DAC ve ADC

1. DİJİTAL–ANOLOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER (DAC, DİGİTAL – ANOLOG CONVERTER)
Bilgisayar ve dijital sistemler lojik değerler olan 1 ve 0 değerleri ile çalışır. İkilik sistemin basamakları olan bu değerler analog sistemler için anlamlı değildir. Ayrıca dijital değerlerin insanlar için daha anlamlı olan analog değerlere çevrilmesi gerekir.
Örnek vermek gerekirse bilgisayarımızda sakladığımız MP3 formatındaki ses dosyaları dijital verilerden oluşur.Bu dosyaları dinlemek istediğimizde bilgisayar sistemimize bağlı olan bir ses kartına ve ona bağlı olan bir hoparlör sistemine gereksinim duyarız.u örnekte ses kartının yaptığı işlem sabit sürücülerimizde saklı olan MP3 dosyasındaki dijital verileri (çok sayıda lojik 1 ve 0 değerleri) hoparlör üzerinde sese çevrilecek olan analog değerlere çevirmesidir. MP3 dosyasından faklı dizilimlerde gelen lojik değerler ses kartında farklı değerlerdeki gerilimlere çevrilecek ve bu gerilim değerleri ise hoparlör üzerinde farklı seslere dönüştürülerek kulağımıza ulaşacaktır.
Image
Şekil 1.1: Dijital verinin ses kartı ile analog veriye çevrimi
1.1. DAC
1 ve 0 gibi dijital bilgileri giriş olarak alan ve çıkışında giriş değerlerindeki değişime göre farklı değerlerde akım veya gerilim üreten devrelere veya entegrelere dijital analog çevriciler ve bu dönüştürme işlemine de dijitalden analoga çevirme işlemi adı verilir. dijital analog çeviriciler kısaca DAC olarak da adlandırılır.
Dijital analog çevriciler giriş olarak birden fazla dijital değeri alabilir. Dijital giriş değeri sayısı dijital analog çevricinin bağlı olduğu dijital devrenin çıkış sayısına eşittir.Bu konuyu daha iyi anlamak için giriş bölümünde verilen ses kartı örneğini tekrar inceleyelim.Ses kartı ana kart üzerinden bilgisayarın data yoluna bağlıdır.Dolayısı ile ses kartı analog sinyale dönüştürmek üzere kullanacağı dijital değerleri sistem data yolundan alır. Bilgisayarımızın data yolu 32 veya 64 bit olabilir. Dolayısı ile ses kartı MP3 dosyasından her seferde 32 veya 64 bitlik dijital veriyi alarak analog veriye çevirecektir. Sonuç olarak bu bit’lerin her birinin bağımsız olarak 1 veya 0 olması dönüşüm sonucunda elde edilecek analog sinyalin akım veya geriliminde değişime yol açar. Böylece biz de hoparlörden farklı tonlarda sesler duyarız. Sonuç olarak girişe uygulanan dijital değerin bit dizilimindeki değişimim çıkıştaki analog sinyalin değerini belirler.
1.2. Kavramlar
Dijital verilerin analog veriye çevrilmesinde analog çıkışın değerinin belirlenmesinde etkili olan bazı esaslar ve kavramlar vardır. Çevrim işleminin daha iyi anlaşılması için bu öncelikle bu kavramlar aşağıda açıklanmıştır.
1.2.1. LSB
Dijital değerlerin daha fazla anlam ifade etmesi için çok sayıda bitin bir arada kullanılması gereklidir. Örneğin bir bit ile sadece iki farklı (1 ve 0) durum ifade edilirken iki bit ile dört farklı durum ifade edilebilir (00, 01, 10 ve 11). Dijital devrelerinde daha fazla çıkış durumu ifade etmek için çok sayıda çıkış biti vermesi olası bir durumdur.Ancak bitlerin sayısı çoğalınca dijitalden analoga dönüşüm sırasında bir problem ortaya çıkmaktadır. Çok sayıda giriş biti alan bir DAC bunları çıkışa analog değer olarak aktarırken bitlerin ağırlıklarını (çıkış akım veya gerilimine etki oranını) neye göre belirleyecektir. Bu sorunun çözümü sayı sistemlerinin doğal yapısında çözümlenmiştir. Giriş bitleri peş peşe dizilerek bir ikilik sistemde rakam elde edilirse sağdan sola doğru basamakların değerleri de artmaktadır ve artış oranı sayı sisteminin taban değerine göre üstel şekilde belirlenmektedir. Dolayısı ile girişlerin sıralaması çıkışa etki oranını belirler.

n basamak 4.basamak 3.basamak 2.basamak 1.basamak
Üstel Değer 2n-1 23 22 21 20
Ağırlık 2n-1 8 4 2 1

Şekil 1.2: İkilik sayı sisteminde basamak değerleri
Binary(ikili) sayılar yazılırken en sağdaki basamağa en düşük değerlikli bit LSB (Least Significant Bit-) olarak adlandırılır. Dönüşüm sırasında analog çıkış üzerindeki değer değişimine en az etkili olan dijital değerdir.
1.2.2. MSB
Benzer şekilde en soldaki basamağa en yüksek değerlikli bit MSB (Most Significant Bit) adı verilir. Dönüşüm sırasında analog çıkış üzerindeki değer değişimine en fazla etkili olan dijital değerdir.
Image
Şekil 1.3 LSB ve MSB
1.2.3. Tam Skala (Full scala)
Dijital analog çeviricilerde giriş olarak kullanılan bit’lerin hepsinin 1 olması durumuna tam skala (Full sclala ya da FS) denir. Giriş olarak verilen tüm bit’ler anlamlandırıldığı için çıkış voltajı veya akımı maksimum değerde olacaktır.
1.2.4. Çözünürlük (Resolution)
Dijital analog çeviricilerin giriş değerlerindeki değişime gösterdiği minimum değişime çözünürlük (Resolution) ya da hassasiyet (sensitivity) denir. Çözünürlük değeri LSB olarak kabul edilen bit’in 1, diğer giriş bit’lerinin 0 olduğu durumdaki çıkış gerilimine eşittir. Giriş bit’lerinin değeri kademe kademe arttıkça çıkış voltajındaki artış çözünürlük kadar olacaktır. Çözünürlük değeri ne kadar küçükse giriş bitlerindeki değişime karşılık gelen analog çıkış değerindeki artışlar o kadar az olacak ve hassasiyet artacaktır. Çözünürlük değeri iki değişkene bağlıdır. Tam skalaya karşılık gelen analog çıkış değeri ne kadar büyükse çözünürlük de o kadar büyük olur. Ayrıca giriş bitlerinin sayısı ne kadar fazla ise çözünürlük de artar. Burada dikkat edilecek nokta çözünürlüğün artması demek sayısal değerinin azalması anlamına gelmektedir.
Çözünürlük değerinin matematiksel formülü şöyledir.
Çözünürlük = 1 / 2 Giriş bit sayısı
Çözünürlük Voltajı = Maksimum Çıkış voltajı * 1 / 2 Giriş bit sayısı
Örnek: Maksimum çıkış voltajı 10V olabilen bir bir DAC devresinde 4 adet dijital giriş varsa çözünürlük nedir?
Çözünürlük = 1 / 2 Giriş bit sayısı = 1 / 2 4 = 1/16 = 0,0625 başka bir değişle % 6,25’dir.
Çözünürlük Voltajı = Maksimum Çıkış voltajı * 1 / 2 Giriş bit sayısı= 10*0,0625=0,625 V
Örnek deki DAC devresinin çıkışı 0,046 V katları şeklinde değişecektir.
1.2.5. Giriş-Çıkış İlişkisi
Giriş bit’lerindeki değişim çıkış voltajındaki değişim olarak gözlenmektedir. LSB’den MSB ‘ye doğru bit’lerdeki ağırlık değeri artacağından çıkış voltajı üzerindeki etkisi de artacaktır. Birim artış çözünürlük değerine eşittir.Aşağıdaki şekilde yukarda örnekde verilen DAC devresinin giriş-çıkış ilişkisi gösterilmiştir.
Image
Şekil 1.4: Giriş-çıkış ilişkisi
1.3. Çalışma Prensibi
Dijital değerlerin analog değerlere dönüştürülmesinde kullanılan temel eleman işlemsel yükselteçlerdir. Dijital analog çeviricilerin çalışma prensiplerini anlayabilmek için işlemsel yükselteçlerin çalışması hakkında bilgi sahibi olmak gereklidir. İşlemsel yükselteçler, girişine uygulanan gerilim değerini yine giriş ve çıkışına bağlanan dirençlerle belirlenen bir oranla çıkışa aktaran devre elemanıdır. Giriş değerinin çıkışa etki oranının belirlenebilmesi sayesinde girişi oluşturan dijital değerlerin çıkışa aktarılma oranı belirlenebilmektedir. İşlemsel yükselteçler elektronik alanında çok farklı amaçlarla kullanılabilmektedir. DAC devrelerinde toplayıcı olarak kullanılabilme özelliğinden faydalanır. Giriş bitlerinin çıkışa etki oranı dirençler ile belirlenerek yükseltilmiş bir analog çıkış elde edilebilir.
Image
Şekil 1.5: İşlemsel yükselteç
Şekil 1.5 te verilen toplayıcı devresinde Vg1,Vg2 ve Vg3 gerilimleri önlerine konulan dirençlerin büyüklüğü ile ters orantılı olarak çıkışa aktarılırlar. Ayrıca giriş gerilimi çıkışa aktarılırken R1,R2 ve R3 dirençlerinin eş değeri ile Rf direncinin oranına göre yükseltilerek aktarılır.
1.3.1. R-2R Merdiven Tip DAC
Bu devrede dirençlerin değerlerinin R-2R olarak sıralanması ve çıkış dalga şeklinin merdiven basamağı şeklinde artması sebebiyle bu tip çeviriciler R-2R merdiven tipi D/A çevirici adını alır. Şekil 1,6’da verilen R-2R merdiven tip DAC devresinde X ile gösterilmiş düğüme A,B,C ve D ile gösterilmiş dijital girişlerin etkileri farklıdır. Önünde çok direnç değeri olan dijital giriş X noktasına daha az akım ulaştıracaktır ve bunun sonucu olarak da çıkıştaki etkisi daha az olacaktır.
D en değerliksiz bit (LSB) olup devrenin çözünürlüğünü belirler. Referans geriliminin 16’da 1’i kadar çıkışı etkiler. Her bir basamak değeri D’nin etkilediği değer kadar artar. A ise en değerlikli bit (MSB) olup çıkışa tam skala değerinin yarısı olarak etki eder.
Image
Şekil 1.6: R-2R merdiven tip DAC
1.3.2. Ağırlık Dirençli Tip DAC
Image
Şekil 1.7: Ağırlık dirençli tip DAC
Bu devrede dirençlerin değerlerinin ağırlık dirençli olarak sıralanması dijital girişlerin önüne koyulan dirençlerin, dijital girişin çıkışa yansıtılma oranını ile ters orantılı bir şekilde belirlenmesinden kaynaklanır. Dirençler arasındaki oran belirlenirken 2’nin katları şeklinde gidilmesi gereklidir. Şekil 1.7 de verilen ağırlık dirençli tip DAC X ile gösterilmiş düğüme A,B,C ve D ile gösterilmiş dijital girişlerin etkileri farklıdır. Önünde yüksek direnç değeri olan dijital giriş X noktasına daha az akım ulaştıracaktır ve bunun sonucu olarak da çıkıştaki etkisi daha az olacaktır.
D en değerliksiz bit (LSB) olup devrenin çözünürlüğünü belirler. Referans geriliminin 16’da 1’i kadar çıkışı etkiler. Her bir basamak değeri D’nin etkilediği değer kadar artar. A ise en değerlikli bit (MSB) olup çıkışa tam skala değerinin yarısı olarak etki eder.
1.4. DAC Entegreleri
1.4.1. DAC 0800
DAC0800 entegresi yüksek hızda çalışan 8 bit dijital veriyi analog veriye çevren bir entegre devredir. Simetrik bir güç kaynağı ile beslenmelidir. Referans geriliminin 40’da 1’i kadar çıkışı etkiler.
Image
Şekil 1.8 :DAC 0800 entegresini yapısı ve devresi
1.4.2. MC1408
Çok popüler ve ucuz bir entegre devre D-A çevirici MC1408 veya eş değeri olan DAC0808 ‘dir. MC1408 standart 16 bacaklı DIP paket olarak gelir ve +5V ’luk Vcc ile minimum -5V, maximum -15V ‘luk VEE gerilimi gerektirir. MC1408’de, bir R/2R merdiven tipi D/A çevirici, akım yükseltecinden gelen referans akımını, 8 ikilik ağırlıklı akıma böler. Bipolar transistör anahtarlar (A1-A8), girişlerindeki ikilik bilgiye göre ikilik ağırlıklı akımları çıkış hattına bağlar. En yüksek değerlikli biti taşıyan girişin A1, en düşük değerlikli taşıyan girişin A8 ile gösterilmiştir. MSB ve LSB etiketlendirilmeleri normal etiketlendirilmenin tersinedir. Bu nedenle kullanılacak bir entegrenin veri sayfası dikkatle incelenmelidir. Şekil 1.9 MC1408’in blok diyagramını, bacak bağlantısını ve tipik uygulamasını göstermektedir. MC1408’in bir işlemsel yükselteç (op-amp) ve bir dirençle gerilime çevrilebilen akım çıkış vardır. Bu gerilim yine Şekil 1.9 da verilen formülden hesaplanabilir;
Image
Şekil 1.9: MC1408 entegresini yapısı ve devresi
1.4.3. ZN425E
ZN 425E entegresi hem analog dijital hem de dijital analog çevrim için kullanılabilen bir entegredir. Entegre 8 nu lı ayağından uygulanan 5V gerilimle çalışır.8 bit dijital girişe sahiptir.Kendi ürettiği 2.5V referans gerilimine sahiptir.Dijital analog çevrimi sırasında clock palsine gerek duymaz.Analog dijital çevirici olarak çalıştığında 4 nu lu ayağından clock palsi verilir ve içindeki 8 bit’lik sayıcı devreye girer.Sayıcı 3 nu lu bacaktan resetlenebilir.2 nu lı bacak ise entegrenin çalışma modunu ayarlamak için kullanılır.
Image
Şekil 1.10: ZN425E entegresini yapısı ve devresi
1.5. Mikroişlemci Uyumlu DAC’ler
Mikroişlemciler dijital veri ile çalışan elemanlardır. Mikroişlemcilerin çalışması sırasında data yolu adı verilen bir gurup iletken hat üzerinde sürekli dijital veri akışı olmaktadır.Bu veriyi mikroişlemci dışında bir analog devrede değerlendirmek istersek bir dijital analog dönüştürücü kullanmalıdır.Ancak yukarda anlatılan devreler ve entegrelerin mikroişlemciler ile uyumlu çalışması mümkün değildir.Mikroişlemciler ürettiği kontrol sinyalleri sayesinde çevre birimlerinin çalışmalarını idare edebilirler.Bu nedenle mikroişlemciler ile uyumlu olan dijital analog dönüştürücülerin mikroişlemciden gelen data hatlarının yanında kontrol hatalarından da giriş kabul etmesi gerekmektedir.Bu amaçla üretilmiş dijital analog dönüştürücülere mikroişlemci uyumlu DAC adı verilir. Mikroişlemcilerin data ve kontrol hatlarının sayısı değişkendir. Bu nedenle mikroişlemci uyumlu DAC entegreleri belirli bir mikroişlemci ile uyumlu olacak şekilde üretilir.Bu uyumun anlamı çalışma hızı,data hattı sayısı denkliği ve kontrol sinyalleri ile DAC entegresinin kontrol edilebilmesi olarak özetlenebilir.Şekil 1.11’de 68808, 6502 ve 8086 mikroişlemcileri uyumlu DAC’ leri ve bağlantıları gösterilmiştir.
Image
Şekil 1.11: Mikroişlemci uyumlu DAC’ler
2. ANOLOG – DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER (ADC, ANOLOG – DİGİTAL CONVERTER)
Bilgisayar ve dijital sistemler lojik değerler olan 1 ve 0 ile çalışırlar. İkilik sistemin basamakları olan bu değerler analog sistemler için anlamlı değildir.Analog devreler geniş bir gerilim bandında çıkış verebilirler.Bu konuyu şu örnekle açıklayalım.Elektronik terazi veya termometre gibi cihazlar ortamdaki fiziksel değişikliği sensörleri ile algılar.Sensör bulunduran bir analog devre ortamdaki ölçülmekte değişime çıkış gerilimindeki veya akımındaki değer değişimi ile tepki verir.Ancak bu değerler bir ölçü aleti kullanmıyorsak bizler için anlamlı değildir.Ölçülen sıcaklığın veya ağırlığın insanlar için anlamlı olan sayı sistemleri ile ifade edilmesi gerekir.Örneğin 60 kg veya 35 derece gibi.Bu noktada da devreye giren A-D çevriciler sayesinde sensörlerden gelen analog sinyalleri önce ikilik sayı sisteminin rakamları ile ifade edilen dijital veriye çevrilir.Bu aşamadan sonra dijital devreler kodlayıcı ve display devrelerden geçerek insanlar için daha anlamlı olan onluk sayı sistemine çevrilebilir.Bu öğrenme faaliyeti ile bir analog devrenin çıkışını dijital bir devreye giriş olarak bağlayabilmek için kullanılan A-D çevricileri öğreneceksiniz.
2.1. ADC
Basınç, sıcaklık veya ışık şiddeti gibi ortam değişikliklerini ölçen sensörler akım veya gerilim büyüklüklerini çıkışlarında genellikle analog olarak verirler. Bilgisayar sistemleri ve diğer dijital devreler ise bu değerleri kullanamazlar.
Akım ve gerilim gibi analog sinyallerin dijital sinyallere dönüştürme işlemine yapan devrelere de analog-dijital çevirici kısaca ADC denir.
2.2. Çalışma prensibi
Bir analog sinyal dijital sinyale çevrilirken belirlenen zaman dilimlerinde örnekleme yapılmalıdır. Bir referans gerilimi baz alınarak örneklenen her giriş gerilimine karşılık gelen bir dijital değer belirlenir. Analog işaretlerin dijitale dönüştürülmesi, örnekleme, basamaklama ve kodlama olmak üzere üç aşamada yapılır.
Image
Şekil 2.1: ADC’lerin çalışma prensibi
Analog sinyaller zaman ve genlik olarak sürekli sinyallerdir. Bunları dijitalleştirmek için önce belli aralıklarda örnekler alınması gerekir. Örnekleme sıklığı uygun seçilmesi gerekir.
Image
Şekil 2.2: Analog sinyal örneklemesi ve basamaklanması
Alınan örnekler genlikleri herhangi bir değerde olabilir. Buna karşılık işaretin dijitale çevrilebilmesi için kullanılacak seviye sayısının sınırlı olması gerekir. Bu sayı, her bir örnek için kullanılacak kod uzunluğu ya da bit sayısı tarafından belirlenir.
Örnek olarak 8-bit’lik bir kodlama yapılacaksa 28 = 256 seviye, 3-bit’lik bir kodlama yapılacaksa sadece 23 = 8 seviye kullanılabilir. Seviye veya basamak sayısının artması dönüşüm kalitesini belirler. Daha iyi kalite için daha çok bit ve daha çok basamak kullanmak gerekir.
Örnekleme yolu ile çevirmede karşılaşılan sorun belirli bir analog değer aralığına bir dijital değerin karşılık gelmesidir. Örnekle açıklamak gerekirse 1.5 volt için 111 dijital çıkışını veren bir çevirici 1.7 volt için de aynı çıkışı verebilir.
2.2.1. Paralel Tip ADC
Analog büyüklüklerin sayısal işaretlere dönüştürülmesinde kullanılan en kolay ve hızlı çevirici paralel tip ADC çeviricidir. Paralel tip ADC’lerde opamplı karşılaştırıcı kullanılmaktadır. Opamplı karşılaştırıcı devresinde opamp geri beslemesiz olarak kullanılır ve opamp girişlerinden biri referans olarak kullanılır. Diğer girişin referanstan büyük ya da küçük olmasına göre opamp çıkışı pozitif veya negatif bir değer alır. Opamplarda eviren(-) giriş referans olarak kullanıldığında diğer girişe uygulanan gerilim referans gerilimden büyük olursa çıkış gerilimi pozitif olacaktır.
Image
Şekil 2.3: Ortamın ısı değişikliğini opamplı karşılaştırma yöntemi ile kontrol edilmesi
Şekil 1.3’te verilen devre ile opamplı karşılaştırmanın nasıl yapıldığını daha iyi anlayalım. Devre öncelikle oda sıcaklığını referans alabilmek için 10k pot ile oynayarak Led1’in yanık Led2’nin sönük konumda olamasını sağlayalım. Led1’in yanması için opamp çıkışının negatif olması gerekir. Vg ile verilen giriş geriliminin Vref ile verilen referans geriliminden küçük olması ile bu olay mümkün olacaktır.NTC ısı etkisine tutulursa direnci düşecektir (odanın ısınması durumunda). NTC’nin direncinin düşmesi sonucunda Vg’nin değeri yükselecek ve Vref ile belirtilen referans gerilimi aştığı anda opamp çıkışı pozitif olacaktır Lad1 sönüp Led2 yanacaktır.
Şekil 1.3’te verilen devrenin çalışma mantığını kullanan çok sayıda karşılaştırıcı, opamp paralel olarak ve her birinde basamaklı olarak artan referans gerilimi kullanıldığında Paralel tip ADC elde edilir. Paralel tip ADC’de çevrilecek olan analog sinyal tüm karşılaştırıcı girişlerine aynı anda paralel olarak uygulanır. Karşılaştırıcıların diğer girişlerine ise referans gerilimi uygulanır. Şekil 2.4’te verilen paralel tip ADC de uygulanan referans gerilimini 4 V olduğunu düşünürsek V3 noktasında 3 V, V2 noktasında 2 V ve V1 noktasında 1 V bulunmaktadır. Uygulanan analog gerilime bağlı olarak karşılaştırıcıların çıkışları lojik 0 ya da 1( pozitif olması lojik 1 durumudur) durumunu alır. Bu çıkışlar bir kodlayıcı devre ile ikili sayı sistemine çevrilerek dijital çıkışlar elde edilir.
Image
Şekil 2.4: Paralel tip ADC
Şekil 1.4’te verilen devrede Vin gerilimi 2.25 volt olursa 2 ve 3 numaralı opamplara uygulanan referans geriliminde büyük olacağında bu opampların çıkışı pozitif olacaktır.2.25 volt gerilim 3 numaralı opampın çıkışını pozitif yapmaya yetmeyecektir. Sırası ile A3 , A2 ,, A1(011) lojik değerlerini alacaktır.Bu değerde kodlandığında (10) çıkışı elde edilecektir.
2.2.2. Sayma Metotlu ADC
A-D çevirimde kullanılan bir diğer yöntem lineer rampa kaynağı, karşılaştırıcı ve sayıcılardan oluşmuş Sayma metotlu ADC çeviricilerdir. Lineer rampa kaynağı, değişmeyen eğimli bir referans voltajının sağlanması için kullanılır.
Çevirimin başlangıcında sayıcı reset, rampa kaynağı çıkışı 0V yapılır. Karşılaştırıcının + girişine uygulanan analog giriş gerilimi, girişinden büyük olduğundan çıkış yükseğe çekilecektir. Bu durumda rampa kaynağı tarafından rampa üretilmeye başlanacak sonra VE kapısının çıkışında tetikleme sinyali görüleceğinden sayıcı sayma işlemine başlayacaktır. Bu işlem rampa kaynağı tarafında üretilen rampa geriliminin, analog giriş geriliminden büyük olmasına kadar devam edecektir. Böylece karşılaştırıcı çıkış alçağa çekilecek, VE kapısının çıkışı lojik-0 olacak ve tetikleme sinyali gitmeyen sayıcı sayma işlemini bitirecektir. Kontrol devresi tarafından yetkilenen mandallar sayıcı verilerini saklayacaktır.
Image
Şekil 2.5: Sayma metotlu ADC
2.3. ADC Entegreleri
Analogdan dijitale çevirme işlemini yapan devreler entegre şeklinde piyasaya sürülür. www.alldatasheet.com internet sayfasından da ihtiyacımıza uygun A-D çeviricileri bulabiliriz. Bu A-D çeviricilerden bazıları şunlardır; ZN425E, ADC0800, ADC0804
2.3.1. ZN425E
Image
Şekil 2.6: ZN425E A/D çevirici
Bu entegre analog dijital çevirici olarak çalıştığında 4 nu lı ayağından clock palsi verilir ve içindeki 8 bitlik sayıcı devreye girer. Sayıcı 3 nu lı bacaktan resetlenebilir. 2 nu lu bacak ise entegrenin çalışma modunu ayarlamak için kullanılır. Sayıcıyı resetlemek için 3 numaralı ayaktaki RST girişi 0 yapılır. Entegreyi A-D çevirici olarak kullanmak için 14 numaralı analog çıkış bir karşılaştırıcının eviren girişine bağlanır. Karşılaştırıcının evirmeyen girişine ise ölçülecek analog gerilim uygulanır. Entegrenin daha detaylı incelenmesi 1.4.3 konusunda yapılmıştır.
2.3.2. ADC0800
8 bit dijital çıkış veren bir ADC entegresidir.(-5V,5V) ile 10V arasında analog giriş alır. Çıkışları 3 konumlu kilitli tampon üzerinden verilir.Giriş değişimine çıkışta tepki süresi 50 μs’dir.Clock girişine 50-800 kHz aralığında pals uygulanabilir. İç yapısında 256 paralel direnç , analog anahtarlar, seçim ve kontrol devresi ,karşılaştırıcı ve 8 bit üç konumlu tampon bulunur. Şekil 2.7’de bir analog girişin dijital karşılığını bulan devre şeması verilmiştir.
Image
Şekil 2.7: ADC0800 A/D çevirici Test Devresi
2.3.3. ADC0804
Analog dijital dönüştürücü olarak yaygın olarak kullanılan entegredir. Özellikleri arasında 8-Bit çözünürlük, 100-ms dönüşüm süresi,135-ns erişim süresi, sıfırlama gereksinimi yoktur, entegre içi saat üreteci (On-chip clock generator), tek 5 Volt’luk besleme gereksinimi, 0Volt – 5Volt arası giriş gerilimi, TTL ve CMOS uyumlu mikroişlemci kontrollü veya serbest çalışabilme, ardışıl yaklaşım tekniği ile dönüşüm sayılabilir. ADC0804; 8 bit’lik, ardışıl yaklaşımlı, 256R merdiven tipi devre modelini kullanan bir CMOS entegredir. 3 durumlu çıkış içeren ADC0804 entegresi, genel mikroişlemci veri yollarını sürebilecek şekilde dizayn edilmiştir. Mikroişlemciler, ADC0804’ü hafızada bir yer veya giriş-çıkış portu olarak görebilir. ADC0804’ün referans gerilimi, REF/2 bacağının açık olması durumunda Vcc gerilimi ile analog toprak arasındaki gerilimdir. Ayrıca REF/2 bacağına bağlanacak analog aralık ayar devresi ile daha küçük gerilim değerleri de referans gerilimi olarak seçilebilir. ADC0804, harici bir saat sinyali ile çalışabilir veya sadece ek bir direnç ve kondansatör ile entegrenin iç saat üretecinin sağlayacağı saat sinyali ile çalışabilir. ADC0804C entegresi, 00C ile +700C arasında çalışabilecek şekilde, karakterize edilmiştir. ADC0804 entegresinde dijitale dönüştürülecek analog gerilim; 6 nu’lu bacak Vin(+) ve 7 nu’lu bacak Vin(-) diferansiyel girişlerinden uygulanmalıdır. Uygulanan gerilim 0 (sıfır) veya negatif bir değer ise çıkışta alınacak değer 00000000’dır. Dijital ve analog topraklar birbirlerine bağlanabilir, fakat paraziti en aza indirmek için iki bacak da ayrı ayrı topraklanmalıdır. Şekil 2.7 de verilen devre ile bir sensörden elde edilen analog değerler dijital değere çevrilmesinde kullanılan devre şeması verilmiştir.
Image
Şekil 2.8: ADC0804 A/D çeviriciyle bir sensörden giriş alma devresi
2.4. Mikroişlemci Uyumlu ADC’ler
Mikroişlemciler dijital veri ile çalışan elemanlardır. Çalışma ortamından sensörler ile ölçülen değerlerin mikroişlemci tarafından değerlendirilmesi için dijital değerlere çevrilmesi gerekir. Ancak yukarıda anlatılan ADC devreleri ve bazı ADC entegrelerin mikroişlemciler ile uyumlu çalışması mümkün değildir. Mikroişlemciler ürettiği kontrol sinyalleri sayesinde çevre birimlerinin çalışmalarını idare edebilir. Bu nedenle mikroişlemciler ile uyumlu olan A-D’ler mikroişlemcinin data hatlarına bağlandığı gibi kontrol hatalarından da giriş kabul etmesi gerekmektedir. Bu amaçla üretilmiş A-D çevricilere mikroişlemci uyumlu ADC adı verilir. Şekil 2.8’ de bir sensör üzerinden ADC0804 entegresi ile mikroişlemciye veri aktarımı gösterilmiştir. Entegrenin 1,2,3 ve 5 numaralı bacakları mikroişlemci ile uyumlu çalışmayı sağlamak 11-18 arası bacakları ise veri girişi için kullanılmıştır.
Image
Şekil 2.9: ADC0804 A/D entegresinin mikroişlemci ile çalıştırılması

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.)

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencilerine tavsiyeler

Elektrik Elektronik Mühendisi adayı arkadaşlar (  Tekniker ve Teknisyen arkadaşlarım bunlar sizin içinde geçerli ) …

Raspberry Pi 4 B

Raspberry Pi 4, bir önceki model olan Raspberry Pi 3B+ üzerine oldukça fazla yenilik ile …

Bir cevap yazın