Bộ Chuyển Đổi Adc 8 Bit - Bộ Chuyển Đổi Tương Tự Sang Số Adc

 Hình 5.1 minh họa sơ vật dụng khối của một bộ biến hóa DAC.1.1 ÐỘ PHÂN GIẢI Độ phân giải (resolution) của bộ chuyển đổi DAC được tư tưởng là nắm đổi bé dại nhất hoàn toàn có thể xảy ra sinh hoạt đầu ra giống như bởi kết qua của một chuyển đổi ở đầu vào số. Độ phân giải của DAC phụ thuộc vào số bit, vì chưng đó các nhà chế tạo thường ấn định độ phân giải của DAC sống dạng số bit. DAC 10 bit có độ sắc nét tinh hơn DAC 8 bit. DAC tất cả càng nhiều bit thì độ sắc nét càng tinh hơn. Độ phân giải luôn bằng trọng số của LSB. Nói một cách khác là kích thước cầu thang (step size), vì chưng đó là khoảng chuyển đổi của Vout khi quý hiếm của đầu vào số biến hóa từ đoạn này sang cách khác.

Dạng sóng cầu thang (hình 5.2) gồm 16 mức với 16 thạng thái đầu vào nhưng chỉ có 15 bậc thân mức 0 cùng mức rất đại. Cùng với DAC bao gồm N bit thì tổng số mức khác nhau sẽ là 2N, cùng tổng số bậc đang là 2N – 1.Do đó độ sắc nét bằng cùng với hệ số xác suất trong mối quan hệ giữa đầu vào và cổng output của DAC.

 Đầu ra tựa như = K x đầu vào số

cùng với K là nút điện nắm (hoặc cường độ mẫu điện) ở mỗi bậc.Như vậy ta gồm công thức tính độ sắc nét như sau:

với mã nguồn vào nhị phân N bit ta gồm tổng số bậc là 2N – 1 bậc.1.2 ĐỘ CHÍNH XÁC có nhiều cách reviews độ chủ yếu xác. Hai bí quyết thông dụng tốt nhất là không đúng số toàn thang (full scale error) cùng sai số con đường tính (linearity error) hay được biểu biễn sinh hoạt dạng xác suất đầu ra cực to (đầy thang) của cục chuyển đổi. Không nên số toàn thang là khoảng tầm lệch buổi tối đa ở áp ra output DAC so với giá trị dự kiến (lý tưởng), được trình diễn ở dạng phần trăm. Không đúng số tuyến tính là khoảng tầm lệch buổi tối đa ở form size bậc thang so với size bậc thang lý tưởng.Điều đặc biệt của một DAC là độ đúng đắn và độ phân giải phải tương thích với nhau. 1.3 sai SỐ LỆCH Theo ưng ý thì đầu ra output của DAC đã là 0V khi toàn bộ đầu vào nhị phân toàn là bit 0. Tuy nhiên trên thực tiễn thì mức điện vậy ra cho trường hợp này sẽ rất nhỏ, call là sai số lệch ( offset error). Không nên số này nếu không điều chỉnh thì sẽ tiến hành cộng vào áp ra output DAC dự con kiến trong toàn bộ các trường hợp. Các DAC tất cả tính năng điều chỉnh sai số lệch ở mặt ngoài, sẽ mang lại phép chúng ta triệt tiêu độ lệch này bằng cách áp phần nhiều bit 0 ở đầu vào DAC cùng theo dõi đầu ra. Khi đó ta điều chỉnh chiết áp điều chỉnh độ lệch đến đến khi nào đầu ra bởi 0V. 1.4 THỜI GIAN ỔN ĐỊNH thời hạn ổn định (settling time) là thời gian quan trọng để áp sạc ra DAC đi từ bỏ zero mang lại bậc thang tối đa khi nguồn vào nhị phân đổi mới thiên từ chuỗi bit toàn 0 cho chuổi bit toàn là 1. Thực tế thời gian ổn định là thời gian để nguồn vào DAC định hình trong phạm vi ±1/2 size bậc thang (độ phân giải) của quý hiếm cuối cùng. Ví dụ: Một DAC có độ sắc nét 10m
V thì thời hạn ổn định được đo là thời hạn đầu ra cần có để định hình trong phạm vi 5m
V của cực hiếm đầy thang.Thời gian ổn định có giá trị biến thiên trong vòng 50ns mang đến 10ns. DAC với áp sạc ra dòng có thời gian ổn định ngắn lại thời gian ổn định của DAC có áp sạc ra điện thế. 1.5 TRẠNG THÁI ĐƠN ĐIỆU DAC có tính chất đơn điệu ( monotonic) nếu cổng output của nó tăng khi nguồn vào nhị phân tăng ngày một nhiều từ cực hiếm này lên quý hiếm kế tiếp. Nói cách khác là đầu ra bậc thang sẽ không tồn tại bậc trở xuống khi đầu vào nhị phân tăng mạnh từ zero đến đầy thang.Tỉ số phụ thuộc vào dòng: DAC rất chất lượng yêu mong sự tác động của biến đổi thiên điện áp nguồn đối với điện áp áp sạc ra vô thuộc nhỏ. Tỉ số nhờ vào nguồn là tỉ số đổi thay thiên mức điện áp đầu ra output với vươn lên là thiên năng lượng điện áp nguồn tạo ra nó. Ko kể các thông số trên họ cần phải thân thương đên các thông số khác của một DAC khi sử dụng như: các mức xúc tích cao, thấp, điện trở, điện dung, của đầu vào; dải rộng, điện trở, năng lượng điện dung của đầu ra; thông số nhiệt, … _________________________  2.1 DAC cần sử dụng điện trở bao gồm trọng số nhị phân và cỗ khuếch đại cộng. Hình 5.3 là sơ thứ mạch của một mạch DAC 4 bit sử dụng điện trở và cỗ khuếch đại đảo. Bốn đầu vào A, B, C, D có giá trị mang định thứu tự là 0V cùng 5V.

bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier – Op Amp) được sử dụng làm bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện nắm vào. Ta thấy những điện trở nguồn vào giảm dần 1/2 lần năng lượng điện trở trước nó. Nghĩa là nguồn vào D (MSB) bao gồm RIN = 1k, do vậy cỗ khuếch đại cộng gửi ngay nút điện gắng tại D đi cơ mà không có tác dụng suy bớt (vì Rf = 1k). Đầu vào C có R = 2k, suy giảm sút 1/2, tương tự như đầu vào B suy sút 1/4 và nguồn vào A bớt 1/8. Cho nên vì vậy đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức:

lốt âm (-) biểu hiện bộ khuếch đại cộng ở đấy là khuếch đại cộng đảo. Vết âm này họ không nên quan tâm. Vậy nên ngõ ra của bộ khuếch đại cùng là nấc điện vắt tương tự, biểu hiện tổng trọng số của các đầu vào. Phụ thuộc vào biểu thức (4) ta tính được những mức điện áp ra khớp ứng với những tổ hợp của những ngõ vào (bảng 5.1). Bảng 5.1 Đầu ra ứng với điều kiện những đầu vào phù hợp ở 0V hoặc 5V.

Độ phân giải của mạch DAC hình 5.2 bởi với trọng số của LSB, nghĩa là bởi x 5V = 0.625V. Quan sát vào bảng 5.1 ta thấy đầu ra tương tự như tăng 0.625V lúc số nhị phân sinh sống đầu vào tăng lên một bậc. Ví dụ 2: a. Xác minh trọng số của mỗi bit đầu vào ở hình 5.2 b. Biến hóa Rf thành 500W.Xác định đầu ra cực lớn đầy thang. Giải: a. MSB đưa đi với khoảng khuếch đại = 1 phải trọng số của chính nó ở đầu ra output là 5V. Giống như như vậy ta tính được các trọng số của những bit đầu vào như sau: MSB # 5V MSB thứ hai # 2.5V (giảm đi 1/2) MSB thiết bị 3 # 1.25V (giảm đi 1/4) MSB thứ 4 (LSB) # 0.625V (giảm đi 1/8) b. Trường hợp Rf = 500W sút theo thừa số 2, đề nghị mỗi trọng số nguồn vào sẽ nhỏ hơn 2 lần so với cái giá trị tính ngơi nghỉ trên. Vì thế đầu ra cực lớn ( đầy thang) sẽ bớt theo cùng thừa số, còn lại: -9.375/2 = -4.6875V 2.2 DAC R/2R ladder Mạch DAC ta vừa điều tra sử dụng năng lượng điện trở tất cả trọng số nhị phân tạo nên trọng số thích hợp cho từng bit vào. Tuy nhiên có không ít hạn chế trong thực tế. Hạn chế lớn số 1 đó là khoảng cách chênh lệch đáng chú ý ở cực hiếm điện trở thân LSB và MSB, duy nhất là trong những DAC có độ phân giải cao (nhiều bit). Lấy ví dụ như nếu điện trở MSB = 1k vào DAC 12 bit, thì năng lượng điện trở LSB sẽ sở hữu giá trị trên 2M. Điều này rất khó cho việc sản xuất các IC tất cả độ phát triển thành thiên rộng về điện trở để sở hữu thể bảo trì tỷ lệ chính xác. Để khắc phục và hạn chế được nhược điểm này, bạn ta đang tìm ra một mạch DAC đáp ứng nhu cầu được yêu ước đó là mạch DAC mạng R/2R ladder. Các điện trở vào mạch này chỉ thay đổi thiên trong tầm từ 2 mang lại 1.

Hình 5.4 là 1 trong mạch DAC R/2R ladder cơ bản. Từ hình 5.4 ta thấy được phương pháp sắp xếp những điện trở chỉ gồm hai giá trị được sử dụng là R và 2R. Chiếc IOUT phụ thuộc vào địa chỉ của 4 đưa mạch, đầu vào nhị phân B0B1B2B3 chi phối trạng thái của các chuyển mạch này. Loại ra IOUT được phép chạy qua bộ đổi khác dòng thành điện (Op-Amp) để biến đổi dòng thành điện nỗ lực ra VOUT . Điện thế ngõ ra VOUT được xem theo công thức:

cùng với B là giá trị nguồn vào nhị phân, trở thành thiên trường đoản cú 0000 (0) mang đến 1111(15) Ví dụ 3: mang sử VREF = 5V của DAC sinh sống hình 5.4. Tính độ sắc nét và đầu ra cực to của DAC này? Giải Độ phân giải bằng với trọng số của LSB, ta xác minh trọng số LSB bằng cách gán B = 00012 = 1. Theo phương pháp (5), ta có:

2.3 DAC với áp sạc ra dòng trong các thiết bị nghệ thuật số đôi lúc cũng yên cầu quá trình điều khiển bằng loại điện. Vì thế người ta đã tạo thành các DAC cùng với ngõ ra mẫu để đáp ứng yêu ước đó. Hình 5.5 là một trong DAC cùng với ngõ ra mẫu tương tự phần trăm với nguồn vào nhị phân. Mạch DAC này 4 bit, tất cả 4 băng thông dòng tuy vậy song từng đường tất cả một gửi mạch điều khiển. Tâm lý của mỗi gửi mạch bị đưa ra phối bởi mức xúc tích đầu vào nhị phân.

chiếc chảy qua mỗi đường là vì mức điện cố quy chiếu VREF và quý giá điện trở trong đường dẫn quyết định. Quý giá điện trở có trọng số theo cơ số 2, đề xuất cường độ cái điện cũng đều có trọng số theo hệ số 2 và tổng cường độ chiếc điện ra IOUT sẽ là tổng các dòng của những nhánh.

DAC với đầu dòng ra rất có thể chuyển thành DAC có đầu ra điện thế bằng phương pháp dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp) như hình 5.6.

Ở hình trên IOUT ra từ DAC phải nối đến đầu vào “ – ” của cục khuếch đại thuật toán. Hồi tiếp âm của cục khuếch đại thuật toán buộc mẫu IOUT buộc phải chạy qua RF và chế tác điện áp ngõ ra VOUT và được tính theo công thức:

vì thế VOUT vẫn là nút điện cố kỉnh tương tự, phần trăm với nguồn vào nhị phân của DAC. 2.4 DAC năng lượng điện trở hình T Hình 5.7 là sơ trang bị DAC năng lượng điện trở hình T 4 bit. Vào sơ đồ tất cả hai một số loại điện trở là R cùng 2R được mắc thành 4 rất hình T nối dây chuyền. Những S3, S2, S1, S0 là những chuyển mạch điện tử. Mạch DAC này dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp) khuếch tán đảo. VREF là điện áp chuẩn làm tham khảo. B3, B2, B1, B0 là mã nhị phân 4 bit. Vo là năng lượng điện áp giống như ngõ ra. Ta thấy những chuyển mạch chịu đựng sự điểu khiển của số nhị phân tương xứng với các công tắc: khi Bi = 1 thì công tắc Si đóng góp vào VREF, kho Bi = 0 thì mê mẩn nối đất.

Nguyên lý thao tác của DAC này cũng đơn giản. Người đọc có thể giải thích hợp được buổi giao lưu của mạch dựa vào hình vẽ với những kiến thức đã học. Họ chỉ yêu cầu cho lần lượt những bit Bi bằng logic 1 với 0 ta công thêm được VOUT kế tiếp dùng nguyên xếp ông xã ta và tính được điện áp ra:

Biểu thức (7) chứng minh rằng biên độ năng lượng điện áp tựa như đầu ra tỉ trọng thuận với giá trị dấu hiệu số đầu vào. Bạn cũng có thể thấy rằng so với DAC điện trở hình T N bit thì điện áp tựa như đầu ra VOUT đã là:

không nên Số gửi Đổi Đối cùng với mạch DAC điện trở hình T thì không nên số thay đổi do các tại sao sau: K lệch lạc điện áp chuẩn tham chiếu VREF . Từ bí quyết (8) ta có thể tính sai số đổi khác DA vị riêng không nên số lệch năng lượng điện áp chuẩn tham chiếu VREF gây ra như sau:

Biểu thức trên cho biết sai số của năng lượng điện áp tương tự DVOUT tỉ lệ với lệch lạc DVREF và tỉ lệ thành phần thuận với giá trị biểu hiện số đầu vào. K  Sự trôi điểm 0 của khuếch tán thuật toán. Sự trôi điểm 0 của cục khuếch đại thuật toán tác động như nhau đối với mọi giá chỉ trị dấu hiệu số được biến đổi. Không đúng số DVOUT do trôi điểm 0 không nhờ vào giá trị biểu lộ số. K  Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chuyển mạch. Những chuyển mạch chưa phải là lý tưởng, thực tế điện áp rơi lúc nối thông của mạch điện đưa mạch không thể tuyệt vời và hoàn hảo nhất bằng 0. Vậy điện áp rơi này vào vai trò biểu đạt sai số mang đến đầu vào mạng năng lượng điện trở hình T. K không nên số của năng lượng điện trở . Sai số điện trở cũng tạo ra sai số phi tuyến. Không nên số của các điện trở không phải như nhau, tác động gây sai số đổi khác DA của những điện trở không giống nhau về vị trí là không giống nhau. Tốc độ chuyển đổi: DAC năng lượng điện trở hình T công tác tuy nhiên song (các bit biểu đạt số đầu vào được chuyển vào song song) nên tất cả tốc độ biến đổi cao. Thời gian cần thiết cho một lần biến đổi gồm hai sợi đoạn: thời hạn trể truyền đạt của bit biểu đạt vào xa duy nhất đến bộ khuếch đại thuật toán và thời gian cần thiết để bộ khuếch đại thuật toán bình ổn tín hiệu ra. __________________________________________________________

MCP3008làbộ đổi khác tín hiệu Analog sang biểu thị Digital10 bitcó tám kênh đầu vào single-ended.Nó bao gồm giao thức SPI truyền/nhận dữ liệu nối tiếp 4 dây được dùng để nhận tín hiệu đầu ra output digital cho những kênh.

Có mạch lấy mẫu mã và giữ lại tín hiệu. Chân analog và kỹ thuật số nối mass giúp bớt nhiễu.Thích hợp vớicác ứng dụng khối hệ thống nhúng (embedded systems).

Ngoài ra, MCP4008 hỗ trợ 4 đầu vào analog hoặc 8 nguồn vào single-ended.Hơn nữa, nó có tốc độ lấy mẫu dấu hiệu 200ksps.Quan trọng độc nhất vô nhị là rất có thể sử dụnggiao thức SPIđể lấy dữ liệu digital từ toàn bộ các chân đầu vào.

Sơ đồ thông số kỹ thuật chân

Sơ vật chân cho biết rằng nó có tám kênh analog tự CH0-CH7.

Mô tả chân

Chân 1 mang lại 8: CH0 cho CH7

Đây là các đầu vào analog từ kênh 0 mang đến kênh 7. Các kênh này rất có thể được cấu hình thành bốn nguồn vào single-ended hoặc hai cặp đầu vào pseudo-differential.Ở chế độ pseudo-differential, mỗi cặp kênh được lập trình sẵn có nguồn vào IN + cùng IN- bằng cách gửi một chuỗi lệnh nối tiếp.

Xem thêm: Mua Bộ Sản Phẩm Dưỡng Da Innisfree Việt Nam, Bộ+Dưỡng+Innisfree Giá Tốt Tháng 1, 2023

Chân 9: DGND

Là chân nối mass digital được kết nối bên trong mạch.

Chân 10: / SHDN

Là chân lựa chọn chip, được thực hiện để bước đầu giao tiếp cùng với thiết bị bằng cách kết nối chân này với mức xúc tích và ngắn gọn thấp.Nếu nó vẫn ở mức súc tích thấp, thì nên kéo lên lên mức xúc tích cao rồi xuống mức ngắn gọn xúc tích thấp lại để ban đầu giao tiếp.Khi được kéo đến mức logic cao, nó sẽ ngừng một lần biến hóa dữ liệu.

Chân 11: Din

Đây là chân nguồn vào cho dữ liệu nối tiếp.

Chân 12: Dout

Là đầu ra dữ liệu tiếp liền được sử dụng cho giao thức SPI.Ở từng cạnh xung tích quá thấp của bộc lộ xung clock, tài liệu sẽ biến hóa và được giới thiệu trên chân này.

Chân 13: CLK

Là chân biểu đạt xung clock truyền dữ liệu nối liền được sử dụng để bước đầu chuyển đổi và gửi từng bit ra bên ngoài khi quá trình biến đổi diễn ra.

Chân 14: AGND

Là chân nối mass analog được kết nối bên trong với mạch analog, được kết nối với năng lượng điện áp tham chiếu.

Chân 15: Vref

Được liên kết với năng lượng điện áp tham chiếu với được thực hiện để xác minh phạm vi của năng lượng điện áp analog.

Chân 16: VDD

Cấp điện áp dương vào mạch.

Lựa chọn tương tự MCP3008

PCF8591,ADC0804,ADS1115

Các quánh tính của bộ ADC MCP3008

Nơi ứng dụng

Có một số thiết bị như Raspberry pi không có phần cứng ship hàng cho bộ chuyển đổi analog sang trọng digital vì vậy chúng thiết yếu đọc nguồn vào analog, bởi vì vậy bạn cần một mạch đưa đổi.

Đối với những thiết bị như vậy, chúng ta cũng có thể sử dụngchip
MCP3008.Chip này áp dụng giao thức SPI để tiếp xúc nên khi thực hiện Raspberry Pi chỉ cần bốn chân GPIO.Vì vậy, bạn cũng có thể nhận thêm 8 nguồn vào analog bằng cách sử dụng cpu này.

Cảm biến áp dụng đầu ra analog.Do đó, nhiều thiết bị buộc phải bộ biến hóa ADC để đọc các đầu ra này.MCP3008 có thể được thực hiện để thay đổi các bộc lộ analog thành dấu hiệu digital.

Cách thực hiện MCP3008

Có công nghệ kiến ​​trúc vi mạch SAR ADC bao gồm một mạch lấy mẫu mã tích hợp và một tụ điện. Phong cách xây dựng này tiến hành lấy mẫu mã với một tụ năng lượng điện Sample/Hold trong 1.5 chu kỳ luân hồi xung clock tất cả xung cạnh lên thứ nhất của chu kỳ xung nhịp. Kế tiếp ADC xuất đầu ra output digital 10 bit tùy ở trong vào quý giá điện tích bên trên tụ năng lượng điện S/H (Sample/Hold)

Giao tiếp với MCP3008 được thực hiện bằng cách hạ mức súc tích xuống thấp nghỉ ngơi chân CS. Khi có tín hiệu xung nhịp đầu tiên (khi CS nghỉ ngơi mức ngắn gọn xúc tích thấp với DIN sinh hoạt mức lô ghích cao), bit thứ nhất nhận được đang là bit bắt đầu và theo sau là bit SGL / DIFF (xác định chế độ biến hóa Single-ended hoặc chế độ Differential).

Sau đó, cha bit tiếp theo là D0, D1 cùng D2 ​​được sử dụng để lựa chọn kênh.Khi gồm xung cạnh lên thứ tư của xung clock và sau khi bit ban đầu được nhận thì vấn đề lấy mẫu giá trị các đầu vào analog sẽ được bắt đầu.

Chọn năng lượng điện áp tham chiếu

Tùy thuộc vào dải điện áp nguồn vào analog kết nối với các kênh tựa như mà có thể chọn điện áp tham chiếu cùng với sự cung cấp của chân năng lượng điện áp tham chiếu.Dải điện áp đầu vào bé dại hơn độ lâu năm bit LSB.

Độ dài LSB = Vref / 1024

Cách tính giá bán trị áp sạc ra digital

Có thể tính điện áp tham chiếu áp ra output bằng cách làm này.

Output digital = 1024 x Vin / Vef

Bit cấu hình

Bảng được giới thiệu hiển thị các bit cấu hình để chọn chế độ.

Mạch giao tiếp dễ dàng và đơn giản với MCP3008

Sơ đồ kết nối của Arduino với IC MCP3008.

Các ứng dụng