Wojskowa Akademia
Techniczna
im. Jarosława Dąbrowskiego
Modulacja ∑-∆
w przetwornikach
Agnieszka Zalewska
E2C1N1
Wojskowa Akademia
Techniczna
im. Jarosława Dąbrowskiego
Modulacja ∑-∆
w przetwornikach
Agnieszka Zalewska
E2C1N1
Plan
prezentacji
Zasada działania modulatora delta sigma
Zasada przetwarzania sygnału w 3
krokach
Przebiegi sygnałów modulatora ∑-∆
Szum kwantyzacji modulatora sigma –
delta w dziedzinie częstotliwości
Zależność SNR od współczynnika
nadpróbkowania
Przetwornik CDC
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
2
Zasada działania modulatora
delta sigma
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
3
Zasada przetwarzania sygnału
Zasada przetwarzania wejściowego napięcia (U
wej
) na
wyjściowe słowo cyfrowe (DIG)
Zał.: U
wyj
=1,2 V, U
ref+
=5 V, U
ref-
=-5 V oraz po włączeniu
układu zasilania napięcia DIG=U
sum
=U
int
=0 V.
Krok 1
Napięcie wejściowe (U
we
j=1,2 V) jest sumowane z
napięciem wyjściowym (U
wyj
=0 V), czego wynikiem jest
napięcie sumacyjne (U
sum
=1,2 V) podane na wejście układu
całkującego. Po całkowaniu napięcie wyjściowe układu
całkującego (U
int
=1,2 V) podawane jest na komparator;
ponieważ napięcie wejściowe jest większe od potencjału
masy (U
int
>0) komparator wystawia na wyjściu dodatnie
napięcie referencyjne (Uwyj=5 V) odpowiada to stanowi
„1” na wyjściu.
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
4
Zasada przetwarzania sygnału
Krok 2
Napięcie wejściowe (
Uwej
=1,2 V) sumowane jest z napięciem
wyjściowym komparatora (U
wyj
=5 V), czego wynikiem jest
napięcie sumacyjne(U
sum
=1,2 V–5 V=–3,8 V) podane na
wejście układu całkującego. Po całkowaniu wyjściowe
napięcie (U
int
=1,2 V–3,8 V=–2,6 V) podawane jest na
komparator, ponieważ wejściowe napięcie jest mniejsze od
potencjału masy (U
int
<0) komparator wystawia na wyjściu
potencjał masy (U
wy
j=0 V) odpowiada to stanowi „0” na
wyjściu.
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
5
Zasada przetwarzania sygnału
Krok 3
Napięcie wejściowe (U
wej
=1,2 V) sumowane jest z napięciem
wyjściowym (U
wyj
=0 V), czego wynikiem jest napięcie
sumacyjne (U
sum
=1,2 V) podane na wejście układu
całkującego. Po całkowaniu wyjściowe napięcie(U
int
=-2,6 V+1,2
V=-1,4 V) podawane jest na komparator; ponieważ wejściowe
napięcie jest mniejsze od potencjału masy (U
int
<0) komparator
wystawia na wyjściu potencjał masy (U
wyj
=0 V) odpowiada to
stanowi „0” na wyjściu.
Powtarzając wyżej przedstawiony algorytm uzyskamy strumień
bitowy na wyjściu komparatora DIG = ”01000100010001...”,
uśredniając w filtrze cyfrowym otrzymamy wartość 24% z
napięcia zasilania komparatora U
ref+
=5 V, czyli dokładnie 1,2 V.
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
6
Przebiegi sygnałów
modulatora ∑-∆
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
7
Szum kwantyzacji modulatora
sigma – delta w dziedzinie
częstotliwości
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
8
Zależność SNR od
współczynnika nadpróbkowania
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
9
Przetwornik CDC
(Capacitance-to-Digital Converter)
Pojemności Cin oraz Cref ładowane są w fazie f1 i
całkowane w fazie f2. Sprzężenie zwrotne utrzymuje
ładunek referencyjny Cref równy ładunkowi wejściowemu
Cin. Ładunek referencyjny jest ładowany proporcjonalnie
do cyfrowego wyjścia komparatora, skutkiem tego cyfrowe
wyjście jest proporcjonalne do ładunku wejściowego.
Ewolucją zaprezentowanego układu jest przetwornik
pojemnościowo – cyfrowy (CDC).
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
10
Przetwornik CDC
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
11
Przetwornik CDC
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
12
Dziękuję za uwagę
Bibliografia: ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2009 Przetworniki
CDC (1) Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach pojemność –
cyfra P. Pietrzyk
Modulacja Sigma – Delta w przetwornikach
13