VERİ ÇEVRİMİ D/A ÇEVİRİCİLER
Kaydedici
Referans Gerilim Kaynağı
Bölücü Devre Anahtarlama Devresi
Sayısal Giriş
Ölçeklendirme
Ölçekli Analog Çıkış (0-10V
0-5V)
Şekil 1. D/A Çevirici blok diyagramı
Rf
-Vref
Ro/2 Ro/4
Ro/8 Ro
+
-
Ölçeklendirme Bölücü
b3 b2 b1 b0
Vo
MSB
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
-Vref
2R 2R
2R 2R
+ -
b0 b1 b2 b3
Vo 3R
2R R R R
Vref b b b b
Vo 3 2 1 0
8 1 4 1 2 1 2
1
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.
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.
1.5R Referans
Gerilimi +Vref
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
R
+_
+_
0.5R
+ _ Analog Giriş
(Gerilim)
Kodlayıcı 74147
(MSB) D3 D2 D1 D0 10
İkili sayısal çıkış
(LSB)
10 line to 4 line priority encoder
Vin
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Şekil 4. Flaş Çevirici Devresi
10 bitlik bir flaş çevirici için kaç tane dirence ve karşılaştırıcıya ihtiyaç vardır?
Ardışıl Yaklaşımlı (Successive Approximation) Çeviriciler
+_
Analog Giriş (Gerilim)
Vin
D/A Çevirici
Yukarı / Aşağı Sayıcı
Kontrol Ünitesi
Sayısal Çıkış
Analog Referans Gerilimi
Çevrimi Başlat
Saat
Up / Down İşareti
Karşılaştırıcı
Şekil 5. A/D çevirici blok diyagramı
Ardışıl yaklaşımlı A/D çeviriciler en yaygın kullanılan tiplerdir. Çalışma prensibi Şekil 6. Da gösterilmektedir.
Analog Giriş (Gerilim)
D/A Çevirici 4-bitlik
+ _
3 Seviyeli Tutucu Kontrol
Mantık Devresi
8 4 2 1
0 0 0 0
MSB SAR
LSB Latch Enable
Çevrimi Başlat 3-State Enable
Saat
Saat
Seri Sayısal Çıkış
Successive Approximation
Register
3-State Buffer
Paralel Çıkışlar
Karşılaştırıcı
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.
