Принцип работы ацп, сигма дельта ацп

Введение

Блок аналого-цифрового преобразователя представляет собой устройство, на вход которого подается аналоговый сигнал, а на выходе выдается цифровой код, пропорциональный поданному напряжению. АЦП является основой многих измерительных приборов, например, цифровых мультиметров, электронных весов, приборов для измерения температуры, давления и многих других…

АЦП может быть как отдельной микросхемой, так и быть в составе микроконтроллера. К1986ВЕ1QI, К1901ВЦ1QI, К1986ВЕ92QI, К1986ВК214 и К1986ВК234 содержат в себе интегрированный блок АЦП. Основные характеристики АЦП — это разрядность и время преобразования. Разрядность 12 бит, следовательно, АЦП может различать 212 = 4096 различных уровней подаваемого на вход напряжения. А время преобразования, в свою очередь, зависит от частоты, подаваемой на АЦП. По спецификации для осуществления преобразования требуется не менее 28 тактов синхронизации CLK, в качестве которой можно использовать как частоту процессора CPU_CLK, так и частоту ADC_CLK, формируемую в блоке «Сигналов тактовой частоты».

Стоит отметить, что согласно спецификации на микроконтроллеры, указанные в данной статье, частота тактирования (частота следования тактовых импульсов) АЦП не может превышать 14 МГц.

АЦП имеет следующие основные режимы работы:

-режим одиночного преобразования по одному каналу (с возможностью опроса бита окончания преобразования или с прерыванием по окончанию преобразования);

-режим многократного преобразования (по одному каналу/с автоматическим переключением нескольких каналов и возможностью использования прямого доступа к памяти).

Разрядность

Аналоговый сигнал представляется в виде последовательности и . Чем длиннее последовательность, тем больше приближен результат конвертации к реальному значению. Говоря о разрядности часто употребляют словосочетание «разрешающая способность» (англ. resolution). Это не одно и тоже, но эти величины связаны. Допустим напряжение некоторого сигнала меняется от 0 В до 5 В, а длина последовательности 8 бит (разрядность АЦП). Тогда 0 В в бинарном виде можно представить так (число 0):

xxxxxxxxxx

0x0000 0000

Соответственно 5 В (число 28 — 1 = 255):

xxxxxxxxxx

0x1111 1111

Реальное напряжение линейно проецируется на бинарное представление. Т.е. шаг квантования можно найти по формуле:

ВольтДеление

Разрядность	Уровней квантования	Вольт/Деление, = 3,3 В
8	256	0,012890625
10	1024	0,00322265625
12	4096	0,0008056640625
16	65536	0,00005035400390625
24	16777216	0,0000001966953277587890625

Если на входе 2,55 В (АЦП запитано так же от 5 В), тогда в бинарном виде мы получим:

xxxxxxxxxx

0x1000 0010

Как видите погрешность преобразования () равна 0,00859375 В. Такая разница называется ошибкой квантования (англ. quantization error).

Электронная игральная кость на PIC12F683

Электронная игральная кость позволяет быстро и динамично играть. Для устройства был использован корпус Z-47 размером 20x40x50 мм, выполненный из полупрозрачного красного пластика. Красные светодиоды, отображающие результат броска, были помещены под верхнюю крышку, благодаря чему не было необходимости сверлить в корпусе отверстия.

Сенсорный датчик был установлен на верхней части корпуса, что намного удобнее, чем кнопка. Использование такого решения было обусловлено опытом — в предыдущем устройстве мне пришлось несколько раз менять кнопку, которая не выдерживала такого интенсивного использования.

Источник

Возможно, вам также будет интересно

Все статьи цикла: Глава 1. ЦАП с токовым выходом Часть 2. ЦАП с токовым выходом, отдающим ток Часть 3. Упрощенные схемы ЦАП с токовым выходом, отдающим ток Введение Быстродействующие ЦАП используются в системах связи, испытательном оборудовании, медицинских прикладных системах, для промышленных применений, то есть там, где требуется генерация сигнала. Каждое из этих применений имеет свои

Введение Расчет сердечников дросселей и трансформаторов — этой темы, наверное, не удавалось избежать тем, кто начинал работу в области электроники. За прошедшие годы автору приходилось рассчитывать десятки дросселей и трансформаторов различной частоты и мощности, от единиц ватт до сотен киловатт, притом, что нужны были они, вначале, в одном экземпляре. Сегодняшняя действительность показывает, что среди методов

Начало описания языка Verilog и немного о VHDL для сравнения.

Прерывания по завершению преобразования

После инициализации АЦП с помощью функции ADC1_ITConfig разрешим прерывания по завершению преобразования. Затем функцией ADC1_Cmd (ENABLE) разрешаем работу АЦП. Как только АЦП выполнит преобразование, произойдет переход в функцию обработчика прерываний, в котором сначала будет выполнена проверка установки флага выхода за границы. Если значение на входе АЦП не попадает в обозначенные границы, загорается диод VD3. После этого считывается значение регистра ADC1_RESULT и накладывается маска, поскольку биты данного регистра содержат также номер канала. Сравнивается результат. Если верхнее значение границы было превышено, то вместе с VD3 горит диод VD4. При попадании значения на входе АЦП в нужный интервал все диоды погаснут. В конце обработчика выполняется очистка флагов.

Функция обработчика прерывания:

В режиме отладки можно посмотреть, как происходят изменения значения в регистре ADC1_RESULT в зависимости от изменения сопротивления подстроечного резистора, чтобы отловить момент выхода за объявленные границы (рисунок 3).

Расчет и измерение времени преобразования АЦП описано в статье «Расчет времени преобразования АЦП и время заряда внутренней емкости»

На микроконтроллерах

В некоторых случаях требуется «светофор местного значения», например, чтобы регулировать проезд автомобилей на автостоянку или на территорию гаражного кооператива, если въезд по различным причинам слишком узок для одновременного проезда двух машин. Здесь предлагается описание простого .

Здесь приводится описание цифровой шкалы для коротковолнового связного приемника, работающего в диапазонах 160м, 80м, 40м, 20м, 10м или любом из них. Шкала работает с двухстрочным ЖК-дисплеем. В его верхней строке показывает значение частоты в кГц,а в нижней длину волны в метрах. Внося .

Здесь описывается цифровой прибор на микроконтроллере, измеряющий скорость движения велосипеда. Индикатором служит ЖК-дисплей типа 1602А, он стандартный, на основе контроллера HD44780. Обозначение 1602А фактически значит, что он на две строки по 16 символов в строке. Используется только одна его .

Основой предлагаемого мультиметра является микросхема 16-битного двухканального дельта-сигма аналого-цифрового преобразователя (АЦП) AD7705. Широко распространенные мультиметры на основе АЦП двойного интегрирования ICL7106 обеспечивают отображение результата преобразования числом, не превышающим 1999, что соответствует, без учета знака, 11-битному АЦП, за вычетом 48 единиц счёта.

Схема и описание самодельного реле времени на AVR микроконтроллере ATtiny2313 с индикатором фирмы Data Vision. Реле времени (таймеры), пожалуй, одна из самых массовых разработок конструкторов электронных техники. Автор предлагает вариант 4-х канального реле времени, разработанного на базе микроконтроллера семейства AVR и жидкокристаллического индикатора фирмы Data Vision. Принципиальная схема реле времени .

Этот макет светофорного управления движения на перекрестке можно использовать в различных играх по изучению правил дорожного движения. Он может быть сделан как в миниатюрном, настольном варианте для передвижения по нему игрушечных моделей машин и кукол-пешеходов, так и в варианте для детского .

Схема самодельного кодового замка, построенного на микроконтроллере PIC16F628A и транзисторах, имеет цифровое табло. Этот замок можно использовать для ограничения доступа в помещение, гараж, дом, сейф, шкаф. Его исполнительным устройством может служить механизм запирания двери автомобиля .

Предлагаемые часы показывают текущее время и дату, обладают функциями будильника. Их особенность — использование газоразрядных цифровых индикаторов ИН-12. Подобные индикаторы широко применялись в электронных часах и цифровых измерительных приборах в семидесятые годы прошлого века. Индикаторы .

Схема самодельного устройства, автоматически включающего и выключающего принудительную вентиляцию помещения. Работа устройства осуществляется в зависимости от относительной влажности воздуха в помещении и скорости её изменения. Оно не содержит дефицитных деталей и может быть помещено в стандартный .

Схема самодельных двоичных часов на микроконтроллере PIC16F628A и светодиодах. Эти необычные карманные часы могут стать оригинальным подарком. Индикатор времени в них построен всего на шести единичных светодиодах. Секрет в том, что число часов и число минут текущего времени отображаются ими .

Источник

Step 9: Preparing the Test

To test the DAQ shield, I have decided to use a simple potentiometer.

A potentiometer has 3 pins — connect the leftmost to +5V, the rightmost to GND and the middle to the AIN1+ on the DAQ shield.

Connect the Arduino to your PC with an USB cable.

Several things can happen when you connect the Arduino to your PC:

a) absolutely nothing
b) Arduino and/or DAQ shield release a puff of blue smoke
c) Arduino and/or DAQ shield catches fire

If nothing happens, you may be on the road to success. This would mean the drivers are properly installed and you have soldered everything right. There is an off chance something is not properly connected — but you should have caught that if you did the testing as you were supposed to.

Now, regarding b) and c): depending on the severity of your situation, you should probably buy new parts and start from scratch. Or in extreme cases, contact your local fire department.

Step 14: Modifying Sampling Rate and Gain

Maybe you won’t need such big sampling rate or your signal is very weak and you need to amplify it. In those cases, you will have to modify the AD770X library and re-upload that Arduino sketch.

Open the AD770x.cpp in My Documents/Arduino/Libraries/AD770X. There is a piece of code at the bottom of the file:

void AD770X::init(byte channel) {<br>    init(channel, CLK_DIV_1, BIPOLAR, GAIN_1, UPDATE_RATE_500);
}

To modify the number of samples per second, you have to change the UPDATE_RATE_500 constant. Here’s what options are available:

UPDATE_RATE_20
UPDATE_RATE_25
UPDATE_RATE_50
UPDATE_RATE_60
UPDATE_RATE_100
UPDATE_RATE_200
UPDATE_RATE_250
UPDATE_RATE_500

If you need to modify the gain, here are the options:

GAIN_1
GAIN_2
GAIN_4
GAIN_8
GAIN_16
GAIN_32
GAIN_64
GAIN_128

When you are done modifying, save the AD770x.cpp file and re-upload that Arduino sketch.

IMPORTANT:

The DAQ is currently only using the AIN1 input. If you want to use the AIN2, you will have to modify both the Arduino sketch and the Python scripts!

Амперметр на PIC16F684 и ACS712

Этот цифровой амперметр выполнен на базе микроконтроллера PIC16F684 и датчике тока ACS712. Значение измеренного постоянного или переменного тока будет отображаться на 3-х разрядном семисегментном индикаторе с разрешением 100 мА. В проекте используется датчик ACS712ELCTR-30A-T от Allegro (я заказал его на Amazon). Он может измерять переменный или постоянный ток до 30А с чувствительностью выхода 66 мВ/А.

Микроконтроллер PIC16F684 считывает аналоговый уровень с выхода датчика тока ACS712 и преобразует его в цифровое значение для отображения на семисегментном индикаторе. Здесь применены индикаторы с общим анодом и управляются они транзисторами PNP. Фактически, это схема применяется для измерения постоянного тока, например, солнечной панели, поребления батареи, для зарядки аккумулятора.

Полный текст программы

C++

#include <avr/io.h>

unsigned int ADC_read(unsigned char chnl)
{
chnl= chnl & 0b00000111; // выбор канала АЦП от 0 до 7
ADMUX = 0x40; //выбран канал A0
ADCSRA|=(1<<ADSC); // старт преобразования
while(!(ADCSRA & (1<<ADIF))); // ждем окончания преобразования
ADCSRA|=(1<<ADIF); // очистим ADIF когда преобразование закончится
return (ADC); //возвращаем рассчитанное значение АЦП
}

int main(void)
{
PORTC = 0xFF; //устанавливаем на всех контактах PORTC логические «1»
ADMUX=(1<<REFS0); // выбор внутреннего опорного напряжения
ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0); // разрешаем АЦП и устанавливаем коэффициент деления предделителя = 128

int i = 0; // определяем переменную типа integer чтобы хранить в ней значение АЦП

while (1)
{

i = ADC_read(0); // сохраняем рассчитанное значение АЦП в переменной i
PORTC = i; // передаем значение АЦП на контакты portc
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

#include <avr/io.h>

unsignedintADC_read(unsignedcharchnl)

{

chnl=chnl&0b00000111;// выбор канала АЦП от 0 до 7

ADMUX=0x40;//выбран канал A0

ADCSRA|=(1<<ADSC);// старт преобразования

while(!(ADCSRA&(1<<ADIF)));// ждем окончания преобразования

ADCSRA|=(1<<ADIF);// очистим ADIF когда преобразование закончится

return(ADC);//возвращаем рассчитанное значение АЦП

}

intmain(void)

{

PORTC=0xFF;//устанавливаем на всех контактах PORTC логические «1»

ADMUX=(1<<REFS0);// выбор внутреннего опорного напряжения

ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0);// разрешаем АЦП и устанавливаем коэффициент деления предделителя = 128

inti=;// определяем переменную типа integer чтобы хранить в ней значение АЦП

while(1)

{

i=ADC_read();// сохраняем рассчитанное значение АЦП в переменной i

PORTC=i;// передаем значение АЦП на контакты portc

}

Step 2: Soldering the ADC Board to the ProtoShield

This ADC board is great because you can sample an analog signal with 16 bits at 500 samples per second! It also has a built-in gain control, filters, etc. But first we need to properly connect it.

The ADC board comes with yellow piece of 4 pin headers which needs to be soldered to the ADC board as well as the ProtoShield.

Take the ProtoShield and put it’s top side up (the side with female pin headers).
Place the yellow pin header as indicated on the first image. It is important to position it in the right spot — one row below the top row of ProtoShield pin holes, and such that the columns it is covering are without any markings.
The pins on the yellow piece are of 2 different lengths with respect to the yellow plastic. Make sure that the shorter pins are on top.
Put the ADC board on the ProtoShield — align holes on the ADC board with pins from the yellow pin header.
Solder the pins
Turn the ProtoShield upside down and solder the ADC board to the ProtoShield

Разрядность АЦП

Разрядность АЦП — это разрядность его выходного сигнала. То есть количество битов в числе, которое получается на выходе АЦП.

Например, 8-разрядный АЦП может выдать 28 = 256 значений — от 0 до 255 (если речь идёт о положительных числах).

Это значит, что измеряемый диапазон (сигнал на входе АЦП или на аналоговом входе микроконтроллера) мы можем разбить на 256 значений. Таким образом мы можем определить точность измеряемого значения, которую может обеспечить данный АЦП. Сделать это можно по формуле:

Х = Д / 2Р

Где Р — это разрядность АЦП, Д — диапазон измеряемых значений, Х — точность (дискретность).

Например, если вам надо измерять напряжение в диапазоне 0…9В, то Д = 10. А если в диапазоне -5…15В, то Д = 21 (не забываем про ноль).

Например, если у нас 8-разрядный АЦП, и мы хотим измерять напряжение в диапазоне 0…255В, то точность измерений будет:

256 / 28 = 256 / 256 = 1 В

Если же мы хотим измерять напряжение с этим же АЦП в диапазоне 0…15В, то точность измерений будет:

16 / 28 = 16 / 256 = 0,0625 В

Из этого следует, что для того, чтобы повысить точность, требуется либо сузить диапазон измеряемых значений, либо повысить разрядность АЦП. Например:

256 / 212 = 256 / 4096 = 0,0625 В

То есть 12-разрядный АЦП обеспечит уже довольно высокую точность даже при измерении сигналов с относительно большим диапазоном значений.

Разумеется, измерять можно не только напряжение, но и другие физические величины — это
зависит от датчика, который подключен к АЦП. Но для АЦП безразлично, что измерять.
Он всего лишь преобразует аналоговый сигнал в цифровой. А о том, как получить
аналоговый сигнал нужной формы на входе АЦП, должен позаботиться разработчик
устройства на микроконтроллере.

АЦП микроконтроллера обычно измеряет только напряжение в диапазоне от 0 до напряжения питания микроконтроллера.

Бегущая строка на PIC18F2550

Данный дисплей состоит из пяти матриц размером 8×8 и может отображать в виде бегущей стороки 10 различных сообщений, до 60 символов в каждом. Сообщения можно редактировать и отправлять в матричный дисплей используя приложение для ПК, созданное с помощью Visual Basic. Когда устройство отключено от ПК, на дисплее отображается сообщение по умолчанию.

Основной частью схемы является микроконтроллер PIC18F2550, он был использован здесь потому что имеет встроенный приемопередатчик USB, который используется для связи с ПК. Порт B контроллирует ряды матриц. Так как микроконтроллер не справляется с большой нагрузкой эти контакты порта подключаются к дисплею через микросхему ULN2803, которая состоит из 8 ключей Дарлингтона. На схеме показаны 8 элементов логическое «НЕ», эти элементы используются только для симуляции в Proteus. Таким образом, при сборке платы их необходимо заменить на ULN2803.

Особенности AD7730 и AD7731

AD7730 является специализированной микросхемой, предназначенной для работы с мостовыми датчиками — не зря сама Analog Devices окрестила ее как Brige Transducer ADC. Она имеет две пары дифференциальных входов (рис. 12), оба вывода одной из которых могут быть использованы в качестве цифровых выходов для управления теми или иными микросхемами или устройствами. Кроме того, AD7730 имеет два выхода (ACX и ACX), позволяющие изменять полярность сигнала, возбуждающего мостовую схему (и корректно учитывать его при измерении), что повышает точность преобразования.

Рис. 12

Рис. 13

Поясним сказанное. На рис. 13 изображена упрощенная схема мостового датчика, в одной из сигнальных цепей которого (верхней) сидит некая паразитная ЭДС Eos, вносящая ошибку в результат преобразования. Разность потенциалов между сигнальными проводами в случае, когда нижний (по схеме) вывод моста заземлен (normal drive voltages), равна Va = Vo + Eos, где Vo — сигнал непосредственно с выхода моста. Если же на нижний по схеме вывод моста подано возбуждающее напряжение, а верхний заземлен (reverse drive voltages), то разность потенциалов составит Vb = — Vo + Eos. Разность Va — Vb будет равна 2Vo, то есть окажется независимой от Eos, в качестве которой чаще всего оказывается какая-то неучтенная термо-ЭДС.

На рис. 14 приведена схема, реализующая подобное включение мостового источника с учетом особенностей AD7730. Сигналы на выходах ACX и ACX противофазны и меняются с частотой, устанавливаемой при настройке микросхемы. Единичный уровень на выходе ACX соединяет верхний вывод моста с питающим напряжением, нижний — с землей, а единица на ACX — наоборот.

Рис. 14

Еще одной особенностью AD7730 является наличие программно регулируемого встроенного 6-разрядного ЦАП, сигнал с которого суммируется (или вычитается) из входного перед усилением внутренним усилителем микросхемы. Если мост возбуждается напряжением 5 В, то диапазон напряжений, вырабатываемых ЦАП, составляет –77,5 мВ … +77,5 мВ с дискретностью 2,5 мВ.

Внутреннее строение AD7730 близко к AD7714, но несколько сложнее — в ней появились регистры, отсутствующие в последней — в частности, регистр ЦАП. Ряд регистров имеет большую разрядность — например, вместо 8-разрядных верхнего и нижнего регистров фильтра в AD7730 присутствует один регистр фильтра, но 24-разрядный, вместо 8-разрядного регистра режима — 16-разрядный. Но в целом работа с AD7730 схожа с таковой у AD7714.

Еще одной заслуживающей внимания особенностью AD7730 является возможность работы в режиме непрерывного чтения выбранного регистра (данных или состояния). Режим включается установкой в 1 соответствующего бита в регистре обмена (в AD7714 этот бит не задействован). При необходимости этот режим может быть отключен.

AD7731 отличается от AD7730 по входам — у нее, как у AD7714, три пары дифференциальных входов, допускающих переконфигурирование в пять независимых псевдодифференциальных. У нее нет выводов ACX и ACX.

В качестве цифровых выходов могут использоваться AIN3 и AIN4. Внутри в AD7731 отсутствует ЦАП и связанный с ним регистр (рис. 15). В остальном же AD7730 и AD7731 очень близки, разве что последняя несколько более быстродействующая.

Рис. 15

5.2. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

ЦАП служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал. ЦАП широко применяется в различных устройствах автоматики для связи контроллеров, вырабатывающих сигналы управления в виде цифрового кода, с аналоговыми элементами системы.

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода.

ЦАП преобразует цифровой двоичный код а, а₁, а₂, .. а_п-1 в аналоговую величину, обычно напряжение U_вых.. Каждый разряд двоичного кода имеет определенный вес i-го разряда вдвое больше, чем вес (i-1)-го. Работу ЦАП можно описать следующей формулой:

где e = — напряжение, соответствующее весу младшего разряда, а_i— значение i -го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например, числу 1001 соответствует: U_вых=e*(0*1+0*2+1*4+1*8)=12*e.

Точность преобразования: ,и для .

Выбором е можно установить требуемый масштаб аналоговой величины. На рисунке 49 приведена схема цифро-аналогового преобразователя.

Рис. 49. Схема цифро-аналогового преобразователя

В регистр записывается двоичный код выходного сигнала, на выходе сумматора формируется аналоговый эквивалентный сигнал. Этот сигнал имеет ступенчатую форму (рис. 50) и для его сглаживания нужен фильтр низкой частоты.

Рис. 50. Сигналы на выходе сумматора и фильтра

5.3. Типовые схемы АЦП

Существуют различные типы АЦП. Мы остановимся лишь на тех типах, которые получили в настоящее время наибольшее распространение.

АЦП параллельного типа является самым быстродействующим. У него существенно меньше, чем у других АЦП время преобразования (tпр). Структурная схема АЦП параллельного типа приведена на рис. 51.

Рис. 51. Схема АЦП параллельного типа

Здесь входная аналоговая величина U_вх с выхода схемы ВХ сравнивается с помощью 2n+1 – 1 компараторов с 2(2n-1) эталонными уровнями, образованными делителем из резисторов равного сопротивления. На вход делителя подается стабилизированное опорное напряжение U_оп. При этом срабатывают те (m) младших компараторов, на входе которых уровень сигнала выше эталонного уровня. На выходах этих компараторов образуется единичный код, на выходе остальных (n-m) нулевой код. Код с выхода компараторов затем с помощью специального кодера-дешифратора преобразуется в двоично-кодированный выходной сигнал.

Погрешность АЦПП определяется неточностью и нестабильностью эталонного напряжения, резистивного делителя и погрешностями компараторов. Значительную роль могут играть входные токи компараторов, если делитель недостаточно низкоомный. Основной недостаток требуется набор прецизионных сопротивлений.

АЦП последовательного приближения является наиболее распространенным. Существует много различных вариантов схемы такого АЦП. Структурная схема АЦППП со счетчиком приведена на рисунке 52. Схема работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал Х перед началом преобразования запоминается схемой выборки – хранения (В/Х), что необходимо, так как в процессе преобразования необходимо фиксировать значение аналогового сигнала. Сигнал с выхода схемы выборки – хранения подается на один из входов компаратора, на второй вход которого подается сигнал с выхода ЦАП. Состояние ЦАП определяется кодом, хранящимся в запоминающем устройстве (ЗУ), а этот код соответствует в свою очередь состоянию счетчика, входящего в состав устройства управления (УУ).

В начальный момент времени счетчик обнулен, на выходе ЦАП нулевой сигнал, на выходе компаратора сигнал логической единицы.

Рис. 52. Схема АЦП последовательного приближения

Далее по команде “Пуск” с генератора G на счетчик подаются тактовые счетные импульсы; код на выходе счетчик последовательно увеличивается; соответственно увеличивается напряжение на выходе ЦАП. Как только оно сравнивается с входным аналоговым сигналом, срабатывает компаратор, процесс счета останавливается и на выходе ЗУ формируется двоичный цифровой код, соответствующий входному аналоговому сигналу.

Погрешность АЦП определяется разрядностью АЦП, неточностью ЦАП, зоной нечувствительности и т. д.

, например для n=8 имеем d=100/256=0,4%.

На входе АЦП тоже включают аналоговый фильтр нижних частот, для уменьшения помех, после АЦП. В системах управления обязательно используют цифровой фильтр для усреднения сигнала, устранения влияния помех и субчастот.

Особенности AD7710 — AD7713

Не вдаваясь в отличия от AD7714 во внутренней структуре (для знакомства с ними рекомендуем читателям каталоги Analog Devices), кратко ознакомимся с основными аппаратными особенностями остальных микросхем рассматриваемого семейства.

AD7710-AD7712 снабжены встроенными источниками опорного напряжения 2,5 В, что удобно при работе с датчиками, вырабатывающими ЭДС без пропускания через них какого-либо тока от внешнего источника — например, с термопарами или фотодиодами. AD7710 имеет два независимых дифференциальных входа, а AD7711 — один независимый дифференциальный и один обычный (относительно общего провода). Функциональные схемы этих микросхем приведены на рис. 6 и 7 соответственно.

Рис. 6

Рис. 7

Далее, AD7711 имеет два встроенных источника стабильного тока 200 мкА. Их использование позволяет строить трехпроводные схемы измерения температуры на термосопротивлениях. Одна из таких схем приведена на рис. 8. Падение напряжения на проводе RL1 компенсируется таковым на RL2. Стекают на «землю» эти токи по проводу RL3.

Рис. 8

Рис. 9

В схеме на рис. 9 один из этих токов, протекая дополнительно через прецизионный резистор сопротивлением 12,5 кОм, создает на нем падение напряжения 2,5 В, которое используется в качестве опорного. Как и в схемах на рис. 4 и 5, такая завязка делает устройство нечувствительным к нестабильности тока, протекающего через термосопротивление, независимо от того, где формируется этот ток.

AD7712 лишена источников тока. Дифференциальный вход ее такой же, как у вышеперечисленных микросхем, а обычный предназначен для работы с сигналами относительно высокого уровня, поскольку микросхема снабжена встроенным аттенюатором (рис. 10).

Рис. 10

Рис. 11

Аналогичный вход для сигналов высокого уровня есть и у AD7713 (рис. 11). Но в отличие от предыдущей, она к тому же имеет два (а не один) дифференциальных входа и два встроенных 200-микроамперных источника тока. Для того чтобы реализовать эти возможности, не увеличивая числа выводов микросхемы, разработчикам пришлось удалить из AD7713 встроенный источник опорного напряжения— как мы уже могли убедиться, в наиболее типичных применениях микросхемы его с успехом заменяет прецизионный резистор.

Выводы

Каждая технология АЦП имеет свои преимущества. И поскольку сферы применения слишком различны, нельзя сказать, что одна из них лучше другой в целом. Тем не менее, можно утверждать, что одна из них лучше другой по ряду критериев современных систем:

Критерий	АЦП последовательного приближения	Дельта-сигма (ΔΣ) АЦП
Требуется максимальное разрешение амплитудной оси (даже для медленных сигналов, таких как термопары)	Обычно максимум 16 или 18 бит	Предпочтительнее. Разрешение 24 бита фактически является современным стандартом среди дельта-сигма плат.
Необходимо использовать недорогую мультиплексную АЦ-плату	Единственный вариант. Можно мультиплексировать один АЦП РПП на нескольких каналах для создания недорогих систем сбора данных, если небольшие искажения не критичны.	Н/Д
Требуется максимально возможная частота выборки	Предпочтительнее. Существуют АЦП последовательного приближения для сбора данных с частотой выборки до 10 Мвыб./с.	Встроенный ЦОС-процессор ограничивает макс. частоту выборки дельта-сигма АЦП по сравнению с АЦП РПП.
Желательна фильтрация-сглаживание	Дорого и сложно добавить в АЦП последовательного приближения.	Предпочтительнее, поскольку фильтрация сглаживания встроена в дельта-сигма АЦП.
Требуется максимальное соотношение «сигнал-шум»		Единственный вариант. Возможно достижение 160 дБ с помощью запатентованной технологии DualCoreADC компании Dewesoft.
В основном будут регистрироваться искусственные сигналы (например, прямоугольные)	Лучше воспроизводит прямоугольные волны.

Хотя знаковыми решениями Dewesoft являются 24-битные дельта-сигма АЦП и технология DualCoreADC, компания также использует 16-битные АЦП последовательного приближения для достижения максимальной частоты выборки 1 Мвыб./с в линейке систем сбора данных SIRIUS. Мощная фильтрация-сглаживание в форме фильтров 100 кГц 5-го порядка реализована в системах Dewesoft на базе последовательного приближения. В цифровой области предусмотрен дополнительный фильтр (Бесселя, Баттерворта (или обходной) на выбор) вплоть до 8-го порядка.

Выбор технологии АЦП должен основываться на условиях применения. Если вы в основном имеете дело со статическими и квазистатическими (медленными) сигналами, вам нужна не сверхскоростная система, а как можно большее разрешение амплитудной оси.

Фиксированные системы, используемые в промышленности, как правило, имеют стандартные требования, что упрощает задачу выбора.

Выбор в случае систем сбора данных сложнее: одна и та же система должна удовлетворять разным сферам применения. Прежде всего необходимо учитывать оптимальную производительность и защиту от шума, искажения и износа.