UNiTE XII. DIJITAL/ANALOG ve ANALOG/DijiTAL ^EVIRiCILER

UNiTE XII

DIJITAL/ANALOG

ve

ANALOG/DijiTAL ^EVIRiCILER

DiJItal/Analog_{Ceviitellerve}

Analog/DljltalCevlrtciler

4)

DljiTAL

_/

ANALOG QEVlRlCiLER _(D/A CONVERTERS)

1)

PRENSlPLERi:

Sayisaldan analoga

^evlr idler

GIR1§LER giKl$LAR

(DAC). I^aretsiz bir

binary

sayiyi x_{2 *1 *0}

Analog

Ciki$

blr elektiikgerillmlveyablr_clekt-

0 0 0 0 V

rik

aknnindan

birine^evirir.

0 0

1 1

V

0

1

0

2

V

0

1 1

3 V

Xo ^{» 1}

0 0

4

V

X,

run \

^{. 1}

⁰

^{1 5}

V

a]

x₂ ^*

DAC

^{^}

Analog 1 1

0 6 V

v*kif 1 1 1 7

V

a)DAC'inBlokDiyagrami b)DogrulukTkblosu

c)

Zamanlama

Ulyagramlari

d)AnalogQikiglar

$ekll 12.1.DAC'inPrcnslplerl

$ckll 12 1 (a)da

gbruldugu

gibi herblrlklli

0

veya 1 sayisini ta?iya- bilecek u? ^{girif?hatti (x^ x,.}

x^

vardir.

Her

blrgiri$dcgerligin girlsde- gcrinee$it bir

analog

ciki?gerllim ^{kar.^iligivardir.}

Bu

giri$-dki$ih$ki-

smin

incclcnmesi, ¹ Voltluk agirligin girdl dcgerlx2verilcrek?iktidege- rlnin hrsaplanabtleceglni ^gbsterir.

Her

birgirls blr agirliga sahiptirvc 9^{iki^}gerillml^lklligiri$lerin bir

oldugu durumlar

i^inagirliklarin topla- midir.

362

Dljtlal/Analog QevlrIdler ve Analog/Dljltal Qevirlctler

Bu D/A

^cvirielde, x₂

MSB,

x_{0 ise} LSB'dir Pozltif

kenar

tetlklcmell 09^{flip-flop'lusayici}DAC'in uqgirisine. Xo'insayicinin

LSB

sinebaglan- masi Hebirliktevesayiciya saat slnyaliuygulandiginda§ekil 12.1'deg6- ruldugu gibi

merdiven

$ckllndc analoggiki^ alimr Blr

DAC

l^inmini-

mum

^ikig gerillml0 Volllur.

BlrDAC'in

makslmum

^{fikif?gerillml}

V

^{voltve lklli glrl§lerln sayisi}

RbltIseen

ku^uk

dcgcrllkllbitIn agirligi(LSB)

V/(2

^,(-l) olacaktir.3blt- 11kgirls ve 7 volt

maximum

ciki* l<?in 7/(2³-l) = 1 volt vcrlr. lklncl

en kufuk

dcgcrllkll bltin agirligi2V/(2^R-1).blrsonrakl

ku?uk

^{dcgerllkllbi-}

tin agirligi Ise4V/(2^R-1)olacak ve

bu

bbylcceagirligi (2 R >)V / (2R -1) o- lanen biiyukdcgcrllkllbite

kadar

devainedccektir.

BaziDAC’lar

0

^liepozitlf gerllimbolgcslndcdeglldcV, -

V

₂arahgil-

9lnde analog^iki^asahip olacaksekildc

ayarlanmis

olablllr.

2)

TEMEL R-2R MERDtVEN TiPl D/A QEVtRlci:

Dljltalbllginin analogbllglyccevrllmcsi^l?lnen cok kullanilan y6n- temdir.

Bu

devre

R-2R merdiven

tipi

D/A

^converterdevresiolarak

da

bi*

linlr.

^ekil12.2: Merdiventlpl

D/A

(^cvlrlci

Dljltal/AnalogCevlrlcilerve Analog/DijitalQevirlcllcr

363

J

Dijital/AnalogCeviricilerveAnalog/DijitalCeviriciler

365 366

Dijital/AnalogCevlrfciterve Analog/DljilalCeviriciler

8R=

-_Ri(VA+

2V

b +

4V

C + 8Vo)

V

_c*=~ (VA + 2

V

b+

4V

C+8Vd)

8R

Bu

form aide

V

⁼V,,*

olduguna

gdrc;

V*

⁼

"au

^{^Vrrf}

A

+

2 V

"*

B

+

4

Vref

C

^*

8 V

«^

D

)

v _*

^* (A+

2B

+

4C

^-f

8D)

8R

olarak bulunur.

Grnek

I: = 3V,

R

= 18,75K.

K,=

10

K

veD*l, C=0, Q-l.

A=0

konu-

munda

ikcn £iki$tan aiinacak analogdcgcri hcsaplayiniz.

V*

* -

— ³

^{(0+ 2 1 + 4}

⁰

⁺

⁸

¹⁾

150

V5fc.-O.2dO)

fvy=~-2

^volt

Vouix~ Vrc#[8D+

4C 2B

+ 1

a]

8R

7=^-

—

^°°

^-

Vitf [80+4

1+2

1+1 ₁ j

8 700

7.—~V

rt 7 =» Vref=-8V 5600

4)

THEVENlN E$DE6ERLi ^R-2R MERDiVEN TIpI D/A QEVlRict:

R

Or nek

2: §ekil 12.4:Thevenlne§degeili

R-2R

merdivenTlpl

D/A

ccvirlcl

if Rf

$ekildeki devrede

V

_ref.agirlik direncleri- nlve_Rfyibulunuz.

Vout*If^- R/

7V

R/= - ^'v = 700fl

10mA

Agirlik dircn^lerl

700 1400

£2.

2800

ft.

5600

ft,'dur,

Yap» olarak temel

R-2R merdiven

tipi

D/A

tcviricidcn farki

yoktur

Diren^degerleri

R-2R

dir.

Orncgln R

=

25

KftJse

2R

=

50

Kftkullamlir Temel

R-2R merdiven

tipindc

formdlu OP-AMPin

dzelliklcrinc gore tikardik.

Burada

ise

Thevenln teoremine

g6rctikarilacaktir.

THEVENtN TEOREMt:

Blr

devrenin herhangi

bir

noktasina

gOre, gerillm

kaynagi

ve serldirenciyle temsiledilmeslnedenir.

§ekll 12.5: VciliendevrenlnAB'yegfireThevenine$degeri

act,.. r—-t—'~rr"^r“r ‘trr

MWA-itk

r»

DlJUftl/AnalogCevlrlcllerveAnalog/DljitalQevtrlciler

367

Verilendcvrenln

Thevenin

e§degerini bulun.

AD noktasmdaki

gerllim

Thevenin

e^degerindekl gcrillm kaynagi-

nin

dcgerinl,

AB noktalan arasinda

gdrulen dlren^ lse

Thevenin

e§de- gerlndeki gerllim

kaynagma

seri baglidirencin dcgerinivertr.

AB noktalan

arasinda gerllim 3Q'luk direny. uzerlndcki gerlliin

du§umune

e^ittlr.

Vab=I• R(3Q)

20

x3

^a12volt (2+3)

AB noktasmdaki

direnylse2Cl //

3Q

olur.

R.2Q//3flo

1.2Q

1,2

0

$ekll 12.6:Thevenine§dcger devresl

Thevenin

teoremini kisacahatirlattiktansonra

konumuza

ddnellm:

OP-AMP'm

glri$

empedansi

yok yilksek

oldugundan

girl? dlrencl dikkatealinmaz.

368

DIJltal/Analog ve

Ana.og/Ujua,

(MSB) (LSB)

Vref.

16V

^olanblr

D/A

^{^evlrlcl}

^devrcnln

^{glrl^lne (8)10}

^{sayismi uygu-}

larsak;

D=l, A=B=O0 ^konumunda

^olacaktir.

Dljltal/Analog Qrviridler veAnalog/DtJIlal QtvlrIdler

369

Bu

devrenin

Thevcnln

c§degcrlni bulalim;

370

DIJital/AnalogOevlrlcller vcAnalog/Dijltal QcvlrleHer

2K

^uzerlnde

^du§en

gerlllm ayn>

zamanda, Thevcnln

e^degerlndekl gcrlllni

kaynaginin

^dcgcridlr.

V

Ao=_f

—

^J

— -

_I

^2R

^{= 16}

^x2R

^=8volt

\

2R

+

2R

/

4R

AB

noktalarindan^bakildigi

zaman ^devrenin

^{e^degerdirenci:}

R

_a_b *

2R

olur.

En son bulunan ^Thevenin

^{e§dcgerdevresi;}

Thevenin e§deger dcvreslndeki

^gerlllm

kaynaginin

degcri

8V

oldugul^in

Bu

devreye(1000)2

uygulandiginda 8V

elde edlllr.

5)

D/A ENTEGRE DEVRELER:

a)

AD 558 Entegresi

8 bitlikgirl$degeriolup ciki§tan gerlllmdegeri

alman D/A

^evlrlcl cntegrcsldlr.

Devrenin beslemc

gerilimi

+5V

+

15V arasmdadir.

£iki§gerilimientegre

bacaklarinin

baglantisina bagliolarak

0

+2,

56V

veya

0 +10

volt

arasinda

olabllir.

1

Dijltal/AnalogQevtrIdlerve Analog/DijitalQevlrlcller

371

Dijltal/Analog Pevtrlcilerve Analog/Dijitalpevirfciler

(LSB) Do [T

W

Mi)Vo

Di

U

^IB)Vo

°2 [F Voselect

be [7

AD

1^1 Analog?iki§ i^intoprak

D

_{4 (7}

558

Dyitalgirij i^inloprak

Dt

(Y

U)+Voc

(

4,5V^•••+16,5V)

06

[l

^{l^CS}

(MSB) D?

[F J]CE

9ekll12.7;

AD

558BacakTknimlainasi

V

09iki?indagdrOlecek

tam

skaladegerl2,56V olacaksa 14-15ve16 noluu^larbirlegtirlllr. Eger

tam

9kaladegerl

10V

olacaksa 15noluu?

16 noluu?la vc 14 nolu 13 nolu u^lablrlc§tlrlllr. gcrlllmlnln 0-2,

56V

arasi dcgl^tigl

durumda

beslemevoltaji

5-15 V

arasi, vol- tajimn0-10volt arasi degl§tigi

durumda

da beslemevoltaji 12-15Volt

arasmda

se^llmcltdlr.

B)

ANALOG/Di JtTAL pEVIRtciLER: (A/D CONVERTERS)

1)

PRENStPLERl:

Analogdan

sayisala^cvlrlcller, blranaloggeriliml sayisal degere

^cvirlrler.Kisaca

ADC

olarakbilinlr.

Analog

giri§

ADC

Xo X,

•Xa

Dbnil§tur

Sayisal Qiki^lar

2-g-V

l

i

^v

+v

Sayisal Qiki^lar

(a)BlokDiyagrarm ^(b)Dbrtciki^lidonu§turucu

(c)8^Qikigliddnu§turucu ^(d)ADC’nln^grafigl

§ekil 12.8:ADC’nlnprensiplerl

5ekll 12.8 (a)

da

tek bir

analog

^{girdle ve 3}

b.tHkblnary^a

kd

_?

dk

blr

ADC

^{nln blok}

^dlyagrami

g6sterilml?t!r.

D° N J ^R ^(CO

VERT)

^giri§l

normalde

^H0^Hdirveblr

dbnu§tOrme

^{ortaya 91 igi} slnyaline^9evlrillr.

ADC. D6nO§TOR ^(CONVERT)

^{’deki pozlsyon} geclsierine

analog

girtslndekl giri§gerillmlni 6l9erekcevapvcrlrve

sonra

^{giri$gerlllmlnl} sayisalformdatemsil

eden

^birbinarysayiyi

X Qiki^lanndan

^Qikartir.

§ekil 12.8 (b)'de. 2 bit

ADC

^{19m. giri§} sinyallerine kar§i. sayisal 9iki§ sayilarimn bir grafigini gdsterlr. Girt§ geriliml degi§imi

Odan

Ciki?^sayisi00.giru?gerlllminin

0

^He0.5

V arasinda oldugunu

^gdsterlr;

9iki§ sayisi01. glrl§

genlimlnln

0.5

He

1.5 V.

arasinda oldugunu

gbs-

terir. 10^{sayisi 1}.5-2.5

V

arasinda^{birgiri§igdsterlr}ve 11 sayisi 2

- V

•dan

daha

buyilkbirgirl§lgdsterlr.

§ekil 12.8 (c)’de ise

normal

girl§ gerilim degi$lmi

OVtan

7 Volt a sahtp olanbir^{3-bltlik9eviricii9in}araliklan gdsterlr.

Bu dmekte, Oil

9iki§i,giri$gerilimInin3Voltt

-

Volt

oldugunu

gdsterlr.

§ekil 12.8 (d)’dekl graflk. yatay

eksendc analog

girl^i ve dikey eksendede sayisal degcrlerl gdsterlr.

Dijital/AnalogCevlr idler vc Analog/Dijltal Qevtrlcller

373 374

k

2)

PARALEL KAR$ILA$TIRICILI (FLASH) A/D

<?EVtRiCt:

Flash ddndgturuculcr cnhizliADC’lerdir.

Q»ri$(Analoggertllm)

$ekil 12.9:2bitlikFlashD6nu$turGcQ

K AR$I LA$TI R

IC1NIN

QALl^MASI

m

ⁱ

Analog Gin^ler

Sayisal9iki?

KAR§ILA§TIRICI

Eger(+) girlgi, (-)glrigegdrcpozitifsesayisal 9ikig l'dlr.

Eger(+) girigi. (-)girigegore ncgatlfse sayisal 9ikig^O'dir.

DdnugturucQdc.

kargilagtinci (comparator) olarakadlandirilan blr analog devre kullamlir. ^{$ekil 12.9’daki} kargilagtinci 1/2

Vluk

blr

duguk

(-) girige sahiptir. Eger girig 1/4

Vta

Ise kargilagtinci ^“0"

9ikigina sahip ^{olacaktir, fakat girig} 3/4\Tta ise kargilagtinci "1"

9ikigina sahip^olacaktir.

Bu ddnOgturGcude

girig O’la1/2

V

arasindaiseA, B.

C noktalannm tOmO 0

olacaktir ve Xo vc^x,9ikiglari

da 0

olacaktir Egergirl? 1/2lie 1

^

Volt

arasinda

ise

A

ve

B

noktalari

0

^{olacak. fakat}

C

noktasi 1 ola- ca\tir veXq9ikigi 1 olacakvex, 9ikigi

0

olacaktir.Egergirig

1

i _{He 2} - V

^arasindaIseXo=l ^veX)=0 veren

B

ve

C

noktalari 1 ola-

2 2

Dljital/Analog<^evirlcilcrveAnalog/DljiUlCevlricller

cak

vc

A=0

^{olacaktir Egergirig2}

- V*dan daha buyukse

^A,

B

veC.1olur ve eikig^x<)=lvex,=l olacaktir.

Flash ddnugturuculcr^cegitll

buyuklukte

^vehizlardadir

En

hizlitek

yonga

dOnugturuculer 8bitlikdonugumlerl. sanlye bagina

100

^luilyun

ddnugturme

lieyerine gcUrlrlcr.

Flash donugturuculerdeki

ana problem

?ikig bitlerlnln sayisi arttirildiginda

yuksek

sayida kargilagtmciya gerek duyulraasidir n-bitllkblr

donuglurucu

19m, 2"-l lane kargilagunci^gcrekhdlr.

n

90k

buyuk

^isedevre karigikolacaktir.

3)

SAYMA METODLU ^{A/D QEViRict:}

Sayia^9ik’.?l«n

Dijital/AnalogQevlricilcrvc Analog/DiJItalQevlricllcr

375

Sayici {counter) sifirdan Ittbaren

saymaya

ba§larken, sayicinin sQr- dagCirnerdivendevresi;$ekil 12.10 (b)dr gbruldiigugibi

merdlven

basa-

ma£i

^eklinde vikuj gerlllinl uretir.

Burada

gerlllm, herblr

sayim

adi-

minda

blr

basamak

artar.

Hem basamak

giri$gcrillmi,

hem

de analog gin§ gerlllml alan kar^ila^tirma devresi,

basamak

gertllmi girl? gerlli- rairdnOzerlneciktigi

zaman sayimi durdurmak

i^in blr slnyalOretlr.

O

andaki

sayisalfiki^.sayicinindegeridlr.

Merdlven

slnyallnln bellrledlgigerlllm degl§mestnin

mlktan, mer-

dlvendevresine

uygulanan

referans gerlllmlne ve kullanilan

sayim

blt- lerlnln

sayisma

baghdir. 10 Voltlukblrrefaransgerlllm!kullanarak 12

kadi

blr

merdlven

devreslnl

suren

12katlisayicinin her

sayisimn adim

gcrillmi $dyle olacaktir:

VW

_{_}

10V 2

12

4096

2.4

mV

Sayicinin saathizi. d<5nii§tarmeyl ger^eklc^tirmek l9ingercken sO- reyl etkiler. 1 MHz'llk

CP

hizi lie ^ali^an ₁₂ katli blrsayicininIhtlya^

duyacagi maximum ddnu^tOrmc

sOresl:

4096

x

lps34096ps *4.1 mso*

lur.

Bu durumda

saniyedegercekle^tirilebllecek

minimum ddnO§tQrme

sayisi.

d6n0$turme

sayisi»

1/4 ms

*

244 ddnO^turme/saniye

olur.

4)

HASSAS YAKLA§IMLI (SAR) A/D

<?EVtRlct:

D

_aD^D|D(,

§ekil 12.11

SARA/D

Cevlriel

376

D.J.U./Ana.o*Ccv.r.cdcr vcAnalog/D,, .»]

$ekll 12.ll'dckl

A/D

^tcvirlcl

³ ana kis.mdan olu,mu,tur.

1. Kargila§tirici 2.

D/A

^Qcvirlcl

3.

Hassas ^{Yakla^im}

^Reglsteri

Bu

devre^11c ana.og^btlgl. say.salbllglyc fcvrlllr ve

D/A

ycvlrlclnln

?.k,9^.

V

₀.V,_ngirl,i lie

kar ^^ ^W

^‘lir.

^Bu

^l,1c

^mine

clsml, bilinen agirliklar

yardimi

lie

hassas

^blrteraz

_

aa,rliklara benzer

Dengc saglanana

^kadar.

buyuk ^rliktan

^k

dogru giderek yenl^agirliklareklenlr l^lemln

sonunda en kuguk

^agi

kullanilarak.

cismin

^{agirligibellrlemr.}

5)

A/D ENTEGRE DEVRELER

6,12

2^*2^»2^°

Analog ginf

1

WR

_A/DConverter

»b*r—

rJiok

(ADC0604)

ACND

DGN'D

CS RD

§ekil 12.12:

A/D

Converter

$ckll 12.12’dekldevrede.

ADC 0804

entegreslyle analog/dljital^evl- riclg6sterilml§tir.

Dcvrcnin

girtglne

uygulanan analog

bilgl

8

bitlik digi- tal bilgiye^evrllmektedir.

A/D

converter devresi

aym zamanda transdu-

cer(donu$turucu) devresidir.

CLKIN ucuna

hari^ten clock sinyali verll-

meyip

R,-C,'den

bunu

kar^ilar.

DC olarak 5V

gu<;

kaynagi, analog gln$

olarak

0-5 V ku

llanilir.

Bu

devre

bu cevirme

i§lemtnl

100 psn dc

gen;ek-

le§tirir.

ADC0804

eritegrcsi

CMOS

aileslndenolup,

mikrot§lemci

tipien- tegredir.

Drjiial/AnalogCevirlcllcr vcAnalog/DIJitalQevirlcilcr

Q o

^cal

<

a

l°i

H

^<\

* «

S?

—

3

—<

N

O. 3 «

JJ-S 1 ^-

•M*

^

ⁱ

J

DIJital/Analog Ccviridlcr vc Analog/DIJitalgcvirlcikr

t)NlTE XII

lLE

iLGlLl

SORULAR

1)Merdlven^Upt

D/A

^{teviricJdevresinltfziniz.}

2)Agirlik dircncli

D/A

^{^cvlrlcidevresinlcizinlz.}

3)

ADC084

^{ilcyapilan8bitllk}

A/D

cevlricidevresinl^lzlnlz.