Использование АЦП

После того, как будет выбран один из нескольких аналоговых входных каналов, но прежде, чем будет производиться преобразование, должно пройти определенное время. Уравнение для нахождения этого времени дает результат с ошибкой в 1/2LSb (2048 шагов АЦП). Ошибка в 1/2LSb, это максимальная погрешность, позволяющая функционировать модулю АЦП с необходимой точностью.

Рисунок 3.7 - Схема аналогового входа АЦП

Обозначения:

Cpin - входная емкость;

Vt - пороговое напряжение;

Lleakage - ток утечки вывода;

Ric - сопротивление соединения;

SS - переключатель защелки;

Chold - конденсатор защелки.

Выполнение преобразования АЦП. Выводы настроены как аналоговые входы. Источник опорного напряжения - AVdd, AVss. Разрешены прерывания от модуля АЦП. Источником импульсов преобразования является RC генератор АЦП. Аналоговое цифровое преобразование выполняется с вывода AN0.

Рисунок 3.8 - блок-схема работы АЦП

Абсолютная точность АЦП определяется суммарной ошибкой, исходя из ошибки дискретизации, интегральной ошибки, ошибки шкалы, ошибки смещения и монотонности. Суммарная ошибка определяется как максимальный разброс между текущим и идеальным результатом для любого значения. Абсолютная ошибка АЦП меньше ± 1 значащего бита при Vdd=Vref, но она возрастает при отклонении Vref от Vdd.

В некотором диапазоне напряжений на аналоговом входе цифровой результат будет один и тот же. Это возникает из-за дискретизации, которая неизбежна при преобразовании аналоговой величины в цифровую форму. Ошибка дискретизации составляет ± 1/2 значащего бита, и единственный способ уменьшить ее - увеличить разрядность АЦП.

Рисунок 3.9 - Блок-схема работы АЦП

Ошибку смещения составляет разность между результатом первого преобразования и идеальным значением. Эта ошибка сдвигает всю передаточную функцию, и может быть учтена при помощи калибровки. Ошибка вносится в результате наложения токов утечки и выходного сопротивления источника сигнала.

Ошибка усиления измеряется как максимальное отклонение результата, скорректированного с учетом ошибки смещения. Эта ошибка проявляется в виде изменения наклона передаточной функции. Ошибка усиления может быть откалибрована и учтена.

Ошибка линейности определяется как разница в приращении входного напряжения для получения одинакового приращения выходного кода и не поддается калибровке. Интегральная ошибка вычисляется как отклонение результата, скорректированного с учетом ошибки усиления.

Дифференциальная ошибка вычисляется как отклонение максимальной длины кода результат от идеальной длины кода без учета других ошибок.

В системах с низкой тактовой частотой предпочтительно использование встроенного RC генератора. В системах с высокой рабочей частотой следует использовать тактовый сигнал от основного генератора. Предпочтительно использовать АЦП с Tadне больше 8 мкс, но не меньше рекомендованного нижнего предела. Использование тактового сигнала от основного генератора позволяет снизить влияние шумов от переключения внутренних вентилей, т.к. переключение логики АЦП происходит синхронно с другими устройствами, что невозможно при использовании встроенного RC генератора. Если каналы цифрового ввода вывода постоянно активны, потеря точности из-за шумов при переключении может быть значительной.

В случае использования АЦП в SLEEP режиме, источником тактового сигнала должен быть встроенный RCгенератор. В этом режиме отсутствуют цифровые шумы, т.к. другие узлы микроконтроллера остановлены, поэтому точность преобразования получается высокой.

Интересное из раздела

Автоматизированная система учета энергоресурсов
Вследствие роста тарифов на энергоресурсы, потребляемые населением (газ, вода, электроэнергия), встает вопрос о необходимости оперативного и достоверного контро ...

Конструкторско-технологическое проектирование функционального узла, расположенного на печатной плате
Основным элементом прибора является печатная плата (ПП), которая служит для объединения электронных компонентов и выполняет функцию несущей конструкции для ...

Беспроводные локальные сети Wlan (wi-fi)
Так сложилось, что в нашей стране большую распространенность получили районные Ethernet сети, затягивающие в квартиру витую пару. Когда дома всего один ком ...