سمینار برق بررسی انواع ساختارهای مدارات آنالوگ به دیجیتال

سمینار برق بررسی انواع ساختارهای مدارات آنالوگ به دیجیتال

چکیده: 

در این مجموعه سعی شده است که به بررسی انواع ساختارهای مختلف که برای طراحی و ساخت مدارات مجتمع آنالوگ به دیجیتال استفاده می شود پرداخته شود. برای جمع آوری این مجموعه از مرجع های فراوانی استفاده شده است و تقریبا تمامی ساختارهای معمول مدارات آنالوگ به دیجیتال آورده شده و مورد تحلیل واقع شده است. البته ممکن است مواردی باشند که در اینجا نام برده نشده اند، که البته آنها نیز مشتقی از موارد گفته شده هستند. 

در این مجموعه ابتدا توضیحاتی در مورد ADC ها آورده شده است، سپس به معرفی ساختارهای مختلف پرداخته شده است. در این قسمت ها به بررسی نحوه عملکرد، اجزای مدار، مزایا و معایب ساختارها و همین طور مقایسه پرداخته شده است. ضمن اینکه نمونه هایی تجاری از هر ساختار مثال زده شده است و پارامترهای آن آورده شده است. ابتدا ساختار موازی سپس ساختار تقریب متوالی و پس از آن به ترتیب مبدل های ولتاژ به فرکانس، اجتماع تک شیب، متعادل کردن شارژ، اجتماع دو شیب، دلتا سیگما و خازن های سوئیچ شونده بررسی شده است. 

در انتهای بررسی انواع ساختارها و بررسی عملکرد مداری ساختارهای مختلف، به بیان چگونگی انتخاب یک مبدل آنالوگ به دیجیتال برای کاربردی خاص و همین طور پارامترهایی که باید مدنظر قرار داد پرداخته شده است. 

در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادات مطرح شده است. 

مقدمه: 

در دنیای امروز با گسترش روزافزون دنیای دیجیتال باید به دنبال پلی برای ایجاد ارتباط بین دنیای آنالوگ و دیجیتال باشیم. این پل از طریق مبدل های آنالوگ به دیجیتال ساخته می شود. تکنیک های بسیاری برای طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال وجود دارند که هرکدام از این تکنیک ها دارای امتیازات و محدودیت هایی هستند. در اینجا به معرفی برخی از این تکنیک ها در طراحی مدارات مبدل آنالوگ به دیجیتال پرداخته شده است. 

هرکدام از این تکنیک ها ملزومات مداری مربوط به خود را دارد. در بعضی از این تکنیک ها دقت بیشتر مورد نظر بوده و در بعضی دیگر سرعت و در بعضی مواقع هزینه و قیمت بیشترین نقش را دارد. ذکر این نکته ضروری است که قبل از طراحی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال باید دانشی کلی در باب انواع تکنیک های موجود داشت، تا با توجه به مزایا و محدودیت های این تکنیک ها و همین طور خصوصیات مبدل آنالوگ به دیجیتال، روشی برگزیده شود که بالاترین بازدهی را داشته باشد. همچنین برای رسیدن به بالاترین کارایی می توان از ترکیب این روش ها نیز استفاده کرد. 

در تقسیم بندی انواع مبدل های آنالوگ به دیجیتال، آنها را به دو قسم یک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم می کند. این مجموعه بر مبنای این تقسیم بندی نبوده و انواع ساختارهای مختلف به طور مستقل مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. 

فصل اول: انواع ساختارهای با اهمیت مبدل های آنالوگ به دیجیتال 

1-1) ساختار موازی Parallel encoder 

در این تکنیک سیگنال ولتاژ ورودی به صورت همزمان به ورودی همه مقایسه گرها داده می شود و ورودی دیگر این مقایسه گرها به ولتاژی که از طریق ولتاژ مرجع و با تقسیم مقاومتی ایجاد می شود داده می شود. خروجی مقایسه گرها به یک encoder داده می شود تا کد دیجیتال خروجی که متناسب با سیگنال آنالوگ ورودی است را ایجاد کند. شکل 1-1 زیر شماتیک مداری پایه برای این تکنیک است.