ADC լուծողունակության հաշվիչ

Մուտքագրեք ADC-ի կարգայնությունը և հենակետային լարումը՝ դրա քայլի չափը, քվանտացման սխալն ու իդեալական SNR-ը ստանալու, վոլտերի և կոդերի միջև փոխակերպելու և յուրաքանչյուր տեղադրմանը հետևելու համար:

Փոխակերպիչ և տիրույթ

1-ից մինչև 32 ամբողջ թիվ — փոխակերպիչի անվանական բիթային լայնությունը:
Մուտքային տիրույթ

Չափման կետ (ըստ ընտրության)

Բաց թողեք՝ չափումն անտեսելու համար:

Քանի՞ կարգ է ձեզ անհրաժեշտ (ըստ ընտրության)

Քայլի չափ և աղմուկ

LSB քայլի չափը

—

Բանաձևեր և տեղադրում

LSB = FSR ÷ 2ᴺ · առավելագույն սխալ = ½ LSB · SNR = 6.02N + 1.76 dB

    Մուտքագրեք կարգայնությունը և հենակետային լարումը՝ քայլի չափը տեսնելու համար:

    Ձեր մուտքագրած յուրաքանչյուր թիվ մնում է այս բրաուզերում. ոչինչ չի վերբեռնվում:

    ՀՏՀ

    Ինչու՞ են որոշ աղբյուրներ բաժանում 2^N-ի, իսկ մյուսները՝ 2^N − 1-ի:

    Դրանք նույն փոխակերպիչի երկու տարբեր մոդելներ են: Տվյալների թերթիկները և կվանտացման դասական տեսությունը սահմանում են LSB = FSR ÷ 2^N՝ առաջին կոդային անցումով կես քայլի վրա. սա այն մոդելն է, որն օգտագործվում է այս էջում: Vref ÷ (2^N − 1) ձևը ստացվում է վերին կոդը ճշգրիտ Vref-ի վրա քարտեզագրելուց, ինչը տարածված է միկրոկոնտրոլերների ձեռնարկներում: 12 բիթի դեպքում երկուսը տարբերվում են մոտ 0.02%-ով, ինչը շատ ավելի ցածր է ցանկացած իրական հենակետային լարման թույլատված շեղումից. պարզապես մի խառնեք այս երկուսը տարբեր աղբյուրների թվերը համեմատելիս:

    Արդյո՞ք 12-բիթանոց լուծողունակությունը նշանակում է 12-բիթանոց ճշգրտություն:

    Ոչ: Թույլտվությունը միայն կոդի լայնությունն է՝ թե որքան նուրբ է բաժանված տիրույթը: Ճշգրտությունը սահմանափակվում է փոխակերպիչի INL-ով, շեղման/ուժեղացման սխալներով, հենակետային լարման թույլատված շեղումով ու աղմուկով, ինչպես նաև դրա շուրջը գտնվող սխեմայով: Ահա թե ինչու տվյալների թերթիկներում նշվում է ENOB-ը. 12-բիթանոց SAR-ը սովորաբար ապահովում է 10–11 էֆեկտիվ բիթ: Այստեղ ցուցադրված 74 dB իդեալական SNR-ը առավելագույն սահմանն է, որին ոչ մի իրական 12-բիթանոց փոխակերպիչ չի հասնում:

    Ինչպե՞ս է ±Vref մուտքը փոխում մաթեմատիկան:

    Տիրույթը կրկնապատկվում է մինչև 2 × Vref, ուստի նույն փոխակերպիչը լուծում է երկու անգամ ավելի լայն քայլեր՝ LSB = 2 × Vref ÷ 2^N: Կոդերը գործում են բացասական սահմանից մինչև դրականը. 0 կոդը −Vref-ն է, միջին կոդը՝ 2^(N−1)-ը, 0 V է, իսկ վերին կոդը գտնվում է +Vref-ից մեկ քայլ ցածր: Վերևում ընտրեք երկբևեռ տիրույթը, և զրո վոլտը կհամապատասխանի ուղիղ միջին կոդին:

    Ի՞նչ կարող եմ անել, երբ քայլի չափը չափազանց կոպիտ է:

    Գերընտրանքը (oversampling) և միջինացումը բարձրացնում են թույլտվությունը, երբ ազդանշանը պարունակում է թեթև աղմուկ. 4× անգամ ավելի շատ նմուշների միջինացումը տալիս է մոտ մեկ էֆեկտիվ բիթ, իսկ 16×-ը՝ երկու, պայմանով, որ աղմուկը սպիտակ է և չկոռելացված. կատարյալ մաքուր, կատարյալ անշարժ ազդանշանը պարզապես կրկնում է նույն կոդը: Դրանից այն կողմ անցնելու համար անհրաժեշտ է անցնել ավելի շատ բիթերով փոխակերպիչի կամ ավելացնել ծրագրավորվող ուժեղացմամբ կասկադ, որպեսզի ազդանշանը լրացնի տիրույթի մեծ մասը:

    Գրվել և ստուգվել է BroBroGo խմբագրական թիմի կողմից։Վերջին թարմացումը:

    Անալոգաթվային փոխակերպիչների լուծողունակության տեսական հիմքերը

    Անալոգաթվային փոխակերպիչը (ADC) հանդիսանում է ցանկացած խառը ազդանշանային համակարգի հիմնաքարը, որը ֆիզիկական աշխարհի անընդհատ լարումները վերածում է դիսկրետ թվային կոդերի: Այս գործընթացի հիմնական բնութագրիչներն են անվանական լուծողունակությունը՝ արտահայտված բիթերով, և հենակետային լարումը, որոնք միասին որոշում են համակարգի նվազագույն զգայունությունը:

    Այս գործիքը նախագծված է որպես իդեալական քվանտացնող սարք: Իրական փոխակերպիչն ավելացնում է INL/DNL, շեղման, ուժեղացման և դրեյֆի սխալներ, իսկ հենակետային լարման սեփական թույլատրվածքն ու աղմուկը մասշտաբավորում են յուրաքանչյուր քայլը: SNR-ի ցուցանիշը տեսական առավելագույն սահմանն է լրիվ սանդղակի սինուսոիդի համար՝ Նայքվիստի թողունակության տիրույթում. իրական ADC-ի արդյունավետ կարգայնությունը (ENOB) ցածր է դրա անվանական թույլատրելիությունից: Ընտրանքման հաճախականությունը, հակաալիասինգային ֆիլտրումը և մուտքային տիրույթի հաստատումը դուրս են այս էջի շրջանակից:

    Փոխակերպիչի մուտքային պարամետրերը և կոնֆիգուրացիան

    Հաշվարկներն իրականացնելու համար օգտագործողը սահմանում է հետևյալ մուտքային տվյալները.

    • Լուծողունակություն N (բիթ): 1-ից մինչև 32 ամբողջ թիվ — փոխակերպիչի անվանական բիթային լայնությունը:
    • Հենակետային լարում: Դրական թիվ, որը սահմանում է չափման սահմանը:
    • Հենակետային միավոր: Հենակետային լարման չափման միավորը:
    • Մուտքային տիրույթ: Ընտրություն «Միաբևեռ · 0-ից Vref» և «Երկբևեռ · −Vref-ից +Vref» տարբերակների միջև:
    • Ցուցադրվող տասնորդականներ: Արդյունքներում կլորացման աստիճանը սահմանող արժեքը:
    • Փոխակերպել: Չափման կետի ռեժիմի ընտրություն՝ «Լարում → կոդ» կամ «Կոդ → լարում»:
    • Մուտքային լարում: Թվային կոդի վերածվող լարման արժեքը (ըստ ցանկության):
    • Կոդ (հաշվարկներ): Ամբողջ թիվ 0-ից մինչև ամենաբարձր կոդը (ըստ ցանկության):
    • Լարման միավոր: Մուտքային լարման կամ կոդի լարման չափման միավորը:
    • Տարրալուծման ենթակա փոքրագույն փոփոխությունը: Թիրախային լարման քայլը (ըստ ցանկության):
    • Քայլի միավոր: Թիրախային քայլի չափման միավորը:

    Ինտերֆեյսում հասանելի են նաև «Բեռնել օրինակը» և «Մաքրել» կոճակները՝ արժեքները արագ լրացնելու կամ զրոյացնելու համար:

    Հաշվարկված ելքային ցուցանիշները

    Հաշվիչը տրամադրում է արդյունքների ամբողջական փաթեթ՝ խմբավորված ըստ կիրառության ոլորտների:

    Քայլի չափ և աղմուկ

    • LSB քայլի չափը: Կրտսեր կարգի (LSB) քայլի չափը, որի տակ ցուցադրվում է դրա տոկոսային հարաբերակցությունը լրիվ սանդղակի նկատմամբ և արժեքը ppm-ով:
    • Քվանտացման մակարդակներ: Դիսկրետ մակարդակների ընդհանուր քանակը (2^N):
    • Ամենաբարձր կոդ: Ելքային առավելագույն թվային կոդը (2^N - 1):
    • Լրիվ սանդղակի տիրույթ: Փոխակերպիչի լարման լրիվ տիրույթը (FSR):
    • Առավելագույն քվանտացման սխալ (±½ LSB): Տեսական առավելագույն սխալը կվանտացման ժամանակ:
    • Քվանտացման աղմուկ (rms): Կվանտացման աղմուկի միջին քառակուսային (rms) լարումը:
    • Իդեալական SNR (լրիվ սանդղակի սինուսոիդ): Ազդանշան/աղմուկ հարաբերության տեսական սահմանը դեցիբելներով:
    • Դինամիկ տիրույթ: Տեսական դինամիկ տիրույթը դեցիբելներով:

    Չափման կետում

    • Ելքային կոդ: Ստացված թվային կոդը լարումից կոդ փոխակերպելիս:
    • Երկուական: Ելքային կոդի երկուական ներկայացումը:
    • Տասնվեցական: Ելքային կոդի տասնվեցական ներկայացումը:
    • Կոդի լարում: Տվյալ թվային կոդին համապատասխանող ճշգրիտ լարումը:
    • Քվանտացման սխալ: Մուտքային լարման և ստացված կոդին համապատասխանող լարման տարբերությունը:
    • Մուտքային պատուհան այս կոդի համար: Մուտքային լարումների տիրույթը, որոնք քարտեզագրվում են տվյալ կոդին:

    Կարգայնության որոշման կարգավիճակ

    Երբ մուտքագրվում է թիրախային քայլը, համակարգը հաշվում է անհրաժեշտ բիթերի քանակը և համեմատում ընթացիկ կարգայնության հետ՝ ցուցադրելով համապատասխան հաղորդագրություն:

    Մաթեմատիկական բանաձևեր և տեղադրումներ

    Հաշվիչը ցուցադրում է յուրաքանչյուր հաշվարկի սիմվոլիկ բանաձևը և դրանում օգտագործողի տվյալների տեղադրումը.

    • LSB քայլի չափ: LSB = FSR ÷ 2^N
    • Առավելագույն կվանտացման սխալ: ±LSB ÷ 2
    • Կվանտացման աղմուկ (rms): LSB ÷ √12
    • Իդեալական SNR (լրիվ սանդղակի սինուսոիդ): SNR = 6.02 × N + 1.76 dB
    • Դինամիկ տիրույթ: 6.02 × N dB
    • Միաբևեռ կոդ: code = round(Vin ÷ LSB); Երկբևեռ կոդ: code = round((Vin + Vref) ÷ LSB)
    • Միաբևեռ լարում: V = code × LSB; Երկբևեռ լարում: V = code × LSB − Vref
    • Կվանտացման սխալ չափման կետում: code voltage − input voltage
    • Կարգայնության որոշում: N ≥ log₂(FSR ÷ step)՝ կլորացված դեպի վերև մինչև մոտակա ամբողջ թիվը:

    Գործնական օրինակ

    Օգտագործելով «Բեռնել օրինակը» ֆունկցիայի արժեքները՝ 12 բիթ լուծողունակություն, 3.3 V հենակետային լարում և միաբևեռ տիրույթ.

    • Մակարդակներ = 2^12 = 4,096
    • Ամենաբարձր կոդ = 4,095
    • LSB = 3.3 V ÷ 4,096 ≈ 805.6641 µV
    • Առավելագույն կվանտացման սխալ = ±402.832 µV
    • Կվանտացման աղմուկ ≈ 232.5752 µV rms
    • Իդեալական SNR ≈ 74.01 dB
    • Դինամիկ տիրույթ ≈ 72.25 dB

    Եթե մուտքագրվի 1.65 V լարում (սանդղակի ուղիղ մեջտեղը), այն կքարտեզագրվի 2,048 կոդին (երկուական՝ 1000 0000 0000, տասնվեցական՝ 0x800)՝ ունենալով զրոյական կվանտացման սխալ:

    Սահմանային դեպքեր և կանոններ

    • Կվանտացման մոդել: Իդեալական քվանտացնող սարքում առաջին կոդային անցումը տեղի է ունենում կես քայլի վրա (1 / 2 LSB), իսկ LSB-ն սահմանվում է որպես FSR ÷ 2^N:
    • Միաբևեռ տիրույթ: Լրիվ սանդղակի տիրույթը (FSR) հավասար է Vᵣef-ին: Մուտքային տիրույթն է 0-ից Vᵣef:
    • Երկբևեռ տիրույթ: Լրիվ սանդղակի տիրույթը (FSR) հավասար է 2 × Vᵣef-ին: Մուտքային տիրույթն է -Vᵣef-ից +Vᵣef: 0 կոդը համապատասխանում է -Vᵣef-ին, միջին կոդը (2^(N-1))՝ 0 V-ին, իսկ վերին կոդը գտնվում է +Vᵣef-ից մեկ քայլ ցածր:
    • Վերին սահմանի գերազանցում: Եթե մուտքային լարումը գերազանցում է վերին սահմանը, ելքը սահմանափակվում է ամենաբարձր կոդով (2^N - 1): Այս դեպքում ցուցադրվում է նախազգուշացում. «Մուտքային ազդանշանը բարձր է վերին սահմանից. ելքը հագենում է ամենաբարձր կոդով, և ցուցադրվող սխալն իրական մնացորդային սխալն է. ±½ LSB սահմանն այլևս կիրառելի չէ:»:
    • Ստորին սահմանի գերազանցում: Եթե մուտքային լարումը ցածր է ստորին սահմանից, ելքը սահմանափակվում է 0 կոդով: Այս դեպքում ցուցադրվում է նախազգուշացում. «Մուտքային ազդանշանը ցածր է ստորին սահմանից. ելքը հագենում է 0 կոդով, և ցուցադրվող սխալն իրական մնացորդային սխալն է. ±½ LSB սահմանն այլևս կիրառելի չէ:»:
    • Միջին սանդղակի մուտք: Եթե մուտքային լարումը ճշգրիտ սանդղակի մեջտեղում է, համակարգը նշում է, որ տիրույթի կեսը համապատասխանում է միջին կոդին՝ զրոյական կվանտացման սխալով:

    Տվյալների մշակում և գաղտնիություն

    Ձեր մուտքագրած յուրաքանչյուր թիվ մնում է այս բրաուզերում. ոչինչ չի վերբեռնվում: Բոլոր մաթեմատիկական գործողությունները կատարվում են տեղային եղանակով՝ օգտագործողի սարքի վրա:

    Հաճախ տրվող հարցեր (FAQ)

    Արդյո՞ք 12-բիթանոց լուծողունակությունը նշանակում է 12-բիթանոց ճշգրտություն: Ոչ: Թույլտվությունը միայն կոդի լայնությունն է՝ թե որքան նուրբ է բաժանված տիրույթը: Ճշգրտությունը սահմանափակվում է փոխակերպիչի INL-ով, շեղման/ուժեղացման սխալներով, հենակետային լարման թույլատված շեղումով ու աղմուկով, ինչպես նաև դրա շուրջը գտնվող սխեմայով: Ահա թե ինչու տվյալների թերթիկներում նշվում է ENOB-ը. 12-բիթանոց SAR-ը սովորաբար ապահովում է 10–11 էֆեկտիվ բիթ: Այստեղ ցուցադրված 74 dB իդեալական SNR-ը առավելագույն սահմանն է, որին ոչ մի իրական 12-բիթանոց փոխակերպիչ չի հասնում:

    Օհմի օրենքի հաշվիչՄուտքագրեք լարման, հոսանքի ուժի, դիմադրության կամ հզորության ցանկացած երկու արժեք և ակնթարթորեն ստացեք մյուս երկուսը:Հաղորդման գծի լրիվ դիմադրության հաշվիչՄուտքագրեք գիծը, դրա բեռնվածքը և հաճախականությունը, և ստացեք մուտքային լրիվ դիմադրությունը, VSWR-ը և կանգուն ալիքը գծի երկայնքով՝ յուրաքանչյուր տեղադրման ցուցադրմամբ:Երկուական / Տասնվեցական ՓոխակերպիչՓոխակերպեք թվերը երկուական, տասնվեցական, տասնորդական և ութական համակարգերի միջև, կամ վերածեք տեքստը բայթերի:Չափման միավորների փոխարկիչԱկնթարթորեն փոխարկեք երկարությունը, քաշը, ջերմաստիճանը, մակերեսը, ծավալը և արագությունը ցանկացած միավորների միջև: