Дифференциальный вход ацп
Тема в разделе » Глядите, что я сделал «, создана пользователем parovoZZ , 13 дек Войти или зарегистрироваться. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Дифференциальный вход для схемы АЦП
- Поваренная книга разработчика аналоговых схем: аналого-цифровые преобразователи 5
- Пример использования термина
25. Аналогово-цифровой преобразователь ADC
- Аналого-цифровой преобразователь
- Аналого-цифровой преобразователь
- Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллеров AVR
- Прецезионный АЦП для электронных весов на HX711
- Дифференциальный вход для схемы АЦП
Аналогово-цифровой преобразователь ADCПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Программирование МК PIC. Урок 25. Модуль ADC (АЦП). Измеряем напряжение. Часть 1
Дифференциальный вход для схемы АЦП
Автор: AntonChip. Дата публикации: 16 мая Аналого-цифровые преобразователи АЦП являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.
Обычно число каналов равно 8, но в разных моделях оно может варьировать от 4 каналов в младших моделях семейства Tiny, 6 в ATmega8, до 16 каналов в ATmega Многоканальность означает, что на входе единственного модуля АЦП установлен аналоговый мультиплексор, который может подключать этот вход к различным выводам МК для осуществления измерений нескольких независимых аналоговых величин с разнесением по времени.
Входы мультиплексора могут работать по отдельности в несимметричном режиме для измерения напряжения относительно «земли» или в некоторых моделях объединяться в пары для измерения дифференциальных сигналов. Иногда АЦП дополнительно снабжается усилителем напряжения с фиксированными значениями коэффициента усиления 10 и Сам АЦП представляет собой преобразователь последовательного приближения с устройством выборки-хранения и фиксированным числом тактов преобразования, равным 13 или 14 для дифференциального входа; первое преобразование после включения потребует 25 тактов для инициализации АЦП.
Тактовая частота формируется аналогично тому, как это делается для таймеров— с помощью специального предделителя тактовой частоты МК, который может иметь коэффициенты деления от 1 до Но в отличие от таймеров, выбор тактовой частоты АЦП не совсем произволен, т. Поэтому коэффициент деления следует выбирать таким, чтобы при заданном «кварце» тактовая частота АЦП укладывалась в рекомендованный диапазон кГц т.
Увеличение частоты выборки допустимо, если не требуется достижение наивысшей точности преобразования. Для достижения этого результата необходимо принимать специальные меры: не только «вгонять» тактовую частоту в рекомендованный диапазон, но и снижать по максимуму интенсивность цифровых шумов. Для этого рекомендуется, как минимум, не использовать оставшиеся выводы того же порта, к которому подключен АЦП, для обработки цифровых сигналов, правильно разводить платы, а как максимум — дополнительно к тому еще и включать специальный режим ADC Noise Reduction.
Отметим также, что АЦП может работать в двух режимах: одиночного и непрерывного преобразования.
Второй режим целесообразен лишь при максимальной частоте выборок. В остальных случаях его следует избегать, т. Для разрешения работы АЦП необходимо записать лог. Если АЦП будет выключено во время цикла преобразования, то преобразование завершено не будет в регистре данных АЦП останется результат предыдущего преобразования.
Режим непрерывных измерений активизируется установкой бита ADFR бит 5 этого же регистра. В ряде моделей Mega этот бит носит наименование ADATE , и управление режимом работы производится сложнее: там добавляются несколько режимов запуска через различные прерывания в т.
Если выбран режим запуска не от внешнего источника, то преобразование запускается установкой бита ADSС бит 6. При непрерывном режиме установка этого бита запустит первое преобразование, затем они будут автоматически повторяться.
В режиме однократного преобразования, а также независимо от установленного режима при запуске через прерывания в тех моделях, где это возможно установка бита ADSС просто запускает одно преобразование.
При наступлении прерывания, запускающего преобразование, бит ADSС устанавливается аппаратно. Отметим, что преобразование начинается по-фронту первого тактового импульса тактового сигнала АЦП, а не самого контроллера! По окончании любого преобразования и в одиночном, и в непрерывном режиме устанавливается бит ADIF бит 4.
Для работы с АЦП необходимо еще установить его тактовую частоту. Коэффициент деления частоты тактового генератора МК устанавливается по степеням двойки, все нули в этих трех битах соответствуют коэффициенту 2, все единицы — Оптимальная частота преобразования лежит в диапазоне кГц, так что, например, для тактовой частоты МК, равной 4 МГц, коэффициент может иметь значение только 32 состояние битов ADPS При тактовой частоте 16 МГц в допустимый диапазон укладывается только коэффициент Выборка источника опорного напряжения производится битами REFS Напряжение этого внешнего источника может лежать в пределах от 2 В до напряжения питания аналоговой части AVcc а оно, в свою очередь, не должно отличаться от питания цифровой части более чем на 0,3 В в большую или меньшую сторону.
Предусмотрен и встроенный источник задается REFS Поскольку результат разрядный, то по умолчанию старшие 6 битов в регистре ADCH оказываются равными нулю. Следовательно, даже если момент между чтением регистров попал на фронт 14 15 такта АЦП, когда данные в них должны меняться, значения прочитанной пары будут соответствовать друг другу, пусть и результат этого преобразования пропадет.
В противоположном порядке читать эти регистры не рекомендуется. В этом случае, если хватает 8-разрядного разрешения результата, можно прочесть только значение ADCH. Их значения выбирают нужный канал в обычном недифференциальном режиме, когда измеряемое напряжение отсчитывается от «земли». Последние два значения этих битов для семейства Mega и в большинстве моделей или и для ATmega8 выбирают режимы, когда вход АЦП подсоединяется к опорному источнику компаратора 1,22 В или к «земле» соответственно, что может использоваться для автокалибровки устройства.
Остальные комбинации разрядов MUX предназначены для установки различных дифференциальных режимов — в тех моделях, где они присутствуют, в других случаях эти биты зарезервированы как в моделях Atmega8, ATmega и др.
Дело в том, что в ряде моделей на входе АЦП имеется встроенный усилитель, с коэффициентом 1х, 10х и х коэффициент выбирается теми же битами MUX По умолчанию результат преобразования выравнивается вправо старшие 6 разрядов регистра ADCH — незначащие.
Однако он может выравниваться и влево младшие 6 разрядов регистра ADCL — незначащие. Благодаря этому можно быть уверенным, что при чтении регистров в них будут находиться составляющие одного и того же результата. Соответственно, если очередное преобразование завершится до обращения к регистру ADCH , результат преобразования будет потерян. С другой стороны, если результат преобразования выравнивается влево и достаточно точности 8-разрядного значения, для получения результата можно прочитать только содержимое регистра ADCH.
Для недифференциального режима АЦП, когда напряжение отсчитывается от «земли», результат преобразования определяется формулой:. Реальная точность преобразования в дифференциальном режиме равна 8 разрядам. Для практического изучения АЦП напишем программу светодиодного индикатора напряжения. Как и в прошлых примерах будем использовать микроконтроллер Atmega8. Восемь индикаторов подключаем к порту D контроллера, это будет линейная шкала уровня сигнала от 0 до 5V. Схема устройства представлена ниже:.
К точности АЦП в этом устройстве предъявляются наименьшие требования. Это значение потом сравниваем с предварительно расчитанными константами. Если значение ADC больше константы загорается один светодиод, если значение ADC больше второй константы загораются уже два светодиода и т.
Константы высчитываются так: так как АЦП ти битный, число раскладываем на 8 равных частей, а по формуле уже вычисляем эти значения в Вольтах. Энциклопедия радиолюбителя Онлайн калькуляторы. Делаем светодиодный индикатор напряжения Для практического изучения АЦП напишем программу светодиодного индикатора напряжения.
Схема устройства представлена ниже: К точности АЦП в этом устройстве предъявляются наименьшие требования.
Частота тактового генератора контроллера 8MHz. В ряде моделей Mega этот бит носит наименование ADATE, и управление режимом работы производится сложнее: там добавляются несколько режимов запуска через различные прерывания в т. В режиме однократного преобразования, а также независимо от установленного режима при запуске через прерывания в тех моделях, где это возможно установка бита ADCS просто запускает одно преобразование.
При наступлении прерывания, запускающего преобразование, бит ADCS устанавливается аппаратно. Остальные комбинации разрядов MUX предназначены для установки различных дифференциальных режимов — в тех моделях, где они присутствуют, в других случаях эти биты зарезервированы как в моделях Atmega8, ATmegal63 и др.
Делаем цифровой вольтметр 0 — 25V. Как реализовать шкалу, чтоб всегда горел только один светодиод соответствующег о напряжения???? Как реализовать шкалу, чтоб всегда горел только один светодиод соответствующего напряжения???? Хороший проект и очень нужный!!! У меня возникли проблемы при компеляции кода! Пробую сделать на ATmega Выложите весь код 42 поста.
И есть ещё задумка , при минимальном напряжении сделать мерцание светодиода и подключить активный зумер!
Слаб ещё в програмировани микроконтроллер ов нужна помощь! Заранее благодарен за понимание! Подскажите пожалуйста алгоритм опроса 2-х каналов АЦП для замера двух источников напряжения.
Буду очень признателен если покажете в коде на С. Заранее благодарен. Подскажите как повторить «Аналого-цифров ой преобразователь микроконтроллер ов AVR» в протеусе? Повторив код и проверив в протеусе все светодиоды горят. Подскажите как повторить «Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллеров AVR» в протеусе? Обновить список комментариев. Добавить комментарий. Запомнить меня. Архив для статьи «Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллеров AVR».
Размер файла:
Поваренная книга разработчика аналоговых схем: аналого-цифровые преобразователи 5
Аналого-цифровой преобразователь [1] [2] [3] АЦП , англ. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код.
Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП.
изводительных АЦП последовательного при- ближения, выпускаемых Analog Devices Inc. Дифференциальный вход микросхемы по- зволяет.
Пример использования термина
Требуемая точность и динамический диапазон цифровой системы управления определяют разрядность АЦП и отношение сигнал-шум на его входе. Конкретный тип АЦП, в свою очередь определяет диапазон изменения сигнала на своем входе. Однако, аналоговые сигналы обратных связей, поступающие с датчиков системы, в общем случае, не согласованы по уровню с используемым АЦП. Кроме того, на полезные сигналы обратных связей налагаются сигналы помех конечной величины, определяющие конечное отношение сигнал-шум на входе системы. Это отношение может быть значительно меньше, чем значение, требуемое в соответствии с заданной точностью. Задача приведения в соответствие уровня входного сигнала с уровнем АЦП и подавления излишних помех, присутствующих в нем называется нормализацией аналогового сигнала.
Общепринятая структурная схема канала сбора данных представлена на рис. Она состоит из предварительного усилителя, аналогового фильтра и АЦП. Одной из основных задач предварительного усилителя является масштабирование входного сигнала для приведения его в соответствие с требуемым диапазоном изменения входного сигнала АЦП. В этом случае задачу масштабирования может решить простейший каскад неинвертирующего усилителя на операционном усилителе ОУ рис.
25. Аналогово-цифровой преобразователь ADC
В техническом описании они обеспечивают схему пробоотбора с трансформатором в нем. Существует также схема, созданная инструментом топологии TI TI. Он использует дифференциальный операционный усилитель. Это верно? Есть ли причина, по которой я должен использовать одну цепь над другой?
Модуль АЦП предназначен для преобразования аналоговых напряжений в цифровой код.
Аналого-цифровой преобразователь
В настоящее время среди быстродействующих аналого-цифровых преобразователей наибольшее применение нашли конвейерные АЦП.
Базовым блоком конвейерных аналого-цифровых преобразователей является устройство выборки-хранения УВХ. Основой устройства является дифференциальный операционный усилитель ДОУ. На рис. Характеристическая частота фильтра.
Аналого-цифровой преобразователь
Высокопроизводительные АЦП обычно работают или от одного источника питания в диапазоне от 1. Эти буферные усилители обычно имеют один выход, однако при использовании дифференциального АЦП лучше делать дифференциальные выходы, чтобы полностью реализовать достоинства дифференциальной обработки — увеличение динамического диапазона, подавление синфазной помехи. На рис. Дифференциальный усилитель A1 сконфигурирован на коэффициент усиления 0. Сигнал с выхода этого усилителя подается на не инвертирующий вход усилителя A2 и инвертирующий вход усилителя A3. Усилители A2 и A3 также работают с коэффициентом усиления 0. V CM устанавливает общее синфазное смещение дифференциального выхода.
Попробовал задействовать дифференциальный режим на меге Пробовал оба входа АЦП замыкать (в том числе программно.
Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллеров AVR
Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников ко входам компараторов напряжения. Для этого в отличие от известного быстродействующего аналого-цифрового преобразователя с дифференциальным входом в данном изобретении первый источник входного напряжения соединен со входом первого дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы, а второй источник входного противофазного напряжения связан со входом второго дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы.
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных устройств обработки аналоговой информации, измерительных приборах, системах телекоммуникаций и т.
Прецезионный АЦП для электронных весов на HX711
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Аналогово-цифровое преобразование ЛЕКЦИЯ
Может быть при измерении переменного напряжения не надо вводить в сигнал постоянное положительное смещение? Смещение надо в любом случае. Дифф имеет смысл если сигнал датчика тоже дифф,. Gmail, дифф входы бывают двух типов.
В случае входа заряда справедливы аналогичные соотношения для заряда.
Дифференциальный вход для схемы АЦП
В данной работе представлен метод повышения помехоустойчивости в конвейерных Аналого-цифровых преобразователей АЦП вне зависимости от вариации процесса напряжения и температуры.
Если фазовый сдвиг больше или меньше , то помехоустойчивость и точность АЦП уменьшится. Так как вся система работает с синхросигналом, то исправления дифференциального синхросигнала является актуальной проблемой. Предлагаемый метод также помогает избежать ошибок времени удержания и установки в триггерах. Предлагаемый метод может использоваться в различных архитектурах конвейерного АЦП. Differential clock cross point correction method is presented in this paper. The proposed method provides differential clock with minimum crossing error or phase shift is over PVT, which is needed to improve noise immunity of Pipeline ADC.
Автор: AntonChip. Дата публикации: 16 мая Аналого-цифровые преобразователи АЦП являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.
| ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ АЦП |
|
| Дифференциальные АЦП имеют положительный
(VIN+) и отрицательный (VIN–) аналоговые входы,
управляемые двумя одинаковыми противофазными сигналами. |
Синфазное напряжение, подаваемое на АЦП, определяется значением, относительно которого дифференциальные аналоговые входы сцентрированы. Уровень опорного напряжения определяет диапазон этого значения. Когда совершается аналого-цифровое преобразование, АЦП подавляет это синфазное напряжение. |
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ |
|
| Использование дифференциальных
сигналов в системах сбора данных становится необычайно популярным потому,
что такие сигналы в высокой степени защищены от шума подавлением синфазной
составляющей в дифференциальных АЦП. |
Тем не менее, есть задачи, в которых
не имеется сигналов, предназначенных для дифференциальных действий. Поэтому
до дифференциального аналого-цифрового преобразования необходимо выполнить
преобразование однопроводного сигнала в дифференциальный для обеспечения
требуемого типа входного сигнала АЦП.
|
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ |
|
| Хорошим методом качественного преобразования
однопроводного сигнала в дифференциальный для управления АЦП является
использование дифференциального усилителя (рис. 1). В этой схеме в качестве
усилителя используется AD8138 – усилитель с низким уровнем искажений и
широкой полосой, и его можно использовать либо в качестве преобразователя
с усилением однопроводного сигнала в дифференциальный, либо как усилитель
дифференциального сигнала. На рис. 1 двуполярный однопроводный сигнал с амплитудой,
равной удвоенному опорному напряжению, управляет положительным входом
AD8138. Опорное напряжение АЦП, формируемое внешним источником, подается
также на вывод VOCM усилителя для обеспечения синфазного смещения
выходных дифференциальных напряжений. Положительный и отрицательный выходные
сигналы подключенны к входам АЦП через RC-цепи, минимизирующие эффекты
от переходных токов, возникающих из-за переключений входных емкостей АЦП.
Низкочастотные RC-фильтры необходимо использовать у каждого входного вывода
для фильтрации высокочастотных компонентов аналогового сигнала. Выходные
сигналы усилителя имеют одинаковую амплитуду и точно сфазированы (противофазны),
что и требуется для работы АЦП. Основной выигрыш при использовании дифференциального усилителя состоит в том, что необходимо применять только один преобразователь однопроводного сигнала в дифференциальный. Кроме того, осуществляется буфферизация двуполярного входного сигнала и задание сдвигового синфазного уровня. Если амплитуда входного сигнала недостаточна для полного использования входного диапазона АЦП, то выходной дифференциальный сигнал можно усилить, изменив соотношение резисторов в цепи обратной связи. |
При этом напряжение синфазного уровня не изменяется. Структура
AD8138 обеспечивает хорошо сбалансированные выходные сигналы без использования
дополнительных внешних компонентов. Дифференциальный усилитель может работать
с однополярным напряжением питания +3…+5 В, что соответствует напряжению
питания АЦП. При таком питании входной сигнал может оставаться двуполярным,
поэтому эта схема хорошо подходит для приложений, использующих однополярное
питание при двуполярном входном сигнале. |
| УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ СХЕМЫ НА СДВОЕННОМ ОУ |
|
| Другой метод преобразования однопроводного сигнала в дифференциальный состоит в использовании сдвоенного операционного усилителя. При этом возможны различные варианты построения схемы. Один из таких вариантов преобразует двуполярный сигнал, сцентрированный относительно нуля, в дифференциальный сигнал, сцентрированный относительно опорного напряжения АЦП (рис. 2а). В другом варианте происходит преобразование однополярного сигнала (рис. 2б). |
Различие между двуполярным и однополярным
вариантами незначительно. В обеих схемах точка А устанавливает напряжение
синфазного уровня выходного дифференциального сигнала и одинаково подключается
к источнику опорного напряжения. К выбору сдвоенного операционного усилителя необходимо
подходить очень внимательно. Этот выбор зависит от требуемого напряжения
питания, полосы сигнала и качественных характеристик схемы. Кроме того,
усилитель не должен ухудшать качественные характеристики АЦП. В схеме
(рис. 2) используется высокоскоростной, широкополосный сдвоенный ОУ AD8022. Основным доводом выбора варианта со сдвоенным ОУ для преобразования
однопроводного сигнала в дифференциальный для управления АЦП является,
в основном, комплексные качественные требования. Дифференциальный усилитель
может не обладать достаточными качественными характеристиками, требуемыми
схемой в целом, а его использование может быть более дорогим, чем использование
сдвоенного ОУ. Также, в схеме со сдвоенным ОУ низкоуровневые гармоники,
присутствующие в каждом усилителе, подавляют друг друга, что делает выходной
сигнал более чистым и сбалансированным. В настоящее время качественные
сдвоенные операционные усилители в корпусах малых размеров широко доступны
и составляют конкуренцию дифференциальным усилителям с точки зрения площади,
занимаемой на печатной плате. |
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ВЧ-ПРИЛОЖЕНИЙ |
|
| В схемах, требующих развязки по
постоянному току, хорошим решением для преобразования однопроводного сигнала
в дифференциальный для управления АЦП является применение высокочастотного
трансформатора с выведенной средней точкой вторичной обмотки (рис. 3).
В этом примере напряжение, подаваемое на среднюю точку, равно опорному
напряжению АЦП и устанавливает синфазный уровень дифференциального сигнала.
Преобразование и управление дифференциальным АЦП с помощью трансформатора
является наиболее простым из рассмотренных вариантов и не вносит дополнительного
шума и искажений. Применение трансформатора позволяет осуществить развязку
по постоянному току между источником сигнала и АЦП, а также использовать
меньшее количество внешних компонентов по сравнению с предыдущими вариантами. |
|
| ДРУГИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ПОДСКАЗКИ |
|
| При непосредственном
управлении дифференциальными входами АЦП, необходимо обеспечить согласование
выходного сопротивления источника сигнала и входного сопротивления АЦП.
В противном случае, возникающие ошибки смещения будут влиять на точность
в процессе аналого-цифрового преобразования. При использовании дифференциального
или сдвоенного усилителя усиление обоих дифференциальных каналов должно
быть одинаковым (в расчете должен участвовать и выходной импеданс источника
сигнала), что предполагает использование прецизионных резисторов или резисторых
сборок с малым разбалансом характеристик.При разводке дифференциальных
сигналов на печатной плате необходимо следить за тем, чтобы длина их проводников
была одинаковой и располагались они возможно ближе друг к другу для уменьшения
противофазных искажений. |
|
Для полного использования
входного динамического диапазона АЦП максимальная амплитуда каждого из
этих сигналов должна быть равна опорному напряжению (VREF)
АЦП. При работе происходит преобразование только разности входных сигналов,
а синфазные сигналы (например, шум) подавляются. 
Шум подмешивается в сигналы, когда
они передаются по печатным платам или по длинным кабелям, но этот шум
не создает помех при аналого-цифровом преобразовании, потому что дифференциальный
АЦП подавляет синфазные сигналы. Поскольку в дифференциальных сигналах
уменьшаются четные гармоники, они также обеспечивают более правильную
передачу формы сигнала, чем однопроводные. Другое преимущество состоит
в том, что дифференциальные сигналы удваивают динамический диапазон АЦП.
Некоторые датчики имеют выходные дифференциальные сигналы, и дифференциальные
АЦП могут преобразовывать такие сигналы без особых затрат, особенно если
входной диапазон АЦП невелик.
Это преобразование делается тремя
способами:
Этот усилитель лучше использовать с двуполярным
входным сигналом. В нем предусмотрен сдвиг синфазного уровня и буфферизация
входного сигнала.
Напряжение синфазного уровня можно установить
и другим, но оно должно находиться в пределах от нуля до верхней границы
входного диапазона АЦП. При смещении синфазного уровня от уровня опорного
напряжения, естественно, сужается рабочий диапазон. В обеих схемах для
уменьшения воздействия от переключения входных конденсаторов АЦП используются
низкоомные резисторы, последовательно соединенные с входами. Схема со
сдвоенным ОУ является лучшей для схем с непосредственной связью по постоянному
току, в которых требуются наименьшие искажения сигнала.
Этот операционный усилитель имеет прекрасные шумовые характеристики, вносит
весьма незначительные искажения и не ухудшает характеристик АЦП. Кроме
того, он может работать при однополярном питании +5 В, что позволяет объединить
его питание с питанием АЦП AD7450.
Управление АЦП: Управление дифференциальными АЦП
к Гай Гувер
Для большинства полностью дифференциальных приложений рекомендуется, чтобы LTC2389-18 управлялся с помощью драйвера АЦП LT6201, сконфигурированного как два буфера с единичным усилением, как показано на рис. 1. LT6201 сочетает в себе быстрое установление и хорошую линейность постоянного тока с Отнесенная к входу плотность шума в √Гц, что позволяет достичь полных спецификаций АЦП SNR и THD, как показано на графике БПФ на рисунке 2. Эта топология также может использоваться для буферизации несимметричных сигналов и обеспечивает полное техническое описание АЦП. Спецификации SNR и THD для обоих псевдодифференциальных входных режимов, как показано на графиках БПФ на рисунках 3 и 4.
<img src=’https://www.
analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -1.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 1. LT6201 Буферизация полностью дифференциального или несимметричного источника сигнала
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -2.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 2. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 1, с полностью дифференциальными входами
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -3.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис.
3. БПФ по 32 тыс. точек f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 1, с однополярными входами
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -4.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 4. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 1, с биполярными входами
Преобразование одностороннего в дифференциальное
В некоторых приложениях может потребоваться преобразовать несимметричный однополярный или биполярный сигнал в полностью дифференциальный сигнал до возбуждения LTC2389-18, чтобы воспользоваться преимуществами более высокого SNR LTC2389-18 в полностью дифференциальном входном режиме. Драйвер АЦП LT6201, сконфигурированный по топологии, показанной на рис.
5, может использоваться для преобразования несимметричного входного сигнала от 0 В до 4,096 В в полностью дифференциальный выходной сигнал ±4,096 В. Постоянная времени RC выходных фильтров нижних частот выбрана так, чтобы обеспечить достаточную переходную стабилизацию LTC2389.-18 аналоговых входов во время сбора данных. Эта широкая полоса пропускания фильтра в сочетании с относительно высоким широкополосным шумом схемы преобразования несимметричного сигнала в дифференциальный ограничивает достижимое отношение сигнал-шум для этой топологии до 98,8 дБ, как показано на графике БПФ на рисунке 6.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -5.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 5. LT6201 Преобразование несимметричного сигнала 0 В в 4,096 В в полностью дифференциальный сигнал ±4,096 В
<img src=’https://www.
analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -6.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рисунок 6. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рисунке 5
Альтернативная топология преобразования несимметричного сигнала в дифференциальный, использующая LT6231, за которым следует LT6201, показана на рис. 7. Эта топология позволяет дополнительно ограничить полосу широкополосного шума схемы преобразования несимметричного сигнала в дифференциальный с помощью фильтров нижних частот A, не влияя на стабилизацию. на входах LTC2389-18 во время сбора данных. Эта схема соответствует полным спецификациям отношения сигнал/шум АЦП, как показано на графике БПФ на рисунке 8.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-driving-driving- Differential-adcs/77-blog-7 .
jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рисунок 7. LT6231 преобразовывает несимметричный сигнал 0 В в 4,096 В в полностью дифференциальный сигнал ±4,096 В
, за которым следует буферизация полностью дифференциального сигнала LT6201
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -8.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рисунок 8. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рисунке 7
Несимметричные однополярные и биполярные входы
LTC2389-18 напрямую принимает как несимметричные однополярные, так и несимметричные биполярные входные сигналы. Для большинства несимметричных приложений рекомендуется, чтобы LTC2389-18 управлялся с помощью драйвера АЦП LT6200, сконфигурированного как буфер с единичным усилением, как показано на рис.
Плотность шума, приведенная к входу, 5 нВ/√Гц, что позволяет достичь полных технических характеристик АЦП SNR и THD в обоих псевдодифференциальных входных режимах, как показано на графиках БПФ на рисунках 10 и 11.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -9.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 9. LT6200, буферизующий несимметричный источник сигнала
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -10.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 10. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 9, с однополярными входами
<img src=’https://www.
analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -11.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 11. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 9, с однополярными входами
Обновление
LT6237 — еще лучший способ управлять LTC2389. LT6237 — это малошумящий операционный усилитель с выходным напряжением питания от сети к шине с плотностью входного шумового напряжения всего 1,1 нВ/√Гц, который потребляет всего 3,5 мА и имеет максимальное напряжение смещения всего 315 мкВ. Этот ток питания и смещение значительно ниже, чем у LT6201. Схема полностью дифференциального драйвера показана на рис. 12. Обратите внимание, что хотя постоянная времени RC-фильтра на выходе драйвера такая же, как у LT6201, резистор увеличен. Показатели SNR и THD практически идентичны характеристикам LT6201, как показано в БПФ на рис.
13. Хотя LT6236/7 не тестировался с несимметричным и несимметрично-дифференциальным драйверами, показанными ранее, характеристики должны быть аналогичны характеристикам LT6236/7. LT6200/1. Просто не забудьте изменить фильтрующую часть схемы, включив резистор большего размера и конденсатор меньшего номинала.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -12.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис. 12. LT6237 Буферизация полностью дифференциального или несимметричного источника сигнала
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/adc-вождение-вождение-дифференциал-adcs/77-blog -13.jpg?la=en&w=435′ alt=’Управление АЦП: управление дифференциальными АЦП’?amp;amp;gt;
Рис.
13. 32-точечное БПФ f SMPL = 2,5 Мвыб/с, F IN = 2 кГц, для схемы, показанной на рис. 12, с полностью дифференциальными входами
Автор
Гай Гувер
Гай Гувер — инженер с более чем 30-летним опытом работы в компании Linear Technology в качестве техника, инженера по разработке интегральных схем и инженера по приложениям.
Он начал свою карьеру в LTC в качестве техника, обучаясь у Боба Добкина, Боба Видлара, Карла Нельсона и Тома Редферна, работая над различными продуктами, включая операционные усилители, компараторы, переключающие регуляторы и АЦП. В этот период он также потратил много времени на написание тестовых программ для определения характеристик этих деталей.
Следующую часть его карьеры в LTC посвятил изучению PSpice и разработке АЦП SAR. Продукты, разработанные Гаем, включают семейство 10-разрядных АЦП LTC1197 и семейство 12-разрядных и 16-разрядных АЦП LTC1864.
В настоящее время Гай работает инженером по приложениям в группе Mixed Signal, специализирующейся на поддержке приложений SAR ADC.
Это включает в себя проектирование, написание кода Verilog и процедур тестирования для демонстрационных плат SAR ADC, помощь клиентам в оптимизации их продуктов, содержащих LTC SAR ADC, и написание, надеюсь, полезных статей о приложениях, которые передают клиентам то, что он узнал об использовании этих частей.
Гай окончил Технологический институт ДеВри (сейчас Университет ДеВри) со степенью бакалавра в области технологии электроники.
Что такое дифференциальный АЦП?
спросил
Изменено 2 года, 10 месяцев назад
Просмотрено 45 тысяч раз
\$\начало группы\$
Чем дифференциальный аналого-цифровой преобразователь отличается от обычного АЦП?
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Дифференциальный АЦП измеряет разность напряжений между двумя контактами (плюс
и минус ввод).
Несимметричный («обычный») АЦП будет измерять разность напряжений между
один контакт и земля.
Многие дифференциальные АЦП могут быть сконфигурированы так, чтобы удвоить количество каналов в односторонний режим. Например, AD7265 имеет 6 дифференциальных каналов и 12 одноканальные каналы.
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Обычный АЦП производит выборку своих входов в диапазоне от 0 В до AVcc, где AVcc часто настраивается (5 В, 2,56 В, ввод пользователя и т. д.).
Дифференциальный АЦП сдвигает нижнее опорное значение от 0 В до некоторого другого значения — либо пользовательского ввода на втором аналоговом входе, либо внутреннего опорного значения. Это полезно для измерения слабых сигналов с большим смещением по постоянному току, например, для измерения изменений 100 мВ в диапазоне 2,5–2,6 В.
Показания для напряжений ниже смещения зависят от аппаратного обеспечения — могут давать отрицательные показания, абсолютные значения или ноль.
Типичное применение — тензодатчик с небольшим изменением напряжения при некотором смещении постоянного тока.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Еще один момент, еще не упомянутый, заключается в том, что типичный АЦП, предназначенный для разрешения сигналов 0-3 В с точностью до одного милливольта (12 бит), может иметь точность не намного выше одного милливольта при попытке разрешить дифференциальный сигнал 0,1 В. на двухвольтовом синфазном сигнале (например, он может иметь 8 бит полезной точности), тогда как АЦП, предназначенный для разрешения небольших дифференциальных сигналов, сможет работать намного лучше; 12-разрядный АЦП может быть разработан для таких целей, чтобы обеспечить 12-разрядную полезную точность при сигнале 0,1 В без необходимости обеспечивать 16-разрядную точность при большем сигнале).
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Как говорили другие, он имеет два входа для каждого сигнала, один из которых вычитается из другого.
Это дает большее отношение сигнал/шум, поскольку
- Максимальный уровень входного сигнала выше на 6 дБ (удвоенная амплитуда)
- Некоррелированный шум двух входов в сумме становится всего на 3 дБ выше (sqrt(2) x амплитуда)
- Подавляет любой синфазный шум. (Если, например, напряжение земли АЦП колеблется относительно земли измеряемого объекта, оба входа будут перемещаться вверх и вниз вместе, и это будет нейтрализовано. Если два входа управляются одним и тем же операционным усилителем и некоторый шум от его источника питания попадает на оба выхода, который будет компенсирован и т. д.)
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Трудно точно сказать, о чем вы говорите, без ссылки, но я предполагаю, что вы говорите об АЦП с входом дифференциальной пары.
Дифференциальные пары — отличная штука, позволяющая удвоить воспринимаемое колебание напряжения без увеличения напряжения питания и создания дополнительных помех.
По сути, происходит то, что вместо сигнала, привязанного к земле, два провода полностью противоположны; когда одна линия на +1,3В, другая на -1,3В. Напряжение любой линии на землю составляет всего 1,3 В, но, поскольку АЦП преобразует разницу напряжений в эти сигналы, у вас есть 2,6 В.
Я предполагаю, что вы говорите об АЦП, которые дискретизируют дифференциальные сигналы.
Дифференциальные пары используются везде, где необходимо ограничить наведенное напряжение. Ethernet и USB оба сигнализируются по-разному. Многие радиосигналы подаются дифференциально. Если вы поищите в Google, вы найдете МНОГО дополнительной информации.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Дифференциальный АЦП представляет собой двухполюсное устройство. В принципе, он берет разницу между напряжениями на двух клеммах и преобразует ее в двоичное число с дополнением до 2.
