24. 12-битный аналогово-цифровой преобразователь
24.1. Отличительные особенности
- Два 12-битных АЦП
- Частота дискретизации каждого ЦАП 2 МГц
- Формат представления результата со знаком или без
- 4 регистра результата преобразования с раздельным управлением входными каналами у каждого АЦП
- 8 несимметричных входов у каждого АЦП
- 8x4 дифференциальных входов у каждого АЦП
- 4 внутренних входа:
- Встроенный датчик температуры
- Выход ЦАП
- Напряжение VCC, поделенное на 10
- Напряжение "Bandgap" элемента
- Программируемый усилитель (коэффициент усиления 2, 4, 8, 16, 32 или 64)
- Программный выбор разрешающей способности 8 или 12 бит
- Выборочный внутренний или внешний источник опорного напряжения
- Запуск преобразования по событиям
- Передача результатов преобразования по каналу DMA
- Генерация прерывания/события по итогам сравнения результата преобразования
24.2. Обзор
Микроконтроллеры XMEGA A3 имеют два аналогово-цифровых преобразователя (АЦП, ADC) (см. рисунок 24.1). Оба модуля АЦП могут работать одновременно, индивидуально или синхронизировано. АЦП выполняет преобразование аналоговых напряжений в цифровые коды. АЦП характеризуется 12-битной разрешающей способностью и частотой преобразования до 2 млн. преобразований в секунду. Предусмотрены широкие возможности по конфигурации входов и измерения, как несимметричных, так и дифференциальных сигналов. При выполнении дифференциальных измерений можно задействовать опциональный усилительный каскад, позволяющий расширить динамический диапазон. Кроме того, ко входу АЦП можно подключить несколько внутренних сигналов. Результат преобразования АЦП может быть представлен в знаковом или беззнаковом формате.
АЦП выполнен по конвейерной архитектуре. Конвейерный АЦП состоит из нескольких упорядоченных ступеней, каждая из которых отвечают за получение одной из частей результата. Конвейерная архитектура позволяет добиться высокой частоты преобразования при сравнительной низкой частоте синхронизации и снизить зависимость частоты преобразования от задержки распространения. Конвейеризация также означает, что очередную выборку и преобразование аналогового напряжения можно начать еще во время выполнения текущего преобразования АЦП.
Запуск преобразования АЦП может быть инициирован либо программно, либо по событию любого другого УВВ микроконтроллера. У АЦП предусмотрено четыре различных регистра результата преобразований, каждый из которых может быть связан с определенным входным сигналом (выбирается мультиплексором). Это облегчает автоматизацию сбора данных. Каждая пара регистров результата и конфигурации мультиплексора называется каналом АЦП. По завершении преобразования, результат можно напрямую передать в память или УВВ через канал DMA. АЦП предусматривает работу, как с внутренним, так и с внешним источником опорного напряжения. Доступен точный встроенный источник опорного напряжения 1.0В.
В микроконтроллеры входит аналоговый датчик температуры. Его выходной сигнал может быть измерен АЦП. С помощью АЦП можно также измерить выходное напряжение встроенного ЦАП, напряжение VCC/10 и напряжение "Bandgap" элемента.
Рисунок 24.1. Аналогово-цифровой преобразователь
У каждого АЦП имеется четыре регистра конфигурации мультиплексора и соответствующие им регистры результата. Благодаря этому, оцифровку четырех каналов можно выполнить за 1.5 мкс без всякого программного управления запуском преобразований. По завершении преобразования, результаты преобразований будут доступны в регистрах результата.
Результат преобразования АЦП может быть 8 или 12 битным (конфигурируется). Выбор 8-битного результата позволяет снизить время преобразования (задержка распространения) с 3.5 мкс до 2.5 мкс.
Кроме того, можно выбрать левое или правое выравнивание результата пре6образования с заполнением неиспользуемых бит единицами или нулями. Это облегчает вычисления, когда результат преобразования представлен переменной типа "signed integer" (16-битное число со знаком). У каждого из портов А и В имеется по одному АЦП. Они обозначаются ADCA и ADCB, соответственно.
| 
