ساخت مبدل آنالوگ به ديجيتال در سيمولينك

نویسنده: مهندس محمد كريمي مريداني

دانشجوي دكتري مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم تحقيقات
Karimi_bme@yahoo.com

در اين شماره مي‌خواهيم يك مبدل آنالوگ به ديجيتال (ADC) بسيار ساده طراحي كنيم. ‌يكي از پارامترهاي مهم در يك ADC، تعداد بيت‌هاي آن است كه در واقع مشخص كننده‌ قدرت تفكيك‌پذيري آن است. به طور مثال يك ADC هشت بيت،‌مي‌تواند 256 حالت مختلف را ايجاد كند. حال فرض كنيد كه ما مي‌خواهيم يك مبدل چهار بيت طراحي كنيم (اين مبدل 16 حالت مختلف را ايجاد مي‌كند.)  به منظور ساخت مدلي كه قابليت تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال را داشته باشد ابتدا به بلوك‌هايي به صورت نشان داده شده در جدول1 نياز است.

ابتدا بايد سيگنال ورودي را به 16 قسمت مساوي تقسيم كرد در نتيجه به بعضي از پارامترهاي سيگنال ورودي احتياج است. (البته شايد بتوان به روش‌هايي اين پارامترها را محاسبه كرد ولي در اين مثال هدف چيز ديگري است.) مثلا فرض كنيد كه دامنه پيك تا پيك و همچنين مينيمم سيگنال را داريم حالا بايد از مقدار مينيمم شروع كرده و به ‌نسبـت  15A/بـه مقدار مينيمم اضافه كرده تا به مقدار ماكزيمم سيگنال برسيم. اين مقادير را به صـــــورت پــــارامــتــــري، درون 16 عــــدد بــلــــوك Constant قرار مي‌دهيم، سپس سيگنال ورودي را به 17 قسمت مساوي تقسيم مي‌كنيم تا بتوانيم از عـملگـرهـاي مقـايسـه‌اي استفـاده كنيـم(بـراي تشخيص لحظه‌اي دامنه سيگنال ورودي.) پس از آن از مـقدار مينيمم شروع كرده و به ‌نسبت  16A/بـه مـقـدار مـيـنـيـمـم اضافه كرده تا به مقدار ماكزيمم سيگنال برسيم اين مقادير را به صورت پـارامـتري، درون 17 عدد بلوك  Constant قرار مي‌دهيم.

پس از انتخاب بلوك ها از مسيرهاي ذكر شده در بالا مي توانيد براي ساخت مدل به منظور تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال، بلوك ها را به صورت شكل1 مرتب كرده و پارامترهاي هر بلوك را تنظيم كنيد.
تنظيمات تمام بلوك‌هاي سوئيچ را به صورت شكل2 قرار دهيد.
زماني كه خروجي بلوك عملگر رابطه‌اي، 1 باشد(دامنه سيگنال از مقدار 16P+A/ كمتر باشد) بلوك سوئيچ، عدد  P(مقدار اوليه) و در غير اين صورت اين بلوك مقدار صفر را عبور مي‌دهد.

سپس توسط بلوك‌هاي بالا مدلي به صورت شكل3، طراحي كنيد.
در شكل3 همان‌طور كه ملاحظه مي‌شود، زماني كه دامنه سيگنال ورودي از مقدار  16*A(/2P+)كـوچك‌تر و بزرگ‌تر و يا مساوي مقدار  16P+A/باشد، خروجي بلوك  ANDيك شده و بلوك سوئيچ مقدار  15P+A/ را از خود عبور مي‌دهد و در ديگر حالات زميـن در مسيـر خـروجـي قرار مي‌گيرد. سپس به‌همين ترتيب ادامه داده مي شود تا نهايتا مدلي به صورت نشان داده شده در شكل4 توليد شود.

در شكـل4، مـي‌توان يك سيگنال ‌ژنراتور و يك زمين به‌ كار برد و براي استفاده در مكان‌هاي ديگر از آن‌ها انشعاب گرفت (درواقع هيچ‌گونه اثر بارگذاري روي يكديگر ندارند.)

حـــال خــروجــي 16 بـلــوك ســوئـيــچ بــه يــك جمع‌كننده با 16 ورودي داده مي شود تا سيگنال ديجيتـال شـده را تحـويل دهد. سپس خروجي جمع‌كننده را به يك بلوك اسكوپ داده و نهايتا از كل سيستم، يك زيرسيستم تهيه كرده و آن ‌را ماسك مي‌كنيم و تنظيمات ماسك را به‌صورت شكل 5 قرار مي‌دهيم.

مـــدل نـهـــايـــي بــا انــدكــي تـغـيـيــرات اضــافــي به‌صورت شكل 6 است. در انتها مدل را به‌ازاي يك ورودي سينوسي با فركانس KHz 1 و دامنه 1 و مقدار dc برابر 0 شبيه‌سازي مي‌كنيم (مقدار مينيمم سيگنال 1- و دامنه پيك تا پيك آن برابر 2 است.) خروجي به صورت شكل7 خواهد بود.

منبع
>http://mathworks.ir/<