Wykad 4 - konwerter ADC

Podstawy Techniki

Mikroprocesorowej

Analog-Digital Converter

Konwerter Analogowo-Cyfrowy

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

dr inż. Piotr Markowski

Na prawach rękopisu.

Konwersja analog. -> cyfr.

U [V] _{ADC [-]}

ADC - rodzaje

Przetwornik o porównaniu bezpośrednim Przetwornik z próbkowaniem analogowym Przetwornik podwójnie całkujący

Przetwornik z sukcesywną aproksymacją

ADC - cechy

• rozdzielczość: 10-bit

• dokładność konwersji ± 2 LSB • czas konwersji 65÷260 μs

• częstotliwość taktowania 50 kHz – 200 kHz • 8 pojedynczych kanałów wejściowych

• kanały różnicowe (ze wzmocnieniem) • napięciowy zakres pracy 0 – Vcc [V] • 3 rodzaje napięcia odniesienia

• tryb Free Running

• wyzwalanie konwersji zdarzeniem

• przerwanie od zakończenia konwersji

• konwersja w stanie uśpienia – eliminacja zakłóceń (ADC Noise Reduction Sleep Mode)

Rejestry:

ADMUX (ADC Multiplexer)

ADCSRA (ADC Control/Status Reg.) ADCL + ADCH (ADC Data Reg.)

SFIOR (Special Function Register) Przerwanie:

Zakończenie konwersji Flaga ADIF (ADCSRA)

Włączanie ADIE (ADCSRA) Wektor 0x00E

ADC - budowa

Rozpoczęcie

konwersji

Rozpoczęcie konwersji

Pojedyncza konwersja: ADSC (ADCSRA)

Konwersja wielokrotna (free running): ADSC (ADCSRA)

Rozpoczęcie konwersji

Konwersja wyzwalana zdarzeniem (triggering): wystąpienie zdarzenia wyzwalającego

(zbocze ^ na fladze obserwowanego przerwania)

Przebieg

konwersji

Przebieg konwersji - pojedyncza

Start: ADEN ADSC

Inne typy konwersji

Start pierwszej – Start kolejnych –

Wielokrotna (free running)

Wyzwalana zdarzeniem (triggering)

Start –

Większy odstęp po konwersji - synchronizacja

Przebieg konwersji - taktowanie

50 ÷ 200 kHz

ADEN « 0 => stop CLK

Eliminacja

zakłóceń

Eliminacja zakłóceń

Wynik

konwersji

Wynik konwersji

DLA POJEDYNCZEGO SYGNAŁU ANALOGOWEGO: • 10-bitowa

• zapis do rejestru

• wynik obliczany ze wzoru

DLA KONWERSJI RÓŻNICOWEJ: • 10-bitowa

• zapis do rejestru

• wynik obliczany ze wzoru

Wynik konwersji

powoduje zablokowanie całego rejestru Dopiero odczyt

odblokowuje rejestr Wniosek:

Rejestry konwertera

Analogowo-cyfrowego

ADC Multiplexer Selection Register

wybór kanału wejściowego, napięcia odniesienia, zapis wyniku

AD

MUX

ADC Data Register

ADC Control and Status Register A

rejestr sterujący

ADEN (ADC ENable)

ADSC (ADC Start Conversion)

ADATE (ADC Auto Trigger Enable)

ADIF (ADC Interrupt Flag)

ADIE (ADC Interrupt Enable)

ADC Control and Status Register A

rejestr sterujący

(ADC Prescaler Select)

Special Function IO Register

opcje auto trigger

Przykład

Konwerter analogowo-cyfrowy

Program przykładowy

Przykładowe zagadnienia

sprawdzające

1. Napięcie odniesienia – do czego i dlaczego jest konieczne?

2. Tryby pracy: konwersja pojedyncza (single), ciągła (free running), wyzwalana

zdarzeniem (triggering) – podstawowe podobieństwa i różnice.

3. Jaki będzie wynik konwersji na postać cyfrową sygnału V_IN = 0,7 V, przy napięciu

referencyjnym V_REF = 1,2 V?

4. Jak należy odczytywać wynik z rejestru ADC (kolejność odczytu rejestrów)?