डिजिटल-से-एनालॉग (DAC), एनालॉग-टू-डिजिटल (ADC) कन्वर्टर्स समझाया

डिजिटल-से-एनालॉग (DAC), एनालॉग-टू-डिजिटल (ADC) कन्वर्टर्स समझाया

सेवा मेरे डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर () देकियन , डी / ए , डी 2 ए , या डी-टू-ए ) एक सर्किट है जिसे डिजिटल इनपुट सिग्नल को एनालॉग आउटपुट सिग्नल में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (एडीसी) विपरीत तरीके से काम करता है और एनालॉग इनपुट सिग्नल को डिजिटल आउटपुट में बदल देता है।



इस लेख में हम बड़े पैमाने पर चर्चा करते हैं कि कैसे डिजिटल से एनालॉग, और एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर सर्किट काम करते हैं, आरेख और सूत्रों का उपयोग करते हुए।

इलेक्ट्रॉनिक्स में हम अलग-अलग रेंज और परिमाण के साथ अलग-अलग मात्रा में वोल्टेज और धाराएं पा सकते हैं।





डिजिटल सर्किट में वोल्टेज संकेत दो रूपों में होता है, या तो एक तर्क उच्च या तर्क कम तर्क स्तर के रूप में, जो 1 या 0 के द्विआधारी मूल्यों का प्रतिनिधित्व करता है।

डिजिटल कन्वर्टर्स (ADC) के एक एनालॉग में, इनपुट एनालॉग सिग्नल को डिजिटल परिमाण के रूप में दर्शाया जाता है, जबकि एक डिजिटल-एनालॉग कनवर्टर (DAC) डिजिटल परिमाण को एक एनालॉग सिग्नल में परिवर्तित करता है।



डिजिटल-से-एनालॉग कन्वर्टर्स कैसे काम करते हैं

डिजिटल-से-एनालॉग रूपांतरण प्रक्रिया को कई अलग-अलग तकनीकों के माध्यम से किया जा सकता है।

एक प्रसिद्ध विधि प्रतिरोधों के एक नेटवर्क का उपयोग करती है, जिसे सीढ़ी नेटवर्क के रूप में जाना जाता है।

एक सीढ़ी नेटवर्क को बाइनरी मानों को शामिल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो आमतौर पर 0 V या Vref पर होता है और बाइनरी इनपुट के परिमाण के बराबर आउटपुट वोल्टेज देता है।

नीचे दिया गया आंकड़ा 4 इनपुट वोल्टेज का उपयोग करके एक सीढ़ी नेटवर्क को प्रदर्शित करता है, जो 4 बिट डिजिटल डेटा और एक डीसी वोल्टेज आउटपुट का प्रतिनिधित्व करता है।

आउटपुट वोल्टेज डिजिटल इनपुट मान के अनुपात में है जैसा कि समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:

DAC सीढ़ी नेटवर्क

उपरोक्त उदाहरण को हल करते हुए हमें निम्न आउटपुट वोल्टेज प्राप्त होता है:

जैसा कि हम देखते हैं, 0110 का डिजिटल इनपुटदो6 V के एनालॉग आउटपुट में परिवर्तित हो जाता है।

सीढ़ी नेटवर्क का उद्देश्य 16 संभावित बाइनरी परिमाणों को बदलना है
V के अंतराल पर 16 वोल्टेज मात्रा में से एक में 0000 से 1111 तकसंदर्भ/ 16।

इसलिए, अधिक संख्या में सीढ़ी इकाइयों को शामिल करके और प्रत्येक चरण के लिए उच्च मात्राकरण को पूरा करने के लिए अधिक बाइनरी इनपुट को संसाधित करना संभव हो सकता है।

मतलब, मान लीजिए अगर हम 10 कदम सीढ़ी नेटवर्क का उपयोग करते हैं, तो वोल्टेज कदम की मात्रा या वी के लिए रिज़ॉल्यूशन बढ़ाने के लिए उपयोग की अनुमति देगासंदर्भ/दो१०या वीसंदर्भ/ 1024। इस मामले में, यदि हम एक संदर्भ वोल्टेज वी का उपयोग करते हैंसंदर्भ= 10 V 10 V / 1024, या लगभग 10 mV के चरणों में आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करेगा।

इस प्रकार, अधिक से अधिक सीढ़ी चरणों को जोड़ने से हमें आनुपातिक रूप से उच्च संकल्प मिलेगा।

आमतौर पर, के लिए एन सीढ़ी चरणों की संख्या, इसे निम्न सूत्र के माध्यम से दर्शाया जा सकता है:

वीसंदर्भ/ दोएन

डीएसी ब्लॉक आरेख

नीचे दी गई आकृति एक मानक DAC के ब्लॉक आरेख को एक R2-2 सीढ़ी के रूप में संदर्भित सीढ़ी नेटवर्क का उपयोग करके दिखाती है। इसे संदर्भ वर्तमान स्रोत और वर्तमान स्विच के बीच बंद देखा जा सकता है।

वर्तमान स्विच बाइनरी स्विच के साथ जुड़े हुए हैं, इनपुट बाइनरी मूल्य के आनुपातिक आउटपुट का उत्पादन करते हैं।

बाइनरी इनपुट सीढ़ी के संबंधित पैरों को टॉगल करते हैं, जिससे आउटपुट चालू हो जाता है जो वर्तमान संदर्भ का भारित योग है।

यदि आवश्यक हो, तो प्रतिरोध को आउटपुट आउटपुट के साथ एनालॉग आउटपुट के रूप में व्याख्या करने के लिए संलग्न किया जा सकता है।

R-2R सीढ़ी नेटवर्क का उपयोग करके DAC IC।

कैसे एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स काम करते हैं

अब तक हमने चर्चा की कि डिजिटल को एनालॉग सिग्नल में कैसे परिवर्तित किया जाए, अब आइए इसके विपरीत कैसे करें, यह सीखें कि एनालॉग सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में कैसे बदला जाए। यह एक अच्छी तरह से ज्ञात विधि के माध्यम से लागू किया जा सकता है जिसे कहा जाता है दोहरी ढलान विधि

निम्न आंकड़ा मानक दोहरी ढलान एडीसी कनवर्टर के लिए ब्लॉक आरेख दिखाता है।

दोहरी-ढलान विधि का उपयोग करके एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण: (ए) तर्क आरेख (बी) तरंग।

यहां, एक इलेक्ट्रॉनिक स्विच को एक इंटीग्रेटर के लिए वांछित एनालॉग इनपुट सिग्नल को स्थानांतरित करने के लिए नियोजित किया जाता है, जिसे एक रैंप जनरेटर भी कहा जाता है। यह रैंप जनरेटर एक संधारित्र के रूप में हो सकता है जो रैखिक रैंप को उत्पन्न करने के लिए निरंतर प्रवाह के साथ चार्ज किया जाता है। यह काउंटर काउंटर के माध्यम से आवश्यक डिजिटल रूपांतरण का उत्पादन करता है जो इंटीग्रेटर के सकारात्मक और नकारात्मक ढलान अंतराल के लिए काम करता है।

विधि को निम्नलिखित विवरण के साथ समझा जा सकता है:

काउंटर की पूर्ण माप सीमा निश्चित समय अंतराल तय करती है। इस अंतराल के लिए इंटीग्रेटर पर लागू इनपुट एनालॉग वोल्टेज कुछ सकारात्मक स्तर तक बढ़ने के लिए तुलनित्र इनपुट वोल्टेज का कारण बनता है।

ऊपर दिए गए आरेख के (बी) अनुभाग का उल्लेख करते हुए, यह दर्शाता है कि निश्चित समय अंतराल के अंत में इंटीग्रेटर से वोल्टेज इनपुट वोल्टेज से अधिक है जो परिमाण में बड़ा है।

जब निश्चित समय अंतराल खत्म हो जाता है, तो गिनती 0 पर सेट की जाती है, जो इलेक्ट्रॉनिक स्विच को इंटीग्रेटर को एक निश्चित संदर्भ इनपुट वोल्टेज स्तर से जोड़ने के लिए प्रेरित करती है। इसके बाद, इंटीग्रेटर का आउटपुट जो संधारित्र का इनपुट भी होता है, स्थिर दर पर गिरना शुरू कर देता है।

इस अवधि के दौरान, काउंटर आगे बढ़ता रहता है, जबकि इंटीग्रेटर का आउटपुट निरंतर दर से गिरता रहता है, जब तक कि यह तुलनित्र के संदर्भ वोल्टेज से नीचे नहीं जाता है। यह तुलनित्र आउटपुट स्थिति को बदलने का कारण बनता है और गणना को रोकने के लिए नियंत्रण तर्क चरण को ट्रिगर करता है।

काउंटर के अंदर संग्रहीत डिजिटल परिमाण कनवर्टर का डिजिटल आउटपुट बन जाता है।

सकारात्मक और नकारात्मक ढलान के अंतराल के दौरान एक सामान्य घड़ी और इंटीग्रेटर चरण का उपयोग घड़ी की आवृत्ति के बहाव को नियंत्रित करने और इंटीग्रेटर की सटीकता सीमा के लिए कुछ प्रकार के मुआवजे को जोड़ता है।

यह संभव हो सकता है संदर्भ इनपुट मूल्य, और घड़ी की दर सेट करके उपयोगकर्ता की पसंद के अनुसार काउंटर आउटपुट को स्केल करने के लिए। यदि आवश्यक हो तो हमारे पास काउंटर बाइनरी, बीसीडी या अन्य डिजिटल प्रारूप में हो सकता है।

सीढ़ी नेटवर्क का उपयोग करना

काउंटर और तुलनित्र चरणों का उपयोग करके सीढ़ी नेटवर्क विधि एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण को लागू करने का एक और आदर्श तरीका है। इस विधि में, एक काउंटर शून्य से गिनना शुरू करता है, जो एक सीढ़ी नेटवर्क को चलाता है, एक कदम बढ़ाते हुए वोल्टेज उत्पन्न करता है, एक सीढ़ी जैसा दिखता है (नीचे आंकड़ा देखें)।

सीढ़ी नेटवर्क का उपयोग करके एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण प्रक्रिया: (ए) तर्क आरेख (बी) तरंग आरेख।

प्रक्रिया प्रत्येक गिनती कदम के साथ वोल्टेज को बढ़ाने की अनुमति देती है।

एक तुलनित्र इस बढ़ते सीढ़ी वोल्टेज की निगरानी करता है और इसकी तुलना एनालॉग इनपुट वोल्टेज से करता है। जैसे ही तुलनित्र को अनुरूप इनपुट के ऊपर जाने वाली सीढ़ी वोल्टेज के बारे में पता चलता है, इसका आउटपुट गिनती को रोकने का संकेत देता है।

इस बिंदु पर काउंटर मूल्य एनालॉग सिग्नल के डिजिटल समकक्ष बन जाता है।

सीढ़ी सिग्नल के चरणों द्वारा उत्पन्न वोल्टेज में परिवर्तन का स्तर उपयोग की गई गिनती बिट्स की मात्रा से निर्धारित होता है।

उदाहरण के लिए 10 वी संदर्भ का उपयोग कर एक 12 चरण काउंटर एक 10 चरण सीढ़ी नेटवर्क को संचालित करेगा जिसमें चरण वोल्टेज है:

वीसंदर्भ/दो१२= 10 वी / 4096 = 2.4 एमवी

यह 2.4 mV का रूपांतरण रिज़ॉल्यूशन बनाएगा। रूपांतरण के निष्पादन के लिए आवश्यक समय काउंटर की घड़ी की दर से निर्धारित होता है।

यदि 12 चरण के काउंटर के संचालन के लिए 1 मेगाहर्ट्ज की घड़ी दर का उपयोग किया जाता है, तो रूपांतरण के लिए अधिकतम समय लगेगा:

4096 x 1 μs = 4096 μs 1 4.1 एमएस

प्रति सेकंड संभव रूपांतरणों की कम से कम संख्या के रूप में पाया जा सकता है:

नहीं। रूपांतरणों का = 1 / 4.1 एमएस / 244 रूपांतरण / सेकंड

रूपांतरण प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक

यह देखते हुए कि कुछ रूपांतरण अधिक मांग कर सकते हैं और कुछ को कम गणना समय की आवश्यकता हो सकती है, आमतौर पर रूपांतरण समय = 4.1ms / 2 = 2.05 एमएस एक अच्छा मूल्य हो सकता है।

यह औसतन 2 x 244 = 488 रूपांतरणों की संख्या उत्पन्न करेगा।

धीमी घड़ी दर का अर्थ प्रति सेकंड कम रूपांतरण होगा।

गणना चरणों की कम संख्या (कम रिज़ॉल्यूशन) के साथ काम करने वाले कनवर्टर में रूपांतरण की उच्च दर होगी।

कनवर्टर की सटीकता को कंपार्टर की सटीकता से निर्धारित किया जाता है।




की एक जोड़ी: फेराइट कोर ट्रांसफॉर्मर की गणना कैसे करें अगला: अल्ट्रासोनिक ईंधन स्तर संकेतक सर्किट