Delta-Sigma (ΔΣ) ADC Tekniği

Bu yönteme Sigma- Delta (ΣΔ) analog dijital dönüştürücü de denilmektedir. Yeni entegre devrelerde en çok kullanılan popüler bir yöntemdir. Çok yüksek doğrulukta ve çözünürlükte dönüşüm yaparlar. Çıkışında kullanılan dijital filtreler ve sayıcı saat frekansı değiştirilerek analog sinyalin türüne göre ADC özellikleri (çevrim frekansı ve çözünürlüğü) değiştirilebilir. Çözünürlük arttıkça çevrim süresi uzamaktadır. Giriş sinyalinin bant genişliği düşük olduğunda daha iyi sonuçlar verir. Köprü devresi ile birlikte kullanılarak çok hassas A/D dönüşümleri yapılabilir. Load cell, termokupl, vb. transdüserlerin çıkışlarını dijitale dönüştürmek için genellikle kullanılan bir yöntemdir.

Delta- sigma AD dönüştürücü devresi; integral alıcı, karşılaştırıcı, D Flip-Flop, geri besleme, dijital filtre ve kodlayıcı kısımları

Delta- sigma AD dönüştürücü devresi; integral alıcı, karşılaştırıcı, D Flip-Flop, geri besleme, dijital filtre ve kodlayıcı kısımlarından oluşur. D Flip-Flop ve geri besleme devresi bir bitlik DAC gibi çalışmaktadır. İntegral alıcı opamp ile örnekleme yapılır ve her alınan örnek geri besleme devresi sayesinde bir önceki örnek ile karşılaştırılır. Sürekli artan bir giriş sinyalinde karşılaştırma sonucu arka arkaya “1”ler oluşur ve D FF çıkışı “111…” şeklindedir. Sürekli azalan bir giriş sinyalinde karşılaştırma sonucu arka arkaya “0”lar oluşur ve D FF çıkışı “000…” şeklindedir. Giriş değişmediği durumda D FF çıkışı “101010…” şeklindedir.

Böylece giriş analog sinyali, bir bitlik modülleri seri dijital değere dönüştürülmüş olur. Dijital filtre ve kodlayıcı devreleri kullanılarak istenilen bit sayısında paralel dijital çıkışlar düzenlenir. Dijital filtre ve kodlayıcı devreleri seri ve paralel kaymalı kaydedicilerden oluşur. Bazı delta-sigma ADC’ler programlanabilir yapıda entegre olarak üretilmekte böylece filtre derinliği ve çıkış bit sayısı ayarlanabilmektedir.

image006

Yukarıdaki görselde 3 farklı tekniğin gürültü etkisi gözlemlenebilir. A figüründe sıradan bir Nyquist örnekleme işleminin etkisi görülmektedir. Bu teknikte ADC giriş işareti dc ile Fs/2 arasına düşer ve kuantalama gürültüsü ise aynı bantta homojen olarak yayılır. B figüründe ise örnekleme frekansı K kat arttırılır ve over sampling yapılır.  Bunun sonucunda giriş işareti bandı değişmezken gürültü ise K ile orantılı olarak dışarı yayılır ve dijital filtre ile iptal edilir. Örnekleme frekansı tekrar normal seviyeye dönüştürülerek işleme devam edilir. Bu sayede SNR yükseltilmiş olur. C figüründe ise basit sigma-delta yapısı kullanılmıştır. Artık gürültü filtrenin çok daha dışına taşacak ve bu sayede SNR çok yüksek ölçüde arttırılmış olacaktır.image007

Eğer girişteki integral seviyesi 2’ye çıkartılırsa, gürültü çok daha dışarı atılmış olunur.

Bir Cevap Yazın