آی‌سی‌های مبدل آنالوگ به دیجیتال 

Analog to Digital Converters ICS-ADC

 آی سی مبدل آنالوگ به دیجیتال یا ADC  IC  ، یک مدار مجتمع است که وظیفه‌ی اصلی آن نمونه‌برداری از یک سیگنال آنالوگ (مانند ولتاژ) در یک لحظه‌ی مشخص و تبدیل آن به یک عدد دیجیتال است که یک سیستم دیجیتال مانند میکروکنترلر بتواند آن را پردازش کند.  این آی‌سی‌ها برای خواندن دقیق سیگنال‌های آنالوگ و پردازش آن‌ها در سیستم‌های دیجیتال حیاتی هستند.

ساختار های اصلی آی‌سی ADC  

انتخاب ADC مناسب برای یک کاربرد خاص، به درک مزایای هر ساختاربستگی دارد . سه ساختار رایج که توسط شرکت‌هایی مانند Texas Instruments ارائه می‌شوند، SAR،  Delta-Sigma و Pipeline هستند . هر کدام مزایای عملکردی متمایزی دارند.

1. مبدل تقریب متوالی (SAR ADC)

ساختار SAR را می‌توان ستون فقرات مدارهای سیگنال مختلط با اهداف عمومی در نظر گرفت .رزولوشن SAR ۸ تا ۱۸ بیت، نرخ نمونه‌برداری تا حدود ۴ مگا نمونه در ثانیه (MSPS)است  .
مبدل SAR  تعادل خوبی بین سرعت متوسط و رزولوشن متوسط تا بالا ارائه می‌دهد . این مبدل‌ها تاخیر بسیار کم یا صفر داشته و مصرف توان بسیار پایینی دارند. به دلیل تاخیر کم و قابلیت پیش‌بینی‌پذیری، گزینه‌ای عالی برای سیستم‌های کنترلی، حلقه‌های کنترلی، مانیتورینگ توان و کاربردهایی که نیاز به ثبت گذرای سریع دارند، محسوب می‌شوند .

2. مبدل سیگما-دلتا (Sigma-Delta ADC)

این ساختار  بیشترین رزولوشن را در بین سایر ساختار‌های ADC ارائه می‌دهد. رزولوشن Sigma-Delta  ۱۶ تا بیش از ۲۴ بیت است . مبدل سیگما- دلتا عملکردی با رزولوشن بالا را همراه با پایداری بالا برای کاربر فراهم می‌کند . این مبدل‌ها دارای فیلترهای داخلی هستند که معمولاً برای نیازهای خاص برنامه بهینه‌سازی شده‌اند.این آیسی ها  بیشتر در کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیاز به تبدیل سیگنال‌های پیوسته با رزولوشن بالا دارند، مانند اندازه‌گیری‌های دقیق (دما، فشار، سلول‌های بار)، تبدیل صدای با کیفیت بالا و سنسورهای صنعتی .

3. مبدل پایپ‌لاین (Pipeline ADC)

این مبدل‌ها برای کاربردهای سرعت بسیار بالا طراحی شده‌اند و نرخ داده بیش از ۱۰ مگا نمونه در ثانیه با رزولوشن ۱۲ تا ۱۶ بیت دارند .مبدل PIPELINE سرعت نمونه‌برداری بسیار بالایی دارد .
از این مبدل ها معمولاً در ایستگاه‌های پایه مخابراتی، ابزار دقیق پرسرعت و تحلیل طیف با سرعت بالا استفاده می‌شوند .

سایر ساختارهای آی سی مبدل ADC

 مبدل یکپارچه‌کننده (Integrating / Dual-Slope):

این مبدل‌ها سیگنال ورودی را در طول زمان یکپارچه (جمع) می‌کنند. ویژگی مهم آن‌ها، حذف نویز و دقت بالا است که آن‌ها را برای ولت‌مترهای دیجیتال و ابزار دقیق با دقت بالا مناسب می‌سازد، اما سرعت آن‌ها نسبتاً پایین است .

مبدل فلش (Flash):

از تعداد زیادی مقایسه‌گر به صورت موازی برای انجام تبدیل در یک سیکل استفاده می‌کند که آن را به سریع‌ترین نوع ADC تبدیل می‌کند، اما با افزایش رزولوشن، تعداد مقایسه‌گرها به صورت نمایی رشد کرده و مصرف توان و هزینه را به شدت افزایش می‌دهد .

مزایای آی سی مبدل ADC 

• تبدیل سیگنال‌های دنیای واقعی به داده‌های قابل پردازش برای سیستم‌های دیجیتال
• قابلیت پیکربندی نرم‌افزاری (تنظیم بهره، فیلتر، نرخ نمونه‌برداری)
• مصرف توان کم (به‌ویژه در SARها که با کاهش سرعت، مصرف توان کاهش می‌یابد)
• یکپارچگی با میکروکنترلرها (ADC داخلی باعث کاهش هزینه و ساده‌تر شدن مدار می‌شود)
• حذف نویز (به‌ویژه در Sigma-Delta با فیلترهای داخلی)
• تاخیر کم در SARها که برای سیستم‌های کنترلی حیاتی است

کاربردهای  آی سی مبدل ADC 

صنعتی و کنترل : کنترل موتورها، مانیتورینگ توان، سیستم‌های حلقه بسته (PLC)
اندازه‌گیری دقیق: سنسورهای دما، فشار، سلول‌های بار، ترازوهای دیجیتال
پزشکی: مانیتورینگ علائم حیاتی (نوار قلب، فشار خون)
صوتی: ضبط صدای با کیفیت بالا (استودیو، میکروفون‌های حرفه‌ای)
مخابرات: ایستگاه‌های پایه، تحلیل طیف فرکانسی
 الکترونیک مصرفی: گوشی‌های موبایل (تبدیل صدای میکروفون)، تبلت‌ها، سنسورهای اینترنت اشیا
 الکترونیک خودرو: سنسورهای خودرو (فشار تایر، دمای موتور، کنترل ترمز)

راهنمای خرید آی سی مبدل ADC 

برای انتخاب یک آی سی مبدل آنالوگ به دیجیتال باید به عواملی مانند رزولوشن (Resolution)،  سرعت نمونه‌برداری (Sample Rate، تعداد بیت مؤثر (ENOB) و غیرخطی بودن دیفرانسیلی و انتگرالی  و توان مصرفی  و هزینه و کاربرد نهایی آی سی در مدارتان  توجه کنید.قبل از خرید دیتاشیت آیسی و موارد مورد نیاز طرح مدار الکترونیکی خود را بررسی کنید این موارد و همچنین درک ساختارهای متفاوت آی سی مبدل ADC به شما کمک می‌کند تا بهترین انتخاب را برای پروژه‌ی خود داشته باشید.