WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Послідовний інтерфейс сігма-дельта АЦП. Параметри АЦП. Статичні параметри - Реферат

Послідовний інтерфейс сігма-дельта АЦП. Параметри АЦП. Статичні параметри - Реферат

Реферат на тему:

Послідовний інтерфейс сігма-дельта АЦП. Параметри АЦП. Статичні параметри

Послідовний інтерфейс сігма-дельта АЦП із процесорами апаратно реалізується досить просто. Наприклад, для зв'язку 24-розрядного трьохканального АЦП AD7714 з мікроконтролером 80С51 у найпростішому випадку потрібно всього дві лінії (рис. 23).

Рис.23 Підключення сігма-дельта АЦП до мікроконтролера сімейства MCS51

АЦП керується за допомогою декількох внутрішніх регістрів. Це: регістр обміну, регістр режиму, два регістри фільтра, три регістри калібрування нуля шкали, три регістри калібрування повної шкали та регістр даних. Дані в ці регістри записуються через послідовний інтерфейс; цей ж інтерфейс дозволяє також зчитувати дані з зазначених регістрів. Будь-яке звертання до будь-якого регістра повинне починатися з операції запису в регістр обміну. Після вмикання живлення чи ініціалізації АЦП очікує запису в регістр обміну. Дані, які записуються в цей регістр, визначають тип наступної операції ( читання чи запис), а також до якого регістра буде відбуватися звертання. Програма взаємодії мікроконтролера з АЦП включає наступну послідовність операцій:

Запис у регістр обміну: задається вхідний канал.

Запис у верхній регістр фільтра: встановлюються 4 старших біти слова фільтра, а також встановлюється біполярний/уніполярний режим та довжина вихідного слова.

Запис у нижній регістр фільтра: встановлюються 8 молодших битов слова фільтра.

Запис у регістр режиму: встановлюється коефіцієнт підсилення, ініціюється автокалібрування.

Опитується сигнал, що вказує на наявність у регістрі даних нового результату перетворення.

Читання результату з регістра даних.

Циклічний повтор дій 5 та 6, поки не буде зчитана задана кількість відліків.

Параметри АЦП

При послідовному зростанні значень вхідного аналогового сигналу Uвх(t) від 0 до величини, що відповідає повній шкалі АЦП Uпш вихідний цифровий сигнал D(t) утворить ступеневу кусочно-постійну лінію. Таку залежність за аналогією з ЦАП називають характеристикою перетворення АЦП. Під час відсутності апаратних похибок середні точки сходинок розташовані на ідеальній прямій 1 (рис. 24), якій відповідає ідеальна характеристика перетворення. Реальна характеристика перетворення може істотно відрізнятися від ідеальної розмірами та формою сходинок, а також розташуванням на площині координат. Для кількісного опису цих відмінностей існує цілий ряд параметрів

Рис.24 Статична характеристика перетворення АЦП

Статичні параметри

Роздільна здатність - величина, зворотна максимальній кількості кодових комбінацій на виході АЦП. Роздільна здатність виражається у відсотках, чи розрядах децибелах та характеризує потенційні можливості АЦП із погляду досяжної точності. Наприклад, 12-розрядний АЦП має роздільну здатність 1/4096, чи 0,0245% від повної шкали, чи -72,2 дб.

Роздільній здатності відповідає збільшення вхідної напруги АЦП Uвх при зміні Dj на одиницю молодшого розряду (ОМР). Це збільшення є кроком квантування. Для двійкових кодів перетворення номінальне значення кроку квантування h=Uпш/(2N-1), де Uпш - номінальна максимальна вхідна напруга АЦП (напруга повної шкали), що відповідає максимальному значенню вихідного коду, N - розрядність АЦП. Чим більша розрядність перетворювача, тим вища його роздільна здатність

Похибка повної шкали - відносна різниця між реальним та ідеальним значеннями межі шкали перетворення при відсутності зсуву нуля

Ця похибка є мультиплікативною складовою повної похибки. Іноді вазується відповідним числом ЕМР.

Похибка зсуву нуля - значення Uвх, коли вхідний код ЦАП дорівнює нулю. Є аддитивною складовою повної похибки. Зазвичай визначається за формулою

де Uвх.01 - значення вхідної напруги, при якій відбувається перехід вихідного коду з О в 1. Часто вказується в мілівольтах або у відсотках від повної шкали:

Похибки повної шкали та зсуву нуля АЦП можуть бути зменшені або підстроюванням аналогової частини схеми, або корекцією обчислювального алгоритму цифрової частини пристрою

Похибки лінійності характеристики перетворення не можуть бути усунуті такими простими засобами, тому вони є найважливішими метрологічними характеристиками АЦП.

Нелінійність - максимальне відхилення реальної характеристики перетворення D(Uвх) від оптимальної (лінія 2 на рис. 24). Оптимальна характеристика знаходиться емпірично так, щоб мінімізувати значення похибки нелінійності. Нелінійність зазвичай визначається у відносних одиницях, але в довідкових даних приводиться також та в ОМР. Для характеристики, наведеної на рис. 25

Диференційною нелінійністю АЦП у даній крапці k характеристики перетворення називається різниця між значенням кванта перетворення hk та середнім значенням кванта перетворення h. У специфікаціях на конкретні АЦП значення диференційної нелінійності виражаються в частках ОМР чи відсотках від повної шкали. Для характеристики, наведеної на рис. 25,

Рис.25 Похибки нелінійності характеристики перетворення АЦП

Похибка диференційної лінійності визначає дві важливих властивості АЦП: непропадання кодів та монотонність характеристики перетворення. Непропадання кодів - властивість АЦП видавати всі можливі вихідні коди при зміні вхідної напруги від початкової до кінцевої крапки діапазону перетворення. Приклад пропадання коду i+1 наведений на рис. 25. При нормуванні непропадання кодів вказується еквівалентна розрядність АЦП - максимальна кількість розрядів АЦП, для яких не пропадають відповідні їм кодові комбінації

Монотонність характеристики перетворення - це незмінність знака приросту вихідного коду D при монотонній зміні вхідного перетворюваного сигналу. Монотонність не гарантує малих значень диференційної нелінійності та непровалля кодів

Температурна нестабільність Ац-перетворювача характеризується температурними коефіцієнтами похибки повної шкали та похибки зсуву нуля

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве