چه چیزی ADC است

ADC چیست؟

تعریف مبدل آنالوگ به دیجیتال

مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دستگاهی است که سیگنال آنالوگ پیوسته را به سیگنال دیجیتال گسسته تغییر می‌دهد. 

 فرآیند ADC

• نمونه‌برداری و نگهداری

• کوانتایز و کدگذاری

نمونه‌برداری و نگهداری

در فرآیند نمونه‌برداری و نگهداری (S/H)، سیگنال پیوسته نمونه‌برداری شده و برای مدت کوتاهی ثابت نگه داشته می‌شود. این کار باعث حذف تغییرات در سیگنال ورودی که می‌تواند دقت تبدیل را تحت تأثیر قرار دهد می‌شود. نرخ نمونه‌برداری حداقل باید دو برابر بیشترین فرکانس سیگنال ورودی باشد.

کوانتایز و کدگذاری

برای درک کوانتایز، ابتدا می‌توانیم اصطلاح «دقت» در ADC را بررسی کنیم. دقت کوچک‌ترین تغییر در سیگنال آنالوگ است که منجر به تغییر در خروجی دیجیتال می‌شود. این در واقع خطای کوانتایز را نشان می‌دهد.

V → محدوده ولتاژ مرجع

2N → تعداد حالات

N → تعداد بیت‌ها در خروجی دیجیتال

کوانتایز فرآیند تقسیم سیگنال مرجع به چندین سطح گسسته یا کوانتوم و سپس تنظیم سیگنال ورودی با سطح صحیح است.

کدگذاری یک کد دیجیتال منحصر به فرد به هر سطح گسسته (کوانتوم) سیگنال ورودی اختصاص می‌دهد. فرآیند کوانتایز و کدگذاری در جدول زیر نشان داده شده است.

از جدول بالا می‌توانیم مشاهده کنیم که فقط یک مقدار دیجیتال برای نمایش کل محدوده ولتاژ در یک بازه استفاده می‌شود. بنابراین، خطایی رخ می‌دهد که به آن خطای کوانتایز می‌گویند. این نویزی است که توسط فرآیند کوانتایز معرفی می‌شود. در اینجا خطای کوانتایز بیشینه

بهبود دقت ADC

برای بهبود دقت ADC، معمولاً دو روش استفاده می‌شود: افزایش دقت و افزایش نرخ نمونه‌برداری. این در شکل زیر (شکل ۳) نشان داده شده است.

نوع‌ها و کاربردهای ADC

مبدل تقریب متوالی: این مبدل سیگنال ورودی را در هر مرحله متوالی با خروجی یک DAC داخلی مقایسه می‌کند. این نوع گران‌قیمت‌ترین نوع است.

مبدل دو شیبی: این مبدل دقت بالایی دارد اما عملکرد آن بسیار کند است.

مبدل پایپ‌لاین: این مبدل مشابه مبدل فلاش دو مرحله‌ای است.

مبدل دلتا-سیگما: این مبدل دقت بالایی دارد اما به دلیل نمونه‌برداری بیش از حد کند است.

مبدل فلاش: این سریع‌ترین مبدل ADC است اما بسیار گران‌قیمت است.

سایر: رامپ پله‌ای، ولتاژ به فرکانس، ظرفیت‌سويیچ، ردیابی، تعادل بار، و ریزولور.

کاربردهای ADC

• همراه با ترانسدیوسر استفاده می‌شود.

• در کامپیوتر برای تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال استفاده می‌شود.

• در تلفن‌های همراه استفاده می‌شود.

• در میکروکنترلرهای استفاده می‌شود.

• در پردازش سیگنال دیجیتال استفاده می‌شود.

• در اسکوپ‌های ذخیره‌سازی دیجیتال استفاده می‌شود.

• در ابزارهای علمی استفاده می‌شود.

• در تکنولوژی بازتولید موسیقی و غیره استفاده می‌شود.