embedded - ADC ビンを電圧に変換する

Question

12ビットのアナログからデジタルへのコンバーター（4096ビン）があるとしましょう。そして、0 から 5 ボルトの信号があるとしましょう。

ADCビンをボルトに変換するための適切な変換式は何ですか?

V = ADC / 4096 * 5

また

V = ADC / 4095 * 5

ADC には 4096 個のビンがあるため、4096 で除算する必要がありますか?

それとも、ADC が返す最大値であるため、4095 で除算しますか?

Answer 1

ADC データシートのチェックに関する Brian の提案は理想的です。しかし！最大電圧 (5V) が最大 ADC 入力 (12 ビット = 4095) に等しいと仮定すると、次の変換が機能するはずです。

const float maxAdcBits = 4095.0f; // Using Float for clarity
const float maxVolts = 5.0f;      // Using Float for clarity
const float voltsPerBit = (maxVolts / maxAdcBits);

float yourVoltage = ADCReading * voltsPerBit;

Excel で計算を簡単に調べると、これは正しいと思います。

Answer 2

V = ADC / 4096 * 5

は、デジタル値をアナログ電圧 (の近似値) に変換するための正しい式です。

これは、Walt Kester が編集したThe Data Conversion Handbook (Newnes、2005 年) によるもので、(2018 年 10 月 18 日現在) 次の場所で入手できます。

https://www.analog.com/en/education/education-library/data-conversion-handbook.html

特に第 2 章の図 2.4 と 2.5 を参照してください。

あなたの場合、FSは5 Vになります（もちろん、3ビットではなく12ビットADCを使用しています）。ADC値が可能な最大値（あなたの場合は4095）であっても注意してください。 、対応するアナログ電圧は「フルスケール」電圧（あなたの場合は5 V）よりわずかに低くなります。

Answer 3

ADC の仕様では、5V が 12 ビットでどのように表現されるかを特定する必要があります。

4095 は 5V に対応するので、2 番目の解決策は正しいと思います。そうしないと、5V の信号を正しく識別できません。

Answer 4

12 ビット値の場合、表現可能な最大値は 4095 ですが、もちろん合計で 4096 の値があります (ゼロを含む)。ADCが線形であると仮定すると、はい、4095はフルスケールに相当します. これは必ずしも5Vではありませんが、基準電圧がその電圧を超える値に相当するものは何でも（もちろん）。

Answer 5

どのくらいうるさいですか？本当にうるさい場合は、各「ビン」が小さな範囲の値 (この場合は約 1.2 mV) を表すことも考慮する必要があります。では、電圧値に変換するとき、ビンの中央の電圧値を返しますか、それともビンの下端の電圧値を返しますか? つまり、報告する値を効果的に「切り捨てる」か「丸める」か。

また、ADC のステップはおそらく偶数 (線形) ですが、ADC が範囲の 2 つの端でビンを処理することに注意してください。これらのビンは、他のビンの半分の幅である可能性があります。ADCによって異なりますので、スペックをご確認ください。

この懸念がまったく問題になるかどうかは、アプリケーションによって異なります。