سلام
اخیرا داشتم مبدلهای ADC رو بررسی میکردم. به چند نکته برخوردم که مطرح کردنش خالی از لطف نیست!
دو خانواده بزرگ از ADC ها وجود داره: خانواده قدیمی SAR و خانواده جدیدتر sigma-delta که الان از هر دو نوع هم استفاده میشه. در حال حاضر از هر دو خانواده مدلهایی با ورودیهای Multiplexed وجود داره. در اینجا میخوام این دو خانواده رو از دو نظر با هم مقایسه کنم:
1- مقایسه دو خانواده از نظر بکارگیری اونها با ورودی های Multiplexed:
حین استفاده از خانواده Sigma-delta با ورودیهای Multiplexed باید احتیاط کرد. چرا؟ چون در ساختمان داخلی این خانواده فیلتر دیجیتال وجود داره. هر فیلتر دیجیتالی پاسخ گذرا داره. بنابراین هر بار که روی یک ورودی آنالوگ جدید سوئیچ میشه، باید به اندازه زمان پاسخ گذرای فیلتر(یا Settling Time) صبر کنیم تا خروجی معتبر بشه. به همین خاطر خانواده Sigma-delta وقتی با ورودیهای Multiplex استفاده میشن، نرخ نمونه برداریشون افت میکنه.
مثال: AD7190 رو که یک ADC از نوع Sigma-delta با دو ورودی Multiplexed هست در نظر بگیرین. در صفحه اول این ADC نوشته شده: 4.8 کیلوهرتز. در نگاه اول به نظر میرسه که با این ADC بشه هر کانال رو تا نرخ 2400 هرتز نمونه برداری کرد. ولی اینطور نیست! چون ما هنوز Settle Time رو لحاظ نکرده ایم! این ADC زمان نشستی برابر با tSETTLE = 4/fs داره. یعنی اگر بخواهیم از هر دو کانال همزمان نمونه برداری کنیم، فرکانس نمونه برداری به یک-چهارم مقدارش کاهش پیدا میکنه. یعنی 2400 نمونه بر ثانیه تبدیل میشه به 600 نمونه بر ثانیه!
خانواده SAR به دلیل اینکه ساختارشون متفاوته، اصلا فیلتر داخلی ندارن و بنابراین Settle Time هم ندارن. برای همین اصطلاحا گفته میشه که Single-shot هستن. این خانواده وقتی با ورودی های MultiPlexed استفاده میشن، سرعت به مراتب بیشتری دارن
2- مقایسه از نظر رزولوشن:
خانواده Sigma-delta از تکنیک OverSampling, Decimation استفاده میکنن. OverSampling یعنی مثلا به جای اینکه یک سیگنال رو با فرکانس 500 هرتز نمونه برداری کنیم، با فرکانس 5000 هرتز نمونه برداری کنیم، بعد یک فیلتر دیجیتال اعمال کنیم و بعد از هر ده نمونه، 9 نمونه رو دور انداخته و فقط یک نمونه رو بکار بگیریم(به اینکار Decimation گفته میشه)اینکار باعث میشه رزولوشن به نحو موثری افزایش پیدا کنه. به خاطر همین پیدا کردن ADC با رزولوشن بسیار بالا (در حد 24 بیت!) در خانواده Sigma-delta کار راحتیه. ولی در خانواده SAR نه.
نتیجه گیری:
اگر میخواهیم سیگنالهای آهسته رو با رزولوشن بسیار بالا(24 بیت) نمونه برداری کنیم، راه حل استفاده از ADC های sigma-delta هست
اگر میخواهیم سیگنالهای سریع را با رزولوشن بالا (16 بیت) نمونه برداری کنیم، راه حل استفاده از ADC های SAR هست.
مراجع:
http://www.analog.com/static/imported-files/seminars_webcasts/MixedSignal_Sect3.pdf
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/28715432842357460935458165408691AN388.pdf
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/2883541798155499249544063355866AN389.pdf
اخیرا داشتم مبدلهای ADC رو بررسی میکردم. به چند نکته برخوردم که مطرح کردنش خالی از لطف نیست!
دو خانواده بزرگ از ADC ها وجود داره: خانواده قدیمی SAR و خانواده جدیدتر sigma-delta که الان از هر دو نوع هم استفاده میشه. در حال حاضر از هر دو خانواده مدلهایی با ورودیهای Multiplexed وجود داره. در اینجا میخوام این دو خانواده رو از دو نظر با هم مقایسه کنم:
1- مقایسه دو خانواده از نظر بکارگیری اونها با ورودی های Multiplexed:
حین استفاده از خانواده Sigma-delta با ورودیهای Multiplexed باید احتیاط کرد. چرا؟ چون در ساختمان داخلی این خانواده فیلتر دیجیتال وجود داره. هر فیلتر دیجیتالی پاسخ گذرا داره. بنابراین هر بار که روی یک ورودی آنالوگ جدید سوئیچ میشه، باید به اندازه زمان پاسخ گذرای فیلتر(یا Settling Time) صبر کنیم تا خروجی معتبر بشه. به همین خاطر خانواده Sigma-delta وقتی با ورودیهای Multiplex استفاده میشن، نرخ نمونه برداریشون افت میکنه.
مثال: AD7190 رو که یک ADC از نوع Sigma-delta با دو ورودی Multiplexed هست در نظر بگیرین. در صفحه اول این ADC نوشته شده: 4.8 کیلوهرتز. در نگاه اول به نظر میرسه که با این ADC بشه هر کانال رو تا نرخ 2400 هرتز نمونه برداری کرد. ولی اینطور نیست! چون ما هنوز Settle Time رو لحاظ نکرده ایم! این ADC زمان نشستی برابر با tSETTLE = 4/fs داره. یعنی اگر بخواهیم از هر دو کانال همزمان نمونه برداری کنیم، فرکانس نمونه برداری به یک-چهارم مقدارش کاهش پیدا میکنه. یعنی 2400 نمونه بر ثانیه تبدیل میشه به 600 نمونه بر ثانیه!
خانواده SAR به دلیل اینکه ساختارشون متفاوته، اصلا فیلتر داخلی ندارن و بنابراین Settle Time هم ندارن. برای همین اصطلاحا گفته میشه که Single-shot هستن. این خانواده وقتی با ورودی های MultiPlexed استفاده میشن، سرعت به مراتب بیشتری دارن
2- مقایسه از نظر رزولوشن:
خانواده Sigma-delta از تکنیک OverSampling, Decimation استفاده میکنن. OverSampling یعنی مثلا به جای اینکه یک سیگنال رو با فرکانس 500 هرتز نمونه برداری کنیم، با فرکانس 5000 هرتز نمونه برداری کنیم، بعد یک فیلتر دیجیتال اعمال کنیم و بعد از هر ده نمونه، 9 نمونه رو دور انداخته و فقط یک نمونه رو بکار بگیریم(به اینکار Decimation گفته میشه)اینکار باعث میشه رزولوشن به نحو موثری افزایش پیدا کنه. به خاطر همین پیدا کردن ADC با رزولوشن بسیار بالا (در حد 24 بیت!) در خانواده Sigma-delta کار راحتیه. ولی در خانواده SAR نه.
نتیجه گیری:
اگر میخواهیم سیگنالهای آهسته رو با رزولوشن بسیار بالا(24 بیت) نمونه برداری کنیم، راه حل استفاده از ADC های sigma-delta هست
اگر میخواهیم سیگنالهای سریع را با رزولوشن بالا (16 بیت) نمونه برداری کنیم، راه حل استفاده از ADC های SAR هست.
مراجع:
http://www.analog.com/static/imported-files/seminars_webcasts/MixedSignal_Sect3.pdf
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/28715432842357460935458165408691AN388.pdf
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/2883541798155499249544063355866AN389.pdf
