Analog ve dijital kavramları halk arasında bolca kullanılır. Fakat aslında bu kavramların asıl manalarını sadece elektronikçiler bilir. Elektronik kaba taslak iki ana kısma ayrılır. Dijital elektronik ve Analog elektronik…
Dilim döndüğünce ilk olarak bu iki elektronik arasındaki farklılıklardan bahsetmeye çalışayım. Analog elektronik olarak bahsedilen aslında elektroniğin ilkel hali ve kendisidir. Dijital elektronik ise normal analog elektroniğin mantık kavramları üzerine inşa edilmesi ile oluşturulmuş ve belli bir mantıksal yönerge ile çalışan elektronik devreleri kapsar. Daha iyi anlaşılabilmesi için insan vücudundan örnek verebiliriz.Dijital elektronik beyin olarak kabul edilirse, Analog elektronik ise duyu organlarıdır.
Bu günkü teknoloji, tüm fiziksel ve çevresel bilgilerin elektriksel olarak tanımlanabilmesine olanak sağlamıştır. Işık, ısı,ses, kuvvet, eğilim vs… Her bir çevresel bilginin elektriksel olarak tanımlanmasını sensörler sağlamaktadır. Ve elektronik sektöründe “sensörler” bölümü üzerine gerçekten büyük şirketlerin büyük yatırımları ve çalışmaları olmuştur ve olacaktır. Kaba taslak, bir sensör herhangi bir çevresel bilgiyi elektriksel bilgiye çeviren bir elektronik cihazdır. Örnek vermek gerekirse, ışık ile direnci değişen LDR dirençleri örnek verebiliriz. En temel devre teorisi olan V=I.R formülünden direnç arttığında direnç üzerine düşen voltaj farkının arttığını, direnç düştüğünde ise direnç üzerine düşen voltaj farkının azalacağını söylemek mümkündür. Böylece ışığa doğru orantılı olarak elde edilen bir elektriksel bilgiden bahsedebiliriz ki bu analog elektronikte analog bilgidir.
Elektronikte özellikle diyotun ve transistörün icadından sonra dijital elektronik açığa çıkmıştır. Çünkü bu devre elemanları elektriksel olarak anahtarlama özelliğine sahiptirler ve bu anahtarlama özelliklerinden dolayı elektronik devrelerin birçok farklı işi ya da görevi birbirini tetiklemesi ve birbiri ardınca devam etmesi olanağı sağlamıştır. Bu kapsamda işin içine mantık prensipleri girer. Meslela, ışık fala ise, ışığı kapat, ses fazla ise anahtarı aç, doğru ve doğru=doğru, doğru veya yanlış=doğru… gibi. Bu sayede gelişen dijital elektronik control mekanizması olarak işlemcinin icad olması ile doruk noktasına ulaşmıştır.
En son olarak mantık prensipleri gereğince açığa çıkan sayısal ikilik tabandan(0 kapalı, 1 açık) meydana gelen makina dili geliştirilmiştir Ve tüm bilgiler sayısal olarak yani 0 ve 1 ler ile kodlanarak bir çeşit yapay zeka oluşturulmuştur. Doğal olarak elde edilen her çevresel bilgi analogtur ve bu bilginin bir control ünitesine tanıtılabilmesi için bu analog bilginin dijitale çevrilmesi yani ikilik tabanda kodlanması gerekir. Aynı şekilde işlemcinin çıkış olarak verdiği ikilik tabandaki kodlarında analog çıkış ünitelerinin anlayacağı şekilde analog bilgiye yani elektriksel bilgiye çevrilmesi gerekir. İşte Analog/dijital ve Dijital/Analog çeviriciler burada devreye girmektedir.
Flash Tipi Analog/Dijital Çevirici;
Yukarıda 3 bit bir analog/dijital çevirici devre görüyorsunuz. Şimdi öncelikle genel olarak dijital elektronikte 5 Volt logic-1, 0 volt ise logic-0 olarak kabul edilir. Bu prensipten yola çıkarsak, Analog/dijital çevirici devremizin iki input’u bulunmaktadır. Referans voltajı ve dijitala çevrilmek istenen input voltajı. Referans voltajı devrede dijitale çevrilecek voltaj aralığını ve voltaj adım büyüklüğünü tanımlar. mesela siz5 Volt ile 0 volt arasını çevirmek istiyorsanız referans voltajınız 5 volt olmalıdır. Devrede 7 adet comparator yani karşılaştırıcı görevi gören OPAMP(Operational Amplifier) bir adet ise encoder kullanılmıştır. Comparator Opampları inputlarına gelen iki voltaj değerini kıyaslar ve eğer (-) inputundaki değer büyük ise (0 volt yani logic-0), (+) kutbundaki değer büyük ise (+5Volt yani logic-1) çıkış verir. Burada Opamp’ın (-) besleme voltajı 0 volt ve (+) besleme voltajı +5 Volt olarak kabul ediyoruz.
Doğal olarak Devreye dikkat ederseniz ,referans voltajının ucuna eşit dirençler yerleştirilerek toplam voltaj değerinin toplam direnç sayısına bölünmesi sağlanmıştır. Yani 7. Opampın (-) girişine giden voltaj Vref/14, 6. Opampın (-) girişine giren voltaj Vref/14+Vref/7, 5.Opampın (-) girişine giren voltaj Vref/14+Vref/7+Vref/7 dir. Ve bu şekilde voltaj değerleri 1. opampa kadar devam eder. Doğal olarak tüm bu değerler bu opamparda input voltajı ile kıyaslanarak opampların outputundan logic değerler alınır.
Şimdi devre kısaca şu işi yapıyor. Mesela Vreferans Voltajımız 5 Volt olsun. Doğal olarak toplam 7 direnç olduğundan bizim kıyasladığımız her bir voltaj değeri 5/7 yani 0,71 Volttur. Buna voltaj adımı diyebiliriz. Eğer biz Vin’e 0.71 volt ve Vref voltajına ise 5 volt uygularsak Opamların outputlarından sırası ile
7. Opamp: 5 Volt (logic -1)
6. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
5. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
4. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
3. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
2. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
1. Opamp: 0 Volt(Logic-0)
Olur. Bu şekilde input voltaj değeri voltaj değeri ikilik tabanda 0000001 olarak logic değere çevrilmiş oldu.
Eğer input voltajımız 0,41 volt olursa bu sefer çevrilen logic değer 0000011 olacaktır.
Ve daha büyük nput voltajları için sırası ile 00000111,0001111,0011111,0111111,1111111 olacaktır.
Gelelim encoder’ın görevine. Arkadaşlar burada priority encoder kullanılmıştır ve bu encoder elde ettiğimiz logic değerlerin ikilik tabanda sayısal karşılığa çevrilmesi için kullanılır. Basit olarak bir Priority Encoder şu işi yapar;
İç yapısı şu şekildedir…. Tabi bu yapıyı anlayabilmeniz için Bloolean matematiği denen logic matematiğini bilmeniz gerekiyor. Bu ayrı bir makalenenin konusu ancak ben şu şekilde dizayn ediliyor;
Şu da Dijital/Analog Çevirici Devresi;
Bu devrede aynı mantığın tersini kullanmakta. Eğer yukarıda anlattıklarımı anladıysanız bunun mantığını da kolayca anlayabilirsiniz.
Kolay Gelsin.
Yunus Necdet Karadağ’a Teşekkürler…
