माइक्रोकंट्रोलर्स के पास आम तौर पर चिप डैक क्यों नहीं होते हैं?


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में इस सवाल का जवाब मैंने पढ़ा है कि माइक्रोकंट्रोलर्स आमतौर पर जिला सलाहकार समितियों की जरूरत नहीं है, जबकि वे एडीसी है। ऐसा क्यों है?

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कि मैं सराहना करता हूं कि R-2R DAC में प्रतिरोधक को एकीकृत करना रियल-एस्टेट (आपके जवाब के लिए धन्यवाद माइक) के संदर्भ में महंगा है, लेकिन मुझे लगा कि स्विच किए गए वर्तमान DAC को बहुत छोटा बनाया जा सकता है क्योंकि उन्हें केवल मुट्ठी भर ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है।


+1 यह एक बहुत अच्छा सवाल है। मैंने भी यही सोचा है।
sybreon

मुझे ए / डी के साथ 2 वोल्टेज मापने की आवश्यकता है, फिर एक साथ 2 डी / ए सिग्नल उत्पन्न करें। यह एक ही समय में 2 ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करना है। सिंगल या डबल पोल फ़िल्टर पीडब्लूएम विधियों का शोर और गैर-रैखिकता एक वास्तविक समस्या है। कभी-कभी आप "एनालॉग पर वापस जाना" चाहते हैं। मेरे लिए सरू समाधान की तरह दिखता है। पहली जगह में एक माइक्रो के साथ जाने का पूरा कारण भागों की गिनती को कम करना है। गेट से बाहर डी / ए की हार की तरह सामान जोड़ना।

जवाबों:


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सबसे पहले, कुछ माइक्रोकंट्रोलर डीओ में डी / ए कन्वर्टर्स होते हैं। हालांकि, ये ए / डी कन्वर्टर्स की तुलना में बहुत कम आम हैं।

तकनीकी मुद्दों के अलावा, मुख्य कारण बाजार की मांग है। इसके बारे में सोचो। किस तरह के आवेदन के लिए वास्तविक डी / ए की आवश्यकता होगी? जब तक बिंदु सिग्नल प्रोसेसिंग नहीं हो जाता है तब तक एक उच्च गति एनालॉग सिग्नल का उत्पादन करने के लिए एक माइक्रो चाहते हैं यह काफी दुर्लभ है। हालांकि इसके लिए मुख्य बाजार ऑडियो है, और आपको डिजिटल माइक्रोकंट्रोलर बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक ही प्रक्रिया के साथ बहुत अधिक संकल्प की आवश्यकता है। तो ऑडियो बाहरी A / Ds और D / As का उपयोग करेगा। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए इरादा डीएसपी में ऐसे बाहरी उपकरणों से बात करने के लिए संचार हार्डवेयर निर्मित होता है, जैसे I2S।

अन्यथा साधारण नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए, रणनीति को प्रक्रिया में जल्दी से जल्दी डिजिटल में बदलना है और फिर चीजों को डिजिटल रखना है। यह A / Ds के लिए तर्क देता है, लेकिन D / As बेकार हैं क्योंकि आप एनालॉग पर वापस नहीं जाना चाहते हैं।

ऐसी चीजें जो माइक्रोकंट्रोलर आमतौर पर पीडब्लूएम (पल्सविद मॉड्यूलेशन) से नियंत्रित होती हैं। स्विचिंग बिजली की आपूर्ति और क्लास डी ऑडियो स्वाभाविक रूप से दालों पर काम करते हैं। मोटर नियंत्रण, सोलेनोइड नियंत्रण, आदि सभी दक्षता के लिए दालों के साथ किया जाता है। आप चाहते हैं कि पास तत्व पूरी तरह से या पूरी तरह से बंद हो जाए क्योंकि एक आदर्श स्विच किसी भी शक्ति को भंग नहीं कर सकता है। बड़ी प्रणालियों में या जहां इनपुट पावर कम या महंगी होती है (जैसे बैटरी ऑपरेशन), स्विचिंग सिस्टम की दक्षता महत्वपूर्ण है। बहुत सारे मध्यम मामलों में उपयोग की जाने वाली कुल बिजली समस्या नहीं है, लेकिन गर्मी के रूप में बर्बाद शक्ति से छुटकारा पाना है। एक स्विचिंग सर्किट जो 10 डब्ल्यू के बजाय 1 डब्ल्यू को नष्ट करता है, 10 डब्ल्यू रैखिक सर्किट की तुलना में इलेक्ट्रॉनिक भागों में थोड़ा अधिक खर्च हो सकता है, लेकिन कुल मिलाकर बहुत सस्ता है क्योंकि आपको संबंधित आकार और वजन के साथ गर्मी सिंक की आवश्यकता नहीं है;

ध्यान दें कि PWM आउटपुट, जो कि माइक्रोकंट्रोलर में बहुत आम हैं, का उपयोग असामान्य मामलों में एनालॉग सिग्नल बनाने के लिए किया जा सकता है जहां आपको उनकी आवश्यकता होती है। जब तक आपके पास पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन / उत्पाद उत्पाद नहीं होता है, तब तक माइक्रो से एनालॉग सिग्नल बनाने के लिए पीडब्लूएम आउटपुट को फ़िल्टर करना सबसे आसान और अच्छा तरीका है। फ़िल्टर किए गए PWM आउटपुट अच्छी तरह से मोनोटोनिक और अत्यधिक रैखिक होते हैं, और रिज़ॉल्यूशन बनाम स्पीड ट्रेडऑफ़ उपयोगी हो सकते हैं।

क्या आपके मन में कुछ खास है जो आप चाहते हैं कि आपके पास माइक्रो डी / ए कनवर्टर हो? संभावना है कि यह कम पास फ़िल्टर्ड PWM के साथ हल किया जा सकता है या उच्च संकल्प * गति के लिए वैसे भी एक बाहरी डी / ए की आवश्यकता होगी। फ़िल्टर किए गए PWM और बाहरी के बीच का अंतर बहुत संकीर्ण है, और उन अनुप्रयोगों के प्रकार जिन्हें वास्तव में इस तरह के संकेत की आवश्यकता होती है, वे भी संकीर्ण हैं।


ऑडियो के अलावा एक आर्बिट्रैड फंक्शन जेनरेटर (ARB) एकमात्र एप्लिकेशन के बारे में है जिसके बारे में मैं सोच सकता हूं कि आप PWM का उपयोग कहां नहीं कर सकते हैं।
स्टीवनव

एकमात्र बिंदु जहां उच्च रिज़ॉल्यूशन वांछित है और उच्च गति होने पर डीएसी मुझे उपयोगी लगता है। पीडब्लूएम के पास काउंटर या टाइमर के कारण एक सीमित रिज़ॉल्यूशन है, और एक निश्चित अपडेट गति के साथ इसे बहुत उच्च गति के संदर्भ की आवश्यकता होती है।
हंस

दूसरी जगह यह उपयोगी है जब आपको कुछ यादृच्छिक-ऑफसेट एनालॉगर सेंसर के लिए ट्रिम वोल्टेज की आवश्यकता होती है।
राकेटमग्नेट

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@Rocket: ट्रिम ऑफसेट बहुत कम बैंडविड्थ वाले होते हैं, इसलिए कम पास वाला फ़िल्टर PWM उनके लिए अच्छा काम करता है। क्योंकि आपको आमतौर पर ट्रिम एडजस्टमेंट के लिए फुल आउटपुट रेंज को शिफ्ट करना और अटेंड करना होता है, इसके लिए ज्यादा एक्स्ट्रा पार्ट्स की जरूरत नहीं होती है।
ओलिन लेथ्रोप

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मुझे यकीन नहीं है कि अन्य ,c निर्माताओं के प्रतिनिधि, लेकिन PIC µc के लगभग 10% ने ऑन-बोर्ड डी / ए की है, मेरा मानना ​​है कि वे सभी 10-बिट हैं। 16 PIC (ज्यादातर PIC24 और dsPIC33 परिवारों में, लेकिन एक जोड़े PIC16s) के दो D / A हैं।
tcrosley

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DAC सिलिकॉन क्षेत्र में अपेक्षाकृत महंगे हैं। बहुत कम अनुप्रयोगों को इनपुट की तुलना में एनालॉग आउटपुट की आवश्यकता होती है, और अनुप्रयोगों के एक बड़े अनुपात के लिए आवश्यक डीएसी कार्यक्षमता को पीडब्लूएम और बाहरी फ़िल्टरिंग की थोड़ी मात्रा का उपयोग करके अधिक सस्ते में प्राप्त किया जा सकता है।


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दो और मुद्दे, जिनका अभी उल्लेख नहीं किया गया है:

  • ऐसे कई मामले हैं जहां एक हिस्से को कई पिनों पर वोल्टेज को मापने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी, लेकिन एक साथ नहीं। इसे पूरा करने के लिए प्रति पिन एक गेट के साथ एक एकल एडीसी का उपयोग करना संभव है। इसके विपरीत, अधिकांश भाग जिन्हें कई डीएसी आउटपुट की आवश्यकता होती है उन्हें एक साथ आवश्यकता होगी।

  • सर्किटरी जो एडीसी को बाहरी दुनिया में रखती है, को एडीसी के इनपुट सर्किट्री पर किसी भी जानबूझकर या परजीवी समाई को चार्ज या डिस्चार्ज करने के लिए केवल पर्याप्त वर्तमान स्थानांतरित करने में सक्षम होना चाहिए। इतना ही नहीं वर्तमान की एक बहुत छोटी राशि है, लेकिन यह अनिवार्य रूप से आवेदन से स्वतंत्र है। "सबसे खराब स्थिति" की वर्तमान-हैंडलिंग आवश्यकताओं के लिए संभाल करने के लिए आवश्यक अतिरिक्त क्षेत्र उस चीज की तुलना में नगण्य होगा जो उस चीज के लिए आवश्यक होगी जो अनुकूल परिस्थितियों में काम कर सकती है। इसके विपरीत, विभिन्न डीएसी अनुप्रयोगों में अलग-अलग वर्तमान सोर्सिंग या डूबने की आवश्यकताएं होंगी, और उन आवश्यकताओं को संभालने के लिए आवश्यक चिप क्षेत्र की मात्रा काफी भिन्न होगी। एक जोड़े के 20% चिप क्षेत्र को DACs पर खर्च करना, जो ठीक से किसी एप्लिकेशन की आवश्यकताओं के अनुकूल हो, समझदार होगा,

संयोग से, एक तकनीक जिसे मैंने बहुत अधिक इस्तेमाल नहीं किया है वह है एक डैक को पीडब्लूएम के साथ मिलाना। R / 2R DAC का उपयोग करते समय, एक अतिरिक्त इनपुट जोड़ना आसान होता है जिसका वजन LSB के समान होता है (इसलिए उदाहरण के लिए 3 + 1-इनपुट DAC का वजन 1/2, 1/4, 1/8, और होगा) 1/8)। 8-बिट DAC लेने और इसमें PWM सिग्नल जोड़ने से 12-बिट PWM के शोर के 1/128 के साथ 12-बिट परिणाम मिल सकता है, लेकिन तुलनात्मक रैखिकता के 12-बिट DAC का उपयोग करने की तुलना में कम लागत पर।


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जैसा कि ओलिन ने कहा, कुछ MCUs में DAC होते हैं। सरू PSoC3 और PSoC5 पर एक नज़र डालें। इनमें दो DAC तक होते हैं। ये एनालॉग सेंसिंग अनुप्रयोगों में बेहद उपयोगी हो सकते हैं, जिन्हें प्रवर्धन से पहले ट्रिम वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, हमने दबाव सेंसर के आउटपुट को मापने के लिए एक का उपयोग किया। प्रत्येक प्रेशर सेंसर चिप में एक यादृच्छिक वोल्टेज ऑफसेट होता है। जब MCU रीसेट होता है, तो यह DAC वोल्टेज को सेंसर के आउटपुट से कम सेट करता है। फिर इन वोल्टेज के बीच अंतर को बढ़ाता है।

ADC, DAC, Opamps और MCU सभी को एक चिप में रखने में सक्षम होना बहुत अच्छा है।


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दबाव सेंसर के साथ डीएसी के आपके उपयोग के बारे में, जहां आपने ऑफसेट वोल्टेज लागू किया था। बेशक, मुझे आपके सर्किट्री का विवरण नहीं पता है। लेकिन यूसी मेमोरी में ऑफसेट रिकॉर्ड करना और फर्मवेयर में डिजिटल रूप से सुधार लागू करना आसान नहीं होगा?
निक एलेक्सीव

@NickAlexeevit सबसे अच्छी बात नहीं हो सकती है, क्योंकि इस तरह से आप ADC की सीमा का एक अंश बर्बाद कर रहे हैं, सटीकता कम कर रहे हैं।
clabacchio

ठीक ठीक। यदि आप प्रवर्धन (x50) लागू करना चाहते हैं, तो आपको शून्य दबाव पर सबसे कम अंतर वाले वोल्टेज की आवश्यकता होगी।
राकेटमग्नेट

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2017 में इसे फिर से देखते हुए, अब कई माइक्रोकंट्रोलर परिवार हैं जिनमें DAC शामिल हैं (ऊपर सरू PSOC और PIC सूचीबद्ध के अलावा):

  • एनालॉग डिवाइसेस ADuC70xx
  • Atmel AVR XMEGA (कुछ भाग)
  • Infineon XMC4100 / XMC4200
  • एनएक्सपी काइनेटिस श्रृंखला, अन्य
  • रेनेसस एच 8, आर 8, अन्य
  • सिलिकॉन लैब्स
  • STMicroelectronics STM32 श्रृंखला के कुछ
  • टीआई, कुछ MSP430 श्रृंखला, कुछ C2000 श्रृंखला भी
  • Zilog (Z8 प्रोसेसर के साथ)

Digikey प्रोडक्ट इंडेक्स> इंटीग्रेटेड सर्किट (ICs)> एंबेडेड - माइक्रोकंट्रोलर पर एक सूची देता है, जिसमें "डेटा कन्वर्टर्स" लेबल वाले कॉलम में से एक है।

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