DAC ve ADC Nedir? Analog ve Dijital Sinyal

Birçok dijital sistemler de mantık değerleri olan 1’ler ve 0’lar ile çalışır. Binary(ikilik) sistemin basamakları olan bu değerler analog sistemler için anlamlı değildir. Ayrıca dijital değerlerin insanlar için daha kolay kullanılabilmesi için olan analog değerlere çevrilmesi gerekir.

ADC Nedir?

Bilgisayar ve dijital sistemler mantık değerleri olan 1 ve 0 ile çalışırlar. Binary sistemin’in basamakları olan bu değerler analog sistemler için anlamlı değildir. Analog devreler geniş bir gerilim bandında çıkış verebilirler. Sensör bulunduran herhangi  bir analog devre ortamdaki ölçülmekte değişime çıkış gerilimindeki veya akımındaki değer değişimi ile tepki verir. Ölçülen sıcaklığın veya ağırlığın insanlar için anlamlı olan sayı sistemleri ile ifade edilmesi gerekir. Örneğin 35°C 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.

analog dijital, DAC ve ADC Nedir? Analog ve Dijital Sinyal

Çalışma Prensibi

Bir analog sinyali 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.

analog dijital, DAC ve ADC Nedir? Analog ve Dijital Sinyal

DAC Nedir?

Birçok dijital sistemler de mantık değerleri olan 1’ler ve 0’lar ile çalışır. Binary(ikilik) sistemin basamakları olan bu değerler analog sistemler için anlamlı değildir. Ayrıca dijital değerlerin insanlar için daha kolay kullanılabilmesi için olan analog değerlere çevrilmesi gerekir.

analog dijital, DAC ve ADC Nedir? Analog ve Dijital Sinyal

Bilgileri dijital yani 1 ve 0 giriş olarak alan ve çıkışında giriş değerlerindeki değişime dayanarak farklı değerlerde akım veya gerilim üreten devrelere veya entegrelere dijital analog çevriciler ve bu dönüştürme işlemine de dijitalden analoga çevirme işlemi adı verilir. Dijital’ten analog’a çevirilerde giriş olarak birden fazla dijital değer alabilir. Dijital giriş değeri sayısı dijital analog çevricinin bağlı olduğu dijital devrenin çıkış sayısına eşittir.

LSB Nedir?

Dijital değerlerin daha fazla veri taşıması için çok sayıda bitin bir arada kullanılması gereklidir. Mesela, 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.

analog dijital, DAC ve ADC Nedir? Analog ve Dijital Sinyal

MSB Nedir?

Aynı 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.

Tam Skala

Dijital analog çeviricilerde giriş olarak kullanılan bit’lerin hepsinin 1 olması durumuna tam skala FS denir. Giriş olarak verilen tüm bit’ler anlamlandırıldığı için çıkış voltajı veya akımı maksimum değerde olacaktır.

Çözünürlük

Dijital analog çeviricilerin giriş değerlerindeki değişime gösterdiği minimum değişime çözünürlük 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.

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.

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.