Source: www.analog.com
Сигма дельта конверсия это технический процесс, завоевавший популярность на рынке аппаратуры с высокой разрешающей способностью. Главные составляющие сигма дельта конвертера - это сигма дельта модулятор и цифровой фильтр, как показано на рисунке №1.
Рисунок №1 Сигма дельта АЦП
Образцы сигма дельта модулятора показывают многочисленные аналоги, введенные в эксплуатацию, по данным исследования Nyquist, и производит 1-битную мощность, среднее значение которой следует уже эксплуатируемым аналогам. За цифровой фильтровой очисткой следует этот однобитный поток данных и, в итоге, производит результат высокого разрешения. Модель предназначена для типичного первого сигма дельта модулятора, показанного на рисунке №2.
Рисунок №2. Первый сигма дельта модулятор
Аналогичный модулятор состоит из выборочного конденсатора и однобитного А/Д конвертера и подобного контура отрицательной обратной связи с высоким уровнем передачи обратной связи. Обратная связь работает на уменьшение до минимума возможности совершения ошибки между принимающим и обратным сигналами. Эта процедура является необходимым цифровым процессом и линеарное представление определено выборочным конденсатором. На схеме, показанной на рисунке №2, аналогичный входящий сигнал и поток данных, частота которого показывает важность аналогичного сигнала, питаемого суммирующим усилителем. Этот позже интегрируемый и входящий в устройство поток, который исходит с мощностью 0 или 1, в зависимости от местонахождения его над или под нижними границами устройства сравнения. Средняя мощность потока данных проходит рядом с входящим сигналом аналога. Любое отклонение от устройства сравнения, которое уже адаптировалось к проследованию аналогичного исхода сигнала данных, сразу же скажется на средней концентрации потока данных. Это действие формирует большой рост, отрицательный контур обратной связи, которую дает сигма дельте АЦП прекрасную линейность и не пропускает коды. Это также помогает уменьшить до минимума эффект медленного перемещения компонентов с таймером времени, который сделает сигма дельта очень стабильным, по сравнению с другими устройствами. Модулятор отбирает излишки входящего потока и распределяет квантование шума от постоянного тока до пропускной способности в грузовую сторону. Однако шумовая плотность в интересующем нас звене существенно снизится. Ограничение шума достигается использованием спектра, который возможно переместить цифровым фильтром. Таким образом, применяется использование комбинации трех технологий для достижение высокого разрешения в сигма дельта конвертере; избыток в выборочном методе, ограничение шума и цифровая фильтрация.
Какой принцип используется?
Эта система АЦП использует сигма дельта принцип, состоящий из второго порядкового модулятора, за которым следует третий фильтр. Такая комбинация второго порядкового модулятора и третьего порядкового фильтра предоставляет много преимуществ над первым порядковым модулятором, описанным ранее. Использование второго порядкового модулятора создает лучшее шумовое ограничение - больше шума остается за пределами интересующего звена, что ведет к лучшему разрешению. Второй порядковый модулятор предоставляет 15децибельное увеличение в разрешении для каждого повторения выборочной ставки, в сравнении с 9децибельным для единственной порядковой системы. Это позволяет добиться высокого разрешения с малыми затратами на выборочные ставки. Более низкие выборочные ставки упрощают требования системных часов и, также, снижают затраты энергии, позволяя перейти на мало потребляющие энергосистемы. Выборочная ставка модулятора в этой системе составляет 19,2 килогерц, при работе со стандартными часами в 2.4576 мегагерц.
Фильтр используется в таких частях как единичный цифровой фильтр. Реакция фильтра схожа с той, как на стандартном фильтре, но имеет более острый спад амплитуды. Единичные фильтры предоставляют линеарную фазовую реакцию расположенной на -3децибельной частоте (0.262 - первый частотный паз). Выходящая ставка цифрового фильтра передает положение первого паза. Дальнейшие пазы фильтра расположены как множество первого паза. Также если первый паз расположен на 10 герцах, то тогда фильтр будет проводить отклонение, превышаемое 100 децибел в оба 50 и 60 герц. Время установления зависит от точного нахождения выходного сигнала. Время установления цифрового фильтра в 4 раза превышает ставку приема сигнала в аналогичном исходящем сигнале. При отключении каналов, время установления в три раза превышает программирование ставки.
Как осуществляется программированная функция роста?
Программированная функция роста осуществляется путем комбинации многих выборок исходящих сигналов путем модуляционного цикла и подсчета коэффициента образцового конденсатора во входном конденсаторе. Программированная функция осуществляется путем подключения конденсаторных технологий. Это достигается путем неповторяющейся выемки входного конденсатора в аналогичный модулятор. Техника выполнения показана на рисунке №3.
Рисунок №3. Программированное осуществление роста
В этой схеме ссылка на конденсатор Cref используется в выборке напряжения Vref, используя не-пересовмещенные часы ?1 и ?2 в модуляционной частотной выборке fmod. Входная способность Cin снова выбирает аналог входного напряжения, используя не пересовмещенные часы ?3 и ?4 с частотной выборкой fin.Если fmod равна fin, то запрограммированый рост равен коэффициенту Cin к Cref. С назначением времени, показанным на рисунке 3 fin = 2fmo, при этом осуществление роста во 2, когда Cin = Cref.
В чем преимущества и недостатки сигма дельта АПЦ?
Скорость всегда причиняла неудобства в работе с сигма дельта технологией: техническое обеспечение компьютера должно было работать с сверх-выборкой, намного большей, чем максимальная сигнальная ширина полосы пропускания, причиняющей, однако, большие трудности цифровой схемы. Из-за этого ограничения ??? конвертеры обычно ссылаются на высокое разрешение, очень низко-частотное употребление и неиболее недавнее речевое, аудио и промежуточную скорость. (100 kHz к 1 MHz).
Результат цифровой фильтрации в длительном скрытом состоянии между началом выборочного цикла и первым неоспоримой цифровой входящей; так же имеется значительное запаздывание между цифровым входящим и их передаваемой неотложной выборкой. Такие характеристики снижают производительное время в множественной системе, так как это отнимает много часовых циклов для цифровой фильтрации при переключении с одного канала на другой.
Большинство схем в сигма дельта конвертере являются цифровыми, что позволяет этим конвертерам производиться для широкой поставки на процессор входного контура. Это включает в себя то, что выполнение не будет значительно зависеть от времени и температуры. Они, по своей природе, являются однообразными (например, изменение в цифровом входном всегда повлечет за собой такие же изменения, как и в исходном аналога). Это важно в замкнутой системе управления, где неправильное истолкование направления измерительного колебания может привести к нестабильному функционированию. Они линейны и, в настоящий момент, стали немного отличаться не линеарностью. Внешние выборки и удерживающая схема не требуются в работе из-за высокого уровня входных выборок и малой точности А по отношению к конверсии Д без учета модулятора, (устройства сами по себе само комплектующие и последовательны). Требования же для аналогичного приема анти-зубчатости в фильтрах являются минимальными - в большинстве случаев в интересующем звене хватает простого одинарного дистанционного фильтра, который значительно меньший, чем первый объект, который возникает при измерении модуляционной частоты. Для сравнения, фильтры требуют для среднего устройства с высоким разрешением использование других (не сверх-выборочных) технологий, являющихся более хрупкими, сложными в конструкции, большими и дорогостоящими.
Каково обычное сближение решения аналогов и как сигма дельта поможет в ускорении принятия этих решений?
Обычно сближение проблем принятия сигналов от преобразователя решались с помощью использования аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в главном элементе процесса. Основное объединение выполнял АЦП или конвертер частотного напряжения (КЧН), что помогало ему достигнуть высокого уровня разрешения в низких исходных звеньевых сигналах. Этот АЦП должен быть окружен большим количеством аналогичного сигнального, схематичного условия для повышения преобразовательного сигнала так, что полный динамический ряд этих конвертеров может быть использован как требуемое исполнение. Выполнение сигнального, схематичного условия, скорее чем высоко разрешаемый конвертер, часто определяется успехом системы в измерении низкоуровневых сигналов. В проектировании этапов роста, ряд факторов должны быть приняты во внимание; первое и наиболее критичное условие - шум, и в условиях окружающей среды и в компонентах, которые составляют высокий уровень роста. Общими источниками шума в схематичной конструкции окружающей среды являются, в основном, частотные и энергопоставляющие шумы. Другими важными причинами являются общие отказы в работе режимов на стадии роста в преобразовательном исходном сигнале в единичной выработке. Отключение усилителя вместе с медленным перемещением работы вызовет хаос в схематичной работе, приведя все это к использованию стабилизирующего усилителя. Программирование было сложным в создании конструкции этих систем и стандартизация была представлена в основном с использованием микро-контроллером. Это приведет к тому, что требования внешней памяти для стандартизации коэффициента станет необходимой.
Недавние продвижения в конструкционной технологии включая конденсатор и сигма дельта технологии привели к использованию небольшой стоимости, низкого потребления энергии, высокого уровня и развитой системы решения проблем. Эти конструкции выражают реальные проблемы низкого потребления энергии в применении приобретенных данных. Преимущества единого решения предлагает конструкционная система, включая условный сигнал, необходимый для прямой передачи взаимодействующих схемовых конструкций, разработанных на чипах, что значительным образом снизит конструкцию аналогичных схем и сложность компоновочного плана. Объединенные решения также предложат лучший контроль над спецификацией и ошибочным построением бюджета, чем отдельные элементы решений. Сигма дельта конвертеры предоставляют достаточно динамичный ассортимент, чтобы позволить прямую преобразовательную взаимосвязь, и передвинуть нужды для условий высокого роста сигнала в системе АЦП.
В любом обращении, что определяет наиболее подходящую систему АЦП?
В выборе АЦП в любом обращении, есть определенный набор ключевых параметров. Они включают в себя требуемые постановления, число вводимых каналов, поставка напряжения и потребление энергии, аналогичный ассортимент, взаимодействие и достижение исполнения работы. Сигма дельта селектор ссылается на www.analog.com который дает нам полный список низких широт спектра, высокое разрешение доступа АЦП. Селектор освещает каждый ключевой параметр каждого АЦП с определением наиболее подходящего АЦП для нескольких производственных требований.