En Sık Kullanılan Digital Analog Dönüştürücüler

Dijital sistemler, bilgiyi daha güvenli ve daha hızlı işleyip değerlendirebilmektedir. Sayısal sistemde değerlendirilen bilginin tekrar dış dünyaya aktarılması analog olabilmektedir. Şimdi, dijital değerlerin analog değerlere çevrilmesi gereken durumlara yakından göz atalım.

A- A+

16.03.2022 tarihli yazı 4680 kez okunmuştur.

Elektronikte gerilim ve akım genellikle, bir değer aralığında sürekli olarak değişir. Sayısal devrelerde ise sinyaller iki seviyenin birindedir. Bu seviyeler ikilik 1 veya 0 değerlerini temsil eder. Bir analog-dijital çevirici (ADC), giriş analog gerilimini temsil eden bir sayısal değer elde eder. Bir dijital analog çevirici (DAC) ise sayısal değeri analog gerilimine geri çevirir.

Kullanım alanlarına bakacak olursak; birçok farklı alanda değerlendirildiğini söylemek mümkündür. Özellikle sanayi ve endüstriyel alanlarda yaygın şekilde kullanılır. Aynı zamanda birçok değişik müzik ses sistemlerinde de önemli bir potansiyel teşkil etmektedir. Bunun nedeni farklı bitlerde kapasiteye sahip olan bu sistem, aynı zamanda filtreleme ve yumuşak bir geçiş imkanı da vermektedir. Böylece özellikle ses sistemlerinde oldukça etkin bir kullanım imkanı sağlamaktadır. Böylece analog sinyaller digital sinyali dönüştürmek suretiyle kontrol edilir ve istenilen ayar yapılabilir. Bazı kaynaklarda bu dönüştürücüler kısaca A/D şeklinde de bilinmekte ve ifade edilmektedir.

Sayısal analog çevrim birçok farklı yöntemle gerçekleştirilebilir. Bunlardan en sık kullanılan ve uygulaması rahatlıkla yapılabilen 2 türünden bahsedeceğiz.

İkilik Ağırlıklı Direnç Digital Analog Dönüştürücü

En temel tür sayısal-analog çevirici ikilik ağırlıklı dirençlerin bir op-amp elemanının girişlerine bağlanması ile elde edilmiş bir toplayıcı devresidir. Şekil 1’de dört-bitlik ikilik ağırlıklı sayısal analog çevirici devresi gösterilmektedir. Devrede sayısal veriler D3, D2, D1 ve D0 anahtarlarının durumları ile belirlenir. D3 anahtarı dört bitlik sayısal verinin en anlamı değerli (MSB) bitini, D0 ise en düşük değerlikli (LSB) bitini göstermektedir.

►İlginizi Çekebilir: Sinyal Çeviriciler ve Özellikleri

Örnek Durum

D0 anahtarı kapalı iken anahtar logic D3=0, D2=0, D1=0, D0=1 durumundadır. Op-amp iç empedansı çok yüksek olduğundan içinden akım akmayacaktır Bu durumda giriş akımı Iin=0’dır. Evirmeyen giriş toprağa bağlandığından, eviren giriş 0V’ta tutulacaktır. Bu durumda çıkış ifadesi aşağıdaki gibi olur.

►İlginizi Çekebilir: HDMI Teknolojisi Nedir?

Geri kalan tüm durumlar için şekilde verilen direnç değerlerine uygun değerler verildiğinde sonuçlar tablodaki gibi olur.

►İlginizi Çekebilir: D ijital ve Analog Zaman Saati Nedir?

R/2R Merdiven Tipi Digital Analog Dönüştürücü

Bir diğer tip D/A dönüştürücü metodu dört bitlik R/2R merdiven tipi D/A dönüştürücüdür. Sadece iki direnç değeri kullanılarak ikilik ağırlıklı akımlar üretilir. Devreden akan ikilik ağırlıklı akımlar, op-amp ve geri besleme direnci (RF) yardımı ile girişle orantılı çıkış gerilimine çevrilirler. Devre oldukça karışık görünmesine rağmen basit direnç oranlarından dolayı oldukça kolaydır. Bunun nedeni anahtarların durumuna göre Thevenin eşdeğer durumlarının hesaplanması gerekmektedir.

Örnek Durum

D1 anahtarının +5V‘luk referans gerilimine (D1=1), diğer anahtarlar ise toprağa bağlanırsa (D3=0, D2=0, D0=0), bu durumda giriş verisi (0010)2 olacaktır ve R3 direncinin solundaki bütün dirençler 2R’lik bir eşdeğer dirence indirgenecektir. Devrenin R8 direncinden itibaren Thevenin eşdeğeri bulunursa; VTH=1,25V ve R8 direncine seri RTH=R direncini elde ederiz. Eviren giriş toprağa bağlı olduğundan R7 direnci üzerinden akım akmayacaktır. Bu durumda çıkış gerilimi;

Vout= -VTH*(RF/(RTH+R8))= -1.25*(2R/(R+R))=-1.25V

Aynı devre üzerinden geri kalan tüm logic ifadeleri tek bir tabloda gösterecek olursak;

Sonuç olarak günümüz dünyasında üretilen birçok özel elektronik kartların çıkış noktası aynı anda milyonlarca bitlik veriyi işleyebilen bu dönüştürülerdir. Zamanla gelişen teknoloji sayesinde bu dönüştürücüler daha da evrilerek özel kartlar halinde sunulmaya başlanmıştır. Bunlardan bazıları FPGA, DSP, Ardunio, Raspberry Pi vs. gibi aynı anda birden fazla bitlik veriyi işleyen dönüştüren kartlardır. Bu kartlar digital ve analog sinyalleri çok yüksek hızlarda ve bir mikrodenetleyici yardımı ile istenilen bilgileri kontrol etmemize yaramaktadır. Ancak hepsinin en temel yapısı yukarıda bahsettiğimiz dönüştürü mantığından yola çıkarak üretilmişlerdir.

Kaynak:

► tr.lambdageeks.com/digital-to-analog-converter-dac/

► devreyakan.com/r-2r-merdiven-tipi-dac-r-2r-dac/

► ee.tek.firat.edu.tr/sites/ee.tek.firat.edu.tr/files/LJ1B5_%20ADC_DAC_2.pdf

► geta-electronic.com/uretim/rs232/Gt2801.htm