Kalkulator Konverter ADC / DAC

Setiap konverter analog-ke-digital dan digital-ke-analog ditentukan oleh dua angka: berapa bit resolusinya dan tegangan referensi apa yang dijadikan acuan pengukurannya. Kalkulator ini mengubah keduanya menjadi semua hal lain yang Anda butuhkan saat menskalakan pembacaan di firmware — ukuran langkah LSB, kode terkuantisasi yang dihasilkan voltase masukan (dalam desimal, biner, dan hex), tegangan yang direkonstruksi DAC dari sebuah kode, dan seberapa banyak resolusi yang sebenarnya hilang akibat kuantisasi.

Cara menggunakannya

1. Atur resolusi dalam bit — 8, 10, 12, dan 16 mencakup sebagian besar ADC mikrokontroler; 24 dan 32 mencakup bagian sigma-delta audio dan presisi.
2. Masukkan tegangan referensi (Vref). Ini adalah rentang skala penuh konverter, bukan rel catu daya — banyak komponen berjalan pada 3,3 V tetapi mengukur terhadap referensi internal 2,5 V atau 1,2 V.
3. Masukkan masukan analog (Vin) untuk melihat kode yang akan dihasilkan ADC untuk tegangan tersebut.
4. Masukkan kode digital untuk melihat tegangan yang akan dikeluarkan DAC untuk kode tersebut.

Pengaturan

• Konvensi skala penuh — Vref / 2^N adalah definisi standar dan itulah yang digunakan hampir semua lembar data ADC: kode maksimum berada satu LSB di bawah Vref. Vref / (2^N − 1) menempatkan kode maksimum tepat di Vref, yang diasumsikan oleh sebagian kode penskalaan DAC dan PWM. Memilih yang salah memberi Anda kesalahan satu LSB pada skala penuh.
• Kuantisasi ADC — ADC sungguhan memotong: voltase apa pun dalam satu langkah dipetakan ke kode di bawahnya. Bulatkan ke terdekat memodelkan fungsi transfer ideal dengan offset setengah LSB yang diterapkan, yang Anda dapatkan setelah kalibrasi pada banyak komponen.

Rumus-rumusnya

• Level = 2^N, kode maksimum = 2^N − 1
• LSB = Vref / 2^N (atau Vref / (2^N − 1))
• Kode ADC = floor(Vin / LSB), dibatasi pada 0 … kode maksimum
• Tegangan yang direkonstruksi = kode × LSB
• Kesalahan kuantisasi = Vin − tegangan yang direkonstruksi, dibatasi oleh ±½ LSB
• SNR ideal (SQNR) = 6.02 × N + 1.76 dB

FAQ

Mengapa satu bit ekstra hanya memberi 6 dB?

Setiap bit membagi dua LSB, yang membagi dua derau kuantisasi — faktor dua dalam amplitudo adalah 6,02 dB. Itulah sebabnya angka SNR ideal bergerak dalam langkah ~6 dB: konverter 12-bit memuncak sekitar 74 dB tidak peduli seberapa bersih rantai sinyal Anda yang lain.

Pembacaan saya berderau di dua bit terakhir — apakah itu kuantisasi?

Biasanya tidak. Kesalahan kuantisasi bersifat deterministik dan dibatasi setengah LSB; derau yang berpindah-pindah beberapa hitungan biasanya berasal dari derau referensi, ground bounce, atau ketidakcocokan impedansi masukan dengan sample-and-hold ADC. Bandingkan pergerakannya dengan angka ±½ LSB yang dilaporkan kalkulator ini — jika jauh lebih besar, resolusi konverter bukanlah batas Anda.

Apakah model ini memperhitungkan offset, kesalahan penguatan, atau INL?

Tidak — ini adalah matematika kuantisasi ideal, yang Anda butuhkan untuk pemeriksaan penskalaan firmware dan untuk membandingkan pilihan resolusi dan tegangan referensi. Offset dunia nyata, kesalahan penguatan, non-linearitas integral/diferensial, dan derau berasal dari lembar data komponen dan bertumpuk di atas angka-angka ini.

Alat terkait

Untuk pembagi resistor yang biasanya terletak di depan masukan ADC, gunakan Kalkulator Pembagi Tegangan. Jika Anda menggerakkan level analog dengan keluaran PWM yang difilter alih-alih DAC, Kalkulator Frekuensi & Siklus Kerja PWM mencakup sisi itu. Untuk mengonversi kode mentah ke basis lain secara manual, lihat Konverter Basis Bilangan Bulat.

Privasi

Semua perhitungan berjalan sepenuhnya di browser Anda — tidak ada yang Anda masukkan yang dikirim ke server.