Μετατροπέας A/D 8-bit (ADC0801): υπολογισμός ανάλυσης μέτρησης (V_max/256), ρόλος V_REF/2, βελτίωση ανάλυσης για μικρά σήματα και αντιστοίχιση τάσης↔ψηφιακής λέξης. Επαληθευμένο με κώδικα.

Μέγιστη τάση ΚΑΙ ανάλυση μέτρησης

Ζητούμενο: Με V_REF/2≈2,5V (Pin 9 στον «αέρα»), προσδιορίστε τη μέγιστη αναλογική τάση και υπολογίστε την ανάλυση μέτρησης του ADC0801 (8-bit).

Πώς σκεφτόμαστε: Η μέγιστη τάση είναι V_max=2×(V_REF/2)· η ανάλυση = V_max/2ⁿ.

Λύση:

\( V_{max}=2\times\dfrac{V_{REF}}{2}=2\times2{,}5=5\ V \).
\( \text{Ανάλυση}=\dfrac{V_{max}}{2^n}=\dfrac{5}{2^8}=\dfrac{5}{256}\approx0{,}0195\ V\approx19{,}5\ mV \).

Απάντηση: V_max = 5 V, ανάλυση = 5/256 ≈ 19,5 mV (κάθε βήμα της ψηφιακής λέξης = 19,5mV).

Πρόσεξε:

8 bit → 256 στάθμες.
Η ανάλυση είναι το ελάχιστο βήμα τάσης που «βλέπει» ο ADC.

Ψηφιακή λέξη για V_IN=0

Ζητούμενο: Με V_IN=0V, ποια ψηφιακή λέξη εμφανίζεται στην έξοδο; Είναι η αντίστοιχη της τάσης εισόδου; Γιατί;

Πώς σκεφτόμαστε: Μηδενική τάση εισόδου αντιστοιχεί στη μηδενική ψηφιακή λέξη.

Λύση:

Με V_IN=0V, η ψηφιακή λέξη είναι 00000000 (0).
Ναι, είναι η σωστή αντιστοιχία: \(0/\text{ανάλυση}=0\) ⇒ όλα τα bit «0».

Απάντηση: V_IN=0V → 00000000. Είναι σωστή (μηδενική τάση = μηδενική ψηφιακή λέξη).

Πρόσεξε:

Η μηδενική στάθμη είναι η αρχή της κλίμακας του ADC.
Η μέγιστη στάθμη (11111111=255) αντιστοιχεί σχεδόν στο V_max.

Βελτίωση ανάλυσης με V_REF/2=1,5V

Ζητούμενο: Συνδέοντας στο Pin 9 τάση 1,5V, πώς αλλάζει η μέγιστη τάση και η ανάλυση; Γιατί βελτιώνεται για μικρά σήματα;

Πώς σκεφτόμαστε: Μικρότερο V_REF/2 → μικρότερο V_max → μικρότερη ανάλυση (καλύτερη λεπτομέρεια) στο ίδιο πλήθος σταθμών.

Λύση:

\( V_{max}=2\times1{,}5=3\ V \).
\( \text{Ανάλυση}=\dfrac{3}{256}\approx11{,}7\ mV \) (μικρότερο βήμα).
Οι 256 στάθμες «απλώνονται» σε εύρος 3V αντί 5V, άρα κάθε βήμα είναι μικρότερο → καλύτερη ανάλυση για σήματα ≤3V.

Απάντηση: Με V_REF/2=1,5V: V_max=3V, ανάλυση=3/256≈11,7mV. Καλύτερη λεπτομέρεια (μικρότερο βήμα) για μικρά σήματα.

Πρόσεξε:

Η βελτίωση προκύπτει επειδή οι 256 στάθμες καλύπτουν μικρότερο εύρος τάσης.
Χρήσιμο όταν το αναλογικό σήμα δεν φτάνει τα 5V.

Τάση εισόδου για δεδομένη ψηφιακή λέξη

Ζητούμενο: Προσδιορίστε την τάση εισόδου V_IN για να εμφανιστεί η ψηφιακή λέξη 00010110, όταν: α) το Pin 9 στον «αέρα», β) Pin 9 στα 1,5V.

Πώς σκεφτόμαστε: V_IN = ψηφιακή λέξη × ανάλυση. Η λέξη 00010110 = 22.

Λύση:

00010110 (δυαδικό) = 22 (δεκαδικό).
α) Pin 9 «αέρα» (ανάλυση 19,5mV): \(V_{IN}=22\times0{,}0195\approx0{,}43\ V\).
β) Pin 9 στα 1,5V (ανάλυση 11,7mV): \(V_{IN}=22\times0{,}0117\approx0{,}26\ V\).

Απάντηση: Λέξη 00010110=22. α) V_IN≈0,43V (ανάλυση 19,5mV). β) V_IN≈0,26V (ανάλυση 11,7mV).

Πρόσεξε:

Η ίδια ψηφιακή λέξη αντιστοιχεί σε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ τάση ανάλογα με την ανάλυση (V_REF/2).
V_IN = ψηφιακή λέξη × ανάλυση μέτρησης.

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο