એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર - હેતુ, વર્ગીકરણ અને કામગીરીના સિદ્ધાંત

એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર (ADC) નામના ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણનો ઉપયોગ એનાલોગ સિગ્નલને ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે (વાંચી શકાય તેવા દ્વિસંગી કોડ પ્રકાર ક્રમમાં). એનાલોગ સિગ્નલને ડિજિટલમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયામાં, નીચેનાનો અમલ કરવામાં આવે છે: સેમ્પલિંગ, ક્વોન્ટાઇઝેશન અને કોડિંગ.

સેમ્પલિંગ એ ચોક્કસ અંતરાલો અને એક બીજાને અનુસરતા ઘડિયાળના સંકેતોની અવધિ સાથે સંકળાયેલા સમયની ક્ષણો પર પડતા વ્યક્તિગત (સ્વચ્છ) મૂલ્યોના સમય-સતત એનાલોગ સિગ્નલમાંથી નમૂના લેવા તરીકે સમજવામાં આવે છે.

ક્વોન્ટાઈઝેશનમાં સેમ્પલિંગ દરમિયાન પસંદ કરાયેલ એનાલોગ સિગ્નલના મૂલ્યને નજીકના ક્વોન્ટાઈઝેશન લેવલ સુધી ગોળાકાર કરવાનો સમાવેશ થાય છે, અને ક્વોન્ટાઈઝેશન લેવલનો પોતાનો ક્રમ નંબર હોય છે, અને આ સ્તરો નિશ્ચિત ડેલ્ટા વેલ્યુ દ્વારા એકબીજાથી અલગ પડે છે, જે ક્વોન્ટાઈઝેશન સ્ટેપ સિવાય બીજું કંઈ નથી.

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, સેમ્પલિંગ એ સ્વતંત્ર મૂલ્યોની શ્રેણી તરીકે સતત કાર્યને રજૂ કરવાની પ્રક્રિયા છે, અને પરિમાણીકરણ એ સિગ્નલ (મૂલ્યો) નું સ્તરોમાં વિભાજન છે. કોડિંગ માટે, અહીં કોડિંગ એ કોડના પૂર્વનિર્ધારિત સંયોજન સાથે પરિમાણના પરિણામે મેળવેલા ઘટકોની સરખામણી તરીકે સમજવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજને કોડમાં રૂપાંતરિત કરવાની ઘણી પદ્ધતિઓ છે. વધુમાં, દરેક પદ્ધતિમાં વ્યક્તિગત લાક્ષણિકતાઓ છે: ચોકસાઈ, ઝડપ, જટિલતા. રૂપાંતરણ પદ્ધતિના પ્રકાર અનુસાર, ADC ને ત્રણમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે

• સમાંતરે

• સુસંગત,

• સીરીયલ-સમાંતર.

દરેક પદ્ધતિ માટે, સમય જતાં સિગ્નલને રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા તેની પોતાની રીતે આગળ વધે છે, તેથી તેનું નામ. ક્વોન્ટાઇઝેશન અને એન્કોડિંગ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે તેમાં તફાવત રહેલો છે: રૂપાંતરિત સિગ્નલના ડિજિટલ પરિણામની અંદાજિત સીરીયલ, સમાંતર અથવા સીરીયલ-સમાંતર પ્રક્રિયા.

સમાંતર એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટરનો આકૃતિ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. સમાંતર ADC એ સૌથી ઝડપી એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ટર છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સરખામણી ઉપકરણોની સંખ્યા (ડીએ તુલનાકારોની કુલ સંખ્યા) એડીસીની ક્ષમતાને અનુરૂપ છે: ત્રણ તુલનાકારો બે બિટ્સ માટે પૂરતા છે, ત્રણ માટે સાત, ચાર માટે 15, વગેરે. રેઝિસ્ટર વોલ્ટેજ વિભાજક સતત સંદર્ભ વોલ્ટેજની શ્રેણી સેટ કરવા માટે રચાયેલ છે.

ઇનપુટ વોલ્ટેજ (આ ઇનપુટ વોલ્ટેજનું મૂલ્ય અહીં માપવામાં આવે છે) એકસાથે તમામ તુલનાકારોના ઇનપુટ્સ પર લાગુ થાય છે અને આ પ્રતિકારક વિભાજક મેળવવા માટે પરવાનગી આપે છે તે તમામ સંદર્ભ વોલ્ટેજની સરખામણીમાં.

જે તુલનાકર્તાઓ નોન-ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ સંદર્ભ કરતા વધારે વોલ્ટેજ સાથે આપવામાં આવે છે (વિભાજક દ્વારા ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટ પર લાગુ કરવામાં આવે છે) તેઓ આઉટપુટ પર એક તર્ક આપશે, બાકીના (જ્યાં ઇનપુટ વોલ્ટેજ સંદર્ભ કરતા ઓછું અથવા તેની બરાબર છે) શૂન્ય) શૂન્ય આપશે.

પછી એક એન્કોડર જોડાયેલ છે, તેનું કાર્ય પ્રમાણભૂત, પર્યાપ્ત રીતે સમજી શકાય તેવા દ્વિસંગી કોડમાં રાશિઓ અને શૂન્યના સંયોજનને રૂપાંતરિત કરવાનું છે.

સીરીયલ કન્વર્ઝન માટે ADC સર્કિટ્સ સમાંતર કન્વર્ટર સર્કિટ કરતાં ઓછા ઝડપી હોય છે, પરંતુ તેમની પાસે એક સરળ પ્રાથમિક ડિઝાઇન છે. તે તુલનાત્મક, AND લોજિક, ઘડિયાળ, કાઉન્ટર અને ડિજિટલ-ટુ-એનાલોગ કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.

આકૃતિ આવા ADC ની રેખાકૃતિ દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે તુલનાત્મક સર્કિટના ઇનપુટ પર લાગુ થયેલ માપેલ વોલ્ટેજ બીજા ઇનપુટ (સંદર્ભ) ના રેમ્પ સિગ્નલ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે કાઉન્ટર ઘડિયાળ જનરેટરના કઠોળની ગણતરી કરે છે. તે તારણ આપે છે કે માપેલ વોલ્ટેજ ગણતરી કરેલ કઠોળની સંખ્યાના પ્રમાણસર છે.

ત્યાં શ્રેણી-સમાંતર ADCs પણ છે, જ્યાં એનાલોગ સિગ્નલને ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાને અવકાશમાં અલગ કરવામાં આવે છે, તેથી તે તારણ આપે છે કે લઘુત્તમ જટિલતા સાથે મહત્તમ ટ્રેડ-ઓફ ઝડપ પ્રાપ્ત થાય છે.