J'ai récemment entendu parler du concept d'un ADC à un bit et je l'ai vu implémenté dans le contexte d'une sorte de convertisseur numérique-analogique (curieusement), et je me demande quel est le point? Pourquoi ne pas simplement utiliser un ADC de plus haute résolution, si une résolution plus élevée est souhaitée?
À quoi sert un ADC un bit?
Réponses:
Pour donner un exemple de base de la façon dont un CAN 1 bit peut être utilisé pour obtenir des informations utiles à partir d'une forme d'onde, jetez un œil à ce circuit. Il utilise une onde triangulaire pour transformer les informations en une sortie modulée en largeur d'impulsion. Il s'agit d'une version similaire mais simplifiée du fonctionnement d'autres techniques ADC 1 bit, en utilisant un signal de référence (généralement de retour) pour comparer l'entrée.
Circuit
Simulation
Affichage de l'échelle de temps agrandie:
Nous pouvons voir à partir de la forme d'onde d'entrée supérieure, l'onde triangulaire est utilisée pour comparer la forme d'onde à différents points de sa période. Tant que l'onde triangulaire est d'une fréquence considérablement plus élevée que l'entrée (plus la fréquence est élevée, plus la précision est élevée), le comparateur émet une moyenne de haut / bas en fonction du niveau de tension de la forme d'onde.
Pour voir comment nous pouvons reproduire la forme d'onde d'origine à partir des données PWM, la sortie du comparateur est introduite dans un filtre passe-bas et sort à nouveau l'onde sinusoïdale.
Pour plus de lecture:
Convertisseurs Delta-Sigma
Approximation successive ADC ADC
à bit unique
Rampe Comparer ADC (Counter ADC)
Un convertisseur analogique-numérique (A / D) d'un bit n'est qu'un comparateur dont le seuil se situe au milieu de la plage. Habituellement, vous ne l'appelez pas un A / D 1 bit, bien qu'il soit légitime de penser de cette façon.
Il existe des moyens d'utiliser un comparateur pour finalement obtenir une valeur numérique de résolution plus élevée. Un delta-sigma A / D en est un exemple. Cela continue à intégrer la sortie du comparateur et à la comparer à l'entrée analogique. Sur un certain nombre de fois, la valeur analogique est représentée par le nombre de 1 bits sur l'ensemble. La résolution est un compromis avec le temps. De nos jours, le débit binaire peut être dans la plage de plusieurs MHz. Par exemple, à un débit binaire de 10 MHz, obtenir un résultat de 20 bits (environ 1 M compte) prendrait 1/10 seconde.
Un autre exemple est un A / D de "suivi". Celui-ci contient un D / A et le comparateur compare le résultat D / A avec l'entrée analogique. Si le résultat du comparateur est faible, la valeur N / A est incrémentée, sinon elle est décrémentée.
Delta sigma peut également être considéré comme un modulateur analogique à PWM.
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jippie
Et la linéarité Olin? Comment Delta-Sigma se compare-t-il aux diverses non-linéarités d'un CAN standard à n bits?
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jippie
@jipp: Oui, un delta-sigma A / D est PWM à l'envers. Le générateur PWM est dans le chemin de rétroaction, donc dans l'ensemble, vous trouvez la valeur du rapport cyclique pour obtenir le niveau moyen.
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Olin Lathrop
Avec le delta sigma de second ordre, vous avez besoin de beaucoup moins de bits (~ la racine carrée), via une magie de mise en forme du bruit de traitement du signal que je ne comprends pas complètement.
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starblue
Un autre nom pour un CAN un bit est un comparateur. Je peux imaginer qu'un CAN 1 bit peut être suffisant pour une application qui doit activer / désactiver une vanne, un interrupteur, une alarme si le signal passe au-dessus / en dessous d'un seuil.
Tout à fait correct, mais je pense que ce que j'ai vu appelé un "ADC 1 bit" était plus précisément décrit comme un "ADC delta-sigma".
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Mark
Une différence non encore mentionnée entre les termes "ADC 1 bit" et "comparateur" est que dans de nombreux endroits où des comparateurs sont utilisés, il est souhaitable d'avoir une hystérésis d'une quantité supérieure au niveau de bruit de base du système, mais dans les applications qui utilisent un ADC 1 bit, une telle hystérésis n'est pas souhaitée.
Lors de la construction d'un DAC ou ADC multi-bits, il est souvent difficile de garantir que chaque bit aura un effet exactement deux fois plus grand que le suivant. Si l'effet d'un bit est plus grand ou plus petit que cela, la différence dans les tensions représentées par entre un code qui se termine par exemple "0111" et le code supérieur suivant (qui se termine par 1000 ") sera incorrecte. Si par exemple un 1mV une modification sur une entrée entraîne parfois une modification de la valeur ADC de 2 et parfois une modification de 6, ce qui peut entraîner une réaction excessive des systèmes de contrôle basés sur le retour différentiel à certains changements et une sous-réaction à d'autres.
En utilisant un CAN 1 bit avec de l'électronique analogique, il est possible de concevoir un circuit de sorte que le pourcentage de temps pendant lequel un signal est élevé dépendra du rapport entre une tension d'entrée et une tension de référence. Si l'on mesure le pourcentage de temps pendant lequel le signal est élevé, on peut ainsi déduire la tension d'entrée. En l'absence d'hystérésis ou d'effets associés, cette mesure peut être très précise. L'hystérésis, cependant, peut entraîner des non-linéarités qui peuvent être difficiles à corriger.