एनालॉग टू डिजिटल कन्वर्टर: वर्किंग, टाइप्स, 7 एप्लीकेशन

सामग्री

डिजिटल कनवर्टर (ADC) के अनुरूप

· डिजिटल कनवर्टर के एनालॉग का कार्य सिद्धांत

डिजिटल कनवर्टर के अनुरूप के विद्युत प्रतीक

· एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर और स्पष्टीकरण के प्रकार

· डिजिटल कनवर्टर के अनुरूप के अनुप्रयोग

एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर का परीक्षण

· एक एडीसी आई.सी.

एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर की परिभाषा और अवलोकन

डिजिटल कनवर्टर का एक एनालॉग एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है। जैसा कि नाम की भविष्यवाणी है, आपूर्ति की गई एनालॉग सिग्नल को एक डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है जो आउटपुट पर उत्पन्न होता है। एनालॉग सिग्नल जैसे कि माइक्रोफोन द्वारा रिकॉर्ड की गई आवाज को एनालॉग-से-डिजिटल कनवर्टर का उपयोग करके डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जा सकता है। 

डिजिटल कनवर्टर के एक एनालॉग को एडीसी और ए से डी कनवर्टर, आदि के रूप में भी जाना जाता है।

एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर का कार्य करना

एक एनालॉग सिग्नल को समय-निरंतर और निरंतर-आयाम संकेत के रूप में परिभाषित किया गया है। उसी समय, एक डिजिटल सिग्नल को असतत-समय और असतत-आयाम संकेत के रूप में परिभाषित किया गया है। एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर की मदद से एनालॉग सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में बदला जाता है। परिवर्तन के कई चरण हैं, जैसे नमूनाकरण, परिमाणीकरण, और अन्य। प्रक्रिया निरंतर नहीं है; इसके बजाय, यह आवधिक है और इनपुट सिग्नल की स्वीकार्य बैंडविड्थ को सीमित करता है।

Nyquist-Shannon पर आधारित एक एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर काम करता है सैंपलिंग प्रमेय. इसमें कहा गया है कि - एक इनपुट सिग्नल को उसके सैंपल आउटपुट से रिकवर किया जा सकता है, अगर सैंपलिंग रेट इनपुट सिग्नल में मौजूद उच्चतम फ़्रीक्वेंसी कंपोनेंट से दोगुना या उसके बराबर हो।

एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर के प्रदर्शन को मापने के लिए कई पैरामीटर हैं। आउटपुट सिग्नल की बैंडविड्थ, शोर अनुपात के संकेत कुछ पैरामीटर हैं।

एक एडीसी का विद्युत प्रतीक

नीचे का प्रतीक एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर (ADC) का प्रतिनिधित्व करता है।

एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर्स के प्रकार

इनपुट एनालॉग सिग्नलों का डिजिटल सिग्नल में रूपांतरण विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। आइए चर्चा करते हैं इनमें से कुछ विस्तार से प्रकार -

A. फ्लैश एडीसी

फ्लैश एडीसी को डिजिटल कन्वर्टर के प्रत्यक्ष-रूपांतरण प्रकार के एनालॉग के रूप में जाना जाता है। यह एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स के सबसे तेज़ प्रकारों में से एक है। इसमें एक वोल्टेज विभक्त सीढ़ी से जुड़े इनवर्टिंग टर्मिनलों और एनालॉग इनपुट सिग्नल से जुड़े गैर-इनवर्टिंग टर्मिनलों के साथ तुलनाकर्ताओं की एक श्रृंखला शामिल है।

जैसा कि सर्किट से पता चलता है, अच्छी तरह से मेल खाने वाले प्रतिरोधों की एक सीढ़ी एक संदर्भ या दहलीज वोल्टेज के साथ जुड़ी हुई है। प्रतिरोधों की सीढ़ी के प्रत्येक नल पर एक तुलनित्र का उपयोग किया जाता है। फिर एक प्रवर्धन चरण होता है, और उसके बाद, कोड को बाइनरी मान (0 और 1) के रूप में उत्पन्न किया जाता है। एक एम्पलीफायर भी उपयोग किया जाता है। एम्पलीफायर तुलनित्रों से वोल्टेज अंतर को बढ़ाता है और तुलनित्र ऑफसेट को भी दबाता है।

यदि मापा वोल्टेज थ्रेसहोल्ड वोल्टेज से ऊपर है, तो बाइनरी आउटपुट एक होगा, और अगर मापा वोल्टेज बाइनरी काम से कम है तो 0 होगा।

हाल ही में सुधार किए गए एडीसी को डिजिटल त्रुटि सुधार प्रणाली, ऑफसेट अंशांकन के साथ संशोधित किया गया है, और इसके अलावा, वे एक छोटे आकार के हैं। ADCs अब एकीकृत सर्किट (ICs) में उपलब्ध हैं।

इस प्रकार के एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स की उच्च नमूना दर है। इस प्रकार, यह उच्च आवृत्ति उपकरणों में अनुप्रयोग है। रडार, वाइड-बैंड रेडियो, विभिन्न परीक्षण उपकरण का उपयोग करके पता लगाना उनमें से कुछ हैं। नंद फ्लैश मेमोरी एक सेल में 3 बिट्स को स्टोर करने के लिए फ्लैश टाइप एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स का भी उपयोग करता है।

फ़्लैश प्रकार ADCs ऑपरेशन की गति में सबसे तेज हैं, सर्किट में सरल हैं, और रूपांतरण क्रमिक रूप से बदले जाते हैं। हालांकि, विभिन्न प्रकार के एडीसी की तुलना में इनकी तुलना में काफी संख्या की आवश्यकता होती है।

B. क्रमिक अनुमोदन प्रकार ADC

क्रमिक सन्निकटन प्रकार ADC एक अन्य प्रकार का एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर है जो डिजिटल डोमेन में रूपांतरण से पहले परिमाणीकरण स्तरों के माध्यम से द्विआधारी खोज का उपयोग करता है।

पूरी प्रक्रिया को विभिन्न उप-प्रक्रियाओं में विभाजित किया गया है। एक पर्याप्त और होल्ड सर्किट है, जो एनालॉग इनपुट लेता है, विन। फिर एक है तुलनित्र जो इनपुट एनालॉग वोल्टेज की तुलना करता है आंतरिक डिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर के साथ। एक क्रमिक-सन्निकटन रजिस्टर (एसएआर) भी है, जो क्लॉक पल्स और तुलनित्र डेटा के रूप में इनपुट लेता है।

SAR को मुख्य रूप से MSB (सबसे महत्वपूर्ण बिट) को लॉजिक हाई या 1 बनाने के लिए शुरू किया गया है। यह कोड डिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर को प्रदान किया जाता है, जो आगे एनालॉग समकक्ष प्रदान करता है तुलनित्र सर्किट सैंपल किए गए एनालॉग इनपुट सिग्नल की तुलना में। यदि वोल्टेज इनपुट वोल्टेज से अधिक है, तो तुलनित्र बिट को रीसेट करता है। वरना बिट को वैसे ही छोड़ दिया जाता है। उसके बाद, अगले बिट को एक डिजिटल पर सेट किया जाता है, और पूरी प्रक्रिया फिर से तब तक की जाती है जब तक कि क्रमिक-सन्निकटन रजिस्टर के प्रत्येक बिट का परीक्षण नहीं हो जाता। अंतिम आउटपुट एनालॉग इनपुट सिग्नल का डिजिटल संस्करण है।

क्रमिक-सन्निकटन प्रकार के दो प्रकार के एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स उपलब्ध हैं। वे हैं - काउंटर प्रकार और सर्वो ट्रैकिंग प्रकार।

इस प्रकार के एडीसी अन्य प्रकार के एडीसी की तुलना में सबसे सटीक परिणाम देते हैं।

C. एकीकृत प्रकार ADC

जैसा कि नाम का तात्पर्य है, इस प्रकार के एडीसी निरंतर-समय और निरंतर आयाम इनपुट एनालॉग सिग्नल को एक डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए एक इंटीग्रेटर (एक इंटीग्रेटर) का उपयोग करते हैं। संचालन एम्पलीफायर जो एक सामान्य इनपुट सिग्नल लेता है और समय-एकीकृत आउटपुट सिग्नल देता है)।

इनपुट टर्मिनल पर एक अज्ञात एनालॉग इनपुट वोल्टेज लगाया जाता है और एक निश्चित अवधि के लिए रैंप की अनुमति दी जाती है, जिसे रन-अप अवधि के रूप में जाना जाता है। विपरीत ध्रुवीयता का एक पूर्व-निर्धारित संदर्भ वोल्टेज तब इंटीग्रेटर सर्किट पर लागू होता है। जब तक कि इंटीग्रेटर शून्य के रूप में आउटपुट नहीं देता है, तब तक रैंप करने की भी अनुमति है। इस समय को रन-डाउन अवधि के रूप में जाना जाता है।

रन-डाउन समय आमतौर पर एडीसी की घड़ी की इकाइयों में मापा जाता है। तो, लंबे समय तक एकीकरण के परिणामस्वरूप उच्च रिज़ॉल्यूशन होता है। समाधान के साथ समझौता करके इस प्रकार के कनवर्टर की गति में सुधार किया जा सकता है।

चूंकि गति और संकल्प व्युत्क्रमानुपाती होते हैं, इस प्रकार के कन्वर्टर्स को डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग या ऑडियो प्रोसेसिंग एप्लिकेशन नहीं मिलते हैं। अधिमानतः, उनका उपयोग डिजिटल माप मीटर (एमीटर, वोल्टमीटर, आदि) और अन्य उपकरणों में किया जाता है जहां उच्च सटीकता महत्वपूर्ण है।

इस प्रकार के एडीसी में दो प्रकार के चार्ज होते हैं - डिजिटल कनवर्टर और दोहरी-ढलान एडीसी के लिए एनालॉग संतुलन।

डी। विल्किंसन एडीसी

- डीएच विल्किंसन ने पहली बार इस प्रकार के एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर को वर्ष 1950 में डिजाइन किया था।

सबसे पहले, संधारित्र को चार्ज किया जाता है। एक तुलनित्र इस स्थिति की जाँच करता है। उस निर्दिष्ट स्तर पर पहुंचने के बाद, अब संधारित्र रैखिक रूप से निर्वहन करना शुरू कर देता है, एक रैंप सिग्नल का उत्पादन करता है। इस बीच एक गेट पल्स भी शुरू किया जाता है। गेट पल्स बाकी समय के लिए रहता है जबकि कैपेसिटर डिस्चार्ज होता है। यह गेट पल्स आगे एक रैखिक गेट का संचालन करता है जो आगे उच्च आवृत्ति की एक थरथरानवाला घड़ी से इनपुट प्राप्त करता है। अब, जब गेट पल्स ऑन होता है, तो एड्रेस रजिस्टर द्वारा कई क्लॉक दाल की गिनती की जाती है।

ई। समय स्ट्रेच एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर (टीएस - एडीसी):

इस प्रकार के एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर को इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य तकनीक की एक संयुक्त तकनीक पर कार्य किया जाता है।

यह एक बहुत ही उच्च बैंडविड्थ सिग्नल को डिजिटल कर सकता है जो एक सामान्य एडीसी का उपयोग करके नहीं किया जा सकता है। इसे अक्सर "फोटोग्राफिक टाइम स्ट्रेच डिजिटाइज़र" कहा जाता है।

यह न केवल डिजिटल के अनुरूप है, बल्कि इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे उच्च-थ्रूपुट रीयल-टाइम उपकरणों के लिए भी उपयोग किया जाता है।

अन्य कई प्रकार के अन्य एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स हैं।

• डेल्टा-एन्कोडेड एडीसी
• पाइपलाइज्ड एडीसी,
• सिग्मा-डेल्टा ADC,
• समय-दखल ADCs आदि।

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एडीसी के आवेदन

डिजिटल कनवर्टर का एनालॉग इस आधुनिक युग में सबसे महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में से एक है। यह डिजिटलकरण का युग है, लेकिन हमारी दुनिया वास्तविक समय में एनालॉग है। डिजिटल डोमेन में एनालॉग डेटा को परिवर्तित करना इस समय की आवश्यकता है। यही कारण है कि वे इतने महत्वपूर्ण हैं। ADC के कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं - 

A. डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग

- एनालॉग क्षेत्र से डिजिटल क्षेत्र में डेटा के संपादन, संशोधन, प्रसंस्करण, भंडारण और परिवहन के लिए एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर्स आवश्यक हैं। माइक्रोकंट्रोलर, डिजिटल ऑसिलोस्कोप और महत्वपूर्ण सॉफ्टवेयर इस डोमेन में एप्लिकेशन ढूंढते हैं। डिवाइस जैसे डिजिटल ऑसिलोस्कोप बाद में उपयोग के लिए तरंगों को स्टोर कर सकते हैं, जबकि एक एनालॉग ऑसिलोस्कोप नहीं कर सकता।

B. माइक्रोकंट्रोलर

- माइक्रोकंट्रोलर एक डिवाइस को स्मार्ट बनाता है। वर्तमान में, लगभग सभी माइक्रोकंट्रोलर्स के अनुरूप डिजिटल कन्वर्टर्स उनके अंदर होते हैं। सबसे आम उदाहरण Arduino हो सकता है। (यह एक ATMega328p माइक्रोकंट्रोलर पर बनाया गया है) Arduino 'analogRead ()' का एक उपयोगी कार्य प्रदान करता है, जो एनालॉग इनपुट सिग्नल लेता है और ADC द्वारा उत्पन्न डिजिटल डेटा लौटाता है।

C. वैज्ञानिक उपकरण

- एडीसी विभिन्न आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों और प्रणालियों को बनाने के लिए उपयोगी हैं। पिक्सेल, रडार प्रौद्योगिकियों और कई रिमोट सेंसिंग सिस्टम के डिजिटलीकरण के लिए डिजिटल इमेजिंग एक उदाहरण है। सेंसर जैसे उपकरण तापमान, प्रकाश की तीव्रता, प्रकाश की संवेदनशीलता, हवा की नमी, वायु दबाव, एक विलयन के pH आदि को मापने के लिए एक एनालॉग सिग्नल का उत्पादन करते हैं। ये सभी एनालॉग इनपुट एडीसी द्वारा एक आनुपातिक डिजिटल आउटपुट उत्पन्न करने के लिए परिवर्तित किए जाते हैं।

डी। ऑडियो प्रोसेसिंग:

-एडीसी का ऑडियो प्रोसेसिंग के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। संगीत का डिजिटलीकरण संगीत की गुणवत्ता को बढ़ाता है। एनालॉग आवाजें माइक्रोफोन के माध्यम से रिकॉर्ड की जाती हैं। फिर उन्हें एडीसी का उपयोग करके डिजिटल प्लेटफॉर्म में संग्रहीत किया जाता है। कई धुनें रिकॉर्डिंग स्टूडियो में रिकॉर्ड होती हैं पीसीएम या डीएसडी प्रारूप और फिर डिजिटल ऑडियो प्रस्तुतियों के लिए नीचे नमूना। इनका उपयोग टेलीविजन और रेडियो पर प्रसारण के लिए किया जाता है।

एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर का परीक्षण

एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर का परीक्षण करने के लिए, सबसे पहले, हमें डिजिटल आउटपुट डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए एनालॉग इनपुट वोल्टेज स्रोत और इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरण की आवश्यकता होती है। कुछ एडीसी को भी संदर्भ संकेतों के स्रोत की आवश्यकता होती है। ADC का परीक्षण करने के लिए कुछ पैरामीटर हैं।

उनमें से कुछ हैं -

• शोर अनुपात (SNR) के लिए संकेत,
• कुल हार्मोनिक विरूपण (THD),
• अभिन्न अभिन्नता (INL),
• डीसी ऑफसेट त्रुटि,
• डीसी त्रुटि,
• शक्ति अपव्यय आदि।

एडीसी आई.सी.

ADCs बाज़ार में IC के रूप में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले कुछ एडीसी आईसी हैं एडीसी0808, एडीसी0804, एमपीसी3008, आदि। वे रास्पबेरी पाई और अन्य प्रोसेसर जैसे उपकरणों में एप्लिकेशन ढूंढते हैं या डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट जहां एक एडीसी की जरूरत है।

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सुदीप्त रॉय

नमस्ते, मैं सुदीप्त रॉय हूं। मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स में बी.टेक किया है। मैं इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र के लिए समर्पित हूं। मुझे एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में गहरी रुचि है। मेरा लेखन सभी शिक्षार्थियों को सटीक और अद्यतन डेटा प्रदान करने के लिए समर्पित है। किसी को ज्ञान प्राप्त करने में मदद करने से मुझे बहुत खुशी मिलती है।
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