W tym artykule nauczymy Cię o przetwornikach analogowo-cyfrowych (ADC) i ich działaniu w różnych systemach elektronicznych. W tym poście omówiono działanie przetworników ADC, rolę, jaką odgrywają w konwersji danych oraz relacje między przetwornikami ADC i przetwornikami. Na koniec będziesz lepiej rozumieć te istotne komponenty nowoczesnej technologii.
Jak działa ADC?
Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) działa poprzez konwersję ciągłych sygnałów analogowych na dyskretne wartości cyfrowe, które mogą być przetwarzane przez systemy cyfrowe, takie jak mikrokontrolery lub komputery. Proces ten zazwyczaj obejmuje kilka kluczowych etapów: próbkowanie, kwantyzację i kodowanie.
- Sampling: ADC próbkuje sygnał analogowy w regularnych odstępach czasu, aby uchwycić jego wartość w określonych momentach czasu. Jest to niezbędne do dokładnego odwzorowania oryginalnego sygnału w formacie cyfrowym.
- Kwantyzacja: Po pobraniu próbki przetwornik ADC kwantyzuje próbkowane wartości na skończoną liczbę poziomów. Proces ten polega na zaokrągleniu próbkowanej wartości do najbliższej możliwej do przedstawienia wartości cyfrowej w oparciu o rozdzielczość przetwornika ADC. Na przykład 8-bitowy przetwornik ADC może reprezentować 256 różnych poziomów.
- Kodowanie: Na koniec skwantowane wartości są kodowane w postaci binarnej, tworząc cyfrowy sygnał wyjściowy, który może być przetwarzany przez obwody cyfrowe. Wynikowy sygnał cyfrowy jest sekwencją liczb binarnych, która odpowiada próbkowanemu przebiegowi analogowemu.
Co robi ADC?
Przetwornik ADC pełni kluczową funkcję polegającą na wypełnianiu luki pomiędzy światem analogowym a systemami cyfrowymi. Umożliwia różne zastosowania, takie jak nagrywanie dźwięku, gromadzenie danych z czujników i przetwarzanie wideo, poprzez konwersję rzeczywistych sygnałów analogowych na format możliwy do zinterpretowania przez urządzenia cyfrowe. Konwersja ta pozwala na bardziej precyzyjną analizę, przechowywanie i manipulację danymi w różnych dziedzinach, w tym w telekomunikacji, motoryzacji, oprzyrządowaniu medycznym i elektronice użytkowej.
Jak działa przetwornik?
Przetwornik to urządzenie, które przekształca jedną formę energii w inną. W kontekście pomiaru wielkości fizycznych przetworniki zazwyczaj przekształcają zjawiska fizyczne (takie jak temperatura, ciśnienie lub światło) na sygnał elektryczny, który można przetworzyć lub przesłać. Istnieją dwa główne typy przetworników:
- Aktywne przetworniki: Generują sygnał wyjściowy bezpośrednio z wejściowego źródła energii. Na przykład termopara generuje napięcie proporcjonalne do zmian temperatury.
- Przetworniki pasywne: wymagają zewnętrznego źródła zasilania do wytworzenia sygnału wyjściowego. Na przykład tensometr zmienia swój opór w odpowiedzi na odkształcenie mechaniczne.
Przetworniki są niezbędne do dokładnego przechwytywania i przekształcania zjawisk fizycznych na sygnały elektryczne do dalszego przetwarzania, często wykorzystując przetworniki ADC do reprezentacji cyfrowej.
Jak działa podwójny przetwornik całkujący?
Przetwornik z podwójnym całkowaniem to wyspecjalizowany typ przetwornika, który wykonuje całkowanie dwukrotnie, aby wytworzyć sygnał wyjściowy proporcjonalny do mierzonej wielkości fizycznej. Urządzenie to jest szczególnie przydatne do pomiaru wielkości takich jak przepływ czy przyspieszenie.
Zasada działania obejmuje dwa główne etapy:
- Pierwsza integracja: Przetwornik najpierw integruje sygnał wejściowy w czasie, tworząc sygnał reprezentujący obszar pod krzywą pierwotnego sygnału wejściowego. Ta integracja pomaga przekształcić sygnał wejściowy w łatwiejszy w obsłudze sygnał wyjściowy.
- Druga integracja: Dane wyjściowe pierwszej integracji są następnie ponownie integrowane. Wynikiem drugiego całkowania jest produkcja proporcjonalna do całkowitej skumulowanej ilości w czasie. Sygnał wyjściowy może być następnie dalej przetwarzany przez przetwornik ADC w celu uzyskania reprezentacji cyfrowej.
Przetworniki z podwójnym całkowaniem są cenione za wysoką dokładność i zdolność do wytwarzania stabilnych sygnałów wyjściowych w szerokim zakresie warunków.
Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł Ci poznać działanie przetworników ADC, ich rolę w przetwarzaniu sygnałów analogowych oraz sposób działania przetworników w tym środowisku. Zrozumienie tych pojęć jest kluczowe dla każdego, kto zajmuje się elektroniką, oprzyrządowaniem i różnymi zastosowaniami technologicznymi.
