Перейти к содержанию

Микросхемы АЦП

Внешний АЦП ставят, когда встроенного в микроконтроллер не хватает: нужна большая разрядность, дифференциальный вход, усиление слабого сигнала или больше каналов. Здесь — карточки популярных микросхем и строки даташита, по которым их сравнивают.

Аналого-цифровой преобразователь превращает напряжение в число. Встроенные АЦП микроконтроллеров разобраны в статьях об атласе МК и в калькуляторе АЦП AVR, а здесь — отдельные микросхемы, которые подключают по I²C или SPI.

Карточки

МикросхемаРазрядностьСкоростьИнтерфейсОсобенность
ADS1115, MCP300816 и 10 битдо 860 и до 200 000 выборок/сI²C и SPIу ADS1115 усилитель и дифференциальный вход, у MCP3008 восемь каналов
MCP4725, DAC7571 — ЦАП12 битустановление 6–10 мксI²Cобратная задача — выдать напряжение; у MCP4725 значение хранится в EEPROM

Что смотреть в даташите АЦП

Строка даташитаЧто означает
Resolutionразрядность — число кодов; шаг кода — младший разряд
Data rate, throughputвыборок в секунду
Full-scale range, VREFдиапазон входа и от чего он задан: внешнее опорное или внутреннее с усилителем
INL, DNLнелинейность в долях младшего разряда
Offset error, gain errorошибки смещения нуля и наклона, их дрейф с температурой
Noise, effective resolutionшум и число полезных разрядов при данной скорости
Input impedance, sample capacitorкак вход нагружает источник и сколько времени нужно на заряд — см. время выборки АЦП

Шум можно снизить передискретизацией и усреднением ценой скорости. Если входов не хватает, перед АЦП ставят аналоговый мультиплексор.

Готовятся к публикации

HX711 для тензодатчиков

Частые вопросы

Зачем внешний АЦП, если в микроконтроллере уже есть?

Встроенный АЦП обычно 10–12-битный, с опорным от питания или встроенным источником и без усилителя. Внешний даёт больше разрядов — у ADS1115 16 бит, — дифференциальный вход для мостовых датчиков и шунтов, программируемое усиление для милливольтовых сигналов или просто дополнительные каналы, как MCP3008.

Что важнее — разрядность или шум?

Шум. Разрядность — сколько кодов выдаёт АЦП, а шум определяет, сколько из них реально полезны. TI для ADS1115 приводит таблицы шума и эффективной разрядности: на малых скоростях размах шума не превышает одного младшего разряда, а на 860 выборках в секунду он в 2–4,6 раза больше в зависимости от диапазона. Поэтому в даташите смотрят таблицу шума, а не только число бит.

От чего зависит точность внешнего АЦП?

От опорного напряжения, ошибок смещения и усиления, шума и того, как сигнал подан на вход. У MCP3008 опорное подаётся снаружи, и код пропорционален отношению входа к нему; у ADS1115 опорное внутреннее. Сопротивление источника влияет на заряд выборочной ёмкости — Microchip прямо пишет, что большое сопротивление источника увеличивает ошибки.

Смотрите также