ADC di tipo diretto
Un convertitore da analogico a digitale (ADC)converte un segnale analogico in un segnale digitale. Il segnale digitale è rappresentato con un codice binario, che è una combinazione dei bit 0 e 1.
Il block diagram di un ADC è mostrato nella figura seguente:
Si noti che nella figura mostrata sopra, un convertitore da analogico a digitale (ADC)consiste in un singolo ingresso analogico e molte uscite binarie. In generale, il numero di uscite binarie di ADC sarà una potenza di due.
Ci sono two typesdi ADC: ADC di tipo diretto e ADC di tipo indiretto. In questo capitolo vengono descritti in dettaglio gli ADC di tipo diretto.
Se l'ADC esegue la conversione da analogico a digitale direttamente utilizzando il codice digitale equivalente (binario) generato internamente per il confronto con l'ingresso analogico, viene chiamato come Direct type ADC.
I seguenti sono i file examples di ADC di tipo diretto -
- Tipo di contatore ADC
- Approssimazione successiva ADC
- Tipo di flash ADC
In questa sezione vengono descritti in dettaglio questi ADC di tipo diretto.
Tipo di contatore ADC
UN counter type ADC produce un'uscita digitale, che è approssimativamente uguale all'ingresso analogico utilizzando internamente il funzionamento del contatore.
Il block diagram di un contatore di tipo ADC è mostrato nella figura seguente:
Il tipo di contatore ADC è costituito principalmente da 5 blocchi: generatore di segnali di clock, contatore, DAC, comparatore e logica di controllo.
Il working di un contatore di tipo ADC è il seguente:
Il control logic azzera il contatore e abilita il generatore del segnale di clock per inviare gli impulsi di clock al contatore, quando ha ricevuto il segnale di comando di avvio.
Il counterviene incrementato di uno per ogni impulso di clock e il suo valore sarà in formato binario (digitale). Questa uscita del contatore viene applicata come ingresso del DAC.
DACconverte l'ingresso binario (digitale) ricevuto, che è l'uscita del contatore, in un'uscita analogica. Il comparatore confronta questo valore analogico, $ V_ {a} $ con il valore dell'ingresso analogico esterno $ V_ {i} $.
Il output of comparator sarà ‘1’fintanto che è maggiore di. Le operazioni menzionate nelle due fasi precedenti verranno continuate fintanto che la logica di controllo riceve "1" dall'uscita del comparatore.
Il output of comparator sarà ‘0’quando $ V_ {i} $ è minore o uguale a $ V_ {a} $. Quindi, la logica di controllo riceve "0" dall'uscita del comparatore. Quindi, la logica di controllo disabilita il generatore del segnale di clock in modo che non invii alcun impulso di clock al contatore.
In questo istante, l'uscita del contatore verrà visualizzata come digital output. È quasi equivalente al valore dell'ingresso analogico esterno corrispondente $ V_ {i} $.
Approssimazione successiva ADC
UN successive approximation type ADC produce un'uscita digitale, che è approssimativamente uguale all'ingresso analogico utilizzando internamente la tecnica di approssimazione successiva.
Il block diagram di un'approssimazione successiva ADC è mostrato nella figura seguente
L'ADC ad approssimazione successiva consiste principalmente di 5 blocchi: generatore di segnale di clock, registro di approssimazione successiva (SAR), DAC, comparatore e logica di controllo.
Il working di un'approssimazione successiva ADC è la seguente:
Il control logic resetta tutti i bit di SAR e abilita il generatore del segnale di clock per inviare gli impulsi di clock al SAR, quando ha ricevuto il segnale di comando di avvio.
I dati binari (digitali) presenti in SARverrà aggiornato per ogni impulso di clock in base all'uscita del comparatore. L'output del SAR viene applicato come input del DAC.
DAC converte l'ingresso digitale ricevuto, che è l'uscita del SAR, in un'uscita analogica. Il comparatore confronta questo valore analogico $ V_ {a} $ con il valore dell'ingresso analogico esterno $ V_ {i} $.
Il output of a comparatorsarà "1" fintanto che $ V_ {i} $ è maggiore di $ V_ {a} $. Allo stesso modo, l'output del comparatore sarà "0", quando $ V_ {i} $ è minore o uguale a $ V_ {a} $.
Le operazioni menzionate nei passaggi precedenti verranno continuate fino a quando l'uscita digitale non sarà valida.
L'uscita digitale sarà valida quando sarà quasi equivalente al valore dell'ingresso analogico esterno corrispondente $ V_ {i} $.
Tipo di flash ADC
UN flash type ADCproduce un'uscita digitale equivalente per un ingresso analogico corrispondente in pochissimo tempo. Quindi, l'ADC di tipo flash è l'ADC più veloce.
Il circuit diagram di un ADC di tipo flash a 3 bit è mostrato nella figura seguente:
L'ADC di tipo flash a 3 bit è costituito da una rete di partitori di tensione, 7 comparatori e un codificatore di priorità.
Il working di un ADC di tipo flash a 3 bit è il seguente.
Il voltage divider networkcontiene 8 resistenze uguali. Una tensione di riferimento $ V_ {R} $ viene applicata all'intera rete rispetto al suolo. La caduta di tensione su ciascuna resistenza dal basso verso l'alto rispetto alla massa sarà costituita dai multipli interi (da 1 a 8) di $ \ frac {V_ {R}} {8} $.
L'esterno input voltage$ V_ {i} $ viene applicato al terminale non invertente di tutti i comparatori. La caduta di tensione su ciascun resistore dal basso verso l'alto rispetto alla massa viene applicata al terminale invertente dei comparatori dal basso verso l'alto.
Alla volta, tutti i comparatori confrontano la tensione di ingresso esterna con le cadute di tensione presenti sul rispettivo altro terminale di ingresso. Ciò significa che le operazioni di confronto vengono eseguite da ciascun comparatoreparallelly.
Il output of the comparatorsarà "1" fintanto che $ V_ {i} $ è maggiore della caduta di tensione presente sul rispettivo altro terminale di ingresso. Allo stesso modo, l'uscita del comparatore sarà '0', quando $ V_ {i} $ è minore o uguale alla caduta di tensione presente sul rispettivo altro terminale di ingresso.
Tutte le uscite dei comparatori sono collegate come ingressi di priority encoderQuesto encoder prioritario produce un codice binario (uscita digitale), che corrisponde all'ingresso ad alta priorità che ha '1'.
Pertanto, l'uscita dell'encoder prioritario non è altro che l'equivalente binario (digital output) della tensione di ingresso analogico esterno, $ V_ {i} $.
L'ADC di tipo flash viene utilizzato nelle applicazioni in cui la velocità di conversione dell'ingresso analogico in dati digitali dovrebbe essere molto elevata.