디지털 컨버터 (ADC)에 아날로그은 우리가 디지털 관점에서 혼란 실제 데이터를 처리하는 데 도움이 장치의 유형입니다. 온도, 습도, 압력, 위치와 같은 실제 데이터를 이해하려면 트랜스 듀서가 필요합니다. 트랜스 듀서는 모두 특정 매개 변수를 측정하고 전압 및 전류의 형태로 전기 신호를 다시 제공합니다. 오늘날 대부분의 장치가 디지털이기 때문에 이러한 신호를 디지털 신호로 변환해야합니다. 여기에 ADC가 들어오지 만 다양한 유형의 ADC 가 있지만이 기사에서는 연속 근사 ADC 로 알려진 가장 많이 사용되는 ADC 유형 중 하나에 대해 이야기 할 것입니다.. 초기 기사에서 우리는 Arduino의 도움으로 ADC의 기초에 대해 이야기했습니다. 전자 공학에 익숙하지 않고 ADC에 대해 더 배우고 싶은지 확인할 수 있습니다.
연속 근사화 ADC 란 무엇입니까?
연속 근사 ADC는 고해상도 애플리케이션에 저가의 매체에 대한 선택의 ADC이다는 SAR ADC를위한 해상도는 8 범위 - 18 비트, 샘플 초 (MSPS) 당 5 메가 샘플 속도와 함께. 또한 전력 소모가 적은 소형 폼 팩터로 구성 할 수 있기 때문에 이러한 유형의 ADC가 휴대용 배터리 구동 기기에 사용됩니다.
이름에서 알 수 있듯이이 ADC는 이진 검색 알고리즘을 적용하여 값을 변환하므로 내부 회로가 수 MHZ에서 실행될 수 있지만 실제 샘플 속도는 연속 근사 알고리즘 으로 인해 훨씬 더 적습니다. 이 기사의 뒷부분에서 이에 대해 자세히 설명합니다.
연속 근사 ADC의 작동
표지 이미지는 기본 연속 근사 ADC 회로를 보여줍니다. 하지만 작동 원리를 좀 더 잘 이해하기 위해 4 비트 버전을 사용할 것입니다. 아래 이미지는 정확히 그것을 보여줍니다.
보시다시피이 ADC는 비교기, 디지털-아날로그 변환기 및 제어 회로와 함께 연속적인 근사 레지스터로 구성됩니다. 이제 새로운 대화가 시작될 때마다 샘플 및 보류 회로가 입력 신호를 샘플링합니다. 그리고 그 신호는 DAC의 특정 출력 신호와 비교됩니다.
이제 샘플링 된 입력 신호가 5.8V라고 가정 해 보겠습니다. ADC의 기준은 10V입니다. 변환이 시작되면 연속 근사 레지스터는 최상위 비트를 1로 설정하고 다른 모든 비트를 0으로 설정합니다. 즉, 값이 1, 0, 0, 0이됩니다. 즉, 10V 기준 전압에 대해 DAC는 기준 전압의 절반 인 5V 값을 생성합니다. 이제이 전압을 입력 전압과 비교하고 비교기 출력을 기반으로 연속 근사 레지스터의 출력이 변경됩니다. 아래 이미지가 더 명확하게 보여줄 것입니다. 또한 DAC에 대한 자세한 내용은 일반 참조 테이블을 참조하십시오. 이전에 우리는 ADC 및 DAC에 대한 많은 프로젝트를 만들었습니다. 자세한 내용은 해당 프로젝트를 확인하십시오.
즉, Vin이 DAC의 출력보다 크면 최상위 비트는 그대로 유지되고 다음 비트는 새로운 비교를 위해 설정됩니다. 그렇지 않고 입력 전압이 DAC 값보다 작 으면 최상위 비트는 0으로 설정되고 다음 비트는 새로운 비교를 위해 1로 설정됩니다. 이제 아래 이미지를 보면 DAC 전압은 5V이고 입력 전압보다 작기 때문에 최상위 비트 이전의 다음 비트는 1로 설정되고 다른 비트는 0으로 설정됩니다.이 프로세스는 입력 전압에 가장 가까운 값이 도달합니다.
이것이 연속 근사 ADC가 한 번에 1 비트를 변경하여 입력 전압을 결정하고 출력 값을 생성하는 방법입니다. 그리고 값이 네 번 반복되면 입력 값에서 출력 디지털 코드를 얻습니다. 마지막으로 4 비트 연속 근사 ADC 에 대해 가능한 모든 조합 목록이 아래에 나와 있습니다.
연속 근사 ADC의 변환 시간, 속도 및 분해능
변환 시간:
일반적으로 N 비트 ADC의 경우 N 클럭 사이클이 소요되며 이는이 ADC의 변환 시간이 다음과 같이 될 것임을 의미합니다.
Tc = N x Tclk
* Tc는 Conversion Time의 약자입니다.
다른 ADC와 달리이 ADC의 변환 시간은 입력 전압과 무관합니다.
4 비트 ADC를 사용하고 있으므로 앨리어싱 효과를 피하기 위해 4 개의 연속 클럭 펄스 후에 샘플을 가져와야합니다.
변환 속도:
이러한 유형의 ADC의 일반적인 변환 속도는 약 2 ~ 5MSPS (초당 메가 샘플)이지만 최대 10 (MSPS)에 도달 할 수있는 것은 거의 없습니다. 예를 들면 Linear Technologies의 LTC2378이 있습니다.
해결:
이러한 유형의 ADC의 분해능은 약 8-16 비트 일 수 있지만 일부 유형은 최대 20 비트까지 될 수 있습니다. 예를 들어 Analog Devices의 ADS8900B가 될 수 있습니다.
연속 근사 ADC의 장점 및 단점
이러한 유형의 ADC는 다른 ADC에 비해 많은 장점이 있습니다. 정확도가 높고 전력 소모가 적지 만 사용하기 쉽고 대기 시간이 짧습니다. 지연 시간은 신호 수집이 시작되는 시간과 ADC에서 데이터를 가져올 수있는 시간이며 일반적으로이 지연 시간 은 초 단위로 정의됩니다. 그러나 일부 데이터 시트에서는이 매개 변수를 변환주기라고 합니다. 특정 ADC에서 데이터를 한 변환주기 내에서 가져올 수있는 경우 대화주기 대기 시간이 1 개라고 말할 수 있습니다. N주기 후에 데이터를 사용할 수있는 경우 전환주기 지연 시간이 1 개라고 말할 수 있습니다. SAR ADC 의 주요 단점은 설계 복잡성과 생산 비용입니다.
SAR ADC의 응용
가장 일반적으로 사용되는 ADC이므로 환자에게 이식 할 수있는 생체 의학 장치와 같은 많은 응용 분야에 사용되며, 이러한 유형의 ADC는 전력을 매우 적게 소비하기 때문에 사용됩니다. 또한 많은 스마트 워치와 센서가 이러한 유형의 ADC를 사용했습니다.
요약하면, 이러한 유형의 ADC의 주요 이점은 저전력 소비, 고해상도, 소형 폼 팩터 및 정확성이라고 말할 수 있습니다. 이러한 유형의 문자는 통합 시스템에 적합합니다. 주된 제한은 낮은 샘플링 속도와 DAC 및 비교기 인이 ADC를 구축하는 데 필요한 부품 일 수 있습니다. 두 부품 모두 정확한 결과를 얻으려면 매우 정확하게 작동해야합니다.