Delta-Sigma (ΔΣ) ADC

Delta-Sigma (ΔΣ) ADC



ADC teknolojilerinin en gelişmişlerinden biri delta-sigma veya ?? ( yunan yazı notasyonlarını kullanarak) olarak adlandırılır Matematikte ve fizikte yunan alfabesindeki büyük delta harfi (?) farklılığı ve değişimi belirtirken, büyük sigma harfi (?) toplamayı belirtir:çarpma da bu ifade ile belirtilir Bazen bu dönüştürücü aynı yunan harfleriyle ters sırayla ifade edilir: sigma-delta, veya ??




?? dönüştürücüsünde, analog giriş voltajı sinyali, eğim veya gerilim değişimi üreten tamamlayıcının girişine, çıkışta girişin büyüklüğünü karşılaştırarak, bağlanmıştır, Bu artan voltaj karşılaştırıcıyla toprak potansiyeli (0 volt) arasında kıyaslanmıştır Karşılaştırıcı, tamamlayıcının çıkışının pozitif veya negatif olmasına bağlı olarak ("yüksek" veya "düşük") 1 bitlik çıkış üreten bir çeşit 1-bit ADC gibi davranır Yüksek frekansta D-tipi iki duraklı zamanlaması boyunca karşılaştırıcının çıkışı kapatılır, tamamlayıcıdaki diğer bir giriş kanalı 0 volt çıkışının yönünde tamamlayıcı yönlendirmek için geri beslenir Ana devre aşağıdaki gibi görülür:



En soldaki op-amp ( toplayarak) tamamlayıcıdır Diğer op-amp tamamlayıcının içinde beslenen karşılaştırıcı veya 1-bit lik ADC dir Daha sonra her saat atışında karşılaştırıcının çıkışını engelle-yen, diğer karşılaştırıcıya "yüksek" veya "düşük" sinyaller gönderen devrenin üstündeki, D-tipi flip-flop gelir Bu son karşılaştırıcı tamamlayıcıda geri beslenen +V / -V voltaj sinyalinde flip-flop un voltaj çıkışı seviyesini anlamlı 0V/5V tek-kutupluluğuna dönüştürmek için gereklidir


Tamamlayıcının çıkışı pozitif ise, birinci karşılaştırıcı flip-flop un D girişine "yüksek" sinyal çıkışı verecektir Diğer saat atışında bu "yüksek" sinyal son karşılaştırıcının evirilmeyen girişine Q hattından çıkış verecektir Bu son karşılaştırıcı, +1/2 sınır voltajından büyük bir giriş voltajı görerek, tamamlayıcının diğer girişine tam +V sinyali göndererek pozitif yönde doldurur Bu +V geri besleme sinyali tamamlayıcının çıkışını negatif yönde çalıştırmaya meyillidir Bu çıkış voltajı negatif olursa, geri besleme döngüsü tamamlayıcının en üst girişini pozitif yönde yönlendirmek için doğrulanmış (-V) sinyalini geri gönderecektir Bu delta-sigma yapısıdır:Birinci karşılaştırıcı sıfır volt ile tamamlayıcının çıkışı arasında bir fark (?) hisseder Tamamlayıcı analog giriş sinyali ile karşılaştırıcının çıkışını toplar(?)



Bu flip-flop tarafından seri şekilde dizilmiş bitlerin çıkışı sonuçlanır Analog girişi sıfır ise, geri besleme voltajına karşı tutumu hariç tamamlayıcı pozitif veya negatif olarak artmaya meyilli olmayacaktır Bu senaryoda, geri besleme sistemi öne ve geriye "aradığında", tamamlayıcının çıkışını sıfır volt a kurmaya çabalayarak, iki duraklı çıkışı sürekli olarak "yüksek" ve "düşük" arasında salınacaktır:






Bununla beraber, negatif bir analog voltajı uygularsak, tamamlayıcı çıkışını pozitif yönde arttırmaya meyilli olacaktır Sabit bir voltaj üzerinde sabit zamanla geri besleme tamamlayıcının artışına eklenebilir, böylece flip flop la bit dizilişi çıkışı tamamen aynı olmayacaktır:




Tamamlayıcıya daha büyük (negatif) bir analog girişi uygulayarak, Çıkışını pozitif yönde daha hızlıca arttırabiliriz Böylece, Geri besleme sistemi tamamlayıcının önceden verdiği sıfır volt çıkışından daha fazla 1 çıkışı elde etmek zorundadır:

Analog giriş sinyalinin büyüklüğü arttıkça, flip-flop un sayısal çıkışında birlerin elde edimi artar:



Paralel ikili sayı çıkışı bitlerin seri şekilde birlikte dizilişinin ortalaması alınarak bu devreden elde edilir Örnek, Sayıcı devresi, verilen sayıda saat atışlarında flip-flop tarafından 1 lerin çıkışlarının toplam sayısını toplamak için tasarlanabilirdi Bu sayma analog giriş voltajında etken olabilirdi



Bu konudaki çeşitler, bir çok tamamlayıcı bölümleri ve/veya karşılaştırıcı devrelerinin 1 bit den daha fazla üretilip çalıştırılmasıyla oluşur, fakat bütün ?? dönüştürücüleri için yaygın bir durum çok örneklemedir Üst düzey inceleme, Analog sinyallerinin birçok örneği ADC tarafından alınması(bu durumda, 1-bit ADC) ve sayısallaştırılan incelemelerin averajı alınmasıdır En son sonuç, sinyalden çözümlenen bitlerin sayısındaki etkili artıştır Diğer bir değişle, 1-bit ADC örneği düşük oranda olmasına rağmen tek-zamanlı 8-bit ADC aynı işi yapabilir