Сделай сам 3-битная вспышка АЦП

0.0 Базовое вступление

Что случилось, друзья мои, добро пожаловать обратно. Это будет очень короткое руководство по аналого-цифровым преобразователям или более известное как АЦП. Любая схема, которая должна обрабатывать сигналы, поступающие из внешнего мира, будет нуждаться в АЦП для передачи аналоговых электрических сигналов в цифровое представление.
Итак, сегодня мы возьмем краткий урок по АЦП, как они работают, как определить их производительность, типы АЦП и окончательно построим наш грубый 3-разрядный АЦП, как этот. Итак, начнем.

1.0 Что нам нужно?

Я расскажу немного о всех компонентах. У вас есть фото ниже с некоторыми компонентами. Для более подробной информации перейдите на страницу полного списка деталей . Там вы найдете все комплектующие, цены и разные варианты.

Смотрите полный список деталей здесь: 

2.1 Flash ADC блоки

Основными типами АЦП являются FLASH, кодер приоритета, конвейерный АЦП и регистр последовательного приближения или SAR. Позже в этом уроке мы увидим, как создать сырой АЦП флэш-типа с некоторыми OPAMP. Поскольку в этом проекте мы не будем много говорить о сигналах переменного тока, так как будем работать с очень низкими частотами. Все, что я хочу, это прочитать аналоговое значение, например, выходной сигнал датчика освещенности. Если освещение всегда одинаковое, выходное напряжение не изменится, поэтому в основном в этом примере частота равна нулю, и мы говорим о входе постоянного тока. Кроме того, скорость изменения света очень низкая.

Давайте теперь представим, что у моего Arduino нет АЦП, только цифровые входы, которые могут обнаружить низкое или высокое значение. Как я могу измерить напряжение датчика освещенности? Давайте посмотрим на этот очень простой флэш-АЦП выше. У нас в основном есть массив операционных усилителей, группа делителей напряжения и энкодер. Я объясню, как работает каждый из этих компонентов.

2.2 Делитель напряжения

Сначала давайте посмотрим на делитель напряжения. Он состоит из двух резисторов. Мы называем эти R1 и R2. Я предполагаю, что мы все знакомы с законом Ома, который гласит, что падение напряжения на резисторе равно току, который проходит через этот резистор, умноженному на значение сопротивления.
Итак, давайте представим, что мы подаем напряжение Vin на вход здесь на R1 и назовем напряжение в середине этих двух резисторов Vout. Используя закон Ома, ток, проходящий через R1, представляет собой падение напряжения, деленное на его сопротивление. Таким образом, ток равен Vout минус Vin, деленный на R1.

Но тот же самый ток теперь пройдет через R2, так как это единственный путь. Так что теперь в этом случае тот же самый ток - это земля минус Vout, деленный на R2. Итак, теперь у нас есть два уравнения для одного значения тока. Если мы изменим эти значения, мы получим, что Vout - это вход, умноженный на R2, деленный на сумму R1 и R2. И там у нас есть наш делитель напряжения. Давайте приведем некоторые значения. Если мы подадим 10 вольт на входе, а оба резистора будут 10 Ом, мы получим выход 5 вольт. Итак, мы разделили половину входных данных. Довольно простой, правда?

2.3 OpAmp компаратор

Теперь поговорим об OPAM. На фото ниже есть значок усилителя. У нас есть положительный вклад и отрицательный вклад. Тогда у нас есть выход и поставка OPAMP. Коэффициент усиления усилителя в конфигурации компаратора в основном бесконечен. Таким образом, именно в тот момент, когда положительный вход выше отрицательного, мы получим высокий выход со значением в этом случае напряжения питания.

Так, например, если отрицательный вход подключен к 2 вольтам, а положительный к земле, у нас низкий выход. Я начинаю увеличивать напряжение на положительном входе с 0, и именно тогда, когда я достигаю чуть более 2 вольт, выходной сигнал становится высоким.

Вот почему он называется компаратором, он сравнивает, какой из них выше. Последний элемент - это кодер, который в нашем случае будет Arduino. Он прочитает входные данные и выдаст двоичный вывод. Итак, теперь, когда мы знаем это, давайте посмотрим на схему флэш-АЦП, в данном случае это 3 бита. ,

http://www.electronoobs.com/eng_circuitos_tut15.php