SAYISAL - ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

(DIGITAL – ANALOG CONVERTER)

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

Hasan YILMAZ

DAC (DIGITAL ANALOG CONVERTER) TANIMI

VE KULLANIM ALANLARI

1 ve 0 gibi dijital bilgileri giriş olarak alan ve çıkışında giriş değerlerindeki değişime göre farklı değerlerde akım veya gerilim üreten devrelere veya entegrelere dijital analog çevriciler ve bu dönüştürme işlemine de dijitalden analoga çevirme işlemi adı verilir.

DAC’lar bilgi işleyen cihazlarda(dijital sistemler, mikroişlemciler, bilgisayarlar, MP3 çalar ,CD çalar , ses sistemleri v.b.) kullanılır.

KAVRAMLAR

Dijital verilerin analog veriye çevrilmesinde

analog çıkışın değerinin belirlenmesinde etkili

olan bazı esaslar ve kavramlar vardır. Çevrim

işleminin daha iyi anlaşılması için öncelikle bu

kavramlar aşağıda açıklanmıştır.

LSB : Digital giriş işareti olarak girilen bitlerden

çıkışa en az etkisi olan bit LSB(Least Significant

Bit) olarak adlandırılır.Bu bit binary sayı siteminde

en sağdaki bittir.

MSB: Dijital giriş işareti olarak girilen bitlerden

çıkışa en fazla etki eden bite MSB (Most

SignificantBit) adı verilir. Bu bit ise en soldaki bittir.

GİRİŞ

Sayısal sistemlerin sensör aygıtlarıyla bağlantısını

sağlamak, eğer sensörler kendi içlerinde sayısal ise

kolaydır. Anahtarlar, röleler ve kod çözücüler, kendi

sinyallerinin doğasından gelen 0-1’ler nedeniyle kapı

devreleri ile kolayca bir arada çalışabilir. Bununla birlikte,

analog sinyaller işe karışınca bağlantıları kurmak daha da

karmaşıklaşır. Gerek duyulan şey, analog sinyalleri

elektronik olarak sayısal (ikilik) birimlere çevirmektir.

Analog sinyallerin sayısal sistemlerde işlenmesi ve tekrar

kullanılması için önce analog-sayısal dönüştürücü (ADC),

sonra sayısal-analog dönüştürücü (DAC) kullanılır.

Bir ADC’nin girişi gerilim veya akım gibi analog bir elektrik

sinyali iken çıkışı ikilik sayıdır. Şekil 1.1a’de ADC bağlantı

şekli verilmiştir.

Diğer tarafta bir DAC girişi ikilik sayıdır ve çıkışı analog

gerilim veya akım olur. Şekil 1.1b’de bağlantı şekli

verilmiştir.

A.1. R/2NR DAC

İkilik girişi olan DAC devresi, dönüştürücü (toplayıcı)

opamp devresinin bir çeşididir. Klasik bir (eviren toplayıcı

devresi) dönüştürücü toplayıcı devresi, kazancı kontrol

etmek için negatif geri besleme kullanan bir opamptır.

Birden çok giriş gerilimi ve bir çıkış gerilimi vardır. Çıkış

gerilimi, giriş gerilimi toplamının zıt kutuplu değeridir.

Çıkış geriliminin bulunması için devrede

kullanılan direnç değerleri, ve opampın

kazancı önemlidir. Opamp kazancı Av olarak

gösterilir. Av = Vçık / Vgir veya Av = Rf / Rgir

formülleri ile bulunur.

Toplayıcı devresinin çıkış gerilimi

Vçık = -Rf(I1 + I2 + I3)’ tür.

Buna göre akım değerleri;

I1 = -R

I2 = -R olarak bulunur.

I3 = -R

Vçık = -R1 (I1 + I2 + I3) formülünde akım değerleri yerine konursa;

Vçık = -Rf ( + + ) olarak bulunur. Rf parantez içi ile çarpılırsa;

Vçık = - (V1 + V2 + V3 )

şeklinde bulunur. Devrede bulunan tüm direnç değerleri eşit ise (R1 = R2 = R3 = Rf) çıkış gerilimi Vçık = - (V1 + V2 + V3)’tür.

A.2. R/2R DAC

İkilik girişli DAC için bir diğer alternatif, R/2R

DAC’dir. Bu devrede aynı değerli dirençler

kullanılır. R/2nR DAC dizaynının dezavantajı,

gerekli olan dirençlerin farklı değerlerde ve

kesinlikle doğru (her bir bit için farklı bir direnç)

değerde olması gerektiğidir. Stok ve yapım

sırasındaki kolaylık göz önüne alındığında daha

az sayıda farklı direnç kullanmak üretimi

basitleştirir.

R/2nR DAC için tek bir direnç değeri kullanılmak

istenirse, dirençler seri olarak bağlanarak devre

yeniden kurulur (Şekil 1.8).

DAC ENTEGRELERİ

Belli bir görevi yapmak üzere üretilen

standart DAC entegre devreleri vardır.

1) DAC 0800

DAC0800 entegresi yüksek hızda çalışan 8 bit

dijital veriyi analog veriye çeviren bir entegre

devredir. Simetrik bir güç kaynağı

beslenmelidir. Referans geriliminin 40’da 1’i

kadar çıkışı etkiler.

1) DAC 0800

2) MC1408

Çok popüler ve ucuz bir entegre devre D-A çeviricidir.

MC1408 standart 16 bacaklı DIP paket olarak gelir ve +5V ’luk Vcc ile minimum -5V, maximum -15V ‘luk Vee gerilimi gerektirir.

MC1408’de, bir R/2R merdiven tipi D/A çevirici, akım yükseltecinden gelen referans akımını, 8 ikilik ağırlıklı akıma böler.

Bipolar transistör anahtarlar (A1-A8), girişlerindeki ikilik bilgiye göre ikilik ağırlıklı akımları çıkış hattına bağlar. En yüksek değerlikli biti taşıyan girişin A1, en düşük değerlikli taşıyan girişin A8 ile gösterilmiştir.

MSB ve LSB etiketlendirilmeleri normal etiketlendirilmenin tersinedir. Bu nedenle kullanılacak bir entegrenin veri sayfası dikkatle incelenmelidir.

2) MC1408

3 ) ZN425E

ZN 425E entegresi hem analog dijital hem de dijital analog çevrim için kullanılabilen bir entegredir.

Entegre 8 no lu ayağından uygulanan 5V gerilimle çalışır. 8 bit dijital girişe sahiptir.Kendi ürettiği 2.5V referans gerilimine sahiptir.

Dijital analog çevrimi sırasında clock palsine gerek duymaz. Analog dijital çevirici olarak çalıştığında 4 no lu ayağından clock palsi verilir ve içindeki 8 bitlik sayıcı devreye girer.Sayıcı 3 no lu bacaktan resetlenebilir.

2 no lu bacak ise entegrenin çalışma modunu ayarlamak için kullanılır.

3 ) ZN425E