Wat betekent ADC?

Hier bespreken we de betekenis van ADC en DAC, samen met een gedetailleerde uitleg van hoe ADC-converters werken, hun componenten en een specifiek type ADC dat bekend staat als de flash-ADC. Deze handleiding is bedoeld om u te helpen de basisprincipes van deze essentiële elektronische componenten te begrijpen.

Wat betekent ADC?

ADC staat voor Analoog-Digitaal Converter. Het is een elektronisch apparaat dat analoge signalen, die continu zijn en soepel variëren in de tijd, omzet in digitale signalen, die discreet zijn en worden weergegeven door binaire waarden (0s en 1s). ADC’s worden vaak gebruikt in verschillende toepassingen, zoals audio-opnames, digitale camera’s en sensoren, waarbij analoge signalen uit de echte wereld moeten worden verwerkt door digitale systemen zoals computers.

Hoe werkt een ADC-converter?

Een ADC-converter werkt door met specifieke intervallen een analoog signaal te bemonsteren en vervolgens elk monster om te zetten in een digitale waarde. Het proces omvat doorgaans de volgende stappen:

1. Sampling: Het analoge signaal wordt met regelmatige intervallen bemonsterd (ook wel de bemonsteringsfrequentie genoemd). Hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, hoe nauwkeuriger het analoge signaal in digitale vorm kan worden weergegeven.
2. Quantization: De bemonsterde analoge waarden worden vervolgens gekwantiseerd, wat betekent dat ze worden toegewezen aan het dichtstbijzijnde beschikbare digitale niveau. Het aantal niveaus hangt af van de resolutie van de ADC, doorgaans gemeten in bits. Een 8-bits ADC kan bijvoorbeeld het analoge signaal in 256 discrete niveaus weergeven.
3. Codering: Ten slotte worden de gekwantiseerde waarden gecodeerd in binaire getallen, die kunnen worden verwerkt en opgeslagen door digitale systemen.

Het hele proces zet continue analoge signalen, zoals geluidsgolven, om in digitale gegevens die door computers of andere digitale apparaten kunnen worden gebruikt.

Wat zijn de basiscomponenten van een ADC?

De basiscomponenten van een ADC zijn onder meer:

1. Sampler: legt het analoge signaal met regelmatige tussenpozen vast om discrete tijdsignalen te produceren.
2. Quantizer: Converteert het bemonsterde analoge signaal naar een eindig aantal niveaus (discrete waarden).
3. Encoder: Converteert de gekwantiseerde niveaus naar een binaire code en produceert de uiteindelijke digitale uitvoer.
4. Clock: Biedt timingsignalen om de bemonsteringssnelheid te regelen.
5. Referentiespanning: definieert het bereik van ingangssignalen dat kan worden geconverteerd en zorgt voor de nauwkeurigheid van het conversieproces.

Deze componenten werken samen om een ​​analoog signaal om te zetten in een digitaal signaal dat door digitale systemen kan worden gebruikt.

Hoe werkt een flits-ADC?

Een flash-ADC, ook wel parallelle ADC genoemd, is een van de snelste typen ADC’s die beschikbaar zijn. Het zet een analoog signaal in één stap om in een digitaal signaal door gebruik te maken van een parallelle reeks comparatoren.

Zo werkt het:

1. Comparators: het analoge ingangssignaal wordt naar een reeks comparatoren gevoerd, die elk het ingangssignaal vergelijken met een andere referentiespanning. Het vereiste aantal comparatoren is 2n−12^n – 12n−1, waarbij nnn het aantal bits in de digitale uitvoer is.
2. Encoder: De uitgangen van de comparatoren vormen een thermometercode, die vervolgens wordt doorgegeven aan een encoder die deze omzet in een binaire code.
3. Uitgang: De binaire code vertegenwoordigt het digitale equivalent van het analoge ingangssignaal.

Flash ADC’s zijn ongelooflijk snel omdat ze de conversie parallel uitvoeren, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die snelle data-acquisitie vereisen, zoals radar- en hoogfrequente communicatie.

Wat betekent DAC?

DAC staat voor Digital-Analog Converter. Het vervult de tegenovergestelde functie van een ADC, waarbij digitale signalen (binaire gegevens) weer worden omgezet in analoge signalen. DAC’s worden gebruikt in toepassingen zoals het afspelen van audio, waarbij digitale muziekbestanden moeten worden omgezet in analoge signalen die luidsprekers of hoofdtelefoons kunnen aansturen.

Het conversieproces omvat het nemen van de binaire waarden en het omzetten ervan in een overeenkomstig continu spannings- of stroomsignaal dat de oorspronkelijke analoge golfvorm nauwkeurig weergeeft.

We hopen dat deze uitleg u helpt de rollen van ADC’s en DAC’s, hun werkingsprincipes en hun componenten te begrijpen. Of je nu aan elektronicaprojecten werkt of gewoon nieuwsgierig bent naar hoe digitale apparaten analoge signalen verwerken, het is van cruciaal belang om te weten hoe deze converters werken.