Analog ve Dijital Sinyal Dönüşümleri

Analog ve Dijital Sinyal Dönüşümleri

Mantık devrelerinin 1 ve 0 ile oluştuğunu biliyoruz. Peki bu 1 ve 0 her yerde kullanılabilir mi? Bir led diyotun verdiği ışık miktarını nasıl ayarlayabiliriz?

Sinyal Nedir?

Sinyal, herhangi bir fiziksel büyüklüğün, zaman veya mekana bağlı fonksiyonudur. Sinyal sadece elektrikten oluşmaz örneğin sıcaklığın artması ya da hızın artıp azalması sinyale örnek verilebilir.

Analog Sinyal Nedir?

Herhangi bir durağı bulunmayan sürekli değişim gösteren sinyallere analog sinyal denir. Doğal hayatta karşımıza çıkan neredeyse her şey analog sinyal üretir. Sıcaklık, sesler, görüntüler örnek verilebilir.

Dijital Sinyal Nedir?

Dijital Sinyaller belirli anlarda sadece yükselip alçalabilen sinyallerdir. Hayatımızda genellikle elektrikte karşımızda çıkar çünkü doğal olarak gerçekleşen olayların dijital olarak oluşması neredeyse imkansızdır. Peki biz neden bilgisayarlarda dijital sinyaller kullanıyoruz? Buna söyle cevap verebiliriz bilgisayarlarda analog sinyallerin işlenmesi quantum bilgisayarlar haricinde çok zordur. Peki doğal hayatın oluşturduğu analog sinyalleri nasıl işleyeceğiz?

Dijital Sinyalden Analog Sinyale Dönüşüm

Bu yazıyı anlamanız için ilk olarak binary sisteminden kısaca bahsetmek istiyorum. Binary sistemi bilgisayarlarda kullanılan bir sistemdir. Yalnızca bir ve sıfırdan oluşur anahtarın kapalı olmasını "1", açık olmasını ise "0" olarak görebiliriz. Her 1 ve 0 olan yere bit denir. Yani siyah ya da beyaz. Bunu 0 ve 5V olarak inceleyelim.

0 --> 0 Volt

1 --> 5 Volt

Bizim bu araklıkta bir voltaja ihtiyacımız olduğunda imdadımıza DAC(Digital Analog Converter) yani "Dijital Analog Dönüştürücü". Biz eğer 2 bit bir DAC kullanırsak.

00 --> 0 Volt

01 --> 1.66 Volt

10 --> 3.33 Volt

11 --> 5 Volt

2 bir kullanarak 0 ve 5 volt arasını 4 parçaya bölebiliyoruz. Ne kadar parçaya bölebileceğimiz DAC'ın kaç bit olduğu ile alakalıdır ve 2^n bağıntısı ile hesaplanır. Bundan dolayı ne kadar çok bit o kadar analog sinyal demektir. Bu kadardan sonra ADC(Analog Digital Converter) çok basit gelecektir.

Analog Sinyalden Dijital Sinyale Dönüşüm

Analog sinyallerin sürekli hareketli olduklarını biliyoruz. Sıcaklık, hız gibi doğal olayları bilgisayarların anlaması için dönüştürmemiz gerekir. Analog sinyallerin 0 ve 5 Volt arasında düşünürsek örneğin 2.5 Volt altındakileri "0", üstündekileri "1" olarak alan sisteme ADC(Analog Digital Converter) yani "Analog Dijital Dönüştürücü" denir. ADC'de karşımıza 3 kavram çıkacak bu kavramlar Örnekleme, Niceleme ve Kodlamadır.

Örnekleme : Bit sayısını arttırarak değer ele etmeye denir. Her değere örnek denir.

Niceleme : Aralıklı bölümlerde ki sinyallerin yuvarlanmasına denir. Örn: 2.5V 'un 3V'a yuvarlanması gibi.

Kodlama : Analog sinyallerin bilgisayarın anlayabileceği şekle çevirme işine denir.

Analog sinyaller dijitale çevrildikten sonra yeniden analog sinyale dönüştürüldüğünde anlamsız sinyaller elde edilecektir.

 

Mantık konusunda önerim:

Lojik Devre Tasarımı - Taner ARSAN; Toros Rıfat Çölkesen

Digital Design - Mano M. Morris; Ciletti Michael D.