¿Qué método de conversión utiliza el ADC convencional actual?
La conversión de señales analógicas en señales digitales generalmente se divide en cuatro pasos, a saber, muestreo, retención, cuantificación y codificación. Los dos primeros pasos se completan en el circuito de muestreo y retención, y los dos últimos pasos se completan en el ADC.
Los ADC de uso común incluyen el tipo integral, el tipo de aproximación sucesiva, el tipo de comparación paralela/tipo paralelo en serie, el tipo de modulación σ-delta, el tipo de comparación sucesiva de matriz de condensadores y el tipo de conversión de voltaje a frecuencia. A continuación se presentan brevemente los principios y características básicos de varios tipos utilizados comúnmente:
1 tipo entero (como TLC7135). El principio de funcionamiento del ADC integrador es convertir el voltaje de entrada en tiempo o frecuencia y luego obtener el valor digital a través de un temporizador/contador. Su ventaja es que puede obtener alta resolución con un circuito simple, pero su desventaja es que la precisión de la conversión depende del tiempo de integración, por lo que la tasa de conversión es extremadamente baja. Al principio, los ADC de un solo chip utilizaban principalmente el tipo integral, pero ahora el tipo de comparación secuencial se ha convertido gradualmente en la corriente principal. La integral doble es una tecnología de conversión AD de uso común, que tiene las ventajas de una alta precisión y una gran capacidad antiinterferente. Sin embargo, los chips AD de doble integración de alta precisión son más caros, lo que aumenta el coste del sistema de microcontrolador.
2 Tipo de aproximación sucesiva (como TLC0831). La aproximación sucesiva AD consta de un comparador y un conversor Ada mediante lógica de comparación sucesiva. A partir del MSB, el voltaje de entrada se compara secuencialmente con la salida del convertidor DA incorporado para cada bit, y se genera un valor digital después de n comparaciones. El tamaño de su circuito es mediano. Sus ventajas son alta velocidad, bajo consumo de energía y muy costoso para baja resolución (12).
3 Tipo de comparación paralela/tipo de comparación paralela en serie (como TLC5510). La comparación paralela AD utiliza múltiples comparadores para realizar la conversión solo una vez, también llamada tipo FLash. Debido a que la tasa de conversión es extremadamente alta, la conversión de n bits requiere comparadores 2n-1, por lo que la escala del circuito también es muy grande y el precio es muy alto. Solo es adecuado para campos de velocidad extremadamente alta, como los convertidores AD de video. El tipo de comparación serie-paralelo AD se encuentra estructuralmente entre el tipo paralelo y el tipo de comparación secuencial. El más típico está compuesto por dos convertidores AD paralelos de n/2 bits y convertidores DA, que realizan la conversión a través de dos comparaciones, por lo que se denomina tipo semi-flash.
4 tipos de modulación σ-δ (como AD7701). El ADC sigma-delta digitaliza señales analógicas con una resolución de muestreo extremadamente baja (1 bit) y una frecuencia de muestreo extremadamente alta, mejora la resolución efectiva mediante el uso de métodos como sobremuestreo, modelado de ruido y filtrado digital, y luego muestrea la salida del ADC para reducir la tasa de muestreo efectiva. La estructura del circuito del ADC σ-δ consta de un circuito analógico muy simple y un circuito de procesamiento de señales digitales muy complejo.
Tipo de comparación secuencial de matriz de 5 condensadores. Comparación sucesiva de matriz de condensadores AD El convertidor DA incorporado utiliza el método de matriz de condensadores, que también se puede denominar tipo de redistribución de carga. En un convertidor DA de matriz de resistencias general, los valores de resistencia de la mayoría de las resistencias deben ser consistentes, por lo que no es fácil producir resistencias de alta precisión en un solo chip. Si se utiliza un conjunto de condensadores en lugar de un conjunto de resistencias, se puede fabricar un convertidor AD monolítico de alta precisión a bajo costo. Los convertidores AD de comparación en serie recientes son en su mayoría conjuntos de condensadores.
6 tipos de conversión de voltaje a frecuencia (como AD650). El tipo de conversión de voltaje a frecuencia realiza la conversión de analógico a digital mediante conversión indirecta. El principio es convertir primero la señal analógica de entrada en frecuencia y luego utilizar un contador para convertir la frecuencia en cantidad digital. En teoría, la resolución de este AD se puede mejorar casi infinitamente, siempre que el tiempo de muestreo pueda cumplir con el ancho del número de pulsos acumulados requerido por la resolución de frecuencia de salida. Sus ventajas son alta resolución, bajo consumo de energía y bajo precio, pero requiere un circuito de conteo externo para completar la conversión AD.
Los principios básicos de los convertidores digital a analógico (DAC)
No hay mucha diferencia en la estructura del circuito interno de los DAC. Generalmente se clasifican según si la salida es. corriente o voltaje, y si se puede multiplicar. La mayoría de los DAC constan de una matriz de resistencias yn interruptores de corriente (o interruptores de voltaje). Alterna un interruptor basado en un valor de entrada digital para producir una corriente (o voltaje) proporcional a la entrada. Además, para mejorar la precisión, se agrega una fuente de corriente constante al dispositivo. Los DAC se pueden dividir en dos categorías: DAC de voltaje y DAC de corriente. Los DAC de voltaje incluyen redes de resistencias, redes de resistencias en forma de T y redes de interruptores en forma de árbol. Los DAC en modo actual se dividen en redes de resistencias en modo actual y redes de resistencias en forma de T invertida.