مقاله درباره مبدلهای انالوگ به دیجیتال

اختصاصی از اس فایل مقاله درباره مبدلهای انالوگ به دیجیتال دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقاله درباره مبدلهای انالوگ به دیجیتال،فرمت ورئ، تعداد صفحه11

مقدمه:

ازسال 1960 با توجه به توسعه نیمه هادی ها ، پردازش اطلاعات به صورت دیجیتال اهمیت بیشتری پیدا کرد و ساخت و استفاده از مدارهای آنالوگ روبه افول گذاشت . با پیدایش میکروپروسسورها انقلابی در زمینه پردازش دیجیتال به وقوع پیوست که تا ده سال پیش از آن حتی قابل تصور نبود .

تقریباََ تمام اطلاعات مورد پردازش پارامترهای فیزیکی ای هستند که در اصل ماهیت آنالوگ دارند ، مانند : فشار، دما ، سرعت ، شتاب ، شدت نور ، ... بنابراین درهرمورد این اطلاعات آنالوگ با استفاده از مبدلهایADC  به معادل دیجیتالشان تبدیل شوند .

تبدیل آنالوگ به دیجیتال در سیستم های پردازش سیگنال :

بطور کلی فرایند تبدیلA/D یک سیگنال آنالوگ نمونه برداری شده و نگهداشته شده را به یک کلمه دیجیتال که نماینده سیگنال آنالوگ است تبدیل می کند . تاکنون چندین مبدل آنالوگ به دیجیتال ساخته شده که هریک مشخصات مربوط به خود را دارند .

مهمترین این مشخصات عبارتند از : سرعت ، صحت ، هزینه . 

قبل از هر چیز باید متذکر شویم که عمل تبدیل آنالوگ به دیجیتال احتیاج به صرف زمان بیشتری از تاخیر مبدلهای D/A دارد ؛ تا وقتی که تمامی بیتهای مقدار دیجیتال به دست نیامده اند ، مقدار آنالوگ (ورودی ) نباید تغییر کند . ولی ، می دانیم که تغییرمی کند ؛ چاره این است که در فواصل زمانی معین نمونه هایی از دامنه سیگنال آنالوگ بگیریم و بدون تغییر ذخیره نماییم و پس از ارزیابی کامل نمونه را حذف و نمونه جدیدی را تهیه و ذخیره کنیم . این عمل توسط مداری به نام مدار نمونه گیر و نگهدارنده 1(S/H) انجام می گیرد . این مقدار باید قبل از مبدلهای A/D در مدار قرارگیرد . شکل یک صورت نمایشی از یک مدار S/H را نشان می دهد .

عمل نمونه گیری و نگهداری (S/H) معمولاً به وسیله یک سوئیچ برای نمونه برداری و یک خازن برای نگهداری و یک ‚‚ میانگیر،، برای جلوگیری از تخلیه خازن انجام می شود . به این ترتیب که سوئیچ S1 در لحظه خاصی بسته می شود و خازن C را در زمان کوتاهی به وسیله سیگنال آنالوگ شارژ می کند . این زمان به قدری کوتاه است که در طول آن دامنه سیگنال آنالوگ تغییر چندانی نمی کند . وقتی سوئیچ 1S باز می شود . خازن به موازات خود امپدانس بزرگی می بیند و لذا نمی تواند تخلیه شود . ضمناً ، در طرف دیگر خازن نیز میانگیر به کار گرفته شده است که با امپدانس ورودی زیاد خود مانع تخلیه خازن از آن طرف می شود . در صورتی که خازن به وسیله سیگنال نمونه ورودی شارژ کامل شود (ولتاژ آن به اندازه دامنه نمونه باشد ) ، سیگنال نمونه جدید (کمتر یا بیشتر از قبلی) دو باره آن را به اندازه جدید تغییر می دهد . ولی ، اگر عرض بالس آنقدر کم باشد و یا خاذن جمع آنقدر بزرگ باشد که فرصت شارژ کامل بدست نیاید (عرض پالس کمتر از T )  ، ولتاژ جدید روی ولتاژ قبلی در خازن جمع و ذخیره می شود ، که در نهایت این ولتاژ بستگی به ولتاژ قبلی خواهد داشت . در چنین حالتی ، باید سوئیچ 2S  را به خازن اضافه کنیم تا پس از خاتمه تبدیل و قبل از نمونه برداری بعدی ، با اتصال کوتاه کردن خازن باعث تخلیه آن شود . این مدار را می توان به صورت جزء به جزء ساخت ، ولی ، ضمناً مدارهای مجتمعی به نام S/H وجود دارند که دقیقاً همین اعمال را انجام می دهند .

عمل تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال شامل چهار مرحله متوالی نمونه برداری  ، نگهداری و سپس ، ارقامی کردن و رمزکردن است ، که این اعمال لزوماً به صورت جداگانه انجام نمی شود . بلکه به طور معمول عمل نمونه برداری و نگهداری به طور همزمان به وسیله یک مدار S/H و عمل تبدیل به رقم و رمز نیز به وسیله قسمت اصلی مدار A/D انجام می شود . حال چند نمونه معمول این مبدل شرح داده می شود .

فهرست:

مقدمه:

1           مبداهای موازی

2 –       مبدل موازی متوالی :

3 _ مبدل VTF  :

4 – _ مبدل VTF  :   مبدل تقریب تدریجی : 

5 –       مبدل شمارنده :

6 –       مبدل ردگیر :

7 –       مبدل تک شیب :

8 _ مبدل شیب دوگانه :

9 _ مبدل ولتاژ به فرکانس :

10 – مبدل مدولاتور دلتا :

11 – مبدل ADM   :

دانلودمقاله انالوگ

اختصاصی از اس فایل دانلودمقاله انالوگ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 
در این رساله یک مبدل آنالوگ به دیجیتال folding طراحی شده است. این مبدل آنالوگ به دیجیتال دقت 8 بیت دارد و سرعت نمونه برداری آن در حدود MS/s100 است. این مبدل توسط تکنولوژی 25/0 ، CMOSدیجیتال طراحی شده است و ولتاژ تغذیه آن 5/2 ولت می‌باشد. در این پروژه تمام شبیه سازیها توسط HSPICE انجام شده است. همچنین مدل شبیه سازی 49 level می‌باشد که توسط شرکت سازنده در اختیار ما قرار گرفته است. در این شبیه سازی گوشه های پروسس و عوامل mismatch مورد تحلیل قرار گرفته است.
یکی از مزیت های بسیار مهم این تکنولوژی هزینه ساخت بسیار پایین آن است. زیرا این تکنولوژی 25/0 ، یک تکنولوژی دیجیتال است و ما در این پروژه یک مدار آنالوگ با کیفیت بالا را با استفاده از تکنولوژی ارزان دیجیتال طراحی کرده ایم.
کلمات کلیدی:
نسبت Inter polation Ratio : Interpolation
نردبان مقاومتی : Resistive Ladders
بازده تولید: Yield
سیستمهای تصویر برداری مافوق صوت: Ultrasound Imaging Systems
نسبت folding : Folding Ratio
تقویت کننده های Folding : Folding Amplifiers
تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال
مقدمه
عصری را که در آن زندگی می کنیم به جرات می توان بیش از هر چیز، عصر پردازش سیگنالها دانست.سیگنالهای مورد پردازش ، علیرغم ماهیت گسسته از دیدگاه ما پیوسته فرض می شوند و طبیعتی آنالوگ به خود می گیرند. تا پیش از آنکه سیستمهای دیجیتال پا به عرصه وجود بگذارند سیگنال ها با تغییراتی از قبیل تغییر سطح ، تقویت و یا تضعیف می توانستند به سیستمهای پردازشگر وارد شوند.
از هنگامی که سیستمهای پردازشگر دیچیتال مطرح شده اند این مسئله نیز به همراه آن مطرح شد که چگونه می توان یک سیگنال آنالوگ را به یک سیستم دیجیتال وارد کرد و به طور متقابل ، چگونه باید سیگنالهای دیجیتال خارج شده از سیستمهای دیجیتال را به دنیای آنالوگ تحویل داد. در اینجا بود که ضرورت ساخت مبدلهای آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ احساس شد و انواع مختلفی از مبدلهای فوق معرفی شد. ارائه طرحهای جدید و ایده های نو به منظور بهبود کیفیت این مدارها تا امروز ادامه دارد و به نظر می رسد تا زمانی که سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال وجود داشته باشند، این مبدلها به پیشرفت خود ادامه دهند.
امروزه به دلیل مزیت های عمده پردازش سیگنال های دیجیتال، طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال مورد نظر می باشند . این مزیت های عمده باعث شد هاند که تکنولوژی مدارهای مجتمع در جهت طراحی مدارهای دیجیتال توسعه داده شوند . پایین آوردن ولتاژ منبع تغذیه ، کم کردن سطح لازم برای ساخت تراشه از جمله پیشرفت های تکنولوژی های حاضر می باشند اما به دلیل اینکه دنیای واقعی یک طبیعت آنالوگ است ، بایستی طراحی مبدلهای آنالوگ به دیجیتال نیز با ولتاژهای پایین و در کنار مدارهای دیجیتال در داخل یک تراشه صورت گیرند. طراحی مدارهای دیجیتال با استفاده از تکنولوژیCMOS به علت قابلیت مجتمع سازی بالا،توان مصرفی کم و قیمت پایین به روشی متداول برای ساخت مبدل های آنالوگ به دیجیتال در آمده است.
طراحان مدارهای مجتمع همواره به دنبال کاهش ویژگیهایی همچون وزن و حجم و توان مصرفی و افزایش ویژگیهایی همچون کارایی و سرعت و دقت در آنها بوده اند. توان مصرفی یکی از ویژگیهای مهم در دستگاههای الکترونیکی خصوصاٌ انواع قابل حمل آن می باشد. با ساخت مدارهای دیجیتالCMOS و تکامل هر چه بیشتر تکنولوژی VLSI و روشهای طراحی مدارهای مجتمع دیجیتال، طراحی و ساخت مدارهای دیجیتال با توان مصرفی کم و دیگر ویژگیهای مناسب چندان مشکل نیست. به همین علت با گذشت زمان مدارهای دیجیتال در اکثر قسمتها جایگزین مدارهای آنالوگ شده اند . با وجود این همواره برای برقراری ارتباط بین این مدارات دیجیتال و دنیای خارج به برخی از مدارهای واسط آنالوگ نیاز داریم ..مبدل های آنالوگ به دیجیتال ودیجیتال به آنالوگ یکی از این مدارهای واسط می باشند. در مبدل های آنالوگ به دیجیتال ابتدا سیگنالهای آنالوگ از دنیای خارج گرفته می شود و پس از تقویت(یا تضعیف) و عبور از مدارهای خاصی به مبدل یا مبدل های آنالوگ به دیجیتال اعمال می شوند وسیگنال آنالوگ به دیجیتال تبدیل می شود این سیگنالها سپس به قسمت پردازش دیجیتال ارسال می شود تا پردازشهای لازم توسط پردازشگر دیجیتال سیگنال که اغلب یک میکروپروسسور یا واحد پردازش یک میکروکنترلر می باشد، انجام شود.سیگنالهای حاصل از پردازش دیجیتال به صورت دیجیتال هستند که برای ارسال به تجهیزات آنالوگ بایستی توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ به حالت مناسب(آنالوگ با توان مناسب) تبدیل شوند.
یک مبدل آنالوگ به دیجیتال وسیله ای است که مقادیر دنیای واقعی(آنالوگ) را به کدهای دیجیتال تبدیل می کند تا امکان پردازش دیجیتال سیگنال های ورودی وجود داشته باشد.سیگنالهای آنالوگ دارای طیف پیوسته ای هستند.کار یک مبدل آنالوگ به دیجیتال ، تبدیل یک بازه به چند زیر بازه است .که به هر کدام از این زیر بازه ها معمولا یک پله گفته می شود. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال که به اختصار ADC ،A/D می نامیده می شود یک مدار الکتریکی داخلی است که سیگنال های پیوسته را به اعداد دیجیتالی گسسته تبدیل می کند.
به طور کلی ،ADC یک وسیله ی الکترونیکی است که ولتاژ(یا جریان ) آنالوگ ورودی را به یک عدد دیجیتالی تبدیل می کند.دیجیتال خروجی می تواند از رویه کدهای مختلفی مانند سیتم دودویی یا مکمل دوم باینری استفاده کند .اگر چه که برخی از وسایل غیر الکترونیکی را نیز می توان به عنوان ADC در نظر گرفت
یک مبدل دیجیتال به آنالوگ هم وسیله ای است که مقادیر دیچیتال حاصل از پردازش دیچیتال سیگنال را به مقادیر آنالوگ تبدیل می کند تا امکان ارسال سیگنال ها به دنیای واقعی (آنالوگ) وجود داشته باشد. در واقع عکس عمل A/D توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ انجام می شود
مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال نقش مهمی به عنوان رابط بین دنیای آنالوگ و دیجیتال ایفا می‌کنند و مقدم بر هرگونه پردازش سیگنال است. مهمترین ویژگی‌های این المان قیمت پایین، اندازه کوچک و خصوصاً توان مصرفی پایین آن است. طراحی آسنکرون این المان، بدون کلاک و بر اساس تدبیر عبور از سطح قادر به تحقق ویژگی‌های فوق است. در این پروژه به بررسی تحلیلی مسأله عبور از سطح پرداخته، و رابطه بین نرخ بیش نمونه‌برداری (OSR)، تعداد سطوح و فاصله بین سطوح برای یک سیگنال گوسی با پهنای باند محدود محاسبه شده است و در ادامه دو روش دیگر برای نمونه‌گیری عبور از سطح معرفی گردیده است. در روش اول، نمونه‌برداری عبور از سطح تنها به کمک دو سطح که خود را با تغییرات سیگنال ورودی تطبیق می‌دهند، صورت می‌گیرد. در این روش از نواحی غیرفعال سیگنال که همبستگی زیادی دارند، نمونه‌های کمتری گرفته می‌شود و بنابراین تعداد متوسط نمونه‌ها کاهش می‌یابد. به بیان دیگر، این روش نمونه‌هایی با محتوای اطلاعاتی بالاتر تولید می‌نماید. در روش پیشنهادی دوم، فاصله بین دو سطح در روش اول، متناسب با شیب سیگنال ورودی تغییر پیدا می‌کند که باعث می‌گردد نمونه‌برداری عبور از سطح که ماهیتی آسنکرون دارد، یکنواخت‌تر گردد. در ادامه، الگوریتم تکرار به عنوان یک رهیافت مؤثر، برای بازسازی سیگنال از روی نمونه‌های غیریکنواخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. الگوریتم تکرار در دو حالت سیستم معکوس (Inverse System) و نمونه‌برداری غیریکنواخت (Non-Uniform Sampling) برای هر سه نوع نمونه‌برداری عبور از سطح و به منظور بهبود عملکرد این مبدل‌ها مورد استفاده قرار گرفته، و پیچیدگی‌های مربوطه مقایسه گردیده است. سپس ساختار مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال سیگما- دلتا مطرح شده و با استفاده از الگوریتم تکرار و قرار دادن مدولاتور و مدولاتور سیگما- دلتا در حلقه تکرار، عملکرد این مبدل‌ها به طور محسوسی بهبود یافته است. در ادامه به مقایسه توأم بهبود عملکرد و پیچیدگی مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال عبور از سطح و سیگما- دلتا پرداخته شده است.
نمونه‌برداری
با استفاده از تبدیل فوریه می‌توان نشان داد که اگر از یک سیگنال آنالوگ با بسامد 2 برابر حداکثر بسامد موجود در آن نمونه‌برداری کنیم، می‌توان با استفاده از مقادیر به دست آمده، سیگنال اصلی دقیقاً بازسازی کرد. به بسامد دو برابر مزبور بسامد نایکویست گفته می‌شود و در سیستم‌های عملی جهت ملاحظات خاصی 2.2 در نظر گرفته می‌شود. حاصل نمونه‌برداری از سیگنال آنالوگ را سیگنال گسسته گویند.
کوانتیزه‌سازی
سیگنال گسسته را جهت دیجیتال‌سازی باید به مقادیر خاصی محدود کرد، به این عملیات، کوانتیزه‌سازی گویند. یک دلیل کوانتیزه سازی آن است که دستگاه‌های کنونی قدرت تشخیص صد در صد یک سیگنال و ذخیره سازی آن را ندارند.
دیجیتال سازی
سیگنال کوانتیزه را به صورتهای مختلف می‌توان دیجیتال (یعنی به رشتهٔ صفر و یک) تبدیل کرد، که این خود اساس پیدایش دانش کدینگ است. هر سطح کوانتیزه را به صورتهای مختلف می‌توان دیجیتال کرد. این شیوه مربوط به علوم تازه کشف شده توسط بشر بنام داشاقینگ است که بیشتر مورداستفاده دانشجویان است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   15 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید