ADC нарийвчлалын тооцоолуур

ADC-ийн бит болон тулгуур хүчдэлийг оруулж, түүний алхмын хэмжээ, квантчлалын алдаа болон идеал SNR-ийг авч, вольт болон кодын хооронд хөрвүүлэн, утга орлуулалт бүрийг хараарай.

Хөрвүүлэгч ба хязгаар

1-ээс 32 хүртэлх бүхэл тоо — хөрвүүлэгчийн нэрлэсэн битийн өргөн.
Оролтын хязгаар

Хэмжилтийн цэг (сонголтоор)

Хэмжилтийг алгасах бол хоосон орхино уу.

Танд хэдэн бит хэрэгтэй вэ? (сонголтоор)

Алхмын хэмжээ болон шуугиан

LSB алхмын хэмжээ

—

Томьёо ба утга орлуулалт

LSB = FSR ÷ 2ᴺ · хамгийн их алдаа = ½ LSB · SNR = 6.02N + 1.76 dB

    Алхмын хэмжээг харахын тулд бит болон тулгуур хүчдэлийг оруулна уу.

    Таны оруулсан тоо бүр энэ хөтөч дээр үлдэх бөгөөд юу ч сервер рүү ачаалагдахгүй.

    Түгээмэл асуултууд

    Яагаад зарим эх сурвалж 2^N-д, зарим нь 2^N − 1-д хуваадаг вэ?

    Эдгээр нь ижил хөрвүүлэгчийн хоёр өөр загвар юм. Техникийн үзүүлэлтийн хуудас болон сонгодог квантчлалын онолд LSB = FSR ÷ 2^N гэж тодорхойлдог бөгөөд эхний кодын шилжилт нь хагас алхам дээр байдаг — энэ хуудсанд энэ загварыг ашигласан. Харин Vref ÷ (2^N − 1) хэлбэр нь хамгийн дээд кодыг яг Vref дээр буулгахаас үүдэлтэй бөгөөд микроконтроллерын зааварчилгаанд түгээмэл байдаг. 12 бит дээр энэ хоёр нь ойролцоогоор 0.02%-ийн зөрүүтэй байдаг нь ямар ч бодит тулгуур хүчдэлийн зөвшөөрөгдөх алдаанаас хамаагүй бага юм; өөр өөр эх сурвалжаас авсан тоонуудыг шалгахдаа энэ хоёрыг хооронд нь холихгүй байхад л болно.

    12 битийн нарийвчлал нь 12 битийн нарийвчлалын алдаагүй гэсэн үг үү?

    Үгүй. Нарийвчлал (resolution) нь зөвхөн кодын өргөн буюу хязгаарыг хэр нарийн хуваасныг илтгэнэ. Харин нарийвчлалын алдаа (accuracy) нь хөрвүүлэгчийн INL, зөрүү/өсгөлтийн алдаа, тулгуур хүчдэлийн зөвшөөрөгдөх алдаа ба шуугиан, мөн түүний эргэн тойрон дахь хэлхээнээс хамаарч хязгаарлагддаг. Тийм ч учраас техникийн үзүүлэлтийн хуудас дээр ENOB-ийг заадаг: 12 битийн SAR нь ихэвчлэн 10–11 үр дүнтэй бит өгдөг. Энд харуулсан 74 dB-ийн хамгийн тохиромжтой SNR нь бодит 12 битийн хөрвүүлэгчийн хэзээ ч хүрдэггүй дээд хязгаар юм.

    ±Vref оролт нь тооцооллыг хэрхэн өөрчлөх вэ?

    Хэмжилтийн хязгаар нь 2 × Vref болж хоёр дахин нэмэгддэг тул ижил хөрвүүлэгч нь хоёр дахин өргөн алхмыг шийддэг: LSB = 2 × Vref ÷ 2^N. Кодууд нь сөрөг туйлаас эерэг туйл руу гүйнэ — 0 код нь −Vref, дундаж код болох 2^(N−1) нь 0 V, харин хамгийн дээд код нь +Vref-ээс нэг алхмын доор байрлана. Дээрээс хоёр туйлт (bipolar) хязгаарыг сонговол тэг вольт нь яг дундаж код дээр буух болно.

    Алхмын хэмжээ хэтэрхий бүдүүн байвал би юу хийж чадах вэ?

    Дохио нь бага зэрэг шуугиантай байх үед дахин түүвэрлэх (oversampling) болон дундажлах нь нарийвчлалыг сайжруулдаг: 4× олон түүврийг дундажлахад ойролцоогоор нэг үр дүнтэй бит, 16× олон түүврийг дундажлахад хоёр бит нэмэгддэг, гэхдээ шуугиан нь цагаан бөгөөд хамааралгүй байх ёстой — туйлын цэвэр, хөдөлгөөнгүй дохио нь зөвхөн ижил кодыг давтдаг. Үүнээс гадна илүү олон бит бүхий хөрвүүлэгч рүү шилжих эсвэл дохиог хязгаарын ихэнх хэсгийг дүүргэхийн тулд програмчлагддаг өсгөлтийн шатыг нэмж өгнө.

    BroBroGo редакцийн баг бичиж, хянасан.Сүүлд шинэчилсэн:

    ADC нарийвчлалын тооцоолуур

    Аналог-тоон хувиргагч (ADC) ашиглан систем зохион бүтээхэд оролтын хүчдэлийн өөрчлөлтийг дижитал код руу хэрхэн хөрвүүлж байгааг нарийн тооцоолох шаардлагатай болдог. ADC Resolution Calculator нь хөрвүүлэгчийн битийн нарийвчлал болон тулгуур хүчдэл дээр үндэслэн LSB алхмын хэмжээ, квантчлалын алдаа болон онолын дохио-шуугианы харьцааг (SNR) тооцоолдог онлайн хэрэгсэл юм.

    Энэхүү хэрэгсэл нь нэг туйлт (unipolar) болон хоёр туйлт (bipolar) оролтын хязгаарыг хоёуланг нь дэмждэг бөгөөд хэмжилтийн цэг дээр хүчдэлийг дижитал код руу, эсвэл кодыг хүчдэл рүү хөрвүүлэх боломжийг олгодог. Мөн зорилтот хүчдэлийн өөрчлөлтийг илрүүлэхэд шаардлагатай битийн хамгийн бага хэмжээг тодорхойлж, тооцоолол бүрийн математик бодолтыг алхам алхмаар харуулдаг.

    Оролтын өгөгдөл ба тохиргоо

    Тооцоолуурыг ажиллуулахын тулд дараах оролтын талбаруудыг ашиглана:

    • Нарийвчлал N (бит): Хөрвүүлэгчийн нэрлэсэн битийн өргөнийг илэрхийлэх 1-ээс 32 хүртэлх бүхэл тоо.
    • Тулгуур хүчдэл: Тулгуур хүчдэлийн утгыг заах тэгээс их эерэг тоо.
    • Тулгуур нэгж: Тулгуур хүчдэлийг хэмжих нэгж.
    • Оролтын хязгаар: "Нэг туйлт · 0-оос Vref хүртэл" эсвэл "Хоёр туйлт · −Vref-ээс +Vref хүртэл" гэсэн сонголтууд.
    • Харуулах бутархайн орон: Үр дүнд харуулах аравтын бутархайн орны тоо.
    • Хөрвүүлэх: Хэмжилтийн цэгийг хөрвүүлэх горим бөгөөд "Хүчдэл → код" эсвэл "Код → хүчдэл" гэж сонгоно.
    • Оролтын хүчдэл: Дижитал код руу хөрвүүлэх хүчдэлийн утга (алгасах бол хоосон орхиж болно).
    • Код (тоолол): Хүчдэл рүү хөрвүүлэх дижитал код бөгөөд 0-оос тухайн хөрвүүлэгчийн дээд код хүртэлх бүхэл тоо байна (алгасах бол хоосон орхиж болно).
    • Хүчдэлийн нэгж: Оролтын хүчдэл эсвэл кодын хүчдэлийг илэрхийлэх хэмжих нэгж.
    • Ялгах хамгийн бага өөрчлөлт: Шаардлагатай битийн нарийвчлалыг тооцоолоход ашиглах зорилтот хүчдэлийн алхам.
    • Алхмын нэгж: Илрүүлэх хамгийн бага өөрчлөлтийн хэмжих нэгж.

    Интерфэйс дээрх "Жишээг ачаалах" товчийг дарж бэлэн өгөгдлийг шууд ачаалах, эсвэл "Цэвэрлэх" товчийг ашиглан бүх оролтыг устгаж шинээр оруулах боломжтой.

    Тооцооллын үр дүн ба томьёолол

    Тооцоолуур нь оруулсан утгуудыг боловсруулж, дараах үр дүнгүүдийг харгалзах хэсгүүдэд харуулдаг:

    Алхмын хэмжээ болон шуугиан

    • LSB алхмын хэмжээ: Хамгийн бага ач холбогдол бүхий битийн (LSB) алхмын хэмжээ. Үүний доор тухайн алхмыг бүрэн хэмжээний хязгаарын хувь болон ppm (саяны хэсэг) утгаар харуулна.
    • Квантчлалын түвшин: Хөрвүүлэгчийн нийт дискрет түвшний тоо (2^N).
    • Дээд код: Гаралтын хамгийн дээд дижитал код (2^N - 1).
    • Бүрэн хэмжээний хязгаар: Хөрвүүлэгчийн хэмжих нийт хүчдэлийн зурвас.
    • Квантчлалын дээд алдаа (±½ LSB): Онолын квантчлалын хамгийн их алдаа.
    • Квантчлалын шуугиан (rms): Квантчлалын дундаж квадрат язгуурын (rms) шуугианы хүчдэл.
    • Идеал SNR (бүрэн хэмжээний синус): Децибелээр илэрхийлсэн дохио-шуугианы харьцааны онолын дээд хязгаар.
    • Динамик хязгаар: Децибелээр илэрхийлсэн онолын динамик хүрээ.

    Хэмжилтийн цэг дээр

    • Гаралтын код: Хүчдэлээс код руу хөрвүүлсэн дижитал утга.
    • Хоёртын систем: Гаралтын кодын хоёртын систем дэх дүрслэл.
    • Арван зургаатын систем: Гаралтын кодын арван зургаатын систем дэх дүрслэл.
    • Кодын хүчдэл: Өгөгдсөн дижитал кодод харгалзах яг таг хүчдэлийн утга.
    • Квантчлалын алдаа: Бодит оролтын хүчдэл болон кодын хүчдэл хоорондын зөрүү.
    • Энэ кодын оролтын цонх: Тухайн дижитал код руу хөрвүүлэгдэх оролтын хүчдэлийн муж.

    Танд хэдэн бит хэрэгтэй вэ?

    Хэрэв ялгах хамгийн бага өөрчлөлтийг оруулсан бол тооцоолуур нь тухайн алхмыг илрүүлэхэд шаардлагатай битийн тоог зааж, одоогийн сонгосон нарийвчлал үүнд хүрэлцэж байгаа эсэхийг мэдээлнэ. Хэрэв хүрэлцэхгүй бол одоогийн хөрвүүлэгчийн бодит шийдэж чадах алхмын хэмжээг зааж өгдөг.

    Томьёо ба утга орлуулалт

    Тооцоолуур нь ашиглаж буй математик загваруудыг тэмдэгтээр харуулаад зогсохгүй хэрэглэгчийн оруулсан тоонуудыг орлуулан бодсон алхмуудыг харуулдаг:

    • LSB алхмын хэмжээ: LSB = FSR ÷ 2^N
    • Квантчлалын хамгийн их алдаа: ±LSB ÷ 2
    • Квантчлалын шуугиан (rms): LSB ÷ √12
    • Идеал SNR (бүрэн хэмжээний синус): SNR = 6.02 × N + 1.76 dB
    • Динамик хүрээ: 6.02 × N dB
    • Нэг туйлт код: код = round(Vin ÷ LSB)
    • Хоёр туйлт код: код = round((Vin + Vref) ÷ LSB)
    • Нэг туйлт хүчдэл: V = код × LSB
    • Хоёр туйлт хүчдэл: V = код × LSB − Vref
    • Квантчлалын алдаа: кодын хүчдэл − оролтын хүчдэл
    • Нарийвчлалын хэмжээ тодорхойлох: N ≥ log₂(FSR ÷ step) (дээш бүхэл тоо руу тойргоно)

    Жишээлбэл, 12 бит, 3.3 V тулгуур хүчдэл, нэг туйлт хязгаарыг сонгоход: 4,096 түвшин, дээд код 4,095, LSB = 3.3 V ÷ 4,096 ≈ 805.6641 µV, квантчлалын хамгийн их алдаа ±402.832 µV, квантчлалын шуугиан ≈ 232.5752 µV rms, идеал SNR ≈ 74.01 dB, динамик хүрээ ≈ 72.25 dB болно. Хэрэв оролтын хүчдэл 1.65 V (яг дундаж хэмжээс) байвал энэ нь 2,048 код (хоёртоор 1000 0000 0000, арван зургаатаар 0x800) руу квантчлалын тэг алдаатайгаар хөрвүүлэгдэнэ.

    Тооцооллын дүрэм ба хязгаарлалтууд

    • Квантчлалын загвар: Энэхүү тооцоолуур нь эхний кодын шилжилт нь хагас алхам дээр (1 / 2 LSB) явагддаг идеал квантчилагчийн загварыг ашигладаг бөгөөд LSB-ийг FSR ÷ 2^N гэж тодорхойлно.
    • Хэрэглэх хүрээ: Бүх тооцоолол нь идеал хөрвүүлэгчийн онолын дээд хязгаарыг илэрхийлнэ. Бодит ADC нь INL, DNL, офсет, өсгөлтийн алдаа болон тулгуур хүчдэлийн зөрүү зэрэг алдаануудыг нэмдэг тул бодит үзүүлэлт үүнээс доогуур байдаг. Хөрвүүлэгчийн нарийвчлал (битийн тоо) нь түүний нарийвчлалын алдаанаас (accuracy) ялгаатай ойлголт юм.
    • Нэг туйлт хязгаар: Бүрэн хэмжээний хязгаар (FSR) нь Vᵣef-тэй тэнцүү бөгөөд оролтын муж нь 0-оос Vᵣef хүртэл байна.
    • Хоёр туйлт хязгаар: Бүрэн хэмжээний хязгаар (FSR) нь 2 × Vᵣef-тэй тэнцүү бөгөөд оролтын муж нь -Vᵣef-ээс +Vᵣef хүртэл байна. 0 код нь -Vᵣef утгад, дундаж код 2^(N-1) нь 0 V утгад, харин дээд код нь +Vᵣef-ээс нэг алхмын доор байрлана.
    • Хязгаараас давсан оролт (Дээд тал): Хэрэв оролтын хүчдэл дээд хязгаараас давбал гаралт нь хамгийн дээд кодоор хязгаарлагдах бөгөөд тооцоолуур дараах анхааруулгыг харуулна: "Оролт нь дээд хязгаараас давсан байна: гаралт нь хамгийн дээд кодоор хязгаарлагдах бөгөөд харуулсан алдаа нь бодит үлдэгдэл алдаа юм — ±½ LSB хязгаар дахин хэрэглэгдэхгүй."
    • Хязгаараас давсан оролт (Доод тал): Хэрэв оролтын хүчдэл доод хязгаараас доогуур байвал гаралт нь 0 кодоор хязгаарлагдах бөгөөд дараах анхааруулгыг харуулна: "Оролт нь доод хязгаараас доогуур байна: гаралт нь 0 кодоор хязгаарлагдах бөгөөд харуулсан алдаа нь бодит үлдэгдэл алдаа юм — ±½ LSB хязгаар дахин хэрэглэгдэхгүй."
    • Яг дундаж хэмжээс: Оролтын хүчдэл яг дунд хэсэгт байвал тооцоолуур нь нийт хязгаарын хагас нь тухайн код руу квантчлалын тэг алдаатайгаар буухыг тэмдэглэнэ.

    Алдааны мэдэгдлүүд

    Оролтын өгөгдөл буруу эсвэл хязгаараас давсан тохиолдолд дараах алдааны мэдэгдлүүд гарна:

    • Тоон бус утга оруулсан үед: "‹field›: “‹token›” нь тоо биш байна."
    • Нарийвчлал хязгаараас давсан үед: "Нарийвчлал нь 1-ээс 32-ын хоорондох бүхэл бит байх ёстой."
    • Тулгуур хүчдэл буруу үед: "Тулгуур хүчдэл нь тэгээс их байх ёстой."
    • Код нь бутархай тоо байвал: "Код нь тооллын бүхэл тоо байна."
    • Код хязгаараас давсан үед: "Код нь ‹bits› битийн хөрвүүлэгчийн хувьд 0-ээс ‹max›-ын хооронд байх ёстой."
    • Зорилтот алхам буруу үед: "Илрүүлэх хамгийн бага өөрчлөлт нь тэгээс их байх ёстой."
    • Тооцооллын хязгаар давсан үед: "Утга эсвэл завсрын үр дүн нь дэмжигдэх тооны хязгаараас давсан байна."

    Нууцлал ба боловсруулалт

    Таны оруулсан тоо бүр энэ хөтөч дээр үлдэх бөгөөд юу ч сервер рүү ачаалагдахгүй. Бүх тооцоолол нь хэрэглэгчийн төхөөрөмж дээр локал байдлаар хийгддэг.

    Түгээмэл асуултууд (FAQ)

    Яагаад зарим эх сурвалж 2^N-д, зарим нь 2^N − 1-д хуваадаг вэ? Эдгээр нь ижил хөрвүүлэгчийн хоёр өөр загвар юм. Техникийн үзүүлэлтийн хуудас болон сонгодог квантчлалын онолд LSB = FSR ÷ 2^N гэж тодорхойлдог бөгөөд эхний кодын шилжилт нь хагас алхам дээр байдаг — энэ хуудсанд энэ загварыг ашигласан. Харин Vref ÷ (2^N − 1) хэлбэр нь хамгийн дээд кодыг яг Vref дээр буулгахаас үүдэлтэй бөгөөд микроконтроллерын зааварчилгаанд түгээмэл байдаг. 12 бит дээр энэ хоёр нь ойролцоогоор 0.02%-ийн зөрүүтэй байдаг нь ямар ч бодит тулгуур хүчдэлийн зөвшөөрөгдөх алдаанаас хамаагүй бага юм; өөр өөр эх сурвалжаас авсан тоонуудыг шалгахдаа энэ хоёрыг хооронд нь холихгүй байхад л болно.

    Омын хуулийн тооцоолуурХүчдэл, гүйдэл, эсэргүүцэл эсвэл чадлын аль ч хоёрыг оруулж, нөгөө хоёрыг нь шууд тооцоолж аваарай.Дамжуулах шугамын эсэргүүцлийн тооцоолуурШугам, түүний ачаалал болон давтамжийг оруулж, оролт дээрх бүрэн эсэргүүцэл, VSWR болон шугамын дагуух зогсох долгионыг утга орлуулалт бүрээр нь хараарай.Хоёртын/Арван зургаатын ХөрвүүлэгчТоонуудыг хоёртын, арван зургаатын, аравтын, наймтын систем хооронд хөрвүүлэх эсвэл бичвэрийг байт болгоорой.Нэгж хөрвүүлэгчУрт, жин, температур, талбай, эзлэхүүн болон хурдыг дурын нэгжүүдийн хооронд шууд хөрвүүлнэ.