Převodníky AD a DA K.D. - přednášky 1 Převodník AD v MCU Základní charakteristika Většinou převodník s postupnou aproximací. Pro více vstupů (4 16) analogový multiplexor na vstupu. Převod způsobem sample hold. Rozlišení obvykle 8 nebo 10 (12) bitů. Doba převodu cca 10 μs. Převodník DA Méně obvyklé. Rozlišení obvykle 8 bitů. Náhrada pomocí PWM. K.D. - přednášky 2
Převodník s postupnou aproximací AVcc CLK Vref D/A Aproximační registr Výstupní data Ain0... Ainn Multiplexor Komparátor Řízení Vzorkování Převod K.D. - přednášky 3 Fáze vzorkování ( Sample ) AVcc CLK Vref D/A Aproximační registr Výstupní data Ain0... Ainn Multiplexor Komparátor Řízení Vzorkování Převod Fáze "Sample" K.D. - přednášky 4
Fáze převodu ( Hold ) AVcc CLK Vref D/A Aproximační registr Výstupní data Ain0... Ainn Multiplexor Komparátor Řízení Vzorkování Převod Fáze "Hold" (převod) K.D. - přednášky 5 Činnost aproximačního převodníku V REF V IN V DA Komparátor Aproximační registr 10000 11000 10110 10000 10100 10100 10101 K.D. - přednášky 6
Příklad AD převodník v ADuC814 ADuC má 6 vnějších analogových vstupů. Kromě toho 5 vnitřních měřených hodnot (viz obr.). Převodník = 12 bitů. K.D. - přednášky 7 Specializované MCU na AD měření Analog Devices ADuC812, ADuC814 jádro 8052. ADuC814 má 6 vnějších analogových vstupů 12 bitů, 247 ksps (4 μs). 2 DA převodníky 12 bitů, 15 μs. K.D. - přednášky 8
Časování převodu AD Převod lze spustit programově. Dokonalejší MCU spuštění převodu přímo časovačem. Uložení dat programově nebo pomocí DMA. Časování jednoduchého AD převodu u MCU Renesas H8S. K.D. - přednášky 9 Funkce Scan Umožňuje maximální rychlostí měřit na několika kanálech. Data se ukládají do vyrovnávací paměti. Časování AD převodu Scan 3 kanálů u MCU Renesas H8S. K.D. - přednášky 10
DA převodníky Většinou spínaná odporová síť. DA převodník MCU ADuC814 (Analog Devices). K.D. - přednášky 11 Vstup AD převodníku Vstup AD převodníku zatěžuje měřený obvod. Paměťový kondenzátor a odpory spínače atd. tvoří RC článek. τ = 10 kω 51.2 pf = 0.512 μs Náhradní schéma vstupu AD (Microchip PIC). K.D. - přednášky 12
Ochrana vstupů Napětí na analogových vstupech musí být v rozmezí AV ss <V in <AV cc. K.D. - přednášky 13 Napájení analogové části (1) Analogová část MCU má většinou oddělené napájení (+ V ref ). Propojení a A (AV ss ) těsně u MCU. Napájení se musí pečlivě filtrovat. AVcc Vcc Vref Avcc Vref MCU Vcc Propojení těsně u MCU K.D. - přednášky 14
Napájení analogové části (2) Společný zdroj pro analogovou a digitální část K.D. - přednášky 15 Rušení mezi digitální a analogovou částí Odpor a indukčnost propojených zemnicích vodičů způsobuje posun potenciálů D a AV SS. K.D. - přednášky 16
Rozdělení desky na analogovou a digitální část (1) Nejlepšípřípad: Společné vodiče obou částí jsou propojeny těsně u MCU (a nikde jinde). MCU Analogová část Avss Digitální část Propojeno těsně u MCU K.D. - přednášky 17 Rozdělení desky na analogovou a digitální část (2) Méně vhodný případ: Společné vodiče obou částí jsou propojeny mimo MCU (např. u zdroje). i MCU se připojí na desky. MCU Analogová část Avss AV ss Digitální část Analogová a digitální část propojeny u zdroje K.D. - přednášky 18
Rozdělení desky na analogovou a digitální část (3) Nejhoršípřípad: a na desce není odděleno. Analogové a digitální součástky jsou umístěny odděleně. Společná Avss a MCU Analogová část Digitální část K.D. - přednášky 19 Přesnost převodu AD Některé MCU (ADuC, C167) mají při výrobě určené kalibrační konstanty pro kompenzaci offsetu a chyby maxima. Plný rozsah Nelinearita... 010 001 000 0 Vmax... 010 001 000 Offse t Vmax K.D. - přednášky 20
Jednodušší vybavení MCU - komparátor Výstup komparátoru je interně připojen na jeden bit některého portu nebo do zvl. registru. P1.2 P1.1 Komparátor + - P1.0 Komparátor v Atmel AVR ATtiny. K.D. - přednášky 21