この不快なシナリオに遭遇したことがありますか? センサーが現実の世界から 膨大なデータを収集していますが デジタルシステムが 正確に解釈できず 誤った判断につながります根本的な原因は,アナログからデジタル変換器 (ADC) の不適切な選択または適用にある可能性が高い物事のインターネット (IoT) 技術はますます普及しつつありますデジタルシステムにアナログ信号を正確に認識し理解できるようにすることは,デバイスの性能向上とユーザー体験の最適化にとって極めて重要です..
物理の世界では,音,光,温度,運動などの信号は,絶えず変化するアナログ波形として存在します.しかし,デジタルシステムは,離散なデジタル信号のみを処理することができます.ADCは重要な橋渡しとして機能しますマイクロコントローラが理解し処理できるデジタル形式に変換する.部屋 の 温度 を 正確 に 検知 でき ない スマート 家庭 の システム を 考え て ください.エアコン は 賢明 に 調整 でき ない の です.適正なADCを選択することは,極めて重要です.
ADCの変換プロセスは,以下の3つの基本段階からなる.
サンプリングレート (SPS) またはヘルツ (Hz) で測定されるサンプリングレートは,ADCが入力信号をどの程度の頻度でサンプリングするのかを定義する.より高いレートは,より速く変化する信号に対応する.十分なサンプリング で 高周波 の 音楽 を 録音 する こと を 考え て ください.結果 は 音声 の 歪み に なる でしょ う.同様に,ADCサンプリングレートが信号の最高周波数成分を下回ると,アリアスが発生します.
偽名化 (Aliasing) は,サンプリングが不十分で,再構築されたデジタル信号が元のアナログ波形から逸脱するときに現れる.ナイクストのサンプリング定理は,解を提示する:サンプリング速度は,信号の最高周波数成分 (fNyquist = 2 × fMax) の少なくとも2倍である必要があります.. 100 kHz信号では,ADCは最低200 kSPSのサンプリングを必要とする.実用的な実装には,ナイキスト限界を超える周波数を削除するために,反アリアスフィルターがしばしば含まれている.システムの安定性を確保する.
ADCの解像度は,ビット深さによって決定される最小の検出可能な電圧変化を指定します.デジタル表現がアナログ入力により近似することを可能にする1ビットのADCは2つのレベルを区別するだけで,12ビットのデバイスは4096の離散ステップを解析する.強化された解像度は電圧変動に対する優れた感度をもたらします.
量子化精度は以下から得られる.
VRef は参照電圧であり,n はビット深さである. 12 ビット解像度の 5V 参照では,ステップサイズは約 1.22mV に等しい. 2 ビット ADC は同一条件下で 1 を出力する.25V ステップ精度を劇的に低下させる.
これらの相互依存的パラメータは,ADCのパフォーマンスを決定する.高いサンプリングレートは急速に変化する信号に適しており,高解像度は精密度測定アプリケーションに有利である.最適なADCの選択は,システム要件に対する両方の属性の慎重な検討を必要とする..
高性能ADCのいくつかは,専門的なアプリケーションのために検討に値する:
この24ビット Σ-Δ ADCは,低帯域幅のシナリオでは例外的な精度を提供します.主な特徴には,超低騒音,急速な安定時間,および2/4チャネルマルチプレックスが含まれます.典型的な用途は,プロセス制御システムです.医療機器と染色体分析
このコンバーターは1.25GSPSの14ビット解像度で,2GHzまでのブロードバンド信号を処理する.統合機能には,4つのデシマーションフィルターと数値制御オシレーター,ソフトウェアで定義されたラジオに最適化衛星受信機やレーダーシステム
24 ビット解像度と 2.5 MSPS トランスプットを組み合わせ,この Σ-Δ ADC は 100dB のダイナミック範囲を達成し,反アリアス要求を簡素化しています.他のデータ密集型アプリケーション.
主要な考慮事項は以下のとおりです.
ADC 原則の徹底的な理解と正確なアプリケーション要件は,最適なコンポーネント選択を可能にします.要求の高い技術環境で競争優位性を提供する.
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