Przetworniki

W nowoczesnych systemach elektronicznych przetworniki ADC/DAC odgrywają dużą rolę, umożliwiając komunikację między analogowymi czujnikami a cyfrowymi układami sterującymi. Przetworniki analogowo-cyfrowe przekształcają sygnały ciągłe na postać dyskretną, którą mogą przetwarzać mikrokontrolery i procesory sygnałowe. Z kolei przetworniki DAC realizują proces odwrotny, generując precyzyjne napięcia lub prądy na podstawie danych cyfrowych.

W ofercie producentów takich jak Analog Devices, Texas Instruments czy Microchip znajdziemy konwertery sygnałów o różnych rozdzielczościach, dostosowane do różnorodnych wymagań aplikacyjnych. Układy z serii AD7887 od Analog Devices oferują 12-bitową rozdzielczość przy szybkości próbkowania 125 kSPS albo AD7799BRUZ-REEL z rozdzielczością 24-bitową. 

Wybór odpowiedniego przetwornika zależy od wymagań systemowych – w aplikacjach audio priorytetem jest niska zawartość zniekształceń i wysoki stosunek sygnału do szumu, podczas gdy w systemach pomiarowych liczy się przede wszystkim liniowość i stabilność temperaturowa. Układy komunikują się z mikrokontrolerem poprzez popularne interfejsy SPI, I2C czy interfejs równoległy, co ułatwia integrację w istniejących projektach.

Konwertery sygnałów w automatyce przemysłowej i pomiarach

Przetworniki ADC/DAC znajdują szerokie zastosowanie w systemach akwizycji danych i automatyki przemysłowej, gdzie odpowiadają za precyzyjne przetwarzanie sygnałów z różnego rodzaju czujników oraz sterowanie elementami wykonawczymi. Umożliwiają m.in. regulację parametrów pracy urządzeń, generowanie sygnałów referencyjnych czy obsługę układów sterowania.

Producenci oferują zarówno pojedyncze układy scalone, jak i gotowe moduły wyposażone w dodatkowe elementy ułatwiające integrację w systemie, takie jak wzmacniacze, źródła napięcia odniesienia czy filtry. Dzięki temu przetworniki mogą współpracować nawet z sygnałami o bardzo niskim poziomie.

W aplikacjach wymagających izolacji elektrycznej stosuje się specjalne konwertery wyposażone w odpowiednie bariery separujące obwody. Rozwiązania te sprawdzają się zwłaszcza w urządzeniach pomiarowych oraz systemach przenośnych, gdzie liczy się niezawodność i niski pobór energii.

FAQ

Jak działa przetwornik ADC?

Przetwornik ADC pobiera próbki sygnału analogowego w regularnych odstępach czasu i przypisuje każdej wartości napięcia odpowiedni kod cyfrowy. W najpopularniejszych przetwornikach z sukcesywną aproksymacją (SAR) proces konwersji polega na porównywaniu napięcia wejściowego z napięciami generowanymi przez wewnętrzny przetwornik DAC. Układ metodą kolejnych przybliżeń ustala wartość cyfrową odpowiadającą napięciu wejściowemu. Rozdzielczość przetwornika określa, na ile poziomów zostanie podzielony zakres napięć wejściowych.

Jakie parametry są istotne przy wyborze przetwornika DAC?

Przy doborze przetwornika DAC należy uwzględnić rozdzielczość (liczbę bitów), która określa dokładność odwzorowania sygnału cyfrowego. Równie istotna jest liniowość całkowa (INL) i różniczkowa (DNL), mówiące o błędach konwersji. Szybkość narastania sygnału wyjściowego i czas ustalania determinują maksymalną częstotliwość generowanych przebiegów. W aplikacjach audio parametrem krytycznym jest współczynnik zniekształceń harmonicznych THD, podczas gdy w systemach pomiarowych priorytetem jest stabilność temperaturowa i długoczasowa dryftu napięcia wyjściowego.