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RA6T2的16位模数转换器操作 [3] A/D转换器概述 (3)

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发表于 2023-8-4 17:16:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
1  A/D转换器概述
模数转换器(A/D转换器,ADCs)是数据采集系统 (DAQs) 的组成部分,其功能是捕获模拟信号并将其转换为离散数字信号。ADC可将模拟电压转换为数字,以供处理器根据需要对这些值执行以下操作:存储、显示或进一步分析捕获的数字信号。

1.4 提高分辨率
本节将概述用于提高分辨率的过采样和噪声整形的算法过程,并解释该方法在何时最有效。

1.4.1 NS-SAR ADC的过采样和噪声整形
RA6T2中的噪声整形逐次逼近寄存器ADC单元包含各种硬件电路,可实现过采样和噪声整形的算法过程,从而将模拟输入转换为数字表示并获得16位数据分辨率。下面将对这些方法进行简要说明,但详细的理论不在本应用笔记的介绍范围之内。
过采样通过抽取提高分辨率。抽取是指对输入信号进行过采样并对样本求平均值的过程,旨在增加包含有效测量信息的A/D转换的位数。首先,对输入信号进行过采样,这意味着A/D转换器以高于奈奎斯特采样率的速率对输入信号进行采样。
收集足够的样本后,将它们的值累加并将总和右移n位。这样可使最终转换值的有用数据位数增加。
噪声整形是一种使用A/D转换过程中出现的自然余量或量化噪声的方法。噪声整形通过实现负反馈回路滤波器减轻这种量化噪声的影响。

1.4.2 用例
许多应用需要测量宽动态范围的输入值,同时还要检测输入的细微变化。此类系统需要的测量分辨率比典型12位SAR ADC的分辨率要高,可能会受益于16位NS-SAR ADC的使用。
在确定利用过采样实现16位分辨率是否为适合您应用的正确选择时,过采样和噪声整形的优缺点是十分有用的参考信息:

优点
• 使用RA6T2可以更便宜、更轻松地实现16位DAQ系统。RA6T2本身支持16位分辨率数据,因此无需外部ADC。
• RA6T2 NS-SAR ADC提高了分辨率,同时不影响CPU使用率。抽取可以在软件中实现,只是需要CPU来执行必要的计算。有专用硬件执行过采样和求平均值,无需降低吞吐量和增加CPU带宽。

缺点
• 过采样需要在转换单个A/D值之前捕获多个样本。您的系统应考虑此初始延时周期和随后的组延时周期。
• NS-SAR ADC以比其相对的SAR ADC更低的最大转换频率为代价,产生更精确的测量结果。

以16位操作方法来操作RA6T2 ADC外设,适用于需要比12位A/D数据更精确测量的应用,但它可能不适用于变化速度极快的输入信号。请仔细确定您的数据采集系统的采样率需求,并参考《RA6T2硬件用户手册》的“电气特性”一章来确定转换速率是否可接受。

1.4.3 其他瑞萨ADC
如果确定您的系统需要测量分辨率高于16位的ADC,瑞萨提供了多种24位ΔΣ调制型ADC选件可供挑选,您可以长按下方二维码或复制下方链接到浏览器中打开访问我们的网站了解这些选件的信息:





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