¿Para qué sirve un ADC de un bit?

Para dar un ejemplo básico de cómo se puede usar un ADC de 1 bit para obtener información útil de una forma de onda, eche un vistazo a este circuito. Utiliza una onda triangular para convertir la información en una salida modulada por ancho de pulso. Esta es una versión similar pero simplificada de cómo funcionan otras técnicas de ADC de 1 bit, mediante el uso de una señal de referencia (generalmente realimentada) para comparar la entrada con.

Circuito

Simulación

Vista de escala de tiempo ampliada:

Podemosverdesdelaformadeondadeentradasuperior,laondatriangularseusaparacompararlaformadeondaendiferentespuntosatravésdesuperíodo.Mientraslaondatriangulartengaunafrecuenciaconsiderablementemayorquelaentrada(cuantomásaltaeslafrecuencia,másprecisa),estohacequeelcomparadoremitaunpromediodealta/bajasegúnelniveldevoltajedelaformadeonda.ParavercómopodemosreproducirlaformadeondaoriginalapartirdelosdatosPWM,lasalidadelcomparadorsealimentaaunfiltrodepasobajoyvuelveaaparecerlaondasinusoidal.

Paraleermás:

Convertidores Delta-Sigma
ADC de aproximación sucesiva
ADC de bit único
Ramp Compare ADC (Counter ADC)

Un convertidor de analógico a digital (A / D) de un bit es solo un comparador con el umbral en el centro del rango. Sin embargo, generalmente no lo llamas A / D de 1 bit, aunque es legítimo pensar de esa manera.

Hay formas de hacer uso de un comparador para obtener un valor digital de mayor resolución. Un delta-sigma A / D es un ejemplo. Esto sigue integrando la salida del comparador y comparándola con la entrada analógica. Durante un número de veces de bits, el valor analógico se representa con el número de 1 bits del total. La resolución es una compensación con el tiempo. Hoy en día, la tasa de bits puede estar en el rango de múltiples MHz. Por ejemplo, a una velocidad de bits de 10 MHz, obtener un resultado de 20 bits (aproximadamente 1 M) tomaría 1/10 de segundo.

Otro ejemplo es un "seguimiento" A / D. Esto contiene un D / A y el comparador compara el resultado D / A con la entrada analógica. Si el resultado del comparador es bajo, el valor D / A se incrementa, de lo contrario se reduce.

Otro nombre para un ADC de un bit es un comparador. Me imagino que un ADC de 1 bit puede ser suficiente para una aplicación que necesita activar / desactivar una válvula, un interruptor, una alarma si la señal supera o está por debajo de un umbral.

Una diferencia que aún no se menciona entre los términos "ADC de 1 bit" y "comparador" es que en muchos lugares donde se usan comparadores, es deseable tener histéresis en una cantidad que sea mayor que el nivel de ruido de referencia del sistema. pero en aplicaciones que usan un ADC de 1 bit, no se desea tal histéresis.

Cuando se construye un DAC de varios bits o ADC, a menudo es difícil asegurar que cada bit tenga un efecto precisamente el doble de grande que el siguiente. Si el efecto de un bit es mayor o menor que esto, la diferencia en los voltajes representados entre un código que termina en, por ejemplo. "0111" y el siguiente código más alto (que termina en 1000 ") serán incorrectos. Si, por ejemplo, un cambio de 1 mV en una entrada a veces causa que un valor ADC reportado cambie en 2 y algunas veces lo haga en 6, eso puede causar un diferencial -sistemas de control basados en feedback para sobre-reaccionar a algunos cambios y sub-reaccionar a otros.

Usando un ADC de 1 bit junto con algunos componentes electrónicos analógicos, es posible diseñar un circuito de modo que el porcentaje de tiempo que una señal sea alta dependerá de la relación entre un voltaje de entrada y un voltaje de referencia. Si uno mide el porcentaje de tiempo que la señal es alta, puede inferir el voltaje de entrada. En ausencia de histéresis o efectos relacionados, esta medición puede ser muy precisa. Sin embargo, la histéresis puede causar no linealidades que pueden ser difíciles de corregir.