Conversiemethoden
Er zijn vele methoden ontwikkeld om uit een analoog ingangssignaal een
digitaal uitgangssignaal te genereren. Elke methode heeft zo zijn voor- en
nadelen. De toepassing bepaalt uiteindelijk welke methode het meest in
aanmerking komt.
Integrerende A/D converters
Bij een integrerende A/D converter wordt het ingangssignaal gebruikt om
een condensator op te laden. De snelheid waarmee de condensator wordt
geladen is een maat voor de ingangsspanning. De micro-computer heeft bij
een dergelijke converter de taak deze tijd te meten. De meeste
micro-computers zijn hiertoe eenvoudig in staat, met name de 68HC11 die
hiervoor speciaal de input-capture timers heeft.
Vanwege de integrerende werking hebben dit type converters relatief weinig
last van ruis, brom en andere stoorsignalen op de ingang.
Single-slope conversie
Bij dit type converter wordt een referentiestroom gebruikt om de
condensator te laden. Wanneer de spanning op de condensator de
ingangsspanning overschrijdt, klapt een comparator om. De tijd die voor
het laden van de condensator nodig is, is een maat voor de
ingangsspanning.
Dual-slope conversie
Bij single-slope conversie wordt de oplaadtijd van de condensator
bepaald door niet alleen het ingangssignaal, maar ook door de waarde van
de condensator. Door de condensator te laden met een stroom die bepaald
wordt door de ingangsspanning, en te ontladen met een stroom die bepaald
wordt door een referentiespanning, kan de waarde van de gebruikte
condensator uit het resultaat worden 'weggedeeld'.
Opladen van de condensator geschiedt gedurende een vastgelegde tijd, en
met een stroom die afhankelijk is van de ingangsspanning. Daarna wordt de
condensator weer ontladen met een stroom die afhangt van een
referentiespanning. De verhouding tussen de twee tijden is direct een maat
voor de verhouding tussen de ingangsspanning en de referentiespanning. De
waarde van de condensator speelt in de betrekking geen rol meer.
Voltage -> Frequency converter
Een spanning- naar frequentie omzetter (V->F converter) zet een
ingangsspanning om naar een uitgangsfrequentie. Deze functie kan in één IC verkregen worden. De uitgangsfrequentie kan via de
input-capture ingangen van de micro-controller eenvoudig worden gemeten
(door de periodetijd van het signaal te bepalen.)
Het principe berust op het in stand houden van een bepaalde lading in
een condensator. Van de ingangsspanning wordt een stroom afgeleid waarmee
lading aan de condensator wordt onttrokken. In een bepaald tempo (het
tempo van de uitgangsfrequentie) worden door de converter ladingspakketjes
aan de condensator toegevoegd. Wanneer de ingangsspanning toeneemt moet
ook het tempo waarmee de ladingspakketjes aan de condensator worden
toegevoegd omhoog, waardoor de uitgangsfrequentie zal stijgen.
Met een V->F converter kan tegen bescheiden kosten een bijzonder
lineaire A/D converter gerealiseerd worden.
Successive Approximation
Deze term kan vertaald worden als 'successieve benadering'. De
converter heeft een D/A converter in zich. Aan deze D/A converter wordt
een binaire code toegevoerd. Uit het verschil tussen de door de D/A
converter geleverde spanning en de ingangsspanning kan worden afgeleid of
de binaire code een correcte representatie is van de aangeboden
ingangsspanning.
R-2R D/A conversie
D/A conversie kan geschieden door middel van een zogeheten R/2R
netwerk. Door, afhankelijk van de binaire code, verschillende takken van
het netwerk met aarde of met een referentiespanning te verbinden, wordt
een spanning gegenereerd die een representatie is van de binaire code.
Conversie methode
De componenten die bij successive approximation gebruikt worden, staan
weergegeven in de volgende figuur.
De methode om tot een conversie te komen is als volgt:
- Alle bits worden op '0' gezet.
- Het meest significante bit wordt een '1' gemaakt. De door de D/A
converter gegenereerde spanning wordt van het ingangssignaal afgetrokken.
- Als nu de verschilspanning positief is, was het ingangssignaal
blijkbaar groter dan de spanning die overeenkomt met de aangeboden binaire
code. Het meest significante bit moet dan een '1' blijven.
- Als nu de verschilspanning negatief is, was het ingangssignaal
blijkbaar kleiner dan de spanning die overeenkomt met de aangeboden
binaire code. Het meest significante bit moet dan een '0' zijn.
- Nadat op de bovenbeschreven wijze de waarde voor het meest significante
bit bepaald is, wordt dezelfde procedure doorlopen voor de andere bits. Zo
wordt bit- voor bit de binaire code opgebouwd die de beste beschrijving
van de ingangsspanning geeft.
|
