Analogowy do cyfrowego konwertera

Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) to urządzenie elektroniczne, które przekształca ciągły sygnał analogowy na dyskretny kod cyfrowy. Przetworniki ADC są szeroko stosowane w nowoczesnych systemach elektronicznych do digitalizacji sygnałów analogowych z czujników, mikrofonów lub innych źródeł.

Zasada działania przetwornika ADC opiera się na okresowym pomiarze amplitudy sygnału analogowego i konwersji uzyskanej wartości na kod cyfrowy. W tym celu wykorzystuje się konwersję analogowo-cyfrową z wykorzystaniem kwantyzacji poziomu i próbkowania czasowego.

Główne cechy ADC:

1. Głębia bitowa - liczba bitów w kodzie cyfrowym, określa dokładność konwersji. Im większa głębia bitowa, tym wyższa dokładność.

2. Częstotliwość próbkowania to liczba pomiarów amplitudy sygnału analogowego na sekundę. Im wyższa częstotliwość, tym dokładniejsza cyfrowa reprezentacja sygnału analogowego.

3. Zakres dynamiczny to różnica między wartościami maksymalnymi i minimalnymi sygnału wejściowego.

4. Wydajność - szybkość konwersji określona przez architekturę ADC.

Zatem konwersja analogowo-cyfrowa umożliwia konwersję ciągłych sygnałów analogowych na postać cyfrową w celu dalszego przetwarzania w komputerach i mikroprocesorach. Przetworniki ADC są ważną częścią nowoczesnych systemów pomiarowych i kontrolnych.

Obecnie postęp techniki i technologii w zakresie transmisji informacji wymaga coraz bardziej zaawansowanych metod przetwarzania sygnałów analogowych na cyfrowe. Metody takie muszą charakteryzować się wysoką wydajnością, dużym zakresem dynamiki i niskimi błędami konwersji. Jednym z takich urządzeń jest przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), będący kluczowym elementem elektroniki cyfrowej. Przetworniki analogowo-cyfrowe umożliwiają konwersję sygnału analogowego na ciąg kodów cyfrowych, które następnie mogą być przetwarzane przez procesor lub inne urządzenie tam, gdzie jest to potrzebne. Przetwornik analogowo-cyfrowy składa się z czterech głównych elementów: źródła sygnału analogowego, przetwornika analogowo-cyfrowego (detektora), urządzenia wykonującego próbkowanie oraz układu przechowywania danych. Jak działa przetwornik analogowo-cyfrowy?

Analogowy sygnał wejściowy przepuszczany jest przez obwód filtra, który eliminuje zakłócenia harmoniczne. Następnie przechodzi przez wzmacniacz różnicowy, który wzmacnia słaby sygnał wejściowy i eliminuje przesunięcie wprowadzone przez wejście. Wzmacniacz różnicowy przepuszcza wzmocniony sygnał przez detektor A/D o wysokiej rozdzielczości, gdzie jest on porównywany z napięciem odniesienia. Na wyjściu detektora analogowo-cyfrowego generowany jest kod cyfrowy odpowiadający wejściowemu sygnałowi analogowemu.

Oprócz wydajności, urządzenia analogowo-cyfrowe mają zwiększoną odporność na zakłócenia w porównaniu do innych metod przetwarzania analogowo-cyfrowego i mają szeroki zakres zastosowań w systemach komunikacyjnych, badaniach naukowych, diagnostyce medycznej, automatyce przemysłowej itp. Obecnie innowacyjne projektowanie urządzeń analogowo-cyfrowych umożliwia osiągnięcie postępu technologicznego