ما هو المحول التناظري إلى الرقمي وعمله

جرب أداة القضاء على المشاكل





تكون كل معلمة بيئية قابلة للقياس تقريبًا في شكل تناظري مثل درجة الحرارة والصوت والضغط والضوء وما إلى ذلك. ضع في اعتبارك درجة الحرارة نظام مراقبة حيث لا يمكن الحصول على بيانات درجة الحرارة من أجهزة الاستشعار وتحليلها ومعالجتها باستخدام أجهزة الكمبيوتر والمعالجات الرقمية. لذلك ، يحتاج هذا النظام إلى جهاز وسيط لتحويل بيانات درجة الحرارة التناظرية إلى بيانات رقمية من أجل التواصل مع المعالجات الرقمية مثل المتحكمات الدقيقة والمعالجات الدقيقة. المحول التناظري إلى الرقمي (ADC) عبارة عن دائرة إلكترونية متكاملة تستخدم لتحويل الإشارات التناظرية مثل الفولتية إلى شكل رقمي أو ثنائي يتكون من 1s و 0s. تأخذ معظم ADCs مدخلات الجهد من 0 إلى 10V ، و -5V إلى + 5V ، وما إلى ذلك ، وتنتج في المقابل مخرجات رقمية كنوع من الأرقام الثنائية.

ما هو المحول التناظري الرقمي؟

يُعرف المحول الذي يتم استخدامه لتغيير الإشارة التناظرية إلى رقمية بالمحول التناظري إلى الرقمي أو محول ADC. هذا المحول هو نوع واحد من الدوائر المتكاملة أو IC الذي يحول الإشارة مباشرة من الشكل المستمر إلى الشكل المنفصل. يمكن التعبير عن هذا المحول في A / D ، ADC ، A إلى D. الوظيفة العكسية لـ DAC ليست سوى ADC. يظهر رمز المحول التناظري إلى الرقمي أدناه.




يمكن إجراء عملية تحويل الإشارة التناظرية إلى رقمية بعدة طرق. هناك أنواع مختلفة من رقائق ADC المتوفرة في السوق من جهات تصنيع مختلفة مثل سلسلة ADC08xx. لذلك ، يمكن تصميم ADC البسيط بمساعدة المكونات المنفصلة.

السمات الرئيسية لـ ADC هي معدل العينة ودقة البت.



  • معدل عينة ADC ليس سوى مدى سرعة تحويل ADC للإشارة من التناظرية إلى الرقمية.
  • دقة البت ليست سوى مقدار الدقة التي يمكن أن يحولها المحول التناظري إلى الرقمي للإشارة من التناظرية إلى الرقمية.
محول تناظري رقمي

محول تناظري رقمي

واحدة من الفوائد الرئيسية لمحول ADC هي ارتفاع معدل الحصول على البيانات حتى عند المدخلات متعددة الإرسال. مع اختراع مجموعة واسعة من ADC دوائر متكاملة (IC's) ، يصبح الحصول على البيانات من أجهزة الاستشعار المختلفة أكثر دقة وأسرع. الخصائص الديناميكية لـ ADCs عالية الأداء هي تحسين تكرار القياس ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والإنتاجية الدقيقة ، والخطية العالية ، ونسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) الممتازة ، وما إلى ذلك.

مجموعة متنوعة من تطبيقات ADC هي أنظمة القياس والتحكم ، والأجهزة الصناعية ، وأنظمة الاتصالات ، وجميع الأنظمة الأخرى القائمة على الحواس. تصنيف ADCs استنادًا إلى عوامل مثل الأداء ومعدلات البت والطاقة والتكلفة وما إلى ذلك.


مخطط كتلة ADC

يظهر أدناه مخطط كتلة ADC والذي يتضمن العينة ، والاحتفاظ ، والكمية ، والتشفير. يمكن إجراء عملية ADC على النحو التالي.

أولاً ، يتم تطبيق الإشارة التناظرية على الكتلة الأولى أي عينة أينما يمكن أخذ عينات منها بتردد أخذ عينات دقيق. يمكن الحفاظ على قيمة سعة العينة مثل القيمة التناظرية وكذلك الاحتفاظ بها داخل الكتلة الثانية مثل Hold. يمكن قياس عينة الانتظار إلى قيمة منفصلة من خلال الكتلة الثالثة مثل التكميم. أخيرًا ، تقوم الكتلة الأخيرة مثل المشفر بتغيير السعة المنفصلة إلى رقم ثنائي.

في ADC ، يمكن تفسير تحويل الإشارة من التناظرية إلى الرقمية من خلال مخطط الكتلة أعلاه.

عينة

في كتلة العينة ، يمكن أخذ عينات من الإشارة التناظرية في فترة زمنية محددة. تستخدم العينات بسعة مستمرة وتحمل قيمة حقيقية ولكنها منفصلة فيما يتعلق بالوقت. أثناء تحويل الإشارة ، يلعب تردد أخذ العينات دورًا أساسيًا. لذلك يمكن الحفاظ عليها بمعدل دقيق. بناءً على متطلبات النظام ، يمكن إصلاح معدل أخذ العينات.

يمسك

في ADC ، HOLD هي الكتلة الثانية وليس لها أي وظيفة لأنها ببساطة تحتفظ بسعة العينة حتى يتم أخذ العينة التالية. لذلك لا تتغير قيمة التعليق حتى العينة التالية.

كمي

في ADC ، هذه هي الكتلة الثالثة التي تستخدم بشكل أساسي في التكميم. وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا في تحويل السعة من مستمر (تناظري) إلى منفصل. تتحرك قيمة السعة المستمرة داخل كتلة الحجز عبر كتلة التكميم لتتحول إلى سعة منفصلة. الآن ، ستكون الإشارة في شكل رقمي لأنها تتضمن سعة ووقتًا منفصلين.

التشفير

الكتلة النهائية في ADC هي أداة تشفير تقوم بتحويل الإشارة من شكل رقمي إلى ثنائي. نحن نعلم أن الجهاز الرقمي يعمل باستخدام الإشارات الثنائية. لذلك يجب تغيير الإشارة من رقمي إلى ثنائي بمساعدة المشفر. هذه هي الطريقة الكاملة لتغيير الإشارة التناظرية إلى رقمية باستخدام ADC. يمكن أن يتم الوقت المستغرق للتحويل بأكمله في غضون ميكروثانية.

التناظرية إلى عملية التحويل الرقمي

هناك العديد من الطرق لتحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية. تجد هذه المحولات المزيد من التطبيقات كجهاز وسيط لتحويل الإشارات من الشكل التناظري إلى الشكل الرقمي ، وعرض الإخراج على شاشة LCD من خلال متحكم دقيق. الهدف من محول A / D هو تحديد كلمة إشارة الخرج المقابلة للإشارة التناظرية. الآن سنرى ADC 0804. إنه محول 8 بت مع مصدر طاقة 5V. يمكن أن يستغرق إدخال إشارة تناظرية واحدة فقط.

التناظرية لتحويل رقمي للإشارة

التناظرية لتحويل رقمي للإشارة

يختلف الإخراج الرقمي من 0-255. يحتاج ADC إلى ساعة للعمل. يعتمد الوقت المستغرق لتحويل القيمة التناظرية إلى القيمة الرقمية على مصدر الساعة. يمكن إعطاء ساعة خارجية لرقم 4 CLK IN. يتم توصيل دارة RC مناسبة بين الساعة IN ودبابيس الساعة R لاستخدام الساعة الداخلية. Pin2 هو دبوس الإدخال - النبض العالي إلى المنخفض يجلب البيانات من السجل الداخلي إلى دبابيس الإخراج بعد التحويل. Pin3 هو كتابة - يتم إعطاء نبضة منخفضة إلى عالية للساعة الخارجية. Pin11 إلى 18 هي دبابيس بيانات من MSB إلى LSB.

يقوم المحول التناظري إلى الرقمي بأخذ عينات الإشارة التناظرية على كل حافة ساقطة أو صاعدة لساعة العينة. في كل دورة ، يحصل ADC على الإشارة التناظرية ويقيسها ويحولها إلى قيمة رقمية. يقوم ADC بتحويل بيانات الإخراج إلى سلسلة من القيم الرقمية عن طريق تقريب الإشارة بدقة ثابتة.

في ADC ، هناك عاملان يحددان دقة القيمة الرقمية التي تلتقط الإشارة التناظرية الأصلية. هذه هي مستوى التكمية أو معدل البت ومعدل أخذ العينات. يوضح الشكل أدناه كيفية حدوث التحويل التناظري إلى الرقمي. يحدد معدل البت دقة الإخراج الرقمي ويمكنك ملاحظة في الشكل أدناه حيث يتم استخدام 3 بت ADC لتحويل الإشارة التناظرية.

التناظرية إلى عملية التحويل الرقمي

التناظرية إلى عملية التحويل الرقمي

افترض أنه يجب تحويل إشارة فولت واحد من رقمية باستخدام 3 بت ADC كما هو موضح أدناه. لذلك ، يتوفر إجمالي 2 ^ 3 = 8 أقسام لإنتاج خرج 1V. تسمى هذه النتائج 1/8 = 0.125 فولت كحد أدنى للتغيير أو مستوى التكمية الذي يتم تمثيله لكل قسم على أنه 000 لـ 0V ، 001 لـ 0.125 ، وبالمثل حتى 111 لـ 1V. إذا قمنا بزيادة معدلات البت مثل 6 و 8 و 12 و 14 و 16 وما إلى ذلك ، فسنحصل على دقة أفضل للإشارة. وبالتالي ، فإن معدل البتات أو التكميم يعطي أصغر تغيير ناتج في قيمة الإشارة التناظرية التي تنتج عن تغيير في التمثيل الرقمي.

لنفترض أنه إذا كانت الإشارة حوالي 0-5 فولت واستخدمنا 8 بت ADC ، فإن الناتج الثنائي 5V هو 256. وبالنسبة إلى 3V يكون 133 كما هو موضح أدناه.

صيغة ADC

هناك فرصة مطلقة لتحريف إشارة الإدخال على جانب الخرج إذا تم أخذ عينات منها بتردد مختلف عن التردد المطلوب. لذلك ، هناك اعتبار مهم آخر لـ ADC هو معدل أخذ العينات. تنص نظرية نيكويست على أن إعادة بناء الإشارة المكتسبة تؤدي إلى حدوث تشويه ما لم يتم أخذ عينات منها (كحد أدنى) ضعف معدل أكبر محتوى تردد للإشارة كما يمكنك ملاحظته في الرسم التخطيطي. لكن هذا المعدل هو 5-10 أضعاف الحد الأقصى لتردد الإشارة في الممارسة العملية.

معدل أخذ العينات من التناظرية إلى المحول الرقمي

معدل أخذ العينات من التناظرية إلى المحول الرقمي

عوامل

يمكن تقييم أداء ADC من خلال أدائها بناءً على عوامل مختلفة. من ذلك ، يتم شرح العاملين الرئيسيين التاليين أدناه.

SNR (نسبة الإشارة إلى الضوضاء)

تعكس نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) متوسط ​​عدد البتات بدون ضوضاء في أي عينة معينة.

عرض النطاق

يمكن تحديد عرض النطاق الترددي ADC عن طريق تقدير معدل أخذ العينات. يمكن أخذ عينات من المصدر التناظري في الثانية لإنتاج قيم منفصلة.

أنواع المحولات التناظرية إلى الرقمية

يتوفر ADC في أنواع مختلفة وبعض أنواع التناظرية إلى الرقمية المحولات يشمل:

  • المنحدر المزدوج A / D المحول
  • فلاش محول A / D
  • متتالي تقريب محول A / D
  • ADC شبه فلاش
  • سيجما دلتا ADC
  • ADC خط أنابيب

المنحدر المزدوج A / D المحول

في هذا النوع من محول ADC ، يتم إنشاء جهد المقارنة باستخدام دارة تكامل تتكون من المقاوم والمكثف و مكبر تشغيلي مزيج. من خلال القيمة المحددة لـ Vref ، يولد هذا المكامل شكل موجة مسننة على خرجه من الصفر إلى القيمة Vref. عندما يبدأ شكل موجة الدمج في المقابل ، يبدأ العداد في العد من 0 إلى 2 ^ n-1 حيث n هو عدد بتات ADC.

المنحدر المزدوج لتحويل رقمي

المنحدر المزدوج لتحويل رقمي

عندما يكون جهد الدخل Vin مساويًا لجهد شكل الموجة ، فإن دائرة التحكم تلتقط قيمة العداد وهي القيمة الرقمية لقيمة الإدخال التناظرية المقابلة. ADC مزدوج المنحدر هو جهاز متوسط ​​التكلفة نسبيًا وسرعة بطيئة.

فلاش محول A / D

يُطلق على محول ADC IC أيضًا اسم ADC المتوازي ، وهو أكثر ADC كفاءة استخدامًا من حيث سرعته. تتكون دائرة الفلاش التناظرية لدائرة المحول الرقمي من سلسلة من المقارنات حيث يقارن كل واحد إشارة الإدخال بجهد مرجعي فريد. في كل مقارنة ، سيكون الإخراج في حالة عالية عندما يتجاوز جهد الدخل التناظري الجهد المرجعي. يتم إعطاء هذا الإخراج كذلك إلى مشفر الأولوية لتوليد رمز ثنائي بناءً على نشاط إدخال ذي ترتيب أعلى من خلال تجاهل المدخلات النشطة الأخرى. نوع الفلاش هذا هو جهاز عالي التكلفة وعالي السرعة.

فلاش محول A / D

فلاش محول A / D

التقريب المتتالي A / D المحول

يعد SAR ADC هو أحدث ADC IC وأسرع بكثير من المنحدر المزدوج و ADC الفلاش لأنه يستخدم منطقًا رقميًا يقارب جهد الإدخال التناظري إلى أقرب قيمة. تتكون هذه الدائرة من مقارنة ومزالج الإخراج وسجل التقريب المتتالي (SAR) ومحول D / A.

التقريب المتتالي A / D المحول

التقريب المتتالي A / D المحول

في البداية ، تتم إعادة تعيين SAR ومع إدخال الانتقال من LOW إلى HIGH ، يتم تعيين MSB الخاص بـ SAR. ثم يتم إعطاء هذا الإخراج لمحول D / A الذي ينتج مكافئًا تناظريًا لـ MSB ، ثم يتم مقارنته مع الإدخال التناظري Vin. إذا كان ناتج المقارنة منخفضًا ، فسيتم مسح MSB بواسطة SAR ، وإلا فسيتم تعيين MSB على الموضع التالي. تستمر هذه العملية حتى يتم تجربة جميع البتات وبعد Q0 ، يجعل SAR خطوط الإخراج المتوازية تحتوي على بيانات صحيحة.

ADC شبه فلاش

تعمل هذه الأنواع من المحولات التناظرية إلى الرقمية بشكل أساسي تقريبًا بحجمها المحدد من خلال محولين فلاش منفصلين ، حيث تكون دقة كل محول نصف وحدات البت للجهاز شبه المتدفق. قدرة محول الفلاش الفردي هي أنه يتعامل مع MSBs (البتات الأكثر أهمية) بينما يتعامل الآخر مع LSB (البتات الأقل أهمية).

سيجما دلتا ADC

Sigma Delta ADC (ΣΔ) هو تصميم حديث إلى حد ما. هذه بطيئة للغاية مقارنة بأنواع التصميمات الأخرى ولكنها توفر الدقة القصوى لجميع أنواع ADC. وبالتالي ، فهي متوافقة للغاية مع التطبيقات الصوتية عالية الدقة ، ومع ذلك ، لا يمكن استخدامها في العادة حيثما كان عرض النطاق الترددي مرتفعًا مطلوبًا.

ADC خط أنابيب

تُعرف ADCs المبطنة بالأنابيب أيضًا باسم الكميات الفرعية التي ترتبط في المفهوم بالتقريب المتتالي ، على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا. بينما تنمو التقريبات المتتالية خلال كل خطوة بالانتقال إلى MSB التالي ، يستخدم ADC العملية التالية.

  • يتم استخدامه للتحويل الخشن. بعد ذلك ، يقوم بتقييم هذا التغيير في اتجاه إشارة الإدخال.
  • يعمل هذا المحول كتحويل أفضل من خلال السماح بتحويل مؤقت بمجموعة من البتات.
  • عادةً ما تقدم التصميمات المخططة أرضية مركزية بين SARs بالإضافة إلى الفلاش التناظري إلى المحولات الرقمية من خلال موازنة حجمها وسرعتها ودقتها العالية.

أمثلة على المحولات التناظرية إلى الرقمية

تمت مناقشة أمثلة المحول التناظري إلى الرقمي أدناه.

ADC0808

ADC0808 هو محول يحتوي على 8 مدخلات تناظرية و 8 مخرجات رقمية. يسمح لنا ADC0808 بمراقبة ما يصل إلى 8 محولات مختلفة باستخدام شريحة واحدة فقط. هذا يلغي الحاجة إلى تعديلات خارجية وكاملة من الصفر.

ADC0808 إيك

ADC0808 إيك

ADC0808 هو جهاز CMOS متآلف ، يوفر سرعة عالية ودقة عالية وأقل درجة من الاعتماد على درجة الحرارة ودقة ممتازة على المدى الطويل وقابلية التكرار ويستهلك الحد الأدنى من الطاقة. تجعل هذه الميزات هذا الجهاز مناسبًا بشكل مثالي للتطبيقات بدءًا من التحكم في العمليات والآلة وحتى تطبيقات المستهلك والسيارات. يظهر مخطط دبوس ADC0808 في الشكل أدناه:

سمات

تشمل الميزات الرئيسية لـ ADC0808 ما يلي.

  • واجهة سهلة لجميع المعالجات الدقيقة
  • لا يلزم أي تعديل صفري أو كامل النطاق
  • معدد 8 قنوات مع منطق العنوان
  • نطاق الإدخال من 0 فولت إلى 5 فولت مع مصدر طاقة واحد 5 فولت
  • المخرجات تفي بمواصفات مستوى الجهد TTL
  • حزمة رقاقة الناقل مع 28 دبوس

تحديد

تتضمن مواصفات ADC0808 ما يلي.

  • القرار: 8 بت
  • إجمالي الخطأ غير المعدل: ± ½ LSB و ± 1 LSB
  • العرض الفردي: 5 VDC
  • طاقة منخفضة: 15 ميغاواط
  • وقت التحويل: 100 ميكرو ثانية

بشكل عام ، يمكن تحديد إدخال ADC0808 الذي سيتم تغييره إلى نموذج رقمي باستخدام ثلاثة سطور عنوان A و B و C وهي أطراف 23 و 24 و 25. يتم اختيار حجم الخطوة بناءً على القيمة المرجعية المحددة. حجم الخطوة هو التغيير في الإدخال التناظري لإحداث تغيير في الوحدة في إخراج ADC. يحتاج ADC0808 إلى ساعة خارجية للعمل ، على عكس ADC0804 الذي يحتوي على ساعة داخلية.

الإخراج الرقمي المستمر 8 بت المقابل للقيمة الآنية للمدخلات التناظرية. يجب خفض المستوى الأقصى لجهد الدخل بالتناسب مع +5 فولت.

يتطلب ADC 0808 IC إشارة ساعة من 550 كيلو هرتز عادةً ، يتم استخدام ADC0808 لتحويل البيانات إلى شكل رقمي مطلوب للميكروكونترولر.

تطبيق ADC0808

لقد حصل ADC0808 على العديد من التطبيقات هنا قدمنا ​​بعض التطبيقات على ADC:

من الدائرة أدناه ، يتم توصيل الساعة ، ابدأ ، ودبابيس EOC بوحدة تحكم دقيقة. بشكل عام ، لدينا 8 مدخلات هنا نستخدم 4 مدخلات فقط للعملية.

حلبة ADC0808

حلبة ADC0808

  • يستخدم مستشعر درجة الحرارة LM35 الذي يتم توصيله بأول 4 مداخل من المحول التناظري إلى الرقمي IC. يحتوي المستشعر على 3 دبابيس ، مثل VCC و GND ودبابيس الإخراج عندما يسخن المستشعر الجهد عند زيادة الإخراج.
  • ترتبط خطوط العنوان A و B و C بالميكروكونترولر للأوامر. في هذا ، تتبع المقاطعة العملية المنخفضة إلى العالية.
  • عندما يكون دبوس البدء مرتفعًا ، لا يبدأ التحويل ، ولكن عندما يكون دبوس البدء منخفضًا ، سيبدأ التحويل في غضون 8 فترات زمنية.
  • عند اكتمال التحويل ، ينخفض ​​دبوس EOC للإشارة إلى انتهاء التحويل والبيانات جاهزة ليتم التقاطها.
  • ثم يتم رفع الناتج (OE) عاليًا. وهذا يتيح مخرجات TRI-STATE ، مما يسمح بقراءة البيانات.

ADC0804

نحن نعلم بالفعل أن المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADCs) هي أكثر الأجهزة استخدامًا لتأمين المعلومات لترجمة الإشارات التناظرية إلى أرقام رقمية حتى يتمكن المتحكم الدقيق من قراءتها بسهولة. هناك العديد من محولات ADC مثل ADC0801 و ADC0802 و ADC0803 و ADC0804 و ADC080. في هذه المقالة ، سنناقش محول ADC0804.

ADC0804

ADC0804

ADC0804 هو محول تناظري رقمي 8 بت شائع الاستخدام. إنه يعمل بجهد إدخال تناظري من 0 فولت إلى 5 فولت. لديها مدخلات تناظرية واحدة و 8 مخرجات رقمية. يعد وقت التحويل عاملاً رئيسيًا آخر في الحكم على ADC ، في ADC0804 يختلف وقت التحويل اعتمادًا على إشارات تسجيل الوقت المطبقة على دبابيس CLK R و CLK IN ، ولكن لا يمكن أن يكون أسرع من 110 μs.

وصف دبوس من ADC804

دبوس 1 : هو شريحة تحديد دبوس وينشط ADC ، نشط منخفض

دبوس 2: وهو عبارة عن دبوس إدخال ذو نبض مرتفع إلى منخفض يجلب البيانات من السجلات الداخلية إلى دبابيس الإخراج بعد التحويل

دبوس 3: إنه دبوس إدخال منخفض إلى نبضة عالية يتم إعطاؤه لبدء التحويل

دبوس 4: إنه دبوس إدخال على مدار الساعة ، لإعطاء الساعة الخارجية

دبوس 5: إنه دبوس إخراج ، ينخفض ​​عند اكتمال التحويل

دبوس 6: المدخلات التناظرية غير المقلوبة

دبوس 7: المدخلات المقلوبة التناظرية ، عادة ما تكون أرضية

دبوس 8: الأرض (0 فولت)

دبوس 9: إنه دبوس إدخال ، يحدد الجهد المرجعي للإدخال التناظري

دبوس 10: الأرض (0 فولت)

دبوس 11 - دبوس 18: إنه دبوس إخراج رقمي 8 بت

دبوس 19: يتم استخدامه مع دبوس Clock IN عند استخدام مصدر ساعة داخلي

دبوس 20: امدادات التيار الكهربائي 5V

ميزات ADC0804

تشمل الميزات الرئيسية لـ ADC0804 ما يلي.

  • 0V إلى 5V نطاق جهد الإدخال التناظري مع مصدر 5V واحد
  • متوافق مع ميكروكنترولر ، وقت الوصول 135 نانوثانية
  • واجهة سهلة لجميع المعالجات الدقيقة
  • تلبي المدخلات والمخرجات المنطقية مواصفات مستوى الجهد على حد سواء MOS و TTL
  • يعمل بمرجع جهد 2.5 فولت (LM336)
  • مولد على مدار الساعة
  • لا يلزم ضبط الصفر
  • 0.3 [Prime] حزمة DIP ذات عرض قياسي 20 سنًا
  • يعمل بالمعدل المتري أو بجهد 5 فولت تيار مستمر أو 2.5 فولت تيار مباشر أو مرجع جهد تم تعديله بمدى تناظري
  • مدخلات الجهد التناظرية التفاضلية

إنه محول 8 بت مزود بإمداد طاقة 5 فولت. يمكن أن يستغرق إدخال إشارة تناظرية واحدة فقط. يختلف الإخراج الرقمي من 0-255. يحتاج ADC إلى ساعة للعمل. يعتمد الوقت المستغرق لتحويل القيمة التناظرية إلى القيمة الرقمية على مصدر الساعة. يمكن إعطاء ساعة خارجية لـ CLK IN. Pin2 هو دبوس الإدخال - النبض العالي إلى المنخفض يجلب البيانات من السجل الداخلي إلى دبابيس الإخراج بعد التحويل. Pin3 هو كتابة - يتم إعطاء نبضة منخفضة إلى عالية للساعة الخارجية.

تطبيق

من الدائرة البسيطة ، يتم توصيل الطرف 1 من ADC بـ GND حيث يتم توصيل pin4 بـ GND من خلال مكثف دبوس 2 و 3 و 5 من ADC متصل بـ 13 و 14 و 15 دبابيس من المتحكم الدقيق. يتم اختصار دبوس 8 و 10 وتوصيله بـ GND ، 19 دبابيس ADC إلى 4 دبوس من خلال المقاوم 10 كيلو. يتم توصيل دبوس 11 إلى 18 من ADC بـ 1 إلى 8 دبابيس من وحدة التحكم الدقيقة التي تنتمي إلى المنفذ 1.

حلبة ADC0804

حلبة ADC0804

عندما يتم تطبيق ارتفاع المنطق على CS و RD ، يتم تسجيل الإدخال من خلال سجل إزاحة 8 بت ، واستكمال بحث معدل الامتصاص المحدد (SAR) ، في نبضة الساعة التالية ، يتم نقل الكلمة الرقمية إلى خرج ثلاثي الحالة. يتم عكس خرج المقاطعة لتوفير ناتج INTR مرتفع أثناء التحويل ومنخفض عند اكتمال التحويل. عندما يكون مستوى منخفض عند كل من CS و RD ، يتم تطبيق الإخراج على مخرجات DB0 إلى DB7 ويتم إعادة تعيين المقاطعة. عندما تعود مدخلات CS أو RD إلى حالة عالية ، يتم تعطيل مخرجات DB0 إلى DB7 (يتم إرجاعها إلى حالة المقاومة العالية). وبالتالي ، اعتمادًا على المنطق ، يختلف الجهد من 0 إلى 5 فولت والذي يتم تحويله إلى قيمة رقمية بدقة 8 بت ، ويتم تغذيته كمدخل إلى منفذ وحدة التحكم الدقيقة 1.

ADC0804 مكون المشاريع المستخدمة
ADC0808 مكون المشاريع المستخدمة

اختبار ADC

يحتاج اختبار المحول التناظري إلى الرقمي بشكل أساسي إلى مصدر إدخال تناظري بالإضافة إلى أجهزة لنقل إشارات التحكم بالإضافة إلى التقاط البيانات الرقمية o / p. تحتاج بعض أنواع ADC إلى مصدر إشارة مرجعي دقيق. يمكن اختبار ADC باستخدام المعلمات الرئيسية التالية

  • خطأ تعويض DC
  • تبديد الطاقة
  • خطأ في كسب DC
  • المدى الديناميكي الحر الهامشي
  • SNR (الإشارة إلى نسبة الضوضاء)
  • INL أو اللاخطية المتكاملة
  • DNL أو اللاخطية التفاضلية
  • THD أو التشوه التوافقي الكلي

يتم إجراء اختبار ADCs أو المحولات التناظرية إلى الرقمية بشكل أساسي لعدة أسباب. بصرف النظر عن السبب ، فإن جمعية IEEE Instrumentation & Measurement ، طورت لجنة توليد وتحليل الموجات معيار IEEE لـ ADC للمصطلحات وكذلك طرق الاختبار. هناك إعدادات اختبار عامة مختلفة تشمل Sine Wave و Arbitrary Waveform و Step Waveform و Feedback Loop. لتحديد الأداء الثابت للمحولات التناظرية والرقمية ، يتم استخدام طرق مختلفة مثل المؤازرة القائمة على المنحدرات وتقنية الرسم البياني المتغير وتقنية الرسم البياني المثلث والتقنية الفيزيائية. التقنية الوحيدة المستخدمة في الاختبار الديناميكي هي اختبار الموجة الجيبية.

تطبيقات المحول التناظري الرقمي

تشمل تطبيقات ADC ما يلي.

  • في الوقت الحاضر ، يتزايد استخدام الأجهزة الرقمية. تعمل هذه الأجهزة على أساس الإشارة الرقمية. يلعب المحول التناظري إلى الرقمي دورًا رئيسيًا في مثل هذا النوع من الأجهزة لتحويل الإشارة من التناظرية إلى الرقمية. تطبيقات المحولات التناظرية إلى الرقمية لا حدود لها والتي تمت مناقشتها أدناه.
  • مكيف الهواء يتضمن حساسات لدرجة الحرارة للحفاظ على درجة الحرارة داخل الغرفة. لذلك يمكن إجراء هذا التحويل لدرجة الحرارة من التناظرية إلى الرقمية بمساعدة ADC.
  • يتم استخدامه أيضًا في راسم الذبذبات الرقمي لتحويل الإشارة من التناظرية إلى الرقمية للعرض.
  • يتم استخدام ADC لتحويل الإشارة الصوتية التناظرية إلى رقمية في الهواتف المحمولة لأن الهواتف المحمولة تستخدم الإشارات الصوتية الرقمية ولكن في الواقع ، تكون الإشارة الصوتية في شكل تناظري. لذلك يتم استخدام ADC لتحويل الإشارة قبل إرسال الإشارة نحو مرسل الهاتف الخلوي.
  • يستخدم ADC في الأجهزة الطبية مثل التصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة السينية لتحويل الصور من التناظرية إلى الرقمية قبل التعديل.
  • الكاميرا في الموبايل تستخدم بشكل أساسي في التقاط الصور والفيديوهات. يتم تخزينها في الجهاز الرقمي ، بحيث يتم تحويلها إلى شكل رقمي باستخدام ADC.
  • يمكن أيضًا تغيير موسيقى الكاسيت إلى رقمي مثل محركات الأقراص المضغوطة والإبهام باستخدام ADC.
  • في الوقت الحاضر ، يتم استخدام ADC في كل جهاز لأن جميع الأجهزة المتوفرة في السوق تقريبًا في إصدار رقمي. لذلك تستخدم هذه الأجهزة ADC.

وهكذا ، هذا عن لمحة عامة عن المحول التناظري إلى الرقمي أو محول ADC وأنواعه. لتسهيل الفهم ، تمت مناقشة عدد قليل فقط من محولات ADC في هذه المقالة. نأمل أن يكون هذا المحتوى المفروش أكثر إفادة للقراء. أي استفسارات وشكوك ومساعدة فنية أخرى حول هذا الموضوع يمكنك التعليق أدناه.

اعتمادات الصورة: