Günümüz elektroniğinde en önemli kavramlarının başında sinyal kavramı bulunuyor. Sinyal olarak ifade edilen şey, aslında bilgi parçacıklarının taşındığı bir elektriksel işaret ve bu kavram sayesinde, elektronik cihazlar, çevresi ile iletişim halinde olup yapılacak işleri ve bu işleri yapması gereken zamanları belirliyor. Ama sorun şu ki çevremizde bulunan her sinyal aslında analog yapıda ve bilindiği üzere bilgisayar ve türevleri olan yapılar dijital bir yapıda çalışıyor. Bilgisayar ve ya herhangi bir mikrodenetleyicinin dış ortamda bulunan analog sinyali işleyebilmesi, yorumlayabilmesi için bu sinyali dijital ortama çevirmesi gerekiyor. Bu işlem için analog-dijital dönüştürücü kullanılıyor.
Öncelikli olarak analog ve dijital sinyal kavramları incelenirse bu çevrim daha kolay anlaşılabilir.
Analog Sinyal
Belirli bir değer aralığında ki her değeri alabilen ve süreklilik arz eden sinyallerdir. Evrenimizde bulunan her sinyal analog sinyaldir. Genellikle sinüs dalgası ile ifade edilir ve genlik-frekans ile ifade edilir. Dalga şeklinde bilgi iletir. Bu sinyale örnek olarak kuş sesi verilebilir.
Dijital Sinyal
Bilgisayarlar ile beraber tanınan bit yapısında çalışan sinyaldir ve bulundukları sistemlerin referans gerilimine göre lojik-0 ve ya lojik-1 değerini alır. Verileri iki biçimde taşıyor da denilebilir. Kare dalgalarla temsil edilir ve bozulmaya çok müsait değildir.
Analog-Dijital Dönüştürücü
Analog ortamda bulunan bu sinyali, dijital ortamda işleyebilmek için sinyale ADC(analog-dijital dönüştürücü) uygulanması gerekir. Bu işlem dış dünyayı bilgisayar ortamına aktarmak için zaruri bir gerekliliktir. Yukarıda bahsedildiği gibi sürekli olan bir analog sinyal belirli aralıkta ki her değeri alabilir ama bu değerin karşılığı dijital ortamda nasıl olacaktır? Bu sorunun cevabını ise dijital ortamda bulunan analog-dijital dönüştürücüler biriminin çözünürlüğü belirleyecek. Hemen bu işlem için basit bir matematiksel örnek üzerinden çözüm bulalım.
Varsayalım ki dış ortamda bulunan analog sinyalin genlik değeri 3.30 Volt. Elimizde ise 0-5 Volt arası örnekleme aralığına sahip 8 bitlik çözünürlüklü bir analog-dijital dönüştürücü birimi var. Burada basit bir matematiksel işlem ile sonuç bulgusunu elde edebiliriz. İlk olarak 8 bit ile ifade edilen en büyük sayıyı bulalım. Bu sayı 256 değeri(2^8). Bu değer bize 0-5 Volt arasının 256 eşit parçaya ayrılıp bu hassaslıkta işlem yapabileceği belirtir. Bu değerde yaklaşık olarak 0,019531 değerine karşılık geliyor. Peki dış ortamdan gelen 3.3 volt sinyalinin ADC sonucu ne olacaktır? Her bir basamak 0,019531 ise 3.3 Volt değerinin karşılığı da (3.3/0,019531) işlemi sonucunda 169 değeri olarak karşımıza çıkacaktır. Ama bu değer tam olarak 3.3000 Volt değerine karşılık gelmiyor. 3.31 değerindeki geriliminde ADC karşılığı 169 olacaktır. İşte burada da dönüştürücünün çözünürlük kalitesi etkili olur. Analog- dijital dönüştürücünün çözünürlüğü arttıkça hata payı azalır. Bu önem, aynı işlem basamaklarını uygulayarak 10bit,12 bit çözünürlük değerine göre hesaplanmış sonuçlarda görülebilir.
Kullanım Alanları
En temel kullanım alanlarından biri ses kayıt işlemleridir. Ses denilen olgu, analog bir sinyaldir ve bunun dijital ortamda saklanabilmesi için ilk öncelikle dijital bir dizi yapısına dönüştürülüp devamında bu dizinin kaydedilmesi gerekir. Kaydedilen dijital ses verisinin iki temel unsuru, dalga yüksekliği ve dalga frekansıdır. Devamında ise bu ses, bilgisayar ortamında çalıştırılacağı zaman hoparlör birimine gönderilip burada da DAC(Dijital-Analog Dönüştürücü) işlemine maruz bırakılıp oynatılır. İsminden anlaşılacağı gibi DAC, dijital sinyali analog sinyale çevirme amacı ile kullanılır.
Analog-dijital dönüştürücüler bir çok amaç doğrultusunda elektronik cihaz içerisinde de kendisine büyük bir kullanım alanı bulur. Elektronik cihazlar, fiziksel değişimleri çeşitli sensörler ile algılayıp kontrol edilmesini olanak sağlar. Sensörler, ağırlık, uzunluk, ışık şiddeti, sıcaklık, basınç, debi gibi fiziksel büyüklükleri, bunlarla orantılı akım veya gerilim cinsinden elektriksel değerlere dönüştürür.
Kaynakça
circuitdigest.com
techterms.com
wikipedia.org
