تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال

صفحه 1:
تبدیل سیگنال آنال وگ به سیگنال دیجیتال 8 چرا تبدیل آنالوگ به دیجیتال؟ © نيازمنديها براى تبديل آنالوكك به دیجیتال © مشخصات فنى مبدلهاى آنالوكك به ديجيتال © انواع تكنيكهاى تبديل ‎AD‏ © محصولات مختلف از مبدلهاى آنالوكك به ديجيتال 

صفحه 2:
8 چرا تبدیل آنالوگ به دیجیتال؟ © پردازش سیگنال دیجیتال رایج تر است: © قابلیت پیاده سازی و اصلاح آسانتر © هزينه كم © داده های واقعی عموما آنال وگ هستند 

صفحه 3:
۵ نیازمندیها برای تبدیل داده های خام به داده های دیجیتال 8 فیلش تقویت کننده مدار نمونه بردار و نگهدار و مولتی پلک 8 مبدل آنالوگ به دیجیتال موه عم ‎Output‏ ۱ طانم ی ‎Input‏ analog |_adhold | anatog FON" Equally spaced signal i signal | Digital signal ۱ segment 

صفحه 4:
مفهرم تبدیل آنال وگ به دیجیتال © بطور مفهومی شامل مراحل ذیل است ‎Quantizing‏ ‏© كوائتيزه كردن: شكستن سيكنال آنالوكك به يكك سرى از حالتهاى محدود Coding ‏کد کردن: اختصاص یک کلمه یا عدد دیجیتال به هر حالت‎ 8 

صفحه 5:
© مفهوم تبدیل آنلوگ به دیجیال Takes 0-10v signals and separates it into set of discrete out ranges. 2 LP PP © SP ی 7 نی ‎of‏ ‏8 3 کم نی لو & = & في ‎Ce‏ Dicretized Voltage Ranges 2 تک بو هجو باه کی Quantizing Output States 

صفحه 6:
© مفهوم تبدیل آنلوگ به دیجیال Coding 00 756 3 و59۵ 50 و62 5 7.50.8 10.00 250-3 95 875. Output state | Code 5 4 9 Dicretized Voltage 6 Output state is assigned digital word 

صفحه 7:
8 مشخصات فنی مبدلهای آنال وگ به دیجیتال © مبدلهاى « بيتى © رابطه 1/0 يايه: تعداد سطح خروجی گسته: 2۳ - مبدل آنالوگ به دیجیتال یک سیستم :LSB ‏تست ی باتش اندازه‎ 0-1582 Sloss ۲ x = Badoy ‏خطای کوانتیزاسیون:‎ spre eee vol ‏با افزایش « کاهش می یابد‎ 8 ۷ a ‏ی‎ rons . 2 0-0 fb a | ‏و‎ ‎22 on ined ۳ 28 9 900 Ouure x Fe 

صفحه 8:
8 مشخصات فنی مبدلهای آنال وگ به دیجیتال © خطاهای تبدیل: ون ‎soln targa eau‏ ای تین خطای خطی سازی دیفرانسیلی 27 0 1 چگرنگی تطاق دیب تا الى واقع أن با شيب يك تع لتقل ايدهال ‎Soa) nash daly ov DS‏ و از گیری ده رای هرد کد پیدریی سل با تتظیمات اولیه قابل حذف می باشد خطای غیرخطی حذف آن سخت است 

صفحه 9:
© مشخصات فنی مبدلهای آنالوگ به دیجیتال رزولوشن میدل- ‎Tesolution‏ کمترین میزان تخیر دد... زمان تبدیل- تا ‎cconversion‏ ورودی آنالوگ که باعث یک سطح تغییر کد خروجی می گردد زمان مورد نیاز پیش از اينکه مبدل بتواند داده های خروجی صحیح تولید کند دقت مبدل- تمه 7نامعه @ تفاضل بین ولتاژ ورودی واقعی و ولتاژ معادل کد خروجی مبدل رخ خروجی مبدل- اناراناه ااحطونهتطا: 8 مقدار حداکثر مجموع تمامی خطاهای مبدل 8 تعداد دفعاتی که سیگنال ورودی با حفظ شتمل بر خطای کوانتیزاسیون حداکثر دقت آن می تواند نمونه برداری گردد @ عکس زمان کل مورد نیاز برای انجام یک تبدیل موفق عکس زمان تبدیل اگر هیچ نوع مدار نمونه بردار و نگهداری استفاده نشده باشد 

صفحه 10:
8 مشخصات فنی مبدلهای آنال وگ به دیجیتال مقایسه رزولوشن در دقت تبدیل: Low High 1 6010000-2505 7 11650110100 2157 9 i 3 = 5. 3 Be 5 > Or Time , Time Resolution = analog 2 bit converter ——*10v/2?=2.50v quantization size (Q) 3 bit converter —— 10v/23=1.25v 

صفحه 11:
8 مشخصات فنی مبدلهای آنال وگ به دیجیتال اثر نرخ نمونه برداری در دقت تبدیل: Low ‏و‎ Signal ‏عناهلا‎ Time Sampling rate - Frequency which ADC evaluates analog signal 

صفحه 12:
8 مشخصات فنی مبدلهای آنال وگ به دیجیتال رزولوشن و نرخ نمونه برداری می توانند برای افزایش دقت تبدیل افزايش يابند: Resolution = 1.25V Sampling rate = 2 Hz al Yalue, Sigi Time Resolution = 2.50 V [Sampling rate = 1 Hz, Time Both sampling rate and resolution can be increased to obtain better accuracy. Signal Value 

صفحه 13:
نکات پیاده سازی کاربرد زمان تبدیل: ارم ۰ 8 تغیر ورودی در طی پروسه تبدیل باعث تولید 0 9 - یک عدم قطعیت نامطلوب می گردد ‎Cowersioa Dive!‏ — 100۷ ‎Gieusvidal taput‏ — 8 دقت تبدیل کامل در صورتی حاصل می گردد ‎Rote of oan‏ + که این عدم قطعیت کمتر از رزولوشن مبدل اختیار 068 = ‎La PG‏ + ۳ ده وعم 2 دصامدمر ] ععورو رص سا — = 5 2۳2 ‎of Qo‏ روج ‎to Low‏ را 2 :4 ع 46 = Pew ‏و۳‎ 

صفحه 14:
نکات پیاده سازی بر اين اساس با استفاده از یکک مدار نمونه بردار و نگهدار می توان عملکرد مبدل را بهبود بخشید: ۵ یک مدار آنالو گ که به سرعت بر اساس فرمان از سیگنال ورودی نمونه برداری می کند» سپس آن ران بت نگه می دارد تا مبدل عملیات تبدیل را انجام دهد uperture tiwe (10) @ تأخیر زمانی حادث شونده در مدارات نگهدار مابین زمانی که فرمان نگهداری دریافت شده و لحظه ای که گذار به مود نگهداری حاصل می گردد- زمان رایج آن در حد چند نانوثانیه است 

صفحه 15:
8۵ نکات پیاده سازی نوع سیگنال آنال وگ ورودی: 8 سیگنال تفاضلی و یا تکی بدون پلاریتی: 8 تطبیق رنج ورودی واقعی و رنج ورودی مجاز از مبدل که برای این منظور: ‎Rene‏ مج تسم ز مبدل که برای این منظور: 60 - © لد 400 ~ ‎O‏ ‏© در طبقه نهائى قبل از مبدل بايد توسط طبقات گر نگ . آپ‌-امپی» سیگنال به سطح.مناسب تغییر یابد 8 گر سیگنال ورودی کل محدوده ورودی مجاز امپی» سیکنال به سطح مناسب تغییر یاب را پوشش ندهد در این صورت: 8 برخی از کدهای خروجی مبدل استفاده نمی شوند 8 اثرات بیشتر خطاهای کانورتر بر خروجی 

صفحه 16:
8 نکات پیاده سازی چگونگی تبدیل ورودی های علامت دار (دوقطبی) به ورودیهای تکک-قطبی: ۵ استفاده از مبدلهای تکك-قطبی: 8 کاهش رنج ورودی با یک نسبت مناسب © اضافه كردن آفست © استفاده از مبدلهاى دو-قطبى: © در صورتى كه علامت اطلاعات در خروجى مطلوب باشد 8 خروجی عموما در قالب مکمل ۲ جا می باشد ۳ 

صفحه 17:
8 نکات پیاده سازی خروجيها و سيكنال مرجع آنالوكك: © وروديها وخروجيهاى معمول: © خروجى مبدل: ۰ ‏ای(‎ of bis O ued (6 bis ore ypicd JD, U6, 09 bis dsr avalible 8۵ خطاها در سیگنال مرجع: © منبع: جع © تنظيمات اوليه © دريفت نسبت به زمان و دما © براى دستيابى به يكك دقت كامل از مبدل: © دارا بودن یک سیگنال مرجع پایدار و دقیق خیلی مهم است اس 10 میم رل و تا خی 

صفحه 18:
نکات پیاده سازی سیگنالهای کنترل: ۲ * LOE /LOE “Oe — Prow OPO - Crow OPO =o vou ‏من‎ ‎Per COO‏ مه سا توا ‎a + WOE ۰ CBOGY /EOC = Aint Byte Borate + LOE - (00 whence ‎— Oouversios iF ist prowess * O=@wy: ۰ ‏جوم‎ ‎* d=GOO: Cad oF Comersios ‎ 

صفحه 19:
8 نکات پیاده سازی برای جل وگیری از ۳05-۳ نرخ نمونه برداری باید حداقل دو برابر ف رکانس سیگنال باشد: ‎signel sampled at 500 Hz‏ با 1050 .م ‎AY ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 20:
۵ انواع تکنیکهای تبدیل ۸/9 eCvudter pr Trackiagy BDO eSumessive Opproxisvvativa (DC Ova Cowrxwodly Osed © Slop Totexpraticry (DC ‎to (Prequewwpy 600‏ مان )و ‎e@Parctel or Plask BDO 

صفحه 21:
Counter Type ADC AD bbs os Sat ‏انواع‎ © بلوكك دياكرام: الس الوم @ ‎DAC‏ خروجی دیجیتال شمارنده را به سیگنال |‘ آنالوكك تبديل مى ‎AS‏ اندازی و ریست کردن شمارنده DOC ‏مقایسه ورودی آنالو گ و خروجی‎ ۵ Digit O1< 000050 1 I= ‏اا‎ ‎Fe] Cento! Fey. counser‏ مه أ 8 ادامه شمارش تا زمانیکه: 0 ) 2 6۷ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏شکل موج: 8 بایان شمارش 0 © خروجی دیجیتال -خروجی شمارنده معایب: ‏۵ زمان تبدیل متغیر ‎DAC output ‎‘Gu Clock Period Por Pull Grote put ۳ ‎ ‎Time ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 22:
© انواع تکنیکهای تبدیل ۸/۵ (۸۵/۲ نوع رديانييا سر ‎Jae Lice! @‏ برای رديابى پیوسته سیگنال ورودی 8 بالا یا پئین شدن شمارنده توسط خط کنترل خروجی مقایسه کننده صورت می گیرد شكل موج: - ۲ Analog input DAC output Tracking Type ADC 7 مزیت: سرعت غيبة © خروجی هیچگاه پایدار نمی باشد حتی اگر ورودی پایدار باشد Time ‏اح‎ ‎Digital تین 220 ee 

صفحه 23:
Successive Approximation ADC AD js skSuG els © © رايج ترین نمونه ای که در مبدلهای با سرعت متوسط تا بالا استفاده می گردد. نی بر تقریب سیگنال ورودی با کد بایشری و سپس بينى مكرر اين تبدیل تا زمانیکه بهترین تقریب حاصل گردد © (رجیستر تقریب مکرر): توسط این رجیستر تمامی مقادیر بيتها با شروع از یت 26969) و خاتمه يافتن سر پیت لت مور ازبون عراز گز قفا مقذاوی بای ورود», حاصا. گ دد ار اه Analog input Time > Digital یی میت 9 Time —> 

صفحه 24:
۵ انواع تکنیکهای تبدیل ۸/9 شکل موح: ‘Analog input Tie منطق تغییر خروجی: Successive Approximation ADC مشخصات کلیدی: 8 زمان تبدیل: ‎Ovwerein Thor‏ © ‎ui pbck Por wht POO‏ ‎oe‏ سدم عجن الما - Example with 8-bit, 2-MHz clock rate: * Conversion time= (clock period) x (#bits being converted) # Conversion time= (0.5 micro-sec) x (8-bits) = 4us. خروجی سریال به سادگی تولید می گردد: تصمیم گیری برای توليد بيت بصورت سريال صورت مى كيرد 

صفحه 25:
© انواع ‎KS‏ ی تبدیل ۸/0 ‎Slope (Integrating) ADC‏ موه تاکز @ تولید منحنی دندانه اره ای توسط انتگرال گیر و شمارنده تا زمانیکه مقایسه کننده برابری آن را با ورودی نشان دهد Digital ot ‏مس 0 نر‎ = Time —> 

صفحه 26:
Voltage to Frequency ۵ انواع تکنیکهای تبدیل ۸/9 ‎ADC‏ © مبدل ولتاز به فركانس يا 000 © مزاياة 8 تبدیل ولناژ ورودی آنال وگ به قطاری از پالسها 8 کاهش نویز عالی شمارنده -177085 تولید خروجی دیجیتال با شمارش معایب: پالسها بر روی یک بازه زمانی ثابت کند © عموما مبتنى بر ‎٠١‏ بيت يا کمتر Wi ۷۶۵ Le] Transmitter sana >| Receiver 1 2 هس[ مس أج[ ‎Tier‏ 

صفحه 27:
Parallel or Flash ADC ۸/0 ‏انواع تکنیکهای تبدیل‎ © © مشتمل بر يكك سرى مقايسه كننده كه هر كدام سیگنال ورودی را با یک سیگنال مرجع مقایسه می کند خروجی مقایسه کننده ها به ورودیهای یک نکدر متصل می گردند که یکک خروجی بایزی ‎pray‏ تولید می کنند - ‎HT‏ 

صفحه 28:
AD ‏انواع تکنیکهای تبديل‎ ۵ ‏مزايا:‎ © ‏سرعت تبديل بسيار بالا‎ © © Op (DOO Wz Por O bi resvhutiod Order, Radar, Digital Osriloscope ‏تبدیل یک مرحله ای‎ 8 © Oa ‏وی‎ ‎© (Previsiva Resistive Detwork ۰ ‏لسع‎ "مایب 9 8 رزولوشن محدود تعداد زیادی مقایسه كننده در يكك 10 سبراى ۸بیت ۵ مقایسه کننده باشد 3 می © هزينه بالا Parallel or Flash ADC 

صفحه 29:
مقایسه محصولات. *Resolution given in bits. 

صفحه 30:
8 محصولات نمونه Price 0) se Features Mon he eneral purpose Monolhic faster سول ‎‘general purpose‏ علط همطل ‎general purpose‏ Hybrid, internal hold capacitor Hybrid, incre hold capacitor low droop rate Hybrid, very fs Setting time ركه 0 عكر مر که 20 ود 1 So os 200 ns 0s wns ‘Acquisition ps 100.1% 25 ps to 0.01% 4 ys 100.1% 5 sto 0.01% 4 ys 1 0.18 6 ps 19 0.01% 9 ns 10 0.186 10 ps to ane 2 ws t0 0.01% 4 ns to 0.01% 20 ns to 0.01% ‘Maufacturers Analog Devices Analog Devices National Bre ‘Brown Analog Devices 03 ‏بت‎ ‎Date! ‎Inter. ‎un ‎Brown, ‎Analog ‎Devices Device ‘pe DSH ASRS Lee ماد ADs كي کب 

صفحه 31:
مبدلهای دیجیتال به آنال وگ © کاربرد @ مشخصات عملکردی 8 انواع مختلف و ویژگیها ® محصولات نمونه 

صفحه 32:
کاربرد 100101 

صفحه 33:
کاربرد هدف از یک مبدل دیجیتال به آنالوگک» تبدیل یک سیگنال دیجیتال به خروجی جریانی و یا ولتا آنالو گ می باشد vray Oupt Gtr 1 1 1 1 1 5 DODODODMOODOIDDOAdDIDOOIOADadD OaddddDOOdOOa doa ada ‏ای نوا لوط‎ 

صفحه 34:
مشخصات فنی رزولوشن معا © مقدار تغيير در خروجى به ازاى هر بار تغيير در 1-513 در ورودی دیجیتال © هر جه رزولوشن بيشتر باشدء سیگنال خروجی مطلو امی توان دقیق تر تخمین زد 3 om f 5 ‏م‎ ‎1650111108 ‏وح وآ‎ 205318 Poor Resolution(1 Better Resolution(3 bit) Vouns epi) Desired Analog Desired Analog ۳ a < 8 Volt. Levels 2 Volt. Levels Digital” ‎A 5‏ ا 1026م ‎\ ‎Approximate Input output ‎ee eek als ‎ ‎ 

صفحه 35:
ولتاز مرجع ده مقدار ولتاژ مشخصی مى باشد كه تعيين مى كند هر ورودى ديجيتال به جه كسر ولتازى اختصاص داده شود انواع: © داخلى و ثابت و تعيين ‎pape cag cw‏ تمس فلنه #عط کاریز ‎Dalipter: (Oret = Bota(ut))‏ ‎Ovkesee‏ شونده توسط سازنده Oo نحا لدم @oxeDlvber: (Ont = C) Oke سل 0 ۷ 9 سوه 

صفحه 36:
مشخصات فنی زمان تست سب هزمان مورد نیاز برای اينکه ولتاژ سیگنال ورودی به محدوده ولتاژ خروجی مورد انتظار تبدیل گردد ‎(wikia #/- OLG®)‏ ۵ هر تغییر در حالت ورودی به سرعت در خروجی منعکس نمی گردد Analog Output Voltage Expect ed Voltage Time Settling time 

صفحه 37:
مشخصات فنی خطی بودن ‎brew‏ هلابز بن خروجی آنال وگ مطلوب و خروجی واقعی بر روی یک محدوده کاملی از مقادیر در حالت ایده ال مابین تور ‎hes eae AS eee‏ شب مرو مساق باشد که همواره محقق : Linearity(Ideal NON- Linearity Real Case) World) ۱ Desired Desired/Approximate Outpt ی )17 Analog Output Analog Output Digital Input Miss-alignment Digital Input Perfect 

صفحه 38:
© نرخ تبدیل یک ورودی دیجیتال به معادل ‎OT oF UT‏ © نرخ تبديل: 0 © وابسته به سرعت 010016 سیگنال ورودی © وابسته به زمان نشست مبدل 

صفحه 39:
خطاها © غير خطى بودن دیفرانسیلی ‎OPPeewd‏ ‏«اتكرالى لس ‎Se‏ نت ه آفنت و سم © غير يكنواختى 

صفحه 40:
مشخصات فنی خطاى غي رخطى ديفرانسيلى © مقدار استب ولتازى نسبت به خروجى قبلى مبدل (dec, PH DOL's = d OLG®) Ideal Output Analog Output Digital Input 

صفحه 41:
مشخصات فنی خطای غیرخطی انتگرالی © انحراف خروجی واقعی مبدل از مقدار ایده ال (0 ع 10۶ له رس( Ideal Output Analog Output | 1 g Digital Input 

صفحه 42:
مشخصات فنی خطای آفست © اختلاف ولتاژ ثابت مابین خروجی ایده ال و خروجی واقعی © خطاى كين بالا: شيب واقعى بزركتر از ايده ال © خطاى كين پائین: شيب واقعى كمتر از ايده ال Output || Desired/Ideal Voltage erp OPPoet | Fo Digital Input 

صفحه 43:
مشخصات فنی خطای غیریکنواختی ۵ میزان کاهش در ولتاژ خروجی به ازای یک افزایش در ورودی دیجیتال Desired Doe-Dowtocte Output Analog Output Digital Input 

صفحه 44:
انوا ع مبدلها ‎Binary Weighted Resistor‏ ۵ استفاده از یک مدار آپ امپی جمع کننده متاومتهای وزن دار برای تمایز هر بیت از 182 تا ۲158 ۵ استفاده از ترانزیستورها برا 06 

صفحه 45:
انواع مبدلها Binary Weighted Resistor باینری 

صفحه 46:
انواع مبدلها ‎Binary Weighted Resistor “es‏ نمایش باینری GET OLE®RED Sy. tee ۷ م6 ۷- Oost ‏ید 0 یه‎ (4 0 0 ٩ ‏و(‎ ) 9 (0 

صفحه 47:
Binary Weighted Resistor R DOR -Vner متاومتهای وزن دهی فير اسامن بینت © کاهش جریان با یک فاکتور ۲ برای هر بيت 

صفحه 48:
انواع مبدلها Binary Weighted Resistor ٠ Result: ‎aR‏ + سانلا ‎=f. = +4,3,4‏ ‎A‏ + + ایا با اب ‎- 6 Ocke of ۱ ‎ 

صفحه 49:
انواع مبدلها Binary Weighted Resistor بطور کلی تر =Vprp ‘DigitaValueResolutic ®t = Ocke of ۱ a= Duwber oF Bits 

صفحه 50:
انواع مبدلها Binary Weighted Resistor مزايا ۵ آنالیز/ساختار ساده به محدوده وسیعی از مقاومتها که مقاومتهای کم باید دارای صحت بالائی باشند 9 نیاز به مقاومتهای سوئیچ پائین در ترانزیستورها © كران قيمت بنابراين معمولا به رزولوشن ۸بیت محدود می گردد 

صفحه 51:
انواع مبدلها R-2R Ladder 

صفحه 52:
انواع مبدلها ‎٩-25 1۵006۲ ۰ ۲‏ © بيكربندى سوئيج ورودى ‎binary weighted _2,; le‏ ‎resistor‏ ‏© تمام بیتها از یک مقاومت *21 عبور داده می شوند ‎Osee,‏ 090 ‎ ‎Loe ‎ 

صفحه 53:
انواع مبد ‎c‏ بدلها ‎R-2R Ladder‏ ‎LSB cl ©‏ سیگنال از تعداد مقاومتهای بیشتر قبل از رسيدن به آب امب بايد عبور داده شود © جریان با یک فاکتور ۲ در هر گره تقسیم می گردد OG LG® 2R 3 ‘out 

صفحه 54:
انوا نواع مبدلها ‎R-2R Ladder‏ * جریان با یک فاکتور ۲ در هر گره تقسيم مى كردد cries Por nured Prox (DOU)E shows be Op-Beop cpt nee ®, = o> “Broan!” re ‎L= 5 Veer —Vaer‏ = ه ‎3R‏ 272 +2۳ ۲ 

صفحه 55:
انوا نواع مبدلها ‎R-2R Ladder‏ R - ©,= Ocke of Ort ‎١‏ اس( ‏ار حدما ‎ ‎ 

صفحه 56:
انواع مبدلها مزايا © فقط دو مقدار مقاومت مورد نياز است © به مقاومتهاى با صحت بالا نياز ندارد معايب © سرعت تبديل كمتر نسبت به روش اول R-2R Ladder