როგორ გავხადოთ ADC აქტუალური აზრი: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ამ ინსტრუქციებში ჩვენ აღვწერთ თუ როგორ განვახორციელოთ 8 ბიტიანი ანალოგიურ-ციფრული გადამყვანი (ADC) SLG46855V– ში, რომელსაც შეუძლია იგრძნოს დატვირთვის დენი და ინტერფეისი MCU– ით I2C– ის საშუალებით. ეს დიზაინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა სენსორული პროგრამებისთვის, როგორიცაა ამმეტრი, ხარვეზების გამოვლენის სისტემები და საწვავის გამზომი.

ქვემოთ ჩვენ აღვწერეთ საჭირო ნაბიჯები იმის გასაგებად, თუ როგორ იქნა დაპროგრამებული გადაწყვეტა ADC– ის ახლანდელი მნიშვნელობის შესაქმნელად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააწკაპუნეთ პროგრამაზე, რათა შეიქმნას ADC მიმდინარე აზრი.

ნაბიჯი 1: ADC არქიტექტურა

ADC არსებითად შედგება ანალოგური შედარებისა და ციფრული ანალოგური გადამყვანისგან (DAC). შედარება იგრძნობს შეყვანის ძაბვას DAC გამომავალი ძაბვის წინააღმდეგ და შემდგომ აკონტროლებს გაზრდის ან შეამცირებს DAC შეყვანის კოდს, ისე რომ DAC გამომავალი შეერთვის შეყვანის ძაბვას. შედეგად DAC შეყვანის კოდი ხდება ADC ციფრული გამომავალი კოდი.

ჩვენი განხორციელებისას, ჩვენ ვქმნით DAC– ს პულსის სიგანის მოდულაციის (PWM) კონტროლირებადი რეზისტორული ქსელის გამოყენებით. ჩვენ შეგვიძლია მარტივად შევქმნათ ციფრული კონტროლირებადი PWM გამომავალი GreenPAK გამოყენებით. PWM როდესაც გაფილტრული ხდება ჩვენი ანალოგური ძაბვა და ამით ემსახურება ეფექტურ DAC- ს. ამ მიდგომის მკაფიო უპირატესობა ის არის, რომ ადვილია ძაბვის დადგენა, რომელიც შეესაბამება ნულოვან კოდს და სრულ მასშტაბს (ექვივალენტურად გადატვირთვა და მომატება) უბრალოდ რეზისტორის მნიშვნელობების მორგებით. მაგალითად, მომხმარებელს სურს იდეალურად წაიკითხოს ნულოვანი კოდი ტემპერატურის სენსორიდან, რომლის დენიც (0 μA) არ შეესაბამება 4.3 V- ს, ხოლო სრულმასშტაბიანი კოდი 1000 µA- ზე შეესაბამება 3.9 V- ს (ცხრილი 1). ეს მარტივად ხორციელდება რამდენიმე რეზისტორის მნიშვნელობის დაყენებით. როდესაც ADC დიაპაზონი ემთხვევა ინტერესთა სენსორის დიაპაზონს, ჩვენ მაქსიმალურად ვიყენებთ ADC რეზოლუციას.

ამ არქიტექტურის დიზაინის გათვალისწინებით, შიდა PWM სიხშირე უნდა იყოს ბევრად უფრო სწრაფი ვიდრე ADC განახლების მაჩვენებელი, რათა თავიდან აიცილოს მისი კონტროლის მარყუჟის არასაკმარისი ქცევა. სულ მცირე, ის უნდა იყოს უფრო გრძელი ვიდრე ADC მონაცემების მრიცხველი საათის გაყოფილი 256. ამ დიზაინში ADC განახლების პერიოდი დადგენილია 1.3312 ms.

ნაბიჯი 2: შიდა წრე

მოქნილი ADC ემყარება Dialog Semiconductor AN-1177- ში წარმოდგენილ დიზაინს. საათის სიჩქარე იზრდება 1 MHz– დან 12.5 MHz– მდე, რათა დაათვალიეროთ ADC მრიცხველი, რადგან SLG46855– ს აქვს 25 MHz საათი. ეს საშუალებას იძლევა გაცილებით სწრაფად განახლდეს განაკვეთი დახვეწილი ნიმუშის გარჩევადობისთვის. LUT– ის ADC მონაცემების საათი იცვლება, ასე რომ ის გაივლის 12.5 MHz სიგნალს, როდესაც PWM DFF დაბალია.

ნაბიჯი 3: გარე წრე

გარე რეზისტორი და კონდენსატორის ქსელი გამოიყენება PWM- ის ანალოგიურ ძაბვად გადასაყვანად, როგორც ეს ნაჩვენებია სქემის სქემატურ ფიგურაში 1. ღირებულებები გამოითვლება მაქსიმალური რეზოლუციისთვის იმ დენის მაქსიმალური დენისთვის, რომელსაც მოწყობილობა იგრძნობს. ამ მოქნილობის მისაღწევად, ჩვენ ვამატებთ რეზისტორებს R1 და R2 პარალელურად VDD და მიწას. რეზისტორის გამყოფი ყოფს VBAT ძაბვის დიაპაზონის დაბალ მხარეს. გამყოფი თანაფარდობა მოსალოდნელი მინიმალური VBAT– ისთვის შეიძლება გადაწყდეს 1 განტოლების გამოყენებით.

ნაბიჯი 4: I2C წაკითხვის ინსტრუქცია

ცხრილი 1 აღწერს I2C ბრძანების სტრუქტურას, რომ წაიკითხოს CNT0- ში შენახული მონაცემები. I2C ბრძანებები მოითხოვს დაწყების ბიტს, კონტროლის ბაიტს, სიტყვის მისამართს, წაკითხვის ბიტს და შეწყვეტის ბიტს.

მაგალითი I2C ბრძანება წაკითხვის CNT0 დათვლილი მნიშვნელობა ქვემოთ არის დაწერილი:

[0x10 0xA5] [0x11 R]

დათვლილი მნიშვნელობა, რომელიც იკითხება იქნება ADC კოდის მნიშვნელობა. მაგალითად, Arduino კოდი შედის ამ განაცხადის ჩანაწერის ZIP ფაილში, დიალოგის ვებსაიტზე.

ნაბიჯი 5: შედეგები

ADC– ის მიმდინარე მნიშვნელობის დიზაინის სიზუსტის შესამოწმებლად, მოცემული დატვირთვის დენსა და VDD დონეზე გაზომილი მნიშვნელობები შეადარეს თეორიულ მნიშვნელობას. თეორიული ADC ღირებულებები გამოითვლება 2 განტოლებით.

ILOAD, რომელიც შეესაბამება ADC მნიშვნელობას, გვხვდება განტოლებაში 3.

შემდეგი შედეგებისათვის მე გამოვიყენე ეს კომპონენტის მნიშვნელობები, რომლებიც ნაჩვენებია ცხრილში 3.

ADC ღირებულების რეზოლუცია ILOAD კონვერტაციისათვის შეიძლება გამოითვალოს განტოლების 3 გამოყენებით გაზომილი მნიშვნელობებით ცხრილში 2 და ADC მნიშვნელობა მითითებული 1. 1. VBAT 3.9 V რეზოლუციით არის 4.96 μA/div.

იმისათვის, რომ გავაუმჯობესოთ ADC მიმდინარე გრძნობის წრე მინიმალური VDD დონეზე 3.6 V მაქსიმალური დენით 1100 µA და 381 Ω გრძნობის რეზისტორი, იდეალური გამყოფი კოეფიციენტი იქნება 0.884, განტოლების საფუძველზე 1. ცხრილში მოცემული მნიშვნელობებით 2, ფაქტიურ გამყოფს აქვს გამყოფი კოეფიციენტი 0.876. ვინაიდან ეს ოდნავ ნაკლებია, ის საშუალებას მისცემს ოდნავ უფრო დიდი დატვირთვის დენის დიაპაზონს, ასე რომ ADC მნიშვნელობები ახლოსაა მთელ დიაპაზონთან, მაგრამ არ გადმოედინება. ფაქტობრივი გამყოფი მნიშვნელობა გამოითვლება 4 განტოლებით.

ზემოთ (ფიგურები 2-6, ცხრილები 4-6) არის გაზომვები მიღებული წრედის სამ ძაბვის დონეზე: 4.3 V, 3.9 V და 3.6 V. თითოეული დონე აჩვენებს გრაფიკს, რომელიც აჩვენებს განსხვავებას გაზომულ და თეორიულ ADC მნიშვნელობებს შორის. თეორიული მნიშვნელობები დამრგვალებულია უახლოეს მთელ რიცხვზე. არსებობს შემაჯამებელი გრაფიკი, რომ შევადაროთ განსხვავებები ძაბვის სამ დონეზე. ამის შემდეგ არის გრაფიკი, რომელიც აჩვენებს კორელაციას ADC– ის თეორიულ მნიშვნელობებსა და დატვირთვის დენს შორის ძაბვის სხვადასხვა დონეზე.

დასკვნა

მოწყობილობა შემოწმებულია ძაბვის სამ დონეზე: 3.6 V, 3.9 V და 4.3 V. ამ ძაბვების დიაპაზონი ასახავს ლითიუმის იონური ბატარეის სრულ სიმძლავრეს, რომელიც ახორციელებს მის ნომინალურ დონეს. სამი ძაბვის დონიდან, შეინიშნება, რომ მოწყობილობა, როგორც წესი, უფრო ზუსტი იყო 3.9 V- ზე არჩეული გარე წრედისთვის. განსხვავება გაზომილ და თეორიულ ADC მნიშვნელობებს შორის იყო მხოლოდ 1 ათობითი მნიშვნელობით, 700 - 1000 µA დატვირთვის დენებზე. მოცემულ ძაბვის დიაპაზონში, გაზომილი ADC მნიშვნელობები უარეს შემთხვევაში ნომინალურ პირობებზე 3 ათეული იყო. წინააღმდეგობის გამყოფის შემდგომი კორექტირება შესაძლებელია VDD ძაბვის სხვადასხვა დონის ოპტიმიზაციისთვის.