DAC/ADC Çeviriciler Hakkında

MİKROİŞLEMCİ UYUMLU A/D VE D/A ÇEVİRİCİLER
A/D ve D/A çeviricilerin pratikte sıkça kullanılan türlerinden biri de mikroişlemci uyumlu olanlarıdır.
Şekil 1.'de ZN428 D/A çeviricinin çalışma prensip şeması verilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi bir sayısal
bilginin analog işarete çevriminde üç ana üniteye ihtiyaç vardır. Bunlar; verinin analog işarete çevrilme
işlemini sağlayan R-2R merdiven devresi, bilgiyi geçici olarak belleğinde tutan tutucu (latch) ünitesi ve
bilginin bit değerlerine göre R-2R devresini süren anahtarlama ünitesidir. Ayrıca dönüştürücüde referans
gerilim üreten ünite de mevcuttur.
7
VREF OUT
5
R-2R LADDER
ANALOG
OUTPUT
+2.5V
REFERENCE
8
ANALOG
GROUND
6
SWITCHES
VREF IN
10
+VCC
DIGITAL
GROUND
9
4
DAT A LAT CH
2
1
BIT 8
16
7
6
15
5
14
4
13
3
12
ENABLE
11
2 BIT 1
Şekil 1. Mikroişlemci uyumlu bir DAC entegresinin prensip şeması
Mikroişlemci uyumlu D/A ve D/A çeviricilerin mikroişlemci ile veri alış verişi için gerekli kontrol
işaretlerine sahip olmalıdır. Bu işaretler; DC, Data Bus ve ENABLE uçları olabilir. Mikroişlemci için bir D/A
çevirici sadece yazılabilen bir birim olarak kabul edilir.
COMPARATOR
ANALOGUE
INPUT
6
5
REXT
7
8-BIT DAC
VREF IN
8
VREF OUT
+2.5V
REFERENCE
6
SUCCESSIVE
APPROXIMATION REGIST ER
GROUND
VCC(+5V)
CLOCK
GENERATOR
3
INTERFACE
AND
CONT ROL
LOGIC
4
1
CK RC OR
EXT
CLOCK
WR
BUSY
9
10
2
3-STATE BUFFERS
11
DB 7
12
6
13
5
14
4
15
3
16
2
17
18
RD
4
1 DB 0
Şekil 2. Mikroişlemci uyumlu bir A/D entegresinin prensip şeması
Şekil 2.'de ise mikroişlemci uyumlu bir A/D çeviricinin (kısaca A/D) çalışma prensip şeması verilmiştir.
Mikroişlemciler için A/D’ler sadece okunabilen ROM bellek gibi elemanlardır. Mikroişlemci uyumlu
A/Dlerde çevrimin bittiğini ve okunmaya hazır olduğunu işlemciye bildiren çıkış vardır. Ayrıca CS ve CE
uçları, birden fazla A/D kullanıldığında işlemcinin seçebilmesi için kullanılır. R/W uçları ise dönüştürme
çevrimin başlatılması veya tampon bellekteki bilgilerin işlemci tarafından okunabilmesi için kullanılır.
1
Şekil 2.’deki ardıl yaklaşımlı (successive approximation) A/D çevirici üç ana kısımdan oluşmuştur. Bu tür
A/D’ler, deneme yanılma tekniği ile işlem yapar ve geri beslemeli bir sistem tarzında çalışır. Sistemde ardıl
yaklaşım registeri ve 8 bitlik A/D çevirici içerikleri çevrim işlemi tamamlanana kadar karşılaştırılır.
Karşılaştırıcının diğer girişine analog işaret uygulanmıştır. A/D çevrimde bir örneğin sayısal bir koda
dönüştürülmesi için geçen zamana çevrim zamanı (conversion time) denir. Çevrim süresinin kısa olması
tercih edilmelidir. A/D’lerin kod kelimesinin (bit sayısı) uzun olması (dolayısıyla basamak aralığının
(quantized interval) küçülmesi) çözünürlüğün iyileşmesine etki eden önemli bir faktördür.
Hazırlık Soruları
1. Flaş A/D çevirici ile ardıl yaklaşımlı A/D çeviriciler arasında farklar nelerdir?
2. Ardıl yaklaşımlı A/D çeviricide çevrim zamanı nedir?
3. Örnekleme ve tutma devresi nedir ve niçin kullanılır?
Deneyin Yapılışı
D/A Çevirici (DAC 0808)
1. DAC 0808 ve MC1774 entegrelerini borda yerleştiriniz.
2. Şekil 3‘teki deney şemasına göre bağlantıları yapınız.
3. DAC 0808 girişlerini (5-12 nolu uçlar) anahtarlara bağlayıp anahtarları LOW (0V) ve HI (5V) durumlarına
getirerek çeşitli girişler için çıkış gerilimlerini ölçerek bir tablo oluşturunuz.
Şekil 3. D/A çevirici deneyi bağlantı şeması.
Değerlendirme Soruları
1. Devredeki işlemsel yükseltecin görevi nedir?
2. Bu devrede maksimum çıkış gerilimini bulunuz
3. Devrenin çözünürlüğünü bulunuz.
2
A/D Çevirici (ADC 0809)
1. ADC 0809 entegresini borda yerleştiriniz.
2. Şekil 4’te verilen bağlantı şemasına göre bağlantıları yapınız.
3. LS1-LS3’ü GND’ye bağlayın. Saat frekansını 100 kHz’e ayarlayınız. Multimetreyi ADC 0809’un 26 nolu
ucuna bağlayınız.
4. Devreye enerji veriniz.
5. A/D 0809’un 26 nolu ucuna bağlı potansiyometreyi 2.5V’a ayarlayınız.
6. PB1 push buttonuna basarak LI1-LI8 sayısal çıkışları gözleyiniz.
7. 26 nolu uçtaki gerilimin çeşitli değerleri için sayısal çıkışları kaydederek bir tablo oluşturunuz.
8. Giriş gerilimine göre sayısal değerlerin değişimini gösteren grafiği çiziniz.
9. Saat frekansını değiştirerek örneklemenin etkisini inceleyiniz.
10. Sayısala çevrilen bilgiyi paralel port üzerimden PC ortamına aktarıp çiziniz.
Şekil 4. A/D çevirici deneyi bağlantı şeması.
Değerlendirme Soruları:
1. Devrenin teorik ve pratik çözünürlüğü nedir? Yani en az kaç voltu algılayabilir?
2. ADC 0809’un çevrimini tamamlayabilmesi için kaç saat periyoduna ihtiyaç duyar?
3. Bu devre ile sayısala çevrilecek analog işaretin maksimum frekansı nedir? Ya da sayısala çevrim için
analog işaret girişte en az kaç saniye mevcut olmalıdır?
3
ADC0808 Analog Sayısal Çevirici
4
5
MSB
A1
A2
5
A3
6
A4
7
Range
Control
1
A5
8
A6
9
LSB
A8
A7
10
11
12
IO
4
Current Switches
R 2R Ladder
Bias Ci rcuit
14
Referance
Current
Amplifier
15
VEE
3
NPN Current
Source Pair
DAC 0808 / MC1408 Sayısal Analog Çevirici Blok Diagramı
MC1747 Dual Op-Amp.
14
Offset
Adj A
13
V CC A
12
Output A
11
N.C.
5
10
Output B
Non Inv
Input
6
9
V CC B
Inv Input
7
1
Non Inv
Input
2
Offset
Adj A
3
V EE
4
Offset
Adj B
-
Inv Input
+
MC 1747
+
8
Offset
Adj B
6
2
GND
13
V CC
16
Compen