Analog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler hakkında genel bilgiler, mikro işlemci uygulamaları ile çevirimler ve örnek uygulamalar. kaynak: 320volt.com

1. 0
İçinde bulunduğumuz son yüzyılda
elektronik kavramı çok ilerledi ve
yaşamımızın tüm alanına girdi.
Yaşantımızı sürdürebilmemiz için sağlık
hizmetleri dahi elektrik ve elektronik
olmadan yürütülemez hale geldi. Kendi
dünyamızdaki fiziksel metaların dijital
(bilişim ve bilgisayar cihazlarına)
ortama aktarılabilmesi için; analog-
sayısal ve sayısal-analog çeviricilere
ihtiyaç duyulmaktadır.
Analog
Sayısal ve
Sayısal
Analog
Çeviriciler
Şahabettin AKCA - 132132178
Ahmet Yesevi Üni. – Bilgisayar Müh.

2. SAYFA 1
İçindekiler
Amaç 2
ADC’ye Giriş 2
A/D ÇEVİRİCİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ 3
7107 ENTEGRESİ 3
7107 entegresi ile yapılmış Led Display sürücü 6
7106 ENTEGRESİ 6
7106 ile yapılan DVM 7
MİKROİŞLEMCİ UYUMLU A/D ÇEVİRİCİ, AD670 8
AD670’Lİ ADC ÇEVİRİCİNİN ÇALIŞMA ÖZETİ 10
Ardışıl Yaklaşımın Temsili Açıklaması 11
Yazılım Destekli A/D Çevirimi 11
Özet 12
DAC’ye Giriş 13
1) DAC (Dijital Analog Convertor) : 13
a) Ağırlık Dirençli DAC : 13
b) Merdiven tipi DAC : 14
Kaynakça 15

3. SAYFA 2
Amaç
Tüm dünya analogtur. Bu yüzden ona ait herhangi bir şeyi dijital sistemlerimiz
ile ölçüp değerlendirmek, işlemek ve bu değerlere göre belli görevlerin adc
komutlarını yaptırmak istersek ADC ye yani Analog Digital Converter’a
ihtiyacımız vardır.
ADC devreler kullanarak analog sinyalleri, dijital sinyallere dönüştürme
yöntemlerini ve bu işlemin tam tersi olan; DAC devreler ile dijital sinyallerden,
analog sinyaller oluşturulması işlemlerini inceleyeceğiz.
ADC’ye Giriş
Dünyada, pek çok büyüklük analog olarak ortaya çıkar. Örneğin ısı, basınç,
ağırlık gibi büyüklükler hep analog olarak değişirler. Bunlarda sadece 0 ve 1 gibi
iki değer değil, minimum ile maximum arasında çok geniş bir yelpazede çeşitli
değerler söz konusu olabilir. Söz gelişi bir ağırlık 10 gram olabileceği gibi, 1 kilo,
5 kilo, 120 kilo veya 4 ton da olabilir.
Dış dünyanın daha çok analog değerlerden oluşmasına karşılık , bilgi işleyen
cihazlar (dijital sistemler, mikroişlemciler, bilgisayarlar) dijitaldir. Çünkü, dijital
sistemler, bilgiyi daha güvenli, daha hızlı işler ve değerlendirir. Elde edilen
bilginin tekrar dış dünyaya aktarılması da (örneğin görüntülenmesi) analog veye
dijital biçimde olabilir. Bütün bu nedenlerle analog değerlerin dijitale, dijital
değerlerin de analog değerlere çevrilmesi gerekir.
Dış dünyadaki fiziksel değişiklikler (ısı, basınç, ağırlık), sensör (algılayıcı) ve
transduser’ler (çeviriciler) kullanılarak elektrik gerilimine çevrilir. Bu gerilim
analog bir gerilimdir. Daha sonra bu analog gerilim Analog/Dijital (A/D) çevirici
Yardımı ile dijitale çevrilir. Dijital sistem bu bilgiyi istenilen bir biçimde işler ve
bir sonuç elde eder.
Bu sonuç dijital veya analog olarak olarak değerlendirilmek istenebilir. Eğer
elde edilen sonuç analog olarak değerlendirilecekse (örneğin bir hoparlörün
sürülmesi) tekrar analoğa çevrilmesi gerekebilir. Dijital işareti analog işarete
çevirme işlemini Dijital/Analog (D/A) çeviriciler yapar.

4. SAYFA 3
Yukarıdaki şekilde analog bir değerin dijitale çevrilip, işlendikten sonra
tekrar analog değere çevrilmesi sürecinin blok diyagramı görülmektedir. Girişteki
gerilim bir transduser yardımı ile elektriksel büyüklüğe çevrilmiş bir fiziksel
büyüklüğü temsil etmektedir. Bu gerilim daha sonra Analog/Dijital Çevirici
vasıtası ile dijitale çevrilir ve dijital olarak işlenir.
Daha sonra elde edilen sonuç Dijital/Analog Çevirici vasıtası ile tekrar
analog bilgiye çevrilir ve çıkışa aktarılır. Çıkışta kullanılan eleman ise elektriksel
büyüklüğü (gerilim) fiziksel büyüklüğe (ses, ısı, ağırlık vs) çevrilir. Örneğin
hoparlör elektriksel büyüklüğü sese çeviren bir aygıttır.
A/D ÇEVİRİCİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ
A/D çeviricilerde giriş sinyali analog olarak değişen bir gerilimdir.
Yukarıdaki blok diyagramda ki giriş gerilimi 0 volt ile 3 volt arasında değişmekte
ve bu arada bulunan herhangi bir değeri alabilmektedir. Çıkışta ise girişteki
analog değere göre bir binary sayı elde edilmektedir. Aşağıda ki tabloda, çeşitli
analog giriş gerilimlerine göre, devre çıkışında elde edilen binary sayılar
görülüyor.
Tablodan da anlaşıldığı gibi girişe uygulanan gerilim 0 volt iken çıkıştaki
dijital değer “0000“, girişe uygulanan gerilim +3 volt olduğunda ise çıkışta
“1111” binary sayısı elde edilmektedir. Girişteki gerilim 2.4 volt olduğunda çıkışta
“1100” binary sayısı oluşmaktadır.
7107 ENTEGRESİ
ICL7107, 3.5 dijitlik CMOS analog-dijital çevirici entegreleridir. 0.05٪
doğruluk istenen ölçüm sistemleri için gerekli olan tüm aktif elemanları içlerinde
bulundururlar. 7 segment kod çözücü, polarite, dijit sürücüler, referans gerilim
kaynağı ve clock devresi entegrelerin içerisine yerleştirilmiştir.
7107, çift eğimli çevirme (Dual Slope Conversion) tekniği kullanılarak A/D
çevirme işlemi yaparlar. 7107, ortak anodlu LED displayleri sürer ve her segment
için 8mA akım çıkışı verebilir.

5. SAYFA 4
Şekil 3.10 7107’nin ayak bağlantıları
7107’nın özelliklri;
LCD Dispileyleri direkt olarak sürebilme,
Görüntü kararlılığı için düşük gürültü,
5V pil ile çalışabilme,
Yüksek empedanslı CMOS girişler (10-12),
Düşük güçte çalışma (10mW).
7107’nin ayak bağlantılarının açıklanması;
1. Pozitif besleme gerilimi
2. Birler hanesinin D segmenti
3. Birler hanesinin C segmenti
4. Birler hanesinin B segmenti
5. Birler hanesinin A segmenti
6. Birler hanesinin F segmenti
7. Birler hanesinin G segmenti
8. Birler hanesinin E segmenti
9. Onlar hanesinin D segmenti
10. Onlar hanesinin C segmenti
11. Onlar hanesinin B segmenti
12. Onlar hanesinin A segmenti

6. SAYFA 5
13. Onlar hanesinin F segmenti
14. Onlar hanesinin E segmenti
15. Yüzler hanesinin D segmenti
16. Yüzler hanesinin B segmenti
17. Yüzler hanesinin F segmenti
18. Yüzler hanesinin E segmenti
19. Binler hanesindeki 1 rakamı
20. Negatif ölçüm işareti (-)
21. 7107 : Dijital şase
22. Yüzler hanesinin G segmenti
23. Yüzler hanesinin A segmenti
24. Yüzler hanesinin C segmenti
25. Onlar hanesinin G segmenti
26. Negatif besleme gerilimi
27. İntegral devresi çıkışı. Bu uca integrasyon kondansatörü bağlanır. (220nF)
28. İntegral alıcı direnç bağlantısı. Bu direnç 47K ise girişten max. 200mV, 470
K ise girişten max. 2V ölçülebilir.
29. Otomatik sıfır kondansatörü. 200mV tam skala için 470nF, 2V tam skala
için 47nF
30. Eksi (-) ölçme girişi
31. Artı (+) ölçme girişi
32. Ortak analog bağlantı ucu
33. Referans kondansatörünün (-) ucu
34. Referans kondansatörünün (+) ucu
35. Referans geriliminin (-) ucu
36. Referans geriliminin (+) ucu. Referans gerilimi 200mV tam skala için
100mV, 2V tam skala için 1V olarak ayarlanmalıdır.
37. Displey test ucu. Bu uç direnç ile pozitif gerilime bağlanır ise displeyde –
1888 okunmalıdır.
38. İç osilatör ayağı
39. İç osilatör ayağı
40. İç osilatör ayağı. Bu ayağa 100K direnç ve 100pF kondansatör bağlanır ise
iç osilatör frekansı 48KHz olur.

7. SAYFA 6
7107 entegresi ile yapılmış Led Display sürücü
—————————————
7106 ENTEGRESİ
ICL7106, 3.5 dijitlik CMOS analog-dijital çevirici entegredir. 0.05٪ doğruluk
istenen ölçüm sistemleri için gerekli olan tüm aktif elemanları içlerinde
bulundururlar. 7 segment kod çözücü, polarite, dijit sürücüler, referans gerilim
kaynağı ve clock devresi entegrenin içerisine yerleştirilmiştir.
7106, çift eğimli çevirme (Dual Slope Conversion) yekniğini kullanarak A/D
çevirme işlemi yaparlar.
7106, düşük güç harcadığı için 9V pil ile çalışabilir ve portatif ölçü aletleri
uygulamaları için idealdir. 7106, LCD (sıvı kristal ekran) displeyleri sürer. Bu
amaçla BP (Black Plane (geri plan)) ucuna sahiptir.
7106’nın özelliklri;
LCD Dispileyleri direkt olarak sürebilme,
Görüntü kararlılığı için düşük gürültü,

8. SAYFA 7
9V pil ile çalışabilme,
Yüksek empedanslı CMOS girişler (1012),
Düşük güçte çalışma (10mW),
7106 ile yapılmış LCD Display sürücü
7106 ile yapılan DVM
7106 ve 7107 entegreleri DVM (Dijital Voltmetre) olarak tasarlanmış entegre
devrelerdir. 7106, LCD (Likit Kristal Ekran) displayleri sürmek için geliştirilmiştir.
7107 ise LED displayleri sürer. Bu iki entegrenin bağlantıları, birkaç fark dışında
hemen hemen aynıdır. Her iki entegrenin iki çalışma modu vardır.
Birinci çalışma modunda, entegre girişlerinde ön direnç olmadan, 200mV DC
gerilim ölçülebilir. Bu durumda, entegrelerin 28 nolu ayağındaki direnç 47K , 29
nolu ayağındaki kondansatör 470nF olmalıdır.
İkinci çalışma modunda, entegre girişlerinde ön direnç olmadan, 2V DC gerilim
ölçülebilir. Bu durumda, entegrelerin 28 nolu ayağındaki direnç 470K , 29 nolu
ayağındaki kondansatör 47nF olmalıdır.

9. SAYFA 8
MİKROİŞLEMCİ UYUMLU A/D ÇEVİRİCİ, AD670
AD670, 8 bit ardışıl yaklaşımlı ve mikroişlemci uyumlu bir A/D çeviricidir.
Şekil 3.2(a)’da yukarıda açıklanan özelliklere ek olarak devre içi bir saat, referans
gerilimi ve entrumantasyon yükseltecine sahiptir.Sadece 5V besleme ile çalışır.
Terminallerinin işleyişi aşağıda açıklanmıştır.
Analog giriş Voltajı terminalleri : Dört analog giriş terminaline sahiptir.
Bunlar 16, 17,18, ve 19’dur. Bunlar bir entrumantasyon yükseltecinin girişleridir
ve ünipolar veya bipolar olabilir. Aynı zamanda çözünürlük ayarı pinler yardımı
ile yapılabilir. Şekil 3.2(b)’de 0-2.55V giriş ve çözünürlük = 10mV/LSB için
çalışma görülmektedir. Şekil 3.2(c)’de ise giriş 0-255mV ve çözünürlük =
1mV/LSB’dir.
Dijital çıkış terminali : 1 ve 8 (dahil) arasındaki uçlar üç durumlu, tamponlu
ve mandallamalı dijital çıkışlarıdır. Bunlar sırasıyla D0-D7 şeklinde çıkış verir.
Mikroişlemci AD670’e bir çeviriyi gerçekleştirme (write) emrini verdiğinde,
ADC’nin MBR’sine mandallanır. Üç durumlu çıkış anahtarı, mikroişlemci okuma
komutu gönderene kadar yüksek empedans gösterir. Yani ADC’nin MBR’si
(Hafıza tampon yazmacı) normalde veri yolundan ayrıdır.

10. SAYFA 9
Giriş seçim terminali : 11 numaralı uç BPO/UPO terminalidir ve
mikroişlemcinin, ADC girişlerinin bipolar yada unipolar olmasını belirlemesini
sağlar. Bu ucun düşük seviyede olması unipolar giriş seçiminin yapıldığını
gösterir. 0-2,55vV veya 0-255mV kademeleri kullanıcı tarafından, Şekil 3.2(b)’de
ve c’de görüldüğü gibi seçilir. 11 nolu ucun yüksek seviyede olması ise bipolar
giriş yapılacağını gösterir. Giriş kademeleri ise 1.28V (Şekil 3-2(b)) veya 128mV
(Şekil 3-2(c)) olacaktır.
Çıkış seçim terminali : Şekil 3-2(a)’daki 12 nolu uç “21s/BIN” terminalidir. Bu
uç mikroişlemcinin ADC çıkış formatını 2’nin tümleyeni veya binary kod olarak

11. SAYFA 10
belirlenmesini sağlar. Tablo 3-1(a)’da 4 muhtemel seçenek görülmektedir. Vin
girişine dijital çıkış cevapları Tablo 3-1(b)’ve c’de görülmektedir. Vin Şekil 3.1(b)
ve (c)’de görüldüğü gibi farksal giriş voltajıdır ve Vin=(+Vin)-(-Vin)’dir. Burada
+Vin ve –Vin toprağa göre giriş ölçüm değeridir.
Mikroişlemci kontrol terminalleri. : Şekil 3-2’de görüldüğü gibi 13.14 ve
15nolu uçlar mikroişlemci tarafından AD670’in kontrolü için kullanılır. 14 nolu
uç çip seçme (CS), 15 nolu terminal çip yetkilendirme (CE) uçlarıdır. 13 nolu uç
ise yazma/okuma (R/W) veya bazen yazma/çevirme ucudur.
Eğer CS, CE ve R/W uçlarının hepsi düşük seviyede tutulursa ADC sürekli
çevirme yapar. Her 10 s’de bir çevirme yapar. Her bir çevirimin sonucu çıkış
tampon yazmacına mandallanır. Bununla birlikte dijital çıkış kodu henüz veri
yoluna bağlı değildir çünkü çıkışlar yüksek empedans durumundadır. Bu
çalışma yaz/çevir çalışmasıdır. Bu durumda mikroişlemci ADC’ye çevirim
sonucunu çıkış tampon yazmacına yazmasını söyler.
Eğer CS veya R/W veya CE yüksek seviyede ise AD670 seçili durumda değildir
ve en son çeviri soncunu yazmaçta saklar. 9 nolu durum bildirme (status) ucu
çeviri boyunca yüksek seviyede kalır. Çevirme tamamlandığında 9 nolu uç,
mikroişlemciye verinin doğru ve okunmaya hazır olduğunu bildirmek için, düşük
seviyeye geçer. Mikroişlemci, durum bildirme , CS ve CE uçları düşük seviyede
iken, veriyi okumak için R/W ucunu yüksek seviyeye çeker. Bu mikroişlemcinin
okuma komutudur.
AD670’in tamponu geçirgen (transporant) hale dönüşür ve 8 dijital çıkışı veri
yoluna bağlanır. CS ucu yüksek seviye veya CE yüksek seviye veya R/W düşük
seviye oluncaya kadar veriler veri yolunda kalacaktır.
AD670’Lİ ADC ÇEVİRİCİNİN ÇALIŞMA ÖZETİ
1. CE ve CS’nin düşük seviyede olması AD670’ i seçer. Bundan sonra R/W’ ye
bağlı olarak şunlar olur.
2. Eğer R/W düşük ise çeviri gerçekleştirilir ve sonuç tampon yazmacına yazılır.
Çıkışlar yüksek seviyededir. Çeviri 10 s sürer.
3. R/W yüksek seviyede ise son çeviri sonucu tamponda saklıdır ve çıkışlar
geçirgen durumdadır. Başka çeviri gerçekleştirilmez. Yazmacın içeriği
mikroişlemci tarafından veri yolu yardımıyla okunabilir.

12. SAYFA 11
4. Durum bildirme (status) terminali çevirinin bitip bitmediğini ve çevirinin
okunabilir olup olmadığını yüksek seviye ve düşük seviye olarak bildirir. Eğer
veri okunabilir durumda ise mikroişlemci R/W ucuna yüksek seviye değer
kazandırarak veriyi okuyabilir.
Ardışıl Yaklaşımın Temsili Açıklaması
Elimizde 1-2 ve 4 Kg‘lık ağırlıklar ve bir terazi olduğunu varsayalım ve 1 Kg’lık
ağırlığı 1 LSB olarak 4Kg’lık ağırlığı da 4 LSB olarak düşünelim Şekil 2.3 ve
2.4’ten görülebileceği gibi Vin değeri burada bilinmeyen bir ağırlığa sahiptir.
Şimdi Vin=6.5V bilinmeyen ağırlığa karşılık gelir. Bunu terazinin bir kefesine
koyalım. Diğer kefesine ise MSB’ye karşılık gelen 4 Kg’lık ağırlığı koyalım. (SAR
bu işlem için DAC’a 100 uygular ve DAC çıkışından alınan 4V,6.5V ile
karşılaştırılır) Eğer bilinmeyen ağırlık (6.5V) 4 Kg’dan büyük ise bu kez 4 Kg’dan
büyük ise bu kez 4 Kg’ın yanına 2 Kg’lık ağırlık koyulur. (110 DAC’a uygulanır)
Vin hala büyükse yani Vin>4+2 ise Vin>b ise 1 Kg’lık ağırlıkta eklenir.(111
uygulanır) bu durumda diğer kefedeki ağırlık 7Kg olur buda Vin’den büyüktür.
Bu durumda son konulan ağırlık (1 LSB) alınarak yaklaşık eşitleme
gerçekleştirilir. Sonuçta diğer kefedeki eşitleme ağırlıkları 6Kg yani 6 LSB
olacaktır. Bu da dijital olarak 110 çıkışına karşılık gelir.
Yazılım Destekli A/D Çevirimi
D/A çeviricinin çalışma adresi 80H olarak belirlenmiştir.15 nolu girişten
uygulanan analog sinyal, Ad5582in içinde DAC’ın çıkışı ile karşılaştırılır.
Karşılaştırıcının çıkışı, transistörün bazına bağlanmıştır. Bu transistörün
kollektörü ise üç-durumlu sürücü 74LS365 üzerinden veri yolunun d7 numaralı
hattına bağlanmıştır. Sürücü, IOR ve adres kod çözücüsü sinyalleri ile devreye
sokulur. 74LS365’e 40H adresi atanmıştır. Mikroişlemci (Mİ) bu adresi
kullanarak D7 hattının aldığı değeri belirler.

13. SAYFA 12
Özet
1. Fiziksel ortamdaki analog bilgileri bilgisayar ortamına aktarabilen A/D
çeviricilerin, özellikle hız ve güvenirliğin önemli olduğu alanlarda
kullanılan bir sistemdir.
2. A/D çeviricilerin hız,güvenirlik ve ekonomik bakımdan birbirlerine göre
avantaj dezavantajlarına göre kullanım alanları belirlenmelidir.
3. Gündelik hayatta Sık kullanılan A/D çevirici entegreler hakkında genel
bilgiler verilmiştir. Bu bilgiler ışığında A/D çeviricilerin, çok geniş bir
kullanım alanının olduğu görülmüştür.

14. SAYFA 13
DAC’ye Giriş
Dijital ve analog devrelerin ayrı kullanılacağı gibi aynı devrede de
kullanılmaları mümkündür. Bu tür devrelerdede analog sinyali dijital bilgiye,
dijital bilgiyi de analog sinyale dönüştürmek gerkebilir. Bu durumlarda da
DAC-ADC devreleri kullanılır. Örneğin bilgisayarınıza ses kadettiğinizde, bu
ses ilk önce mikrofon sayesinde analog sinyal olarak bilgisayara iletilir.
Bilgisayarda ise analog sinyal dijital bilgiye çevrilir ve harddiskte depolanır.
Daha sonra bu sesi dinlemek istediğinizde dijital bilgi tekrar analog sinyale
çevrilir ve hoperlörlerden ses olarak duyulur. Tüm bu işlemler ADC ve DAC
'ler sayesinde gerçekleşir.
1) DAC (Dijital Analog Convertor) :
Dijital analog çeviriciler dijital bilgileri analog sinyallere çevirmede
kullanılırlar. Girişlerine uygulanan dijital bilgiye göre çıkışında bir voltaj
görülmektedir. İki tip DAC devresi bulunmaktadır. Bunlar Ağırlık Dirençli
DAC ve Merdiven tipi DAC 'dir. Aşağıda Bu iki tip devreyi görebilirsiniz.
a) Ağırlık Dirençli DAC :
Aşağıda görülen devrede girişlere 0 bilgisi için 0V, 1 bilgisi için de 5V
uygulanmaktadır. Girişlere uygulanan dijital bilgilere göre çıkış voltajı
Vout = -(Vd + 1/2 x Vc + 1/4 x Vb + 1/8 x Va)
formülü ile hesaplanır. Formüldeki Vd, Vc, Vb ve Va girişlerdir. Eğer girşlere
1 uygulanmış ise Vd, Vc, Vb ve Va değerleri 5V, 0 uygulanmış ise Vd, Vc,
Vb ve Va değerleri 0V 'a eşittir.

15. SAYFA 14
Örnek olarak girişlere DCBA = 0110 bilgisi uyguladığımızda çıkış voltajını
hesaplayalım.
Vout = -(0V + 1/2 x 5V + 1/4 x 5V + 1/8 x 0V)
Vout = -(0V + 2,5 + 1,25 + 0)
Vout = -3,750 V
b) Merdiven tipi DAC :
Merdiven tipi DAC, Ağırlık Dirençli DAC ile aynı mantıkta çalışmaktadır.
Çıkış voltajı hesaplama formülü ise
Vout = -(A x 1 + B x 2 + C x 4 + D x 8)
şeklindedir. Formülde bulunan A, B, C, ve D dijital girişlerdir. Bu girişler 1
olduğu durumda formül içerisinde 1, 0 olduğunda da formül içerisinde 0 olarak
değer alırlar. Örnek olarak girişlerin DCBA =1010 olduğu durumda çıkış
voltajını hesaplayalım.
Vout = -(0 x 1 + 1 x 2 + 0 x 4 + 1 x 8)
Vout = -(0 + 2 + 0 + 8)
Vout = -10V

16. SAYFA 15
Kaynakça
1- MEGEP ELEKTRİK-ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ ADC-DAC DEVRELERİ
2- KURTULDU Şaban, Mehmet Ali GÜLER, İleri Elektronik Dijital, Yüksel
Matbaası, Ankara, 1996.
3- BAYRAM Harun, Dijital Elektronik, Özkan Matbaacılık, Bursa,1998.