งสัญญาณนาฬิกา นาฬิกาภายนอกสามารถกำหนดให้กับพิน CLK IN หมายเลข 4 วงจร RC ที่เหมาะสมเชื่อมต่อระหว่างพินนาฬิกา IN และนาฬิกา R เพื่อใช้นาฬิกาภายใน Pin2 คือพินอินพุต - พัลส์สูงถึงต่ำจะนำข้อมูลจากรีจิสเตอร์ภายในไปยังพินเอาต์พุตหลังจากการแปลง Pin3 คือการเขียน - พัลส์ต่ำถึงสูงมอบให้กับนาฬิกาภายนอก Pin11 ถึง 18 คือหมุดข้อมูลจาก MSB ถึง LSB

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลจะสุ่มตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อกที่ขอบด้านล่างหรือด้านบนของนาฬิกาตัวอย่าง ในแต่ละรอบ ADC จะรับสัญญาณแอนะล็อกวัดค่าและแปลงเป็นค่าดิจิทัล ADC แปลงข้อมูลเอาต์พุตเป็นชุดของค่าดิจิทัลโดยประมาณสัญญาณด้วยความแม่นยำคงที่

ใน ADC มีสองปัจจัยที่กำหนดความถูกต้องของค่าดิจิทัลที่จับสัญญาณอนาล็อกดั้งเดิม นี่คือระดับปริมาณหรืออัตราบิตและอัตราการสุ่มตัวอย่าง รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลเกิดขึ้นได้อย่างไร อัตราบิตเป็นตัวกำหนดความละเอียดของเอาต์พุตดิจิทัลและคุณสามารถสังเกตได้ในรูปด้านล่างซึ่งใช้ ADC แบบ 3 บิตสำหรับการแปลงสัญญาณแอนะล็อก

กระบวนการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

สมมติว่าสัญญาณหนึ่งโวลต์ต้องถูกแปลงจากดิจิตอลโดยใช้ ADC 3 บิตดังที่แสดงด้านล่าง ดังนั้นจึงมีทั้งหมด 2 ^ 3 = 8 ดิวิชั่นสำหรับการผลิตเอาต์พุต 1V ผลลัพธ์นี้ 1/8 = 0.125V เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำหรือระดับปริมาณที่แสดงสำหรับแต่ละส่วนเป็น 000 สำหรับ 0V, 001 สำหรับ 0.125 และในทำนองเดียวกันไม่เกิน 111 สำหรับ 1V หากเราเพิ่มอัตราบิตเช่น 6, 8, 12, 14, 16 เป็นต้นเราจะได้ความแม่นยำของสัญญาณที่ดีขึ้น ดังนั้นอัตราบิตหรือการหาปริมาณจึงให้การเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตที่น้อยที่สุดในค่าสัญญาณแอนะล็อกซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในการแทนค่าดิจิทัล

สมมติว่าสัญญาณมีค่าประมาณ 0-5V และเราใช้ ADC แบบ 8 บิตแล้วเอาต์พุตไบนารีของ 5V คือ 256 และสำหรับ 3V จะเท่ากับ 133 ดังที่แสดงด้านล่าง

สูตร ADC

มีโอกาสที่จะบิดเบือนความจริงของสัญญาณอินพุตที่ด้านเอาท์พุทหากสุ่มตัวอย่างด้วยความถี่ที่แตกต่างจากที่ต้องการ ดังนั้นการพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ ADC คืออัตราการสุ่มตัวอย่าง ทฤษฎีบทของนีควิสต์ระบุว่าการสร้างสัญญาณที่ได้มาใหม่จะทำให้เกิดความผิดเพี้ยนเว้นแต่จะมีการสุ่มตัวอย่าง (ต่ำสุด) เป็นสองเท่าของอัตราความถี่ที่ใหญ่ที่สุดของสัญญาณตามที่คุณสามารถสังเกตได้ในแผนภาพ แต่อัตรานี้เป็น 5-10 เท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณในทางปฏิบัติ

อัตราการสุ่มตัวอย่างของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ปัจจัย

ประสิทธิภาพของ ADC สามารถประเมินได้จากประสิทธิภาพโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ จากนั้นปัจจัยหลักสองประการดังต่อไปนี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง

SNR (อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน)

SNR แสดงจำนวนบิตโดยเฉลี่ยโดยไม่มีเสียงรบกวนในตัวอย่างใด ๆ

แบนด์วิดท์

แบนด์วิดท์ของ ADC สามารถกำหนดได้โดยการประมาณอัตราการสุ่มตัวอย่าง แหล่งสัญญาณอนาล็อกสามารถสุ่มตัวอย่างต่อวินาทีเพื่อสร้างค่าที่ไม่ต่อเนื่อง

ประเภทของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ADC มีให้เลือกหลายประเภทและบางประเภทของอนาล็อกเป็นดิจิทัล ตัวแปลง รวม:

ตัวแปลง A / D แบบ Dual Slope
ตัวแปลงแฟลช A / D
ต่อเนื่อง การประมาณ ตัวแปลง A / D
ADC กึ่งแฟลช
Sigma-Delta ADC
ADC แบบท่อ

ตัวแปลง A / D แบบ Dual Slope

ในตัวแปลง ADC ประเภทนี้แรงดันเปรียบเทียบจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้วงจรอินทิเกรเตอร์ซึ่งเกิดจากตัวต้านทานตัวเก็บประจุและ เครื่องขยายเสียงในการทำงาน การรวมกัน โดยค่าที่ตั้งไว้ของ Vref ตัวรวมนี้จะสร้างรูปคลื่นฟันเลื่อยบนเอาต์พุตจากศูนย์ถึงค่า Vref เมื่อรูปคลื่นอินทิเกรเตอร์เริ่มต้นตัวนับตามลำดับจะเริ่มนับจาก 0 ถึง 2 ^ n-1 โดยที่ n คือจำนวนบิตของ ADC

Dual Slope Analog เป็น Digital Converter

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเข้า Vin เท่ากับแรงดันไฟฟ้าของรูปคลื่นวงจรควบคุมจะจับค่าตัวนับซึ่งเป็นค่าดิจิตอลของค่าอินพุตอนาล็อกที่สอดคล้องกัน ADC แบบ Dual Slope นี้เป็นอุปกรณ์ที่มีต้นทุนค่อนข้างปานกลางและมีความเร็วช้า

ตัวแปลงแฟลช A / D

IC ตัวแปลง ADC นี้เรียกอีกอย่างว่า ADC แบบขนานซึ่งเป็น ADC ที่มีประสิทธิภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแง่ของความเร็ว วงจรแฟลชแอนะล็อกเป็นดิจิตอลคอนเวอร์เตอร์นี้ประกอบด้วยชุดของตัวเปรียบเทียบที่แต่ละตัวเปรียบเทียบสัญญาณอินพุตกับแรงดันอ้างอิงเฉพาะ ในตัวเปรียบเทียบแต่ละตัวเอาต์พุตจะเป็นสถานะสูงเมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบอนาล็อกเกินแรงดันอ้างอิง ผลลัพธ์นี้มอบให้กับไฟล์ ตัวเข้ารหัสลำดับความสำคัญ สำหรับการสร้างรหัสไบนารีตามกิจกรรมการป้อนข้อมูลลำดับที่สูงขึ้นโดยละเว้นอินพุตอื่นที่ใช้งานอยู่ แฟลชประเภทนี้เป็นอุปกรณ์ที่มีราคาสูงและมีความเร็วสูง

ตัวแปลงแฟลช A / D

ตัวแปลง A / D ประมาณต่อเนื่อง

SAR ADC เป็น ADC IC ที่ทันสมัยที่สุดและเร็วกว่าความชันคู่และแฟลช ADC เนื่องจากใช้ตรรกะดิจิทัลที่แปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบอะนาล็อกให้มีค่าใกล้เคียงที่สุด วงจรนี้ประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบสลักเอาท์พุททะเบียนประมาณต่อเนื่อง (SAR) และตัวแปลง D / A

ตัวแปลง A / D ประมาณต่อเนื่อง

ในช่วงเริ่มต้น SAR จะถูกรีเซ็ตและเมื่อมีการนำการเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH มาใช้ MSB ของ SAR จะถูกตั้งค่า จากนั้นเอาต์พุตนี้จะถูกมอบให้กับตัวแปลง D / A ที่สร้างแอนะล็อกที่เทียบเท่ากับ MSB และเปรียบเทียบกับอินพุตแบบอะนาล็อก Vin ถ้าเอาท์พุทตัวเปรียบเทียบเป็น LOW MSB จะถูกล้างโดย SAR มิฉะนั้น MSB จะถูกตั้งค่าเป็นตำแหน่งถัดไป กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าจะมีการลองบิตทั้งหมดและหลังจาก Q0 SAR จะทำให้บรรทัดเอาต์พุตแบบขนานมีข้อมูลที่ถูกต้อง

ADC กึ่งแฟลช

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลประเภทนี้ส่วนใหญ่ทำงานโดยประมาณขนาดข้อ จำกัด ผ่านตัวแปลงแฟลชสองตัวที่แยกจากกันโดยที่ความละเอียดของตัวแปลงแต่ละตัวจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของบิตสำหรับอุปกรณ์กึ่งฟลัช ความจุของตัวแปลงแฟลชตัวเดียวคือจัดการ MSB (บิตที่สำคัญที่สุด) ในขณะที่อีกตัวจัดการ LSB (บิตที่สำคัญน้อยที่สุด)

Sigma-Delta ADC

Sigma Delta ADC (ΣΔ) ค่อนข้างเป็นการออกแบบล่าสุด สิ่งเหล่านี้ช้ามากเมื่อเทียบกับการออกแบบประเภทอื่น ๆ อย่างไรก็ตามมีความละเอียดสูงสุดสำหรับ ADC ทุกประเภท ดังนั้นพวกเขาจึงเข้ากันได้ดีกับแอพพลิเคชั่นเสียงที่ใช้ความเที่ยงตรงสูงอย่างไรก็ตามโดยปกติจะไม่สามารถใช้งานได้ทุกที่ที่ต้องการ BW (แบนด์วิดท์) สูง

ADC แบบท่อ

ADCs แบบไพเพิลเป็นที่รู้จักกันในชื่อควอนไทเซอร์ย่อยซึ่งเกี่ยวข้องกับแนวคิดกับการประมาณอย่างต่อเนื่องแม้ว่าจะซับซ้อนกว่าก็ตาม ในขณะที่การประมาณอย่างต่อเนื่องเติบโตขึ้นทุกขั้นตอนโดยไปที่ MSB ถัดไป ADC นี้ใช้กระบวนการต่อไปนี้

ใช้สำหรับการแปลงแบบหยาบ หลังจากนั้นจะประเมินการเปลี่ยนแปลงนั้นไปยังสัญญาณอินพุต
ตัวแปลงนี้ทำหน้าที่แปลงที่ดีกว่าโดยอนุญาตให้มีการแปลงชั่วคราวด้วยช่วงบิต
โดยปกติแล้วการออกแบบแบบท่อจะมีจุดศูนย์กลางระหว่าง SARs เช่นเดียวกับตัวแปลงแฟลชอนาล็อกเป็นดิจิตอลโดยการปรับขนาดความเร็วและความละเอียดสูงให้สมดุล

ตัวอย่างตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ตัวอย่างของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลจะกล่าวถึงด้านล่าง

ADC0808

ADC0808 เป็นตัวแปลงที่มีอินพุตแบบอะนาล็อก 8 ตัวและเอาต์พุตดิจิตอล 8 ช่อง ADC0808 ช่วยให้เราตรวจสอบทรานสดิวเซอร์ที่แตกต่างกันได้ถึง 8 ตัวโดยใช้ชิปเพียงตัวเดียว ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการปรับค่าศูนย์ภายนอกและแบบเต็มสเกล

ADC0808 ไอซี

ADC0808 เป็นอุปกรณ์ CMOS แบบเสาหินมีความเร็วสูงความแม่นยำสูงการพึ่งพาอุณหภูมิน้อยที่สุดความแม่นยำในระยะยาวที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการทำซ้ำและใช้พลังงานน้อยที่สุด คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์นี้เหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานตั้งแต่การควบคุมกระบวนการและเครื่องจักรไปจนถึงการใช้งานสำหรับผู้บริโภคและยานยนต์ แผนภาพพินของ ADC0808 แสดงในรูปด้านล่าง:

คุณสมบัติ

คุณสมบัติหลักของ ADC0808 มีดังต่อไปนี้

อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายกับไมโครโปรเซสเซอร์ทั้งหมด
ไม่จำเป็นต้องมีการปรับค่าเป็นศูนย์หรือเต็มสเกล
มัลติเพล็กเซอร์ 8 แชนเนลพร้อมลอจิกแอดเดรส
ช่วงอินพุต 0V ถึง 5V พร้อมแหล่งจ่ายไฟ 5V เดียว
เอาต์พุตตรงตามข้อกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้า TTL
แพคเกจชิปผู้ให้บริการ 28 พิน

ข้อมูลจำเพาะ

ข้อมูลจำเพาะของ ADC0808 มีดังต่อไปนี้

ความละเอียด: 8 บิต
ข้อผิดพลาดที่ไม่ได้ปรับปรุงทั้งหมด: ±½ LSB และ± 1 LSB
แหล่งจ่ายเดียว: 5 VDC
พลังงานต่ำ: 15 mW
เวลาแปลง: 100 μs

โดยทั่วไปอินพุต ADC0808 ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบดิจิทัลสามารถเลือกได้โดยใช้บรรทัดแอดเดรส 3 บรรทัด A, B, C ซึ่ง ได้แก่ พิน 23, 24 และ 25 ขนาดขั้นตอนจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับค่าอ้างอิงที่ตั้งไว้ ขนาดขั้นตอนคือการเปลี่ยนแปลงอินพุทอนาล็อกเพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหน่วยในเอาต์พุตของ ADC ADC0808 ต้องการนาฬิกาภายนอกเพื่อใช้งานซึ่งแตกต่างจาก ADC0804 ที่มีนาฬิกาภายใน

เอาต์พุตดิจิตอล 8 บิตต่อเนื่องที่สอดคล้องกับค่าทันทีของอินพุตอะนาล็อก ระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่รุนแรงที่สุดจะต้องลดลงตามสัดส่วนเป็น + 5V

ADC 0808 IC ต้องการสัญญาณนาฬิกาที่ปกติ 550 kHz ADC0808 ใช้เพื่อแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัลที่จำเป็นสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

การใช้ ADC0808

ADC0808 มีแอพพลิเคชั่นมากมายที่นี่เราได้มอบแอพพลิเคชั่นบางตัวบน ADC:

จากวงจรด้านล่างนาฬิกาเริ่มต้นและหมุด EOC เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยทั่วไปเรามีอินพุต 8 อินพุตที่นี่เราใช้เพียง 4 อินพุตสำหรับการดำเนินการ

ADC0808 วงจร

กำลังใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM35 ซึ่งเชื่อมต่อกับ 4 อินพุตแรกของ IC ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล เซ็นเซอร์มี 3 พินเช่น VCC, GND และพินเอาต์พุตเมื่อเซ็นเซอร์ให้ความร้อนแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเพิ่มขึ้น
บรรทัดที่อยู่ A, B, C เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับคำสั่ง ด้วยเหตุนี้การขัดจังหวะจะเป็นไปตามการดำเนินการต่ำไปสูง
เมื่อหมุดเริ่มต้นอยู่ในระดับสูงจะไม่มีการแปลงเริ่มต้น แต่เมื่อพินเริ่มต้นอยู่ในระดับต่ำการแปลงจะเริ่มภายใน 8 ช่วงนาฬิกา
เมื่อการแปลงเสร็จสมบูรณ์เข็ม EOC จะอยู่ในระดับต่ำเพื่อระบุว่าการแปลงเสร็จสิ้นและข้อมูลพร้อมที่จะหยิบขึ้นมา
เอาต์พุตที่เปิดใช้งาน (OE) จะถูกยกขึ้นสูง ซึ่งจะเปิดใช้งานเอาต์พุต TRI-STATE ทำให้สามารถอ่านข้อมูลได้

ADC0804

เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาความปลอดภัยข้อมูลเพื่อแปลสัญญาณแอนะล็อกเป็นตัวเลขดิจิทัลเพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านได้ง่าย มีตัวแปลง ADC มากมายเช่น ADC0801, ADC0802, ADC0803, ADC0804 และ ADC080 ในบทความนี้เราจะพูดถึงตัวแปลง ADC0804

ADC0804

ADC0804 เป็นตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล 8 บิตที่ใช้กันมาก ทำงานร่วมกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบอะนาล็อก 0V ถึง 5V มีอินพุตอะนาล็อกเดี่ยวและเอาต์พุตดิจิตอล 8 ช่อง เวลาในการแปลงเป็นอีกปัจจัยหลักในการตัดสิน ADC เวลาในการแปลง ADC0804 จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสัญญาณตอกบัตรที่ใช้กับหมุด CLK R และ CLK IN แต่ต้องไม่เร็วกว่า 110 μs

คำอธิบายพินของ ADC804

พิน 1 : เป็นพินเลือกชิปและเปิดใช้งาน ADC, แอคทีฟต่ำ

พิน 2: เป็นพินอินพุตพัลส์สูงถึงต่ำนำข้อมูลจากรีจิสเตอร์ภายในไปยังพินเอาต์พุตหลังจากการแปลง

พิน 3: เป็นขาอินพุตที่กำหนดให้พัลส์ต่ำถึงสูงเพื่อเริ่มการแปลง

พิน 4: เป็นพินอินพุตนาฬิกาเพื่อให้นาฬิกาภายนอก

พิน 5: มันเป็นขาออกไปต่ำเมื่อการแปลงเสร็จสมบูรณ์

พิน 6: อินพุตแบบไม่กลับด้านอะนาล็อก

พิน 7: อินพุตกลับด้านอนาล็อกเป็นกราวด์ปกติ

พิน 8: กราวด์ (0V)

พิน 9: เป็นขาอินพุตกำหนดแรงดันอ้างอิงสำหรับอินพุตแบบอนาล็อก

พิน 10: กราวด์ (0V)

พิน 11 - พิน 18: เป็นพินเอาต์พุตดิจิตอล 8 บิต

พิน 19: ใช้กับพิน Clock IN เมื่อใช้แหล่งสัญญาณนาฬิกาภายใน

พิน 20: แรงดันไฟฟ้า 5V

คุณสมบัติของ ADC0804

คุณสมบัติหลักของ ADC0804 มีดังต่อไปนี้

ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบอะนาล็อก 0V ถึง 5V พร้อมแหล่งจ่าย 5V เดียว
เข้ากันได้กับไมโครคอนโทรลเลอร์เวลาในการเข้าถึง 135 ns
อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายกับไมโครโปรเซสเซอร์ทั้งหมด
อินพุตและเอาต์พุตลอจิกเป็นไปตามข้อกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้า MOS และ TTL
ทำงานร่วมกับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า 2.5V (LM336)
เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาบนชิป
ไม่จำเป็นต้องปรับค่าเป็นศูนย์
แพคเกจกรมทรัพย์สินทางปัญญาความกว้าง 20 พินมาตรฐาน 0.3 [Prime]
ใช้อัตราส่วนตามมาตรวัดหรือ 5 VDC, 2.5 VDC หรือการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่ปรับช่วงอนาล็อก
อินพุตแรงดันไฟฟ้าอะนาล็อกที่แตกต่างกัน

เป็นตัวแปลง 8 บิตพร้อมแหล่งจ่ายไฟ 5V สามารถใช้สัญญาณอนาล็อกเพียงสัญญาณเดียวเป็นอินพุต เอาต์พุตดิจิตอลแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0-255 ADC ต้องการนาฬิกาเพื่อใช้งาน เวลาที่ใช้ในการแปลงค่าอนาล็อกเป็นดิจิตอลขึ้นอยู่กับแหล่งสัญญาณนาฬิกา CLK IN สามารถให้นาฬิกาภายนอกได้ Pin2 คือพินอินพุต - พัลส์สูงถึงต่ำจะนำข้อมูลจากรีจิสเตอร์ภายในไปยังพินเอาต์พุตหลังจากการแปลง Pin3 คือการเขียน - พัลส์ต่ำถึงสูงมอบให้กับนาฬิกาภายนอก

ใบสมัคร

จากวงจรธรรมดาพิน 1 ของ ADC เชื่อมต่อกับ GND โดยที่พิน 4 เชื่อมต่อกับ GND ผ่านพินตัวเก็บประจุ 2, 3 และ 5 ของ ADC เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 13, 14 และ 15 พิน พิน 8 และ 10 ถูกย่อและเชื่อมต่อกับ GND 19 พินของ ADC คือพินที่ 4 ผ่านตัวต้านทาน 10k ขา 11 ถึง 18 ของ ADC เชื่อมต่อกับ 1 ถึง 8 พินของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นของพอร์ต 1

ADC0804 วงจร

เมื่อลอจิกสูงถูกนำไปใช้กับ CS และ RD อินพุตจะถูกโอเวอร์คล็อกผ่านรีจิสเตอร์ 8 บิตทำการค้นหาอัตราการดูดซับเฉพาะ (SAR) ในพัลส์นาฬิกาถัดไปคำดิจิทัลจะถูกโอนไปยังเอาต์พุตไตรสถานะ เอาต์พุตของอินเทอร์รัปต์จะกลับด้านเพื่อให้เอาต์พุต INTR สูงระหว่างการแปลงและต่ำเมื่อการแปลงเสร็จสมบูรณ์ เมื่อต่ำอยู่ที่ทั้ง CS และ RD เอาต์พุตจะถูกนำไปใช้กับเอาต์พุต DB0 ถึง DB7 และอินเตอร์รัปต์จะถูกรีเซ็ต เมื่ออินพุต CS หรือ RD กลับสู่สถานะสูงเอาต์พุต DB0 ถึง DB7 จะถูกปิดใช้งาน (กลับสู่สถานะอิมพีแดนซ์สูง) ดังนั้นขึ้นอยู่กับตรรกะของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันตั้งแต่ 0 ถึง 5V ซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นค่าดิจิทัลที่มีความละเอียด 8 บิตซึ่งถูกป้อนเป็นอินพุตไปยังพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ 1

“คำอธิบายแผนภาพโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ”

ADC0804 โครงการที่ใช้คอมโพเนนต์

ตัวระบุระยะความผิดพลาดของสายเคเบิลใต้ดิน

ADC0808 โครงการที่ใช้ส่วนประกอบ

Scada (การควบคุมกำกับดูแลและการได้มาซึ่งข้อมูล) สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมระยะไกล

การทดสอบ ADC

การทดสอบตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลส่วนใหญ่ต้องการแหล่งอินพุตแบบอะนาล็อกเช่นเดียวกับฮาร์ดแวร์เพื่อส่งสัญญาณควบคุมรวมถึงการจับข้อมูลดิจิทัล o / p ADC บางชนิดต้องการแหล่งสัญญาณอ้างอิงที่แม่นยำ ADC สามารถทดสอบได้โดยใช้พารามิเตอร์หลักต่อไปนี้

ข้อผิดพลาด DC Offset
การสูญเสียพลังงาน
ข้อผิดพลาด DC Gain
ช่วงไดนามิกฟรีปลอม
SNR (อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน)
INL หรือ Integral Nonlinearity
DNL หรือความไม่เชิงเส้นที่แตกต่างกัน
THD หรือ Total Harmonic Distortion

การทดสอบ ADC หรือตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลส่วนใหญ่ทำด้วยเหตุผลหลายประการ นอกเหนือจากเหตุผลแล้วสังคมของ IEEE Instrumentation & Measurement คณะกรรมการการสร้างและวิเคราะห์รูปคลื่นยังได้รับการพัฒนามาตรฐาน IEEE สำหรับ ADC สำหรับคำศัพท์และวิธีการทดสอบ มีการตั้งค่าการทดสอบทั่วไปที่แตกต่างกันซึ่งรวมถึง Sine Wave, Arbitrary Waveform, Step Waveform & Feedback Loop ในการตรวจสอบประสิทธิภาพที่เสถียรของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลจึงใช้วิธีการต่างๆเช่นการใช้เซอร์โวตามทางลาดเทคนิคฮิสโตแกรม ac เทคนิคฮิสโตแกรมสามเหลี่ยมและเทคนิคทางกายภาพ เทคนิคหนึ่งที่ใช้สำหรับการทดสอบแบบไดนามิกคือการทดสอบคลื่นไซน์

การประยุกต์ใช้ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

แอปพลิเคชันของ ADC มีดังต่อไปนี้

ในปัจจุบันการใช้งานอุปกรณ์ดิจิทัลมีมากขึ้น อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานโดยอาศัยสัญญาณดิจิทัล ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลมีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์ประเภทดังกล่าวในการแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิทัล การประยุกต์ใช้ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลนั้นไร้ขีด จำกัด ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง
AC (เครื่องปรับอากาศ) รวมถึงเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในห้อง ดังนั้นการแปลงอุณหภูมินี้สามารถทำได้จากอนาล็อกเป็นดิจิตอลด้วยความช่วยเหลือของ ADC
นอกจากนี้ยังใช้ในออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลเพื่อแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลเพื่อแสดงผล
ADC ใช้ในการแปลงสัญญาณเสียงอนาล็อกเป็นดิจิตอลในโทรศัพท์มือถือเนื่องจากโทรศัพท์มือถือใช้สัญญาณเสียงดิจิทัล แต่จริงๆแล้วสัญญาณเสียงอยู่ในรูปของอนาล็อก ดังนั้น ADC จึงใช้ในการแปลงสัญญาณก่อนที่จะส่งสัญญาณไปยังเครื่องส่งของโทรศัพท์มือถือ
ADC ใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์เช่น MRI และ X-Ray เพื่อแปลงภาพจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลก่อนที่จะทำการเปลี่ยนแปลง
กล้องในมือถือส่วนใหญ่ใช้สำหรับถ่ายภาพและวิดีโอ สิ่งเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์ดิจิทัลดังนั้นสิ่งเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัลโดยใช้ ADC
เพลงเทปยังสามารถเปลี่ยนเป็นดิจิตอลได้เช่น CDS และธัมบ์ไดรฟ์ใช้ ADC
ปัจจุบัน ADC ถูกใช้ในทุกอุปกรณ์เนื่องจากอุปกรณ์เกือบทั้งหมดที่มีอยู่ในตลาดเป็นเวอร์ชันดิจิทัล ดังนั้นอุปกรณ์เหล่านี้จึงใช้ ADC

ดังนั้นนี่เป็นเรื่องเกี่ยวกับ ภาพรวมของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล หรือตัวแปลง ADC และประเภทของมัน เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นเราจะกล่าวถึงตัวแปลง ADC เพียงไม่กี่ตัวในบทความนี้ เราหวังว่าเนื้อหาที่ได้รับการตกแต่งนี้จะให้ข้อมูลแก่ผู้อ่านมากขึ้น ข้อสงสัยข้อสงสัยและความช่วยเหลือด้านเทคนิคเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้คุณสามารถแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: