VERİ ÇEVRİMİ

VERİ ÇEVRİMİ
D/A ÇEVİRİCİLER
Kaydedici
Sayısal Giriş
Referans
Gerilim
Kaynağı
Anahtarlama Devresi
Bölücü Devre
Ölçeklendirme
Ölçekli Analog
Çıkış
(0-10V
0-5V)
Şekil 1. D/A Çevirici blok diyagramı
Rf
+
Bölücü
b3
MSB
Ro/8
b2
Ro/4
Ro/2
b1
Ro
Vo
Ölçeklendirme
b0
-Vref
Şekil 2. Basit bir D/A çevirici
Görüldüğü gibi bölücü devre bit ağırlığına göre bölme işlemi yapan bir direnç devresinden ibarettir. Doğru
orantılı olarak en yüksek basamak (MSB) çıkışı en fazla, en düşük basamak (LSB) çıkışı en az etkileyecek şekilde
tasarım yapılır.
SORULAR
1. Şekil 2. deki D/A çeviricinin çıkışını (Vo) bulunuz.
2. Şekil 2. deki D/A çeviricinin devresini kurunuz.
3. MSB ve LSB sırasını tersine çevirmek için (yani LSB en solda ve MSB en sağda) D/A çeviricide nasıl bir
değişiklik yaparsınız?
4. Pratikte bu direnç değerlerini bulmak mümkün müdür? Karşılaştığınız zorluklarını açıklayın.
5. Çeviricinin çözünürlüğünü bulunuz.
Merdiven Tipi D/A Çevirici
3R
R
2R
R
R
Vo
+
2R
b0
2R
b1
2R
2R
b2
b3
Vo
-Vref
Şekil 3. 4 bitlik merdiven tipi D/A çevirici
Sorular
1. Şekil 3. deki D/A çevirici devresiniz kurunuz.
2. Mümkün olan tüm sayısal girişlere karşılık çıkış değerlerini bulunuz.
3. Çeviricinin çözünürlüğünü bulunuz.
4. Çevrim boyunca ne gibi hatalarla karşılaştınız.
5. Önceki D/A çevirici devresine göre bu çeviricinin üstünlükleri nelerdir.
6. n bitlik merdiven tipi bir D/A çevirici tasarlayınız.
1
b3
2
1
b2
2
1
b1
4
1
b0 Vref
8
A/D ÇEVİRİCİLER
Temelde iki prensibe göre çalışan çeviriciler vardır: Eş zamanlı (paralel) veya flaş çeviriciler ve seri olarak
çalışan ardışıl çeviriciler. Flaş çeviriciler gerilim bölücü ve karşılaştırıcılar olarak kullanılır. Bu tip çeviriciler çok hızlı
çalışmalarına rağmen maliyetleri yüksektir. Karşılaştırıcı girişinde her bir karşılaştırıcının gerilim bölücüden gelen bir
girişi vardır. Karşılaştırıcı çıkışında elde edilen değerler kodlanarak ikili analog gerilime karşılık gelen değer bulunur.
Şekil 4’de bir flaş çeviricinin devresi verilmiştir.
Referans
Gerilimi
+Vref
+
_
10
+
_
9
+
_
8
+
_
7
+
_
6
+
_
5
1.5R
R
R
R
R
R
R
R
R
0.5R
Analog Giriş
(Gerilim)
+
_
4
+
_
3
+
_
2
+
_
1
D3
D2
Kodlayıcı
74147
D1
(LSB)
R
Vin
(MSB)
10 line to 4 line
priority encoder
_
+
Şekil 4. Flaş Çevirici Devresi
10 bitlik bir flaş çevirici için kaç tane dirence ve karşılaştırıcıya ihtiyaç vardır?
D0
İkili sayısal
çıkış
Ardışıl Yaklaşımlı (Successive Approximation) Çeviriciler
Analog Giriş
(Gerilim)
Karşılaştırıcı
+
_
Vin
Analog Referans
Gerilimi
D/A
Çevirici
Sayısal Çıkış
Yukarı / Aşağı
Sayıcı
Up / Down İşareti
Saat
Çevrimi
Başlat
Kontrol Ünitesi
Şekil 5. A/D çevirici blok diyagramı
Ardışıl yaklaşımlı A/D çeviriciler en yaygın kullanılan tiplerdir. Çalışma prensibi Şekil 6. Da gösterilmektedir.
Latch Enable
Çevrimi Başlat
3-State Enable
Kontrol
Mantık
Devresi
Saat
Successive
Approximation
Register
MSB
Saat
SAR
LSB
8
4
2
1
0
0
0
0
Seri Sayısal Çıkış
3 Seviyeli
Tutucu
Paralel
Çıkışlar
+
_
Karşılaştırıcı
3-State Buffer
Analog Giriş
(Gerilim)
D/A Çevirici
4-bitlik
Şekil 6. Ardışıl A/D Çevirici
Sistemin Çalışması:
SAR ‘ın MSB’si 1 yapılır. Bu değer DAC tarafından analoğa çevrilir ve çevrimi yapılacak analog giriş ile
karşılaştırılır. Eğer SAR’da oluşturulan değer, giriş değerinden büyük ise, SAR sıfırlanır. Diğer durumda bir sonraki
MSB’nin (MSB’nin bir alt biti) karşılaştırılmasına geçilir. Bir sonraki bit 1 yapılarak karşılaştırmaya devam edilir. En son
LSB2de işlem gördükten sonra SAR’daki değer sayısallaştırılmış giriş gerilimidir.
Yukarıda anlatılan işlemlerin yapılması belirli bir zaman gerektirdiği için önceki değerin tutulması için örnekle
ve tut devreleri kullanılır.