انواع مبدل های آنالوگ به دیجیتال

باسلام دراین مقاله در وبسایت دیاکو قصد داریم به توضیح نظارت بر توضیح انواع مبدل های آنالوگ به دیجیتال بپردازیم. 

انواع مبدل آنالوگ به دیجیتال

هنگام طراحی یک سیستم سیگنال مختلط یکی از نکات مهمی که باید در نظر گرفته شود، انتخاب یک ADC و/یا DAC برای تبدیل بین سیگنال های دیجیتال و آنالوگ است. مانند بسیاری از قطعات این قطعات دارای طیف وسیعی از مشخصات هستند که برای اطمینان از دستیابی به اهداف عملکرد سیستم باید متعادل شوند. هنگامی که به دنبال یک ADC برای یک منطقه کاربردی خاص هستید .جستجو بر اساس مشخصات ADC معمول است اما اجزای با مشخصات مشترک معمولاً به عنوان انواع مختلف ADC دسته بندی می شوند.

اگر در حال خواندن یک صفحه داده برای یک میکروکنترلر آی سی ADC یا یک ماژول با ADC هستید احتمالا تنها اطلاعات ارائه شده وضوح پهنای باند و نوع ADC است. در حالی که اندازه‌گیری‌های دقیق معمولاً نیاز به عمیق‌تر شدن قابلیت‌های مدار ADC دارند. مهم است که بدانید این قطعات چگونه برای استفاده در سیستم‌های سیگنال مختلط طبقه‌بندی می‌شوند. در این مقاله نحوه طبقه‌بندی انواع ADCها از نظر قابلیت نمونه‌برداری و همچنین معماری داخلی این اجزا را بررسی خواهیم کرد.

انواع ADC ها و ویژگی های آنها

به طور کلی پنج نوع مختلف ADC وجود دارد که به عنوان مدارهای مجتمع برای استفاده در سیستم های الکترونیکی بسته بندی شده اند:

• سیگما دلتا
• تقریب متوالی (SAR)
• خط لوله دو
• شیب فلاش 

این ADC ها همگی عملکرد یکسانی را انجام می دهند اما با معماری مدار مبدل و قابلیت های متفاوت.

دو مورد از قابلیت‌های اصلی که این نوع ADCها با هم تفاوت دارند:

در نرخ نمونه و وضوح آنها است که به دلیل مدارهای تبدیل متفاوت مورد استفاده در این قطعات ایجاد می‌شود. 

از نظر بسته بندی و استفاده در PCB تفاوت های بسیار جزئی بین این نوع ADC ها وجود دارد. همه آنها در انواع بسته بندی استاندارد موجود هستند از دستورالعمل های چیدمان PCB سیگنال مختلط مشابهی پیروی می کنند .(از جمله بهترین روش ها برای اتصال زمین سیگنال مختلط) آنها از رابط های سریال استاندارد یا جریان های بیت موازی برای ارائه یک خروجی دیجیتال استفاده می کنند. و ممکن است دستگاه های چند کاناله باشند. که می تواند با سیگنال های آنالوگ ورودی چندگانه استفاده شود.

سیگما دلتا

ما با این نوع ADC شروع می کنیم زیرا مسلماً رایج ترین است. این معماری تمایل دارد در فرکانس پایین کار کند و از معماری تابستانی-انتگرالگر-مقایسه کننده با منبع ولتاژ مرجع برای تولید یک جریان بیت خروجی استفاده می کند.

بلوک دیاگرام سیگما-دلتا ADC

تقریب متوالی (SAR)

                                                   بلوک دیاگرام SAR ADC

بخش ورودی از مدار نمونه گیری و نگه داشتن (SAH) برای ردیابی سیگنال ورودی در هر پالس ساعت استفاده می کند. سپس مقایسه کننده زمان افزایش ورودی را ردیابی می کند و آن را به بلوک Control ارسال می کند. یک سری مقایسه N به صورت موازی برای تعیین هر یک از N بیت در جریان بیت خروجی استفاده می شود. بنابراین یک ADC SAR برای تبدیل ورودی آنالوگ به عدد دیجیتال به حداقل (N + 1) سیکل ساعت نیاز دارد. خروجی می تواند به صورت بیت استریم سریال یا در یک گذرگاه موازی با تأخیر یک سیکل ساعت ارائه شود.

ADC خط لوله

این ADC ها در تجهیزات اندازه گیری دقیقی استفاده می شوند که نیاز به پاسخ یکنواخت در پهنای باند وسیع دارند مانند اسیلوسکوپ ها و واحدهای DAQ با پهنای باند بالا. اگرچه آنها بالاترین وضوح را ندارند اما هنوز اندازه گیری های بسیار دقیقی را هنگامی که نویز به اندازه کافی کم است ارائه می دهند. 16 بیت یک مقدار وضوح معمولی است با نرخ نمونه به ~1 گیگاهرتز می رسد. معماری این ADC ها می تواند بسیار پیچیده باشد و شامل چندین مرحله با بلوک های زیر ADC و DAC به صورت موازی است. معماری موازی باعث می شود که این ADC ها بسیار سریع و با تأخیر تنها چند سیکل ساعت انجام شوند.

فلش ADC

این ADC ها در مقایسه با ADC های خط لوله ارتقا یافته اند و اغلب برای اندازه گیری RF و کاربردهای تبدیل مستقیم استفاده می شوند. معاوضه با این محصولات رزولوشن کمتر آنهاست با عمق بیتی که بیش از 10-12 بیت در دسترس نیست. ADC های فلش از یک بانک موازی بزرگ از مقایسه کننده ها با پری امپ های کم بهره باند پهن و به دنبال آن یک لچ استفاده می کنند. ساختار موازی این ADCها در مرحله ورودی آنالوگ این اجزا حتی تأخیر بالاتری را نسبت به ADC خط لوله ایجاد می کند و به سیکل ساعت 1 می رسد.

ADC دو شیب

این ADC ها نرخ نمونه پایینی دارند. اما ساختاری ساده با وضوح بالا دارند. و با تنظیم ولتاژ مرجع و نوسانگر در مدار کنترل و زمان بندی داخلی بازخوانی بسیار دقیقی از سطوح ولتاژ DC یا سیگنال های آنالوگ فرکانس پایین ارائه می دهند. اگرچه این ADC ها سرعت و نرخ نمونه پایینی دارند اما وضوح بالایی را ارائه می دهند که تنها توسط حلقه بازخورد در مقایسه کننده آنالوگ ورودی محدود می شود. این نوع ADC در ابتدا پیشرفتی برای استفاده در مولتی مترهای دیجیتال بود.

                                                نمودار بلوک ADC دو شیب 

هنگامی که نوع ADC مورد استفاده در سیستم سیگنال مختلط خود را تعیین کردید . آماده قرار دادن و مسیریابی اجزا در طرح بندی خود هستید مطمئن شوید که از Allegro PCB Designer بهترین نرم افزار طراحی و تحلیل PCB صنعت استفاده می کنید.

مقالات ما:سنسور پیزوالکتریک/لودسل کششی

ممنون از همراهی شما

راسا الکترونیک دیاکو