مدرسان شریف ۹۳
سایت علمی دانشجویان ایران
دانـلـود مقـالات آی اس آی 
از تـمامـی پـایـگـاه های آنـلایــن، بـه سـادگـی!
یادبرگ موسسه پژوهش
در حال نمایش 1 تا 3 از مجموع 3

تاپیک: طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال

  1. Top | #1

    • مدیر ارشد تالار مهندسی برق
    • تاریخ عضویت
      04-Oct-2006
    • رشته تحصیلی
      !
    • پست‌ها
      1,044
    • سپاس
      1,364
    • 3,064 تشکر در 1,471 پست
    • قدرت امتیاز دهی
      16
    • امتیاز
      524

    پیش فرض طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال

    ابتدا بهتره به این بحث بپردازم که چه ضرورتی برای این کار وجود داره ،فرض کنیم که شما یک طراح سیستم های میکروپروسسوری هستید و از شما خواسته شده که سیستمی طراحی کنید که چرخش بازوی یک ربات رو بتونه روی یک نمایشگر مثل لامپ هفت قسمتی (7 –seg ) نمایش بده . در صورتی که ساز و کاری برای اندازه گیری زاویه واقعی چرخش وجود داشته باشه ، مثلا یک آی سی اندازه گیر زاویه چرخش ، شما یک سیگنال آنالوگ از میزان واقعی چرخش بازوی رباتیکتون خواهید داشت ، برای این که امکان چرخش هرز در بازوی رباتیک وجود داره و ممکنه بازو به میزان مورد انتظار ما نچرخه ، مجبوریم میزان چرخش رو مونیتور کنیم و هر لحظه ببینیم که آیا چرخش به میزان لازم صورت گرفته یا نه؟ و در صورتیکه هنوز به میزان دلخواه ما چرخش صورت نگرفته باز هم فرمان چرخش رو به سیستم بدیم . پس به سیستمی نیاز داریم که این کار رو برای ما انجام بده .
    اما این سیگنال قابلیت پردازش در سیستم های دیجیتال مثل میکروکنترلر ها رو نخواهد داشت ، برای اینکه سیگنال آنالوگ خروجی ما آماده عملیات پردازشی یا نمایش بر روی یک لامپ هفت قسمتی یا LCD بشه ، باید کوانتیزه و دیجیتالی بشه . این کار توسط مداری به اسم ADC (Analog to Digital Converter ) انجام میگیره ، مدار مورد نظر با نمونه گیری از سیگنال ورودی در زمان های تعیین شده ، یک شیگنال دیجیتال معادل برای ما میسازه که میشه از روی این سیگنال دیجیتال سیگنال آنالوگ رو بازیابی کرد .

    من لزومی نمیبینم که درباره اصطلاحات فنی این موضوع صحبت کنم ، اگر کسی از دوستان علاقه مند به مطالعه بیشتر باشه در این باره صحبت خواهم کرد اما فقط به یک نکته بسنده میکنم ، در صورتیکه ما بخواهیم سیگنال دیجیتال خوبی داشته باشیم که تا حد زیادی اطلاعات سیگنال آنالوگ ما رو حفظ کنه ، و میزان کمی از اطلاعات از دست بره ، طبق تئوری مخابرات و قضیه نمونه برداری نایکوئیست نرخ نمونه برداری باید 2 برابر فرکانس تغییر سیگنال آنالوگ باشه ، در غیر این صورت مقدار زیادی از اطلاعات از دست خواهد رفت .

    نکته دیگه ، دقت نمونه برداری است ، فرض کنید میزان تغییرات ورودی برابر 5 ولت و تعداد نمونه های ما 8 عدد باشه ، یعنی ما نمونه برداری 8 بیتی انجام بدیم ، در این صورت 256/5 ( 5 تقسیم بر 256 ) یعنی به ازائ هر 0.01953 ولت ، ما یک تغییر در سیگنال دیجیتال شده خواهیم داشت و تغییرات کمتر از 0.01953 ولت نادیده گرفته میشوند .
    Mahak Charity
    A Dream Came True

    استاد آقا میری
  2. 2 کاربر از علی آرین برای پست مفید تشکر نموده اند:


  3. Top | #2

    • مدیر ارشد تالار مهندسی برق
    • تاریخ عضویت
      04-Oct-2006
    • رشته تحصیلی
      !
    • پست‌ها
      1,044
    • سپاس
      1,364
    • 3,064 تشکر در 1,471 پست
    • قدرت امتیاز دهی
      16
    • امتیاز
      524

    پیش فرض پاسخ: طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال

    مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC)
    1- روش Flash:
    در این روش ولتاژ ورودی ما همواره با یک ولتاژ ریفرنس مقایسه شده و در صورتیکه ولتاژ ورودی از ولتاژ مقایسه بیشتر باشد ، آپ امپ به اشباع مثبت میرود و ولتاژ VCC را در خروجی خود تولید میکند ، در صورتیکه ولتاژ از ولتاژ مقایسه کمتر باشد ، آپ امپ 0 ولت در خروجی خود ظاهر میسازد ، که همانگونه که در شکل پیداست ، برای هر آپ امپ یک ولتاژ منحصر به فرد برای مقایسه تولید شده است ( توسط تقسیم ولتاژ بین مقاومتها )
    خروجی آپ امپها به یک انکودر 8 به 3 با اولویت متصل است ، این انکودر با توجه به عدد دریافتی در ورودی خود ، یک عدد سه بیتی در خروجی خود تولید میکند .
    در صورتیکه مثلا آپ امپ شماره 5 ولتاژ VCC در خروجی تولید کند و آپ امپهای با اولویت بالاتر عددی تولید نکنند . ( وقتی آپ امپ شماره 5 به اشباع رفته است ، حتما آپ امپ های 4 و 3 و 2و 1 هم در حالت اشباع مثبت قرار دارند ) انکودر در ورودی عدد با اولویت بالاتر و ورودی بالاتر را در نظر میگیرد و بدون توجه به بقیه آپ امپها ( 4 و3و2و1 ) عدد مربوط به فعال بودن ورودی 5 را در خروجی تولید میکند .

    همانگونه که در شکل پیداست ، این مبدل 3 بیتی است و از دقت بالایی برخوردار نیست . برای افزایش دقت باید از تعداد بیشتری آپ امپ و مقاومت استفاده شود .
    برای مقاومتها باید از مقاومتهایی با تلورانس 0% یا بسیار پائین استفاده کنید .در صورت استفاده از مقاومتهای معمولی در هر درجه حرارت یک عدد متفاوت در خروجی ADC ظاهر خواهد شد .

    روش فلش ، سریعترین روش برای تبدیل مقادیر آنالوگ به دیجیتال میباشد ، اما دارای معایبی است ، تعداد بسیار زیاد آپ امپها ، عملا این روش را برای کاربرد های عادی نامناسب ساخته است ، در آینده به روش های اقتصادی تری اشاره خواهم داشت .



    ( به اخلاق انسانی و قوانین کپی رایت احترام بگذاریم و در صورت استفاده از این مطلب به منبع انتشار آن وفادار باشیم .)
    آخرین ویرایش توسط علی آرین در تاریخ 2008-Jun-28 انجام شده است
    Mahak Charity
    A Dream Came True

  4. 3 کاربر از علی آرین برای پست مفید تشکر نموده اند:


  5. Top | #3

    • مدیر ارشد تالار مهندسی برق
    • تاریخ عضویت
      04-Oct-2006
    • رشته تحصیلی
      !
    • پست‌ها
      1,044
    • سپاس
      1,364
    • 3,064 تشکر در 1,471 پست
    • قدرت امتیاز دهی
      16
    • امتیاز
      524

    پیش فرض پاسخ: طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال

    روش های دیگری که برای تبدیل داده های آنالوگ به دیجیتال به کار میروند عبارتند از :
    روش تبدیل تک شماره ایی (Single Counter )
    روش تبدیل ردیابی (Tracking)
    روش تقریبات متوالی Succesive Approximation

    در روش تبدیل تک شماره ایی ، زمان تبدیل به نسبت کند و وابسته به مقدار ورودی است ، که به همین دلیل از شرح این روش میگذرم ، ( در صورت نیاز شرح این روش را هم در آینده قرار خواهم داد )

    روش ردیابی گونه اصلاح شده روش روش تبدیل تک شماره ایست که مدت زمان تبدیل تنها در تبدیل اول زیاد خواهد بود و خروجی قابلیت دنبال کردن ورودی را داراست که بدلیل اینکه خروجی دارای مقداری ریپل است و هیچ گاه در عدد ثابتی قرار نمیگیرد از این روش نیز عبور میکنم .

    اما روش استاندارد و راهی که بسیاری از شرکت های تولید تراشه برای قرار دادن مبدل آنالوگ به دیجیتال در آی سی خود در پیش گرفته اند استفاده از روش تقریبات متوالی میباشد که از آی سی های استفاده کننده از این تکنولوژی به خانواده ADC08XX میتوان اشاره کرد .
    روش تقریبات متوالی دارای زمان تبدیل ثابت و مستقل از اندازه ولتاژ ورودی است و عملیات تبدیل با استفاده از نوع خاصی از شمارنده ها به نام اختصاری SAR صورت میگیرد که عملکرد مدار را در پست بعدی شرح میدهم .
    Mahak Charity
    A Dream Came True

  6. کاربر زیر از علی آرین برای پست مفید تشکر نموده است:


اطلاعات تاپیک

کاربران حاضر در این تاپیک

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این تاپیک هستند. (0 عضو و 1 مهمان)

این مطلب را به اشتراک بگذارید

قوانین ارسال

  • شما نمی‌توانید تاپیک جدید ارسال کنید.
  • شما قادر به ارسال پاسخ نیستید .
  • شما نمی‌توانید فایل ارسال کنید.
  • شما نمی‌توانید پست ‌های خود را ویرایش کنید.
  •  
دانشجو در شبکه های اجتماعی
افتخارات دانشجو
لینک ها
   
سایت برگزیده مردمی در چهارمین و پنجمین جشنواره وب ایران
سایت برگزیده مردمی در چهارمین و پنجمین جشنواره وب ایران
به دانشجو امتیاز دهید:

آپلود مستقیم عکس در آپلودسنتر عکس دانشجو

توجه داشته باشید که عکس ها فقط در سایت دانشجو قابل نمایش می باشند.

Search Engine Friendly URLs by vBSEO 3.6.1