Primer izvajanja analogno-digitalne pretvorbe v aplikacijah nizke pasovne širine. Izvajanje analogno-digitalne pretvorbe v vezju je ena izmed najpogostejših opravil, s katerimi se soočajo oblikovalci in eno izmed tistih, ki jih je mogoče izvesti na različne načine. Vendar je cilj pri mnogih enostavnih aplikacijah z nizko pasovno širino, kot so na primer DC voltmeter, nizka končna cena izdelka pri pogoju, da še vedno ohranimo visoko ločljivost pri pretvorbi z analogno-digitalnim pretvornikom.
Poenostavljena shema takšnega vezja je prikazana na sl. 1. Istočasno sta na operacijski ojačevalnik U1 priključeni dve vhodni napetosti. Vref je fiksna referenčna napetost, ki se uporablja za umerjanje, Vmeas pa je neznana napetost, ki naj bi se izmerila s pretvornikom. Upor R1 in kondenzator C1 tvorita polnilno vezje, ki se uporablja za pretvorbo vhodne napetosti glede na čas. U1 je v vezju zato, da odstrani logaritemsko karakteristiko, ki bi nastala, če se vhodna napetost priključi neposredno na R1 in C1.
To vezje za krmiljenje delovanja U1uporablja Microchipov PIC16F5X mikrokontroler z vklapljanjem in izklapljanjem štirih stikal (od S1 do S4). Poleg tega mikrokontroler meri čas in računa digitalno vrednost neznane vhodne napetosti. Vezje se lahko uporablja tudi kot AD pretvornik v tokovnem načinu. V tem primeru vhodna napetost za tokovni pretvornik ni potrebna, zato se referenčni tok in vhodni tok lahko preusmerita prek analognega stikala neposredno v kondenzator.
Za pretvornik potrebujemo le pet zunanjih komponent, pri tem pa je mogoče s programsko in strojno opremo konfigurirati pretvorbe od 6 do 10-bitne ločljivosti in s časi trajanja pretvorbe od 250µs naprej. Postopek je uporaben tako za napetostno kot tudi za tokovno pretvorbo in uporablja tehniko umerjanja s programsko opremo, ki kompenzira drsenje zaradi staranja in temperature, prav tako pa tudi napake, ki jih povzročajo vgrajene komponente.
Za bolj razumljiv prikaz različnih stopenj pretvorbe si oglejte Vo obliko U1 izhodne napetosti, ki je prikazana na sliki 2. Na t0-t1 sta stikali S1 in S3 vklopljeni, S2 in S4 pa izklopljeni, RA0 pa je programsko povezan proti masi. To je enakovredno vezju na sliki. 3.
Napetost Vo je enaka Vref , saj je Vin enaka Vref in S3 vsiljuje ojačenje ena v povratni zanki. C1 se prazni ali pa je po ponastavitvi še prazen. V vsakem primeru pa ta faza zagotavlja, da je C1 v celoti izpraznjen, preden se začne naslednja stopnja. Ob koncu časa t1, ostaja stikalo S1 vklopljeno, stikalo S2 ostaja izklopljeno in S3 je izklopljeno, S4 je vklopljeno in RA0 je nastavljen kot vhodni priključek. To vezje je zdaj enakovredno vezju na sliki. 4.
Preprosto pretvarjanje
Microchip Technology Inc
2015_SE232_23
