АЦП: квантование и цифровой код
Цель: Изучить тему «АЦП: квантование и цифровой код» и закрепить её практическими заданиями и самопроверкой.
2 акад. часа чтение и разбор теории, решение задач, работа со схемой или виртуальным стендом и проверка понимания.
Основной материал
ADC преобразует непрерывное напряжение или ток в конечное цифровое число. Два ключевых ограничения - диапазон и число уровней. N-bit converter имеет 2^N кодов.
Для 12-bit диапазона 0-10 V получается 4096 уровней. Идеальный шаг около 10/4096 = 2,44 mV. Это LSB - least significant bit. Реальный ADC имеет дополнительные ошибки: offset, gain error, integral nonlinearity, noise.
Full-scale и clipping
Если вход превышает диапазон ADC, код упирается в максимальное значение. Это clipping. Поэтому входной тракт должен обеспечивать правильное масштабирование и запас.
Практическая работа
Рассчитайте идеальный LSB для 8-, 12- и 16-bit ADC на диапазоне 0-5 V. Сравните, во сколько раз улучшается квантование.
Самопроверка
• Сколько кодов имеет 10-bit ADC?
• Что такое LSB?
• Что произойдет при превышении full-scale?
• Почему 16-bit не гарантирует 16 эффективных бит?
• Что такое quantization?
Что нужно запомнить
- ADC преобразует непрерывное напряжение или ток в конечное цифровое число.
- Реальный ADC имеет дополнительные ошибки: offset, gain error, integral nonlinearity, noise.
- Если вход превышает диапазон ADC, код упирается в максимальное значение.
- Поэтому входной тракт должен обеспечивать правильное масштабирование и запас.
- Рассчитайте идеальный LSB для 8-, 12- и 16-bit ADC на диапазоне 0-5 V.