Saya baru-baru ini mendengar konsep ADC satu-bit, dan telah melihatnya diimplementasikan dalam konteks semacam konverter digital-ke-analog (anehnya), dan saya bertanya-tanya, apa gunanya? Mengapa tidak menggunakan ADC resolusi lebih tinggi, jika resolusi yang lebih tinggi diinginkan?
Apa gunanya ADC satu-bit?
Jawaban:
Untuk memberikan contoh dasar tentang bagaimana 1-bit ADC dapat digunakan untuk mendapatkan informasi yang berguna dari bentuk gelombang, lihat sirkuit ini. Ia menggunakan gelombang segitiga untuk mengubah informasi menjadi output termodulasi lebar pulsa. Ini adalah versi yang serupa tetapi disederhanakan tentang cara teknik ADC 1-bit lainnya bekerja, dengan menggunakan sinyal referensi (biasanya umpan balik) untuk membandingkan input.
Sirkuit
Simulasi
Tampilan skala waktu yang diperbesar:
Kita dapat melihat dari bentuk gelombang input atas, gelombang segitiga digunakan untuk membandingkan bentuk gelombang pada titik yang berbeda melalui periode itu. Selama gelombang segitiga memiliki frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada input (semakin tinggi frekuensi semakin akurat), ini menyebabkan komparator mengeluarkan rata-rata tinggi / rendah tergantung pada level tegangan bentuk gelombang.
Untuk melihat bagaimana kita dapat mereproduksi bentuk gelombang asli dari data PWM, output komparator dimasukkan ke dalam filter low pass, dan keluar muncul lagi gelombang sinus.
Untuk bacaan lebih lanjut:
Delta-Sigma Converters,
Perkiraan Berturutan, ADC,
Bit Tunggal, ADC
Ramp Bandingkan
Konverter analog ke digital satu-bit (A / D) hanyalah komparator dengan ambang batas di tengah kisaran. Biasanya Anda tidak menyebutnya A / D 1-bit, meskipun itu sah untuk berpikir seperti itu.
Ada cara untuk memanfaatkan pembanding untuk akhirnya mendapatkan nilai digital resolusi lebih tinggi. A / D delta-sigma adalah salah satu contoh. Ini terus mengintegrasikan output komparator dan membandingkannya kembali ke input analog. Lebih dari beberapa kali bit, nilai analog diwakili oleh jumlah 1 bit dari keseluruhan. Resolusi adalah pertukaran dengan waktu. Saat ini laju bit dapat berada dalam kisaran beberapa MHz. Misalnya, pada bit rate 10 MHz, mendapatkan hasil 20 bit (sekitar 1 hitungan M) akan memakan waktu 1/10 detik.
Contoh lain adalah A / D "pelacakan". Ini berisi D / A dan pembanding membandingkan hasil D / A dengan input analog. Jika hasil pembanding rendah, nilai D / A bertambah, jika tidak maka akan berkurang.
Delta sigma juga dapat dilihat sebagai modulator analog ke PWM.
—
jippie
Bagaimana dengan linearitas Olin? Bagaimana Delta-Sigma dibandingkan dengan berbagai non-linearitas dari ADC n-bit biasa?
—
jippie
@ jipp: Ya, delta-sigma A / D mundur PWM. Generator PWM ada di jalur umpan balik, jadi secara keseluruhan Anda menemukan nilai siklus tugas untuk mendapatkan tingkat rata-rata.
—
Olin Lathrop
Dengan delta sigma orde kedua Anda membutuhkan bit yang jauh lebih sedikit (~ akar kuadrat), melalui beberapa pemrosesan sinyal yang membentuk sihir yang tidak sepenuhnya saya mengerti.
—
starblue
Nama lain untuk ADC satu bit adalah pembanding. Saya bisa membayangkan 1 bit ADC mungkin cukup untuk aplikasi yang perlu menghidupkan / mematikan katup, saklar, alarm jika sinyal berjalan di atas / di bawah ambang batas.
Benar sekali, tapi saya pikir apa yang saya lihat disebut sebagai "1-bit ADC" lebih tepat digambarkan sebagai "delta-sigma ADC".
—
Tandai
Satu perbedaan yang belum disebutkan antara istilah "1-bit ADC" dan "pembanding" adalah bahwa di banyak tempat di mana pembanding digunakan, diinginkan untuk memiliki histeresis dalam jumlah yang lebih besar daripada tingkat kebisingan dasar sistem, tetapi dalam aplikasi yang menggunakan ADC 1-bit, histeresis seperti itu tidak diinginkan.
Ketika membangun DAC atau ADC multi-bit, seringkali sulit untuk memastikan bahwa setiap bit akan memiliki efek tepat dua kali lebih besar dari yang lebih rendah berikutnya. Jika efek bit lebih besar atau lebih kecil dari ini, perbedaan voltase yang diwakili oleh antara kode yang berakhir pada mis. "0111" dan kode lebih tinggi berikutnya (yang berakhir dalam 1000 ") akan salah. Jika misalnya 1mV perubahan pada input kadang-kadang menyebabkan nilai ADC yang dilaporkan berubah sebesar 2 dan kadang-kadang menyebabkannya berubah sebesar 6, yang dapat menyebabkan sistem kontrol berbasis diferensial-umpan balik bereaksi berlebihan terhadap beberapa perubahan dan kurang bereaksi terhadap yang lain.
Menggunakan ADC 1-bit bersama dengan beberapa elektronik analog, dimungkinkan untuk merancang sirkuit sehingga persentase waktu sinyal tinggi akan tergantung pada rasio antara tegangan input dan tegangan referensi. Jika seseorang mengukur persentase waktu sinyalnya tinggi, maka ia dapat menyimpulkan tegangan input. Dengan tidak adanya histeresis atau efek terkait, pengukuran ini mungkin sangat akurat. Histeresis, bagaimanapun, dapat menyebabkan non-linearitas yang mungkin sulit untuk diperbaiki.