 |
|
|
|
|||||
استخدام المتكاملة AD0808
استخدام المتكاملة AD0808 ADC0808/ADC0809 8-Bit μP Compatible A/D Converters with 8-Channel Multiplexer نبدأ أولا بالتعرف على أطرافها و قد اخترت هذه لأن ADC0804 هى نفس المتكاملة كما سبق القول فقط ذات مدخل وحيد. أيضا الفرق بين 808 و 809 فقط فى الدقة. كما ذكرنا، تنقسم إلى مجموعة المداخل التماثلية و المحاطة باللون الأحمر، وهى بالأسماء IN0-IN7 أى مدخل صفر إلى 7 و طبعا ستقارن هذه الجهود بالقيمة العظمى المحددة بالطرف 12 و المسمى Vref+ و القيمة الصغرى المحددة بالطرف 16 و المسمى Vref- باللون البرتقالى.  لتختار أى المداخل الثمانية تريد تحويله الآن، نستخدم الثلاث الخطوط الرقمية ADD A,ADD B, ADD C وتسمى عنوان و المحاطة بالأخضر الفاتح. فمثلا لتحويل المدخل رقم 1 يجب أن يوضع على الخط ADD A واحد و الباقى أصفار. يوضع على الخط ADD C واحد لاختيار المدخل 4 وهكذا، أى أنه ثنائى عادى. الآن نريد أن نخطر المتكاملة أننا أتممنا تعديل العنوان لتفتح المفاتيح الداخلية الخاصة بهذا المدخل و أيضا لا تؤثر على أى قيم قد تكون تحت التحليل، لذا هناك خط هو Address Latch Enable واختصارا ALE الطرف رقم 22 المحاط بالمربع الأخضر الغامق. بوضع هذا الخط على مستوى HI لمدة نبضة واحدة يجعل المتكاملة تحتفظ بالعنوان الجديد، ولا داعى لتكرار هذه النبضة ما لم يتم تغيير العنوان. يلى ذلك خط البدء Start وهو يرفع لمدة نبضة واحدة و حافته الصاعدة تبدئي الاستعداد لتحويل جديد و أى عملية غير مكتملة، ستجهض. لن يبدأ التحويل الجديد إلا مع حافة نبضة البدء الهابطة، لذا إبقاء خط البدء Start فى وضع HI يعطل التحويل. عند اكتمال التحويل، تضع المتكاملة وضع HI على الطرف 7 والمسمى نهاية التحويل End Of Conversion واختصارا EOC . ناتج التحويل تظهر على حافلة خط البيانات ذو 8 خطوط والمظللة باللون الأصفر. وهو يكون متاحا بوضع HI على الطرف 9 مدخل OE اختصارا للكلمة Output Enable .  هكذا يمكننا أن نرسم أبسط دائرة للمتكاملة ADC0808/ADC0809 للبساطة نصل الطرف 12 و المسمى Vref+ بالجهد الموجب +5 فولت وكذا الطرف 16 و المسمى Vref- بالأرضى مما يجعل المدى المقاس 5 فولت. نصل البدء مع مسجل العنوان start/ALE كما بالرسم و نبضة موجبة واجدة تكفى لحفظ العنوان وبدء التحويل معا بصرف النظر أن العنوان قد تغير أم لا، فهذه الخطوة لا تضيف أى تأخير للعملية. توصل نبضات مربعة بتردد حتى 640ك ذ/ث و تتم عملية تحويل كل 8 نبضات. هذا يعنى أننا نحصل على 80 ألف تحويل فى الثانية. هذا يبدو كثيرا لكن للأسف هناك مشكلة صغيرة أن الثمانى نبضات المطلوبة للتحويل لا تبدأ فور انتهاء نبضة البدء كما سبق القول للبساطة فى الشرح، ولكن حقيقة هى دورة لا تنتهى، لذا فى الواقع عند نزول نبضة البدء ستنتظر المتكاملة انتهاء باقى الدورة الحالية من 8 نبضات حتى تبدأ الجديدة مما يقلل إمكانية التحويل للنصف. عند اكتمال التحويل، تعطى المتكاملة وضع HI على الطرف 7 والمسمى نهاية التحويل واختصارا EOC وهذا يشعر العالم الخارجى أن لديه بيان للتحصيل ولكنه لا يكون متوافرا على خط البيانات DB0-DB7 إلا بوضع HI على الطرف 9 والمسمى OE المرة القادمة إن شاء الله نعرف كيف نحول من رقمى إلى تماثلى. |
| اعلانات |
|
|||||
|
التحويل من رقمى لتماثلى D/A Converter
التحويل من رقمى لتماثلى D/A Converter كيف نحول من رقمى لتماثلى؟ حسنا كيف حولنا من تماثلى إلى رقمى أصلا، ثم نعكس العملية. حولنا من تماثلى لرقمى بأخذ عينات من جهد الدخول، ثم عبرنا عن كل قيمة بعد (قيمة أو رقم)مناظر، أى اختارنا أسلوب للتعبير الرقمى، وكان الثنائى، و طابقنا قيمة هنا بقيمة هناك وذلك لأنه لا توجد قيمة قياسية للتعبير. فلا نستطيع أن نقول أن كل بت قيمتها كذا مللى فولت وإنما اختارنا مرجع للقياس لنقول العكس، أى لكل كذا مللى فولت سنضيف عد واحد وهكذا. حسنا سنعكس العملية أى نقول كلما نجد عد "بت" سنضع مقابلها كذا مللى فولت و طبعا سنأخذ فى الحسبان قوة العدد فواحد فى خانة المئات أكبر من 9 فى خانة الآحاد، بالمثل فى الأرقام الثنائية ، كلما تحركنا جهة الرقم الأعلى تتضاعف قيمة الجهد المناظر. فلو اختارنا 1 مللى فولت لكل عد ثنائى، سيكون الرقم الأدنى 1 مللى فولت ثم 2 مللى ثم 4 مللى ثم 8 مللى ثم 16 مللى ثم 32 مللى وهكذا، و طبعا لو اختارنا أى رقم آخر ستتكرر المتسلسلة فللقيمة 3.6 فولت ستكون القيم 3.6 ثم 7.2 ثم 14.4 ثم 28.8 ثم 57.6 وهكذا. كيف ننفذ هذا؟ بالتأكيد توصلت للحل وهو مكبر العمليات – هل وجدت مبرر لهذا الاسم؟ - فببساطة قيمة الخرج تعتمد على نسبة المقاومتين مضروبة فى جهد الدخول  فمثلا فى المثال بالصورة و السابق شرحه فى سلسلة تصميم الدوائر الإلكترونية، نجد أن الخرج Vout سيساوى V3*R4/R1+V2*R4/R2+ V1*R4/R1 و من المهم فهم هذه العلاقة، ليس مجرد كتابة رموز أولا:الخرج يساوى مجموع تكبير كل المصادر الموصلة وليس فقط أحدها. ثانيا: أن نسبة تكبير كل مصدر هى نسبة R4 مقسومة على المقاومة المتصلة بهذا المصدر. أى لا تداخل بين المصادر وبعضها وهذه من أهم خواص مكبر العمليات. ثالثا: قيمة المقاومة R4 مشتركة فى جميع المصادر و بجعلها كبيرة أو صغيرة نستطيع التحكم فى قيمة الخرج بدون الحاجة لتغيير هذه المصادر، و بجعلها أصغر من مقاومة ما تنقلب النسبة إلى كسر أقل من الواحد أى ينقلب التكبير إلى تقليل أو الضرب فى ثابت إلى ضرب فى كسر أى قسمة على ثابت فالضرب × نصف مساويا للقسمة على 2  جهد الدخول هنا ثابت لأنه رقمى أى إما صفر وهو صفر فولت أو واحد وهو 5 فولت،إذن يمكن حذفها من المعادلة لأننا يمكن استخدام أى جهد مرجعى آخر فيكون 1 فولت أو 1 مللى أو القيمة التى تريدها، أو كما ذكرنا بجعل المقاومة R4 صغيرة نقسم على 5 أو حسبما تريد أن تكون قيمة الخرج. نأتى لأهم نقطة وهى قيم باقى تلك المقاومات. فى المثال المبين بالرسم، استخدم أربع مداخل فقط و قال أن أقصى خرج للمكبر هو 15 فولت والعد لأربع مداخل هو من صفر إلى 15 فأقل قيمة هى 15 ÷ 15 = 1 إذن استخدم مقاومتان 10 ك والثانية سيكون الضعف فبقسمة 10 ك ÷2 تكون 5 فولت و الثالثة هى ربع أى 10 ÷ 4 = 2.5 ثم 10 ÷ 8 = 1.25 كيلو نريد أن نزيد الدقة والمدى لثمانية مداخل. هل تذكر أول متكاملة CMOS درسناها وهى المفاتيح التماثلية Analog Switches ؟ يمكننا استخدامها هنا فبدلا من أن نضع الجهد الرقمى مباشرة على مداخل المكبر، نضع هذه المفاتيح لتوصيل مداخل المكبر لجهد مرجعى كما بالرسم  استخدام جهد مرجعى يمكننا أن نختاره 1 مللى فولت أو 1 فولت حسب التطبيق والحاجة يريحنا من التقيد بخرج المكبر إذ يمكننا دوما اختيار مرجع يضعنا فى نطاق حركة أى مكبر، أيضا يمكننا أن نسير عكس المثال السابق، لذا نريد الأولى بقيمة 1 والثانية 2 والثالثة 4 والرابعة 8 والخامسة 16 والسادسة 32 والسابعة 64 و الثامنة 128 حسنا يمكننا أن نجعلها بالكيلو أوم وهذا اختيار عملى ولو تفكر فى إنشاء دائرتك ربما ستختار نفس هذه القيم. للأسف ظهرت مشكلة صغيرة وهى أن خرج المكبر لا يصل إلى 255 فولت وهو المناظر لأقصى عد لثمانية مداخل ولكن هذه ليست معضلة فيمكن باستخدام جهد مرجعى مناسب 0.1 فولت يكون الخرج 25.5 فولت. لو أردنا زيادة عدد المداخل أكثر سنصل 256ك ثم 512 ك لعدد 10 خطوط ثم 1024ك أو 1.024 ميجا و 2.048 ميجا وهكذا، أظن أنك بدأت تشعر بعدم الارتياح تجاه هذه القيمة 1.024 ميجا أوم، كم ستكون دقتها إذن؟ لابد أن تكون 1% أو أفضل، ماذا لو شئنا زيادة عدد المداخل؟ أجل أعلم أنك ماهر فى الدوائر الإلكترونية و ستقسم كل القيم ÷ 10 لكن هذا لن يعطينا كثير من المساحة للتحرك، لأن أقل قيمة كانت 1 ك ستصبح 100 أوم وهذا سيبدأ فى التحميل (سحب تيار كبير) من المرجع Vref. بالتأكيد قرأت الباب الخاص بصناعة الدوائر المتكاملة فى سلسلة "تصميم الدوائر الإلكترونية" و علمت منه أن المقاومة الكبيرة القيمة مثل 100ك قد تستهلك من مساحة السيليكون أكثر مما يستهلكه المكبر ذاته لذا فى تقنية الدوائر المتكاملة، هذا الحل غير عملى. وهذا يقودنا للنوع الآخر من المحول الرقمى التماثلى فى المرة القادمة إن شاء الله |
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
R-2R Ladder DACالمحول ذو السلم م-2م
R-2R Ladder DACالمحول ذو السلم م-2م فى الدائرة السابقة لمكبر العمليات والتى نضعها هنا للتوضيح، سنجد أن المقاومة السفلىR8 و المناظرة للمدخل D7 ستعطى خرجا مساويا لجهد المرجع Vref و ذلك لكون المقاومة R8 مساوية فى القيمة للمقاومة R9 وهذا يجعل تيار المرجع Vref مقسوما على R8 يمر فى R9 مسببا هذا الخرج. لو لأى سبب تمكنا من تقليل هذا التيار للنصف، سيقل الخرج للنصف وهذا ما فعلناه فى R7 بجعلها ضعف القيمة، ثم بعد ذلك 4 أمثال للحصول على ربع التيار وهكذا و تلك كانت المشكلة. لو بدلا من 4 أمثال نقول نصف السابق، سنحصل على ربع التيار، ثم نصف السابق أى نصف الربع سيكون جزء من ثمانية وهكذا. كلام طيب، لكن كيف عمليا؟؟ باستخدام مجزئ الجهد أو قل هنا مجزئ التيار.  لو نظرنا لهذه الشبكة من مقاومات و ضعفها، فمثلا من عند المفتاح D0 سنجد R2 على التوازى مع R1 و المحصلة تساوى R وهى تكون على التوالى مع R3 المحصلة تساوى R2 وهى على التوازى مع R4 و المحصلة تساوى R2 وهى تكون على التوالى مع R5 و المحصلة تساوى R2 وهى على التوازى مع R6 وهى تكون على التوالى مع R7 وهى على التوازى مع R8 ودوما المحصلة 2R بنفس القياس لو دخلت من أى خط ستجد نفس مقاومة الدخول إلا أنك لو دخلت من D3 سيكون الخرج نسبة RF مقسوما على R8 مضروبا فى Vref لو دخلنا من D2 سنجد محصلة الجزء السفلى R1,R2,R3,R4,R5 تساوى 2R فينقسم Vref مع R6 إلى النصف عند النقطة A لو دخلنا من D1 سنجد محصلة الجزء السفلى R1,R2,R3 تساوى 2R فينقسم Vref مع R4 إلى النصف عند النقطة B ثم إلى النصف مرة أخرى بالمقاومات R5,R6 أى الآن نصف النصف أو الربع. لو دخلنا من D0 سنجد محصلة الجزء السفلى R1 تساوى 2R فينقسم Vref مع R2 إلى النصف عند النقطة C ثم إلى النصف مرة أخرى بالمقاومات R3,R4 عند النقطة B ثم إلى النصف بواسطة R5,R6 أى الآن الثمن، وهكذا. مما سبق نجد أن الحصول على 1/16 يتطلب زوج من المقاومات بنفس القسم ثم 1/32 أيضا وهكذا لأى عدد من أطراف الدخول أو دقة التمثيل دون الحاجة لقيم مقاومات عالية. فقط قيمة وضعفها. هذه الطريقة تناسب الدوائر المتكاملة نظرا لأن الحصول على قيمة واحدة مكررة يمكن تصنيعه بدقة عالية وكذا مقاومة بضعف أو نصف القيمة طالما كانت القيمة المطلقة ليس بالضرورة بهذه الدقة. بهذه الطريقة يسهل الحصول على محول 12 بت أو 24 بت. قيمة الخرج العظمى = Rf ÷ R × Vref تمتاز هذه الطريقة عن سابقتها بما يلى 1- القيم واحدة لا تتزايد بعدد المداخل م،2م 2- القيمة م و من ثم 2م ثابتة لذا يمكن اختيارها حسب ضرورة الدوائر بينما فى السابقة تتزايد مما يفرض ضرورة استخدام عوازل Buffers لمواءمة المداخل ذات المقاومات العالية جدا و الصغيرة جدا 3- قيمة الخرج لا تعتمد على قيمة م،2م و لكن نسبة هذه القيم للمقاومة Rf و قيمة جهد المرجع Vref ماذا يحدث لو جهد الدخول سريع التغيير؟ هذا موضوعنا المرة القادمة إن شاء الله التعديل الأخير تم بواسطة : ماجد عباس محمد بتاريخ 27-01-2013 الساعة 09:16 AM |
|
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
احتفظ بعينة Sample And Hold
احتفظ بعينة Sample And Hold: هل توجد دائرة بهذا الاسم؟ حسنا ماذا لو كانت الإشارة التماثلية تتغير بينما نريد إبقاؤها لفترة؟ مثلا مقياس للقياس فى منطقه صعبة حيث لا تقرا الشاشة بسهولة؟ أليس من الأفضل تثبيت القراءة لنتمكن من ذلك؟ ماذا لو محول التماثلى يحتاج بعض الوقت – وهو بالفعل كذلك – و تغيير قيمة الدخل يسبب خطأ فى النتيجة؟ ماذا لو لدينا عدد من المصادر التماثلية و نريد نقلها مسافة للمعالجة؟ سنحتاج كامل معزول والمسمى Shield لكل إشارة للحماية من التداخلات، وهو مكلف الثمن ، بينما المصادر لا تتغير بسرعة عالية، أليس من الأفضل نقل القيم بالتتابع على كابل واحد بدلا من عشرة و كابل آخر عليه نبضة للتبديل بينها؟ فى الحالات السابقة، كما فى حالات أخرى كثيرة نحتاج لدائرة عملية و غير مكلفة تستطيع حفظ قيمة الجهد التماثلى لفترة ما ريثما تتم المعالجة. ما يحتفظ بالجهد، نعرف أنه المكثف، وكلما زادت جودته، احتفظ بها لفترة أطول، وهذا يشير بالتحديد لجودة العازل المستخدم بين ألواحة. بالتأكيد ستقول مكثف ميكا يقدم أفضل أداء، سأقول نعم و أيضا مكثف سيراميك فضلا عن أنواع قليلة أخرى تقدم الحل. لكن المشكلة ليست فى المكثف، المشكلة فى باقى الدائرة. إذن ما هى الدائرة؟ كما قد تكون استنتجت بالفعل، مفتاح يجعل جهد المكثف يساوى جهد المصدر، وآخر لتفريغ المكثف و الدائرة التى تغذى الحمل أو ما تريد أن تعالج به هذا الجهد.  هذه الدائرة منطقية لكن تحتاج شيء من التنظيم بين نبضة التفريغ و نبضة الشحن أو أخذ العينة، فضلا عن الوقت اللازم لتنفيذ هذا التفريغ ولاسيما و أن المفتاح سيكون الكترونى أى له مقاومة و يحتاج زمن تفريخ. لا تنسى أخى العزيز أننا نتكلم فى نطاق الميكرو ثانية فى النظم البطيئة و النانو ثانية فى الأنظمة الأسرع. إذن ما الحل؟ لو أن المكبر من النوع الجيد الذى يغذى خرجه بالتيار فى الاتجاهين (خرج-دخل)، إذن يمكننا الاستغناء عن مفتاح التفريغ باعتبار نقطتين، 1- التفريغ يتم فى المكبر كما يتم منه الشحن. 2- بدلا من التفريغ الكلى للمكثف ، سيكون التفريغ فقط بقيمة التغير فى جهد الدخول. و تصبح الدائرة هكذا  بقى أن ندرس مكبر الخرج. فى الواقع لا نحتاج لكسب، فالهدف هو الحفاظ على القيمة دون تغيير، و عزل المكثف كليا عن الحمل. وهذا يقترح علينا دائرة العازل Buffer وهى مكبر عمليات مع ربط الخرج بطرف الدخول العاكس لنحصل على كسب مساويا الواحد الصحيح و سيكون الدخل الغير عاكس (الموجب) هو المستخدم. وهو مشروح تفصيلا فى الدوائر الإلكترونية. لكن كل المكبرات لها تيار انحياز للدخول وهو يتطلب رعاية خاصة لمعالجة أثره و سيسبب بالتأكيد خللا فى قيمة الجهد على المكثف! هذا يقترح استخدام مكبر من نوع CMOS والذى تيار دخوله بيكو أمبير، أعلم أنك ستعترض أن السويتش قد يكون بطيئا نوعا ما ، ولهذا لا توجد دائرة لكل الترددات، فالبطيئة للتغيرات البطيئة و السريعة للتغيرات السريعة، وهذا لا يعنى عدم إمكانية استخدام السريعة حينما يكون التغير بطيئا و لكن فقط عدد المرات التى ستأخذ فيها عينة سيظل سريعا بالمعدل المطلوب. لماذا إذن؟ حقا سؤال جيد و الإجابة أن التغير السريع لا يكون دوما مستديما، فقد يحدث تغيير فجائى أو سريع التغير ثم يثبت لفترة ثم يعود للتغيير. أبسط مثال صورة التلفاز حيث يكون التغير طوال رسم الخط قرابة 4 مليون تغير أى نحتاج 250 نانو ثانية تثبيت لكل قيمة أى سرعة على الأقل 10 مرات لأخذ العينة لنثبتها 250 نانو ثانية، ثم قد يأتى بعده عدة خطوط خالية المعالم لرسم خط أفقى بعرض الشاشة وفيه تبقى القيمة حوالى 64 مايكرو ثانية(تقريبا) بدون تغيير و غيرها من الأمثلة الكثير. الدوائر العملية والمتكاملات؟ موضوعنا القادم إن شاء الله |
