Language
Country/Area
No result found
سر التحويل المثالي: ما هو المحول التناظري الرقمي المثالي؟
عادةً ما يكون الإخراج الرقمي عبارة عن رقم مكمل لاثنين، متناسبًا مع المدخلات، ولكن هناك احتمالات أخرى.
اعتمادًا على الهندسة المعمارية، فإن تصميم المحول التناظري الرقمي يتطلب المزيد والمزيد من التعقيد والدقة في متطلبات مطابقة المكونات. لذلك، باستثناء عدد قليل من المحولات التناظرية إلى الرقمية المخصصة، يتم تنفيذ جميع المحولات التناظرية إلى الرقمية تقريبًا في شكل دوائر متكاملة (ICs). تتكون هذه الدوائر المتكاملة عادةً من شرائح دوائر متكاملة ذات إشارات مختلطة من أشباه الموصلات من أكسيد المعادن (MOS) والتي تدمج الدوائر التناظرية والرقمية.
ما هو المحول التناظري الرقمي المثالي؟يجب أن يتمتع المحول التناظري إلى الرقمي المثالي بالعديد من الخصائص الرئيسية، بما في ذلك النطاق الترددي العالي ونسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNDR) الجيدة. تعتمد هذه الخصائص عادةً على معدل أخذ العينات للمحول التناظري الرقمي ودقته. إن أحد المقاييس المهمة المستخدمة لقياس هذه الخصائص هو العدد الفعال للبتات (ENOB)، والذي يعكس عدد البتات في الإخراج الرقمي التي لا تتأثر بالضوضاء.
يجب أن يكون لدى المحول التناظري الرقمي المثالي ENOB يساوي دقته.
عند اختيار محول تناظري رقمي، فإن أول شيء يجب فعله هو مطابقة عرض النطاق الترددي للإشارة المراد رقمنتها وSNDR المطلوب. إذا كان معدل أخذ العينات أكبر من ضعف عرض النطاق الترددي للإشارة، وفقًا لنظرية أخذ العينات نيستكويست-شانون، فمن الممكن تحقيق إعادة بناء إشارة شبه مثالية. ومع ذلك، سواء كان محول تناظري رقمي مثاليًا أو نوعًا آخر، فإن خطأ التكميم موجود دائمًا.
خطأ الدقة والكمية
يحدد دقة المحول التناظري إلى الرقمي عدد القيم الرقمية المختلفة التي يمكنه إنتاجها. ومن بينها، كلما زادت الدقة، كان خطأ التكميم أصغر، وفي الوضع المثالي، كانت نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) أعلى. يتم التعبير عن الدقة عادةً بالبتات وتؤثر على دقة سعة الإشارة التناظرية التي يمكن أن يمثلها المحول التناظري الرقمي.
خطأ التكميم هو خطأ ناتج عن عملية التحويل الرقمي، والذي يسبب فجوة معينة بين جهد الإدخال التناظري والقيمة الرقمية الناتجة. في المحول التناظري الرقمي المثالي، سيتم توزيع خطأ التكميم بالتساوي بين -1/2 LSB و+1/2 LSB، وستغطي الإشارة جميع مستويات التكميم بالتساوي.
يمكن أن يكون خطأ التكميم عاملًا مهمًا يؤثر على أداء المحول التناظري الرقمي، وخاصة أثناء رقمنة الإشارات منخفضة المستوى.
تطبيق العوامل المضادة وتحسين الأداء
في بعض الحالات، لتحسين أداء التحويل الرقمي، يتم استخدام تقنية "التشويش"، والتي تتمثل في إضافة كمية صغيرة من الضوضاء العشوائية إلى إشارة الإدخال لإضفاء عشوائية على البت الأقل أهمية (LSB) من الإخراج الرقمي . يؤدي هذا إلى تغيير خصائص كمية الإشارة، مما يقلل التشوه للإشارات منخفضة المستوى ويجعل تقارير البيانات أكثر واقعية.
ومع ذلك، قد يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة طفيفة في ضوضاء الإشارة، لذا يجب إجراء هذه المقايضة عند تصميم المحول التناظري الرقمي.معدل أخذ العينات والتعيين
يقوم المحول التناظري الرقمي بتحويل إشارة زمنية مستمرة إلى قيم رقمية عن طريق أخذ عينات منها في نقاط زمنية منفصلة. يعد اختيار معدل أخذ العينات أو تردد أخذ العينات أمرًا بالغ الأهمية ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بنظرية نيستكويست، والتي تنص على أنه لا يمكن إعادة بناء الإشارة الأصلية بدقة إلا عندما يكون معدل أخذ العينات أكبر من ضعف التردد الأقصى للإشارة.قد يؤدي التعرج إلى تشويه الإشارة، لذا فإن إدخال مرشح مضاد للتعرج يعد خطوة أساسية في نظام المحول التناظري الرقمي.
بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما تحتوي الدوائر المتكاملة الحالية ADC على دائرة أخذ عينات واحتفاظ مدمجة للحفاظ على ثبات جهد الإدخال أثناء عملية التحويل.
الخاتمة
يؤثر تصميم وأداء المحول التناظري الرقمي بشكل مباشر على دقة وموثوقية الإشارات الرقمية. مع تطور التكنولوجيا، أصبح اختيار المحول التناظري الرقمي أكثر تعقيدًا، كما تغيرت أيضًا متطلبات بيئة التطبيق. في هذا العصر الرقمي، كيف نختار المحول التناظري الرقمي المثالي لتحقيق أفضل كفاءة في تحويل الإشارة ومعالجتها؟
