Аналого- цифровой преобразователь
Как мы уже узнали, мир вокруг аналоговый, то есть окружающие нас процессы изменяются плавно и непрерывно, а микроконтроллеры— цифровые. Оперируют только с логическим нулем и логической единицей, включено и выключено. Но что, если мы хотим измерить аналоговый сигнал?
Для этого существуют специальные устройства— аналого- цифровые преобразователи, сокращенно АЦП (англ. Analog-to-digital converter, ADC). Как понято из их названия, они преобразуют сигналы из аналоговой формы в цифровую. Но как они это делают?
АЦП разбивает сигнал на одинаковые временные интервалы и измеряет напряжение в этих точках.
На верхнем графике изображен аналоговый сигнал. Он плавно изменяется с течением времени. Для того, чтобы преобразовать его в цифровую форму (это действие называю оцифровкой) аналого- цифровой преобразователь отсчитывает равные интервалы времени (на графике интервалы обозначены вертикальными пунктирными линиями). В этих точках АЦП измеряет напряжение сигнала и записывает его в виде цифры. Например АЦП измеряет напряжение от 0 до 3,3 вольт и записывает результаты в видце цифры от 0 до 1023. Тогда 0 вольт будет записано как цифра 0, а 3.3 вольта, как цифра 1023.
Например АЦП делает 100 измерений в секунду, тогда каждую секунду мы будем получать от него 100 цифр с результатами измерений. Понятно, что чем чаще АЦП делает замер, тем точнее мы получим сведения о форме исходного аналогового сигнала. Частота измерений (часто говорят частота выборок) называется частотой дискретизации.
К важнейшим параметрам аналого- цифрового преобразователя относят:
- Диапазон измерений (например от 0 до 5 вольт)
- Частота дискретизации (например 1 кГц)
- Разрядность АЦП (по- другому разрешение АЦП, например 8 бит)
Разрядность АЦП— это, грубо говоря, сколько различных уровней напряжения может различать АЦП. Чем больше разрядность— тем точнее можно измерить исходный аналоговый сигнал.
Существует несколько различный типов АЦП с отличающимся принципом действия.