การแปลงสัญญาณมี 2 วิธีคือ
1. การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
2. การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
Analog to Digital Converter (A/D) ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลที่ มนุษย์รับรู้ สัมผัสได้
เป็นข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อป้อนเข้าสู่การประมวลผล จึงเป็นขบวนการหนึ่งของการรับข้อมูล
(Input Unit)เป็นกระบวนการอีเลคโทรนิคส์
ที่สัญญาแปรผันต่อเนื่อง (analog) ได้รับการแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอล
โดยไม่มีการลบข้อมูลสำคัญผลลัพธ์ของ ADC มีลักษณะตรงข้าม คือ
กำหนดระดับหรือสถานะ ตัวเลขของสถานะมักจะเป็นการยกกำลังของ 2 คือ 2, 4, 8, 16 เป็นต้น สัญญาณดิจิตอลพื้นฐานมี 2
สถานะและเรียกว่า binary ตัวเลขทั้งหมดสามารถแสดงในรูปของไบนารี
ในฐานะข้อความของ หนึ่งและศูนย์
วงจรที่ใช้ในการแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอลมีมากมายหลายชนิด
โดยทั่วไปแล้ววงจรแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอล (A/D
converters) มีใช้งานอยู่ประมาณ 7 ชนิดคือ
1. Parallel Comparator, Simultaneous, หรือ Flash
A/D converter
2. Single – Ramp หรือ Single – Slope A/D
converter
3. Dual – Slope A/D converter
4. Charge balance A/D converter
5. A/D converters using Counters and D/A converters
6. Tracking A/D converters
7. Successive – Approximation A/D converters
Counting Converter
เป็นการแปลงสัญญาณอนาล็อก
เป็นสัญญาณดิจิตอล โดยใช้อัลกอริทึม การนับค่าเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แล้วนำผลที่ได้จากการนับไปเปรียบเทียบกับค่าที่ต้องการที่ตั้งไว้
การแปลงสัญญาณอนาล็อก เป็นสัญญาณดิจิตอล มีประโยชน์มากในการควบคุมอุปกรณ์สวิตชิ่ง ซึ่งมีลักษณะการแปลงสัญญาณได้หลายวิธี
แต่ละวิธีจะมีอัลกอริทึม ความรวดเร็วในการทำงาน
และการใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่างกันด้วย
ข้อบ่งเฉพาะของการแปลงสัญญาณ A/D (A/D SPECIFICATIONS)
ข้อบ่งเฉพาะจะบอกถึงขีดความสามารถของ converter โดยทั่วไปแล้วจะมีอยู่หลายคำ เช่น ความแม่นยำ,ความเที่ยงตรง และความเที่ยงตรงเป็นเส้นตรง ซึ่งค่าเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับลักษณะของแต่ละวงจร
แต่มีข้อบ่งเฉพาะอีกข้อหนึ่งที่ไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของวงจรคือ ค่าผิดพลาดระหว่างค่าจริงของสัญญาณอะนาลอก
กับค่าของดิจิตอลที่ใช้แทนค่า (ค่าของ Output ของ A/D converter) ซึ่งเรียกว่า Quantizing
error จะมีค่าอยู่ประมาณ +1/2 digit ต่ำสุด
(LSB)ของการแปลงสัญญาณซึ่งก็เป็นการบ่งถึงความแม่นยำได้อีกทางหนึ่งด้วยค่า
พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกตัวหนึ่งสำหรับ A/D converter คือ conversiontime
หรือค่าเวลาสำหรับการแปลงสัญญาณ ซึ่งมีช่วงเวลาอยู่ประมาณ 10-9
วินาที ถึง 10-3 วินาที
ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของconverterและจำนวน bit
การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
Digital to Analog Converter (D/A) ทำหน้าที่แปลงข้อมูลผลลัพธ์จากการประมวลผลเป็นสัญญาณไฟฟ้า
ให้เป็นสัญญาณที่มนุษย์รับรู้ได้ สัมผัสได้ เป็นการแสดงผลข้อมูล (Output
Unit)digital-to-analog conversion เป็นกระบวนการซึ่งสัญญาณมีการกำหนดระดับ
หรือสถานะจำนวนหนึ่ง ( ปกติ คือ 2 สถานะ) หรือสัญญาณดิจิตอล ให้เป็นสัญญาณที่ไม่จำกัดจำนวนของสถานะ
หรือสัญญาณอนาลอก ตัวอย่าง กระบวนการของโมเด็มในการแปลงข้อมูลคอมพิวเตอร์
เป็นความถี่เสียง ให้สามารถส่งผ่านสายโทรศัพท์ twisted pair ในวงจรที่ทำงานให้กับฟังก์ชันนี้
เรียกว่า digital-to-analog converter (DAC) โดยพื้นฐาน digital-to-analog
conversion ตรงข้ามกับ analog-to-analog conversion ถ้า analog-to-analog converter (ADC) วางอยู่ในวงจรการสื่อสารต่อจาก
DAC สัญญาณดิจิตอลส่งออก จะตรงกับสัญญาณดิจิตอลนำเข้า
ในกรณีที่ DAC วางอยู่ในวงจรต่อจาก ADC สัญญาณอะนาล๊อกส่งออกจะเป็นตรงกับสัญญาณอะนาล๊อกนำเข้าสัญญาณดิจิตอล แบบ
binary จะปรากฏเป็นข้อความขนาดยาว ของ 1 และ 0
ซึ่งจะไม่มีความหมายต่อการอ่าน แต่เมื่อ DAC ใช้ถอดรหัสสัญญาณดิจิตอลแบบ
binary จึงปรากฏผลลัพธ์ที่มีความหมาย ซึ่งอาจจะเป็น เสียง ภาพ
เสียงดนตรี และกลไกการเคลื่อน
วงจรแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอกมี
2 ลักษณะดังนี้
1.แบบรวมกระแส (weighted
-resistor)
คุณลักษณะของ D/A แบบรวมกระแส
1. จะต้องมีตัวต้านทานทุกอินพุทของสัญญาณดิจิตอล
2. ตัวต้านทานนี้อินพุทของทุกบิทจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
3. แรงเคลื่อนที่เอาต์พุตเต็มสเกลจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
4. LSB จะมีน้ำหนักเป็น1/(2n-1) เมื่อ
n เป็นจำนวนบิทที่อินพุท
5. เมื่อ LSB เปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนไป 1/(2n-1) เมื่อ V เป็นระดับสัญญาณดิจิตอล
2.โครงข่ายแบบ R-2R (R-2R network)
การ Convert ค่าจากดิจิตอลเป็นอนาล็อกนั้น
สามารถใช้ integrated circuit แปลงได้ แต่ถ้าหากคำนึงถึงเรื่องcostด้วยแล้ว วงจรที่สามารถทำได้และราคาถูกกว่าก็คือ R/2R Network นั่นเอง ซึ่งใช้ op-amp เป็นตัวควบคุม R/2R
Network ทำได้จากการนำต่อต้านทานมาต่อดังรูป แต่ละบิตทั้งที่มีค่าเป็น
0 หรือที่เป็น operating voltage นั้นเป็นค่าที่อยู่ในวงจรของตัวต้านทานที่มีค่าเป็น
2 เท่าของrest network ซึ่งแต่ละบิตจะแสดงผลลัพธ์ออกเป็นoutput
นั่นเอง จะเชื่อหรือไม่เชื่อว่าNetwork นี้ทำงานได้จริง
ใช้เป็น Digital-to-Analog-Converters โดยใช้แค่เพียงตัวต้านทานต่อกันเป็นเครือข่ายตามรูป
โดยไม่จำเป็นต้องใช้วงจรรวม integrated circuits แม้แต่วงจรเดียว
Output จาก AVR
port มีค่ากระแสไม่มากนัก เมื่อค่าความต่างศักย์ของมันควรจะมีค่าใกล้ๆศูนย์หรือพอกับ
operating voltage ดังนั้นตัวต้านทานจึงควรมีค่าราวๆ 10กิโลโอห์ม เพราะจะทำให้วงจรไม่มีค่ากระแสมากเกินไปนั้นเอง และตัวop-amp
เองก็สามารถทำงานกับวงจร R/2R Network ได้
