ADC Devrelerinde Pratik Düşünceler ADC nin belki de en önemli örneği çözünürlüğüdür. Çözünürlük dönüştürücü tarafından elde edilen ikili bitlerin sayısıdır. Çünkü ADC devreleri birçok kesikli adımdan birinin çözümü ve sürekli değişken olan analog sinyallerini alır, ve toplamda kaç tane böyle adım olduğunu bilmek önemlidir. Örneğin, 10-bit çıkışlı bir ADC sinyal ölçümünün eşsiz 1024 (2 10 ) tane durumunu gösterir. 0% dan 100% e ölçüm aralığının üstünde 1024 eşsiz ikili sayıların çıkışı dönüştürücü tarafından gösterilecektir(0000000000 dan 1111111111 e, içleyen). 11-bit li ADC, 0% ve 100% aralığındaki sinyal ölçümlerinin birçok eşsiz durumunun da iki katına çıkacağı sunularak, ve çıkış olarak iki katını verecektir (2048, veya 2 11 ). Çözünürlük data doğrulama sistemi için çok önemlidir(devre elektronik şekilde fiziksel ölçümleri kaydetmek ve açıklamak için tasarlanmıştır.).10-bit ADC li bir cihaz kullanarak 40-fit uzunluklu depodaki suyun yüksekliğini ölçüyor olduğumuzu düşünelim. Depodaki suyun 0 fit olduğunda ölçüm 0% olur, 40-fit olduğunda ölçüm 100% olur. Çünkü ADC 10 bitlik ikili data ile sabitlenmiştir, ve depoda verilen bir miktar suyun seviyesini mümkün 1024 durumu göze alarak açıklayacaktır. ADC nin her bir adımında fiziksel açıdan su seviyesinin ne kadar olacağını belirlemek, 0 dan 1024 aralığında mümkün durumlardaki, bu aralık sayısı 1023 tür (1024 ten bir az), adım sayılarıyla 40 fit lik ölçüm uzunluğunu bölmeye ihtiyaç duyarız. Bunu yaparak, her adımda 0.039101 fit lik bir şekil elde ederiz. Bu da her bir adımda 0.46921 inç e eşittir. ADC nin her ikili sayısı su seviyesinin yarım inç inden daha az olarak sunulmuştur. 0.039101 fit basamak değeri (0.46921 inç) cihazların ölçebileceği en küçük depo seviyesi olarak belirlenir. Bu mesafe, 40 fit lik ölçme mesafesinin 0.1% inden daha az bir miktardır Her nasılsa bazı uygulamalarda bu yeterli olmayabilir. Bu cihazın depo seviyesindeki değişimi belirleyebilmek için bir
inç in onda biri miktarında olması gerektiğini düşünelim. 40 fit lik mesafede ölçümü sürdürsün ve çözünürlük derecesini başarsın diye, 10 dan daha fazla ADC bitli bir cihaza ihtiyacımız vardır. Kaç tane ADC biti gerekli olduğunu belirlemek için, İlk önce 40 fit içinde kaç tane 1/10 inç olduğunu belirlemek gerekir. Bunun cevabı 40 fit içerisinde 40/(0.1/12), veya 4800 1/10 inç adımdır. Böylece, ikili sayma aralığında en az 4800 kesikli adım için yeterli bite sağlamaya ihtiyaç duyarız. 10 bit bize 1023 adım verir, ve bunu 2 nin 10 uncu kuvvetinden (2 10 = 1024) bir çıkararak hesaplama ile bulunur. Bu matematiksel prosedüre devam ederek, 2 11-1 = 2047, 2 12-1 = 4095, ve 2 13-1 = 8191. 13 bit gereğinden fazlayken, 12 bit aniden 4800 adım için gerekli miktara düşer, Bu yüzden, en az 13 bit çözünürlüklü bir cihaza ihtiyacımız vardır. ADC devresinin diğer önemli bir düşünce örnek frekans ve dönüştürme oranıdır. Dönüştürücü yeni ikili sayıyı çıkış verdiğinde bu hızı basitleştirir. Çözünürlükte olduğu gibi, Bu düşünce ADC nin özel bir uygulamasına bağlanır.dönüştürücü, su deposunun seviyesinin ölçümünde olduğu gibi düşüksinyal-değişimlerini ölçmek için kullanılırsa, Mümkün olduğu kadar düşük frekansa sahip olup daha iyi işleyebilirdi. Aksine, saniyede bir kaç bin defa döngü yapan sayısallaştırılmış ses sinyal frekansı kullanılırsa, Dönüştürücünün oldukça hızlı çalışması gerekir. Düzenli örnek aralıklarıyla başarılı-yaklaşım ADC' nin bir çeşidi, ADC dönüşüm oranının sinyal çeşidine göre grafiği aşağıda gösterilmiştir: Burada, düşük-sinyal değişimi için, örnek oranı genel şeklini almasından daha iyidir. Fakat, aynı örnek zamanı ile bu örnek düşünülür:
Örnek periyodu çok uzun olduğunda(çok yavaş), Analog sinyalinin değerli ayrıntıları kaçacaktır. Özellikle dikkat edilmelidir ki, analog sinyalin önceki oranlarında, doğru şekli tekrar üretmek için sayısal çıkış anlamlı derecede başarısız olur. Analog dalga yapısının ilk bölümünde bile, sayısal üretim doğru dalga yapısından anlamlı oranda uzaklaşır. ADC'nin örnek zamanı analog dalga yapısındaki hassas değişimleri alabilmek için yeterince hızlı olması kesinlikle gereklidir. Data doğrulama terminolojisinde, en yüksek-frekanslı dalga yapısı ADC'nin örnek frekansının yarısına eşit olan Nyquist frekansı olarak adlandırılan değeri teorik olarak alabilir. Böylece, ADC devresi 5000Hz lik bir örnek frekansa sahip olursa, yüksek-frekanslı dalga yapısı başarılı bir şekilde çözebilecek ve Nyquist frekansı 2500 Hz olacaktır. Bir ADC, o ADC için Nyquist frekansını aşan bir frekansta analog giriş sinyali tarafından etkilenirse, Dönüştürücü sayısallaştırılmış yanlış düşük frekans sinyali çıkışı verecektir. Bu olay sahteleştirmek olarak adlandırılır. Sahteleştirmenin nasıl oluştuğunu gösteren şekil aşağıda verilmiştir:
Çıkış dalga yapısının periyodunun giriş dalga yapısınınkinden daha uzun (daha yavaş) olduğuna ve bu iki dalga şekli neden aynı şekilde olmadığına dikkat edilmelidir: Bir ADC için Nyquist frekansının kesin maksimum bir frekans limiti olduğu anlaşılmalıdır. ve kolay ölçülebilen en yüksek frekans bilinmez. Örnek frekansın 1/10 u veya 1/5 inden daha büyük frekansı başarılı bir şekilde çözebilen bir ADC düşünülmemesi güvenlidir. Sahteleştirmenin kolay önlemi ADC'nin girişinden önce uygulanabilir sınırdan daha fazla sinyal frekanslarını önleyen düşük-geçişli bir filtre yerleştirmektir, Bu yolla, ADC devresinin bileşenleri düzenli frekansları görmesi engellenecek ve böylece onları sayısallaştırmaya çabalamayacağız. Genel olarak, çıkışta yanlış sinyaller olarak görülen ve sahteleştirilmiş dönüştürülmeyen sinyaller gibi düşünülmesi daha iyidir. ADC çalışmasının diğer bir ölçüm şekli düzeltme basamağıdır. Bu, analog girişindeki ani ve büyük değişimleri eşleştirmek için ADC'nin çıkışını nasıl bir hızlılıkta değiştirdiğinin bir ölçüsüdür. Özellikle bazı dönüştürücü teknolojilerinde, düzeltme basamağı ciddi sınırlandırmadır. Bunu bir örneği, tipik olarak hızlı güncelleme periyoduna sahip fakat ters orantılı bir şekilde yavaş düzeltme basamağına sahip bir şekilde işleyen dönüştürücüdür. İdeal bir ADC çok iyi bir çözünürlük için bir çok bite sahip, aydınlatıcı-hızlı hareketlilikleri gösterebilir, ve basamakları aniden düzeltebilir olmalıdır. Maalesef gerçek dünyada bu şekilde bir ADC bulunmamaktadır.tabi ki, bu doğal yapıların her biri ekstra devre karışıklıkları içinde hem de yüksek saat hızlarında çalışan arttırılmış bileşenli özel ve/veya devre tasarımları bakımından çözülebilir.farklı ADC teknolojileri farklı güçlere sahiptir. En iyiden en kötüye sırlanmış özetleri aşağıdaki gibidir: Çözünürlük/karışıklık oranı: Tek-eğim tamamlama, çift-eğim tamamlama, sayıcı, işleyiş, başarılı yaklaşım, flash.
Hız: Flash, işleyiş, başarılı yaklaşım, tek-eğim tamamlama&sayma, çift eğim tamamlama. Düzeltme basamağı: Flash, başarılı-yaklaşım, tek-eğim tamamlama&sayma, çift eğim tamamlama, işleyiş. Diğer faktörlere bağlı olan bu farklı ADC teknolojilerinin sıralanışını lütfen akıldan çıkarmayın. Basamak değişiminin yapısına bağlı olarak düzeltme basamağında ADC'nin nasıl değiştiğini örnek olarak verebiliriz. İşleyen ADC de bütün basamak değişimlerine, tek-eğimli veya sayıcı ADC yüksekten-düşüğe basamak değişimi düşük-ten-yükseğe basamak değişiminden hızlı olduğu kaydedilen, karşı tutumu eşit ve yavaştır. Başarılı-yaklaşım ADC'ler her hangi bir analog sinyalinin çözümünde eşit hızlılıktadır, fakat, sinyal her bir saat atışı basamağındaki çözünürlükten yavaş ise işleyen ADC başarılı-yaklaşım ADC'yi sonuç olarak yenecektir. Tamamlayıcı dönüştürücüleri sayıcı dönüştürücülerine kıyasla daha fazla çözünürlük/karışıklığına göre sıraladım, Fakat bu, kaliteli analog tamamlayıcı devrelerinin tasarımı üretimi kaliteli sayıcı-temelli dönüştürücülere ihtiyaç duyan DAC'lerden daha az karışık olduğunu farz eder. Diğerleri bu kabullenim ile aynı fikirde olmayabilir.