Analogdan dijitale dönüştürücü - amaç, sınıflandırma ve çalışma prensibi

Bir analog sinyali dijital bir sinyale (okunabilir bir ikili kod tipi dizide) dönüştürmek için analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) adı verilen bir elektronik cihaz kullanılır. Bir analog sinyali dijitale dönüştürme sürecinde şu işlemler gerçekleştirilir: örnekleme, niceleme ve kodlama.

Örnekleme, birbirini takip eden saat sinyallerinin belirli aralıkları ve süreleri ile ilişkili zaman anlarında düşen bireysel (ayrık) değerlerin zaman-sürekli bir analog sinyalinden örnekler alınması olarak anlaşılır.

Niceleme, örnekleme sırasında seçilen bir analog sinyalin değerinin en yakın niceleme düzeyine yuvarlanmasını içerir ve niceleme düzeylerinin kendi sıra numaraları vardır ve bu düzeyler, niceleme adımından başka bir şey olmayan sabit bir delta değeri ile birbirlerinden farklılık gösterir.

Açıkça söylemek gerekirse, örnekleme, sürekli bir işlevi bir dizi ayrık değer olarak temsil etme sürecidir ve niceleme, bir sinyalin (değerlerin) seviyelere bölünmesidir. Kodlamaya gelince, burada kodlama, niceleme sonucunda elde edilen elemanların önceden belirlenmiş bir kod kombinasyonu ile karşılaştırılmasıdır.

Voltajı koda dönüştürmenin birçok yöntemi vardır. Ek olarak, yöntemlerin her birinin kendine özgü özellikleri vardır: doğruluk, hız, karmaşıklık. Dönüşüm yönteminin türüne göre, ADC'ler üçe ayrılır:

• paralel

• tutarlı,

• seri-paralel.

Her yöntem için, zaman içinde bir sinyali dönüştürme işlemi kendi yolunda ilerler, dolayısıyla adı da buradan gelir. Farklar, niceleme ve kodlamanın nasıl gerçekleştirildiğine bağlıdır: dijital bir sonucu dönüştürülen sinyale yaklaştırmak için seri, paralel veya seri-paralel prosedür.

Paralel bir analogdan dijitale dönüştürücünün şeması şekilde gösterilmiştir. Paralel ADC'ler en hızlı analogdan dijitale dönüştürücülerdir.

Elektronik karşılaştırma cihazlarının sayısı (DA karşılaştırıcılarının toplam sayısı), ADC'nin kapasitesine karşılık gelir: iki bit için üç karşılaştırıcı, üç için yedi, dört için 15 vb. yeterlidir. Direnç voltaj bölücü, bir dizi sabit referans voltajı ayarlamak için tasarlanmıştır.

Giriş voltajı (bu giriş voltajının değeri burada ölçülür) tüm karşılaştırıcıların girişlerine aynı anda uygulanır ve bu dirençli bölücünün elde etmesine izin verdiği tüm referans voltajlarıyla karşılaştırılır.

Evirmeyen girişleri referanstan daha büyük bir voltajla beslenen (bölücü tarafından ters girişe uygulanan) bu karşılaştırıcılar, çıkışta bir mantık verir, geri kalanı (giriş voltajının referanstan düşük veya eşit olduğu yerde) sıfır) sıfır verecek.

Daha sonra bir kodlayıcı bağlanır, görevi birler ve sıfırların bir kombinasyonunu yeterince anlaşılmış standart bir ikili koda dönüştürmektir.

Seri dönüştürme için ADC devreleri, paralel dönüştürücü devrelerinden daha az hızlıdır, ancak daha basit bir temel tasarıma sahiptirler.Bir karşılaştırıcı, AND mantığı, bir saat, bir sayaç ve bir dijitalden analoğa dönüştürücü kullanır.

Şekil, böyle bir ADC'nin bir diyagramını göstermektedir. Örneğin, karşılaştırma devresinin girişine uygulanan ölçülen voltaj, ikinci girişin (referans) rampa sinyalinden yüksek iken, sayaç, saat üretecinin darbelerini sayar. Ölçülen voltajın sayılan darbe sayısıyla orantılı olduğu ortaya çıktı.

Bir analog sinyali dijital bir sinyale dönüştürme işleminin uzayda ayrıldığı seri-paralel ADC'ler de vardır, bu nedenle minimum karmaşıklıkla maksimum değiş tokuş hızının elde edildiği ortaya çıkar.