アナログ デジタル コンバーターおよびデジタル アナログ コンバーター
以下の例を使用して、マイクロコントローラーと物理システムの間のインターフェイスを設計し、アナログ信号とデジタル信号を変換する方法を学習します。
注目の例
GPIO、ADC および DAC 接続をもつマイクロコントローラー
この例では、マイクロコントローラー ユニット (MCU) と物理システムの間のインターフェイスをモデル化する方法を示します。ここでは、マイクロコントローラーの GPIO、ADC、および DAC 接続を使用して、角運動が限定された DC モーターと接続負荷を制御します。ポテンショメーターのセンサーを介して、負荷角度を測定します。この測定値のキャリブレーションを行うため、最初に、フォトダイオードが LED からのゼロ角度の光パルスを検出するまで回転子の位置を上昇させます。キャリブレーションが完了したら、MCU は 0.1 Hz、45 度振幅の正弦波の生成を命令します。
ノイズのあるデルタシグマ ADC
この例では、シグマデルタ アナログ デジタル コンバーターの単純な実装を示します。範囲 0 ～ Vref (= 1 V) の入力は積分され、その結果積分器がリセットされます。リセットする時間は入力値に比例します。パルスの復調が、ローパス フィルターによって実行されます。Asynchronous Sample & Hold ブロックは、エッジ トリガー D 型フリップフロップのように動作し、クロックの立ち上がりエッジ上でのみ、入力 U を出力 Y に渡します。このモデルを使用して、コンバーターの精度に対する等価の入力ノイズなどの、オペアンプ障害の影響を確認して理解することができます。ノイズをオフにするには、ブロック Vn を開いてノイズ モードで [無効] を選択します。
切り替えコンデンサ アナログ デジタル コンバーター
この例では、シグマデルタ ADC (アナログ デジタル コンバーター) でシグマデルタ変調を用いてアナログ入力信号をデジタル出力信号に変換する方法を示します。シグマデルタ ADC へのアナログ入力は、電圧と持続時間が固定されたパルスを、パルス間の間隔がアナログ入力に反比例するように生成する発振器を制御します。発振器のパルスが固定時間にわたって積分され、アナログ入力信号のデジタル表現が生成されます。
アナログ アンチエイリアシング フィルター
この例では、アナログ デジタル コンバーターと併用するためのアンチエイリアシング フィルターのアナログ実装を示します。アナログ デジタル コンバーターのサンプリング周波数である 1 kHz と一致させるために、フィルターのカットオフ周波数は 500 Hz に設定されています。テスト信号には、目的の 50 Hz 正弦波に加え、1 kHz アナログ デジタル サンプリング周波数では捉えられない 1100 Hz の高周波成分が組み込まれています。捉えられた信号が、アンチエイリアシングなしとアンチエイリアシングありでスコープに表示されます。アンチエイリアス フィルターを使用すると、50 Hz 正弦波の振幅が、振幅 1、対応する電力 0.5 W (1Ω の参照負荷に対して 27 dBm) で正しく測定されます。
