المحول التناظري إلى الرقمي - الغرض والتصنيف ومبدأ التشغيل

يتم استخدام جهاز إلكتروني يسمى المحول التناظري إلى الرقمي (ADC) لتحويل إشارة تناظرية إلى إشارة رقمية (في تسلسل نوع رمز ثنائي قابل للقراءة). في عملية تحويل الإشارة التناظرية إلى رقمية ، يتم تنفيذ ما يلي: أخذ العينات والتكمية والتشفير.

يُفهم أخذ العينات على أنه أخذ عينات من إشارة تناظرية مستمرة للوقت لقيم فردية (منفصلة) تقع في لحظات زمنية مرتبطة بفواصل ومدد معينة لإشارات الساعة التي تتبع بعضها البعض.

يتضمن التكميم تقريب قيمة الإشارة التناظرية المختارة أثناء أخذ العينات إلى أقرب مستوى تكميم ، ومستويات التكميم لها رقم تسلسلي خاص بها ، وتختلف هذه المستويات عن بعضها البعض بقيمة دلتا ثابتة ، وهي ليست أكثر من خطوة تكمية.

بالمعنى الدقيق للكلمة ، أخذ العينات هو عملية تمثيل وظيفة مستمرة كسلسلة من القيم المنفصلة ، والتكميم هو تقسيم الإشارة (القيم) إلى مستويات. بالنسبة للتشفير ، يُفهم التشفير هنا على أنه مقارنة بين العناصر التي تم الحصول عليها نتيجة التكميم مع مجموعة محددة مسبقًا من الرموز.

هناك العديد من الطرق لتحويل الجهد إلى رمز. بالإضافة إلى ذلك ، لكل طريقة خصائص فردية: الدقة والسرعة والتعقيد. وفقًا لنوع طريقة التحويل ، يتم تصنيف ADCs إلى ثلاثة

• بالتوازي

• ثابت،

• متوازي تسلسلي.

لكل طريقة ، تتم عملية تحويل الإشارة بمرور الوقت بطريقتها الخاصة ، ومن هنا جاءت التسمية. تكمن الاختلافات في كيفية إجراء التكميم والتشفير: إجراء تسلسلي أو متوازي أو متسلسل متوازي لتقريب نتيجة رقمية للإشارة المحولة.

يظهر الرسم التخطيطي لمحول تناظري إلى رقمي متوازي في الشكل. ADCs الموازية هي أسرع المحولات التناظرية إلى الرقمية.

يتوافق عدد أجهزة المقارنة الإلكترونية (العدد الإجمالي لمقارنات DA) مع سعة ADC: ثلاثة مقارنات كافية لبتين ، وسبعة لثلاثة ، و 15 لأربعة ، إلخ. تم تصميم مقسم جهد المقاوم لضبط نطاق من الفولتية المرجعية الثابتة.

يتم تطبيق جهد الدخل (يتم قياس قيمة جهد الدخل هذا هنا) في نفس الوقت على مدخلات جميع المقارنات ومقارنتها بجميع الفولتية المرجعية لتلك التي يسمح مقسم المقاومة بالحصول عليها.

تلك المقارنات التي يتم تغذية مدخلاتها غير المقلوبة بجهد أكبر من المرجع (يتم تطبيقه بواسطة المقسم على المدخلات المقلوبة) ستعطي منطقيًا عند الإخراج ، والباقي (حيث يكون جهد الدخل أقل من المرجع أو يساوي صفر) سوف يعطي صفرًا.

ثم يتم توصيل المشفر ، وتتمثل مهمته في تحويل مجموعة من الآحاد والأصفار إلى رمز ثنائي قياسي ومفهوم بشكل كاف.

دوائر ADC للتحويل التسلسلي أقل سرعة من دارات المحولات المتوازية ، لكنها تتميز بتصميم أولي أبسط ، حيث تستخدم المقارنة ، والمنطق ، والساعة ، والعداد ، والمحول الرقمي إلى التناظري.

يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لمثل ADC. على سبيل المثال ، في حين أن الجهد المقاس المطبق على دخل دارة المقارنة أعلى من إشارة المنحدر للمدخل الثاني (المرجع) ، يحسب العداد نبضات مولد الساعة. اتضح أن الجهد المقاس يتناسب مع عدد النبضات المحسوبة.

هناك أيضًا ADCs متسلسلة متوازية ، حيث يتم فصل عملية تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية في الفضاء ، لذلك يتضح أن أقصى سرعة للمفاضلة يتم تحقيقها بأقل قدر من التعقيد.