في عالم الإلكترونيات، غالبًا ما نتعامل مع إشارات تتغير بشكل مستمر بمرور الوقت - مثل تقلبات الصوت التي تلتقطها الميكروفون، أو التغيير في الجهد عبر مستشعر. تُعرف هذه باسم الإشارات التناظرية. ومع ذلك، يزدهر العالم الرقمي بقيم منفصلة يتم تمثيلها بواسطة بتات (0 و 1). لجسر هذه الفجوة، نعتمد على عملية أساسية تسمى تحويل تناظري إلى رقمي (A/D).
في جوهره، يتضمن تحويل A/D تحويل إشارة تناظرية مستمرة إلى سلسلة من القيم الرقمية المنفصلة. يشبه التقاط صور للإشارة التناظرية على فترات زمنية منتظمة، ثم تعيين قيمة رقمية محددة لكل صورة. تتضمن هذه العملية ثلاث خطوات رئيسية:
1. أخذ العينات: يتم أخذ عينات من الإشارة التناظرية عند نقاط زمنية محددة مسبقًا. يُطلق على معدل أخذ هذه العينات اسم تردد أخذ العينات.
2. الكمّ: ثم يتم مقارنة كل عينة بمجموعة من مستويات مرجعية محددة مسبقًا، أو "مستويات الكمّ"، ويتم تعيين قيمة منفصلة مقابلة لها. اعتبرها مثل تقسيم مسطرة إلى شرائح متساوية ووضع العينة على أقرب علامة. تُدخِل هذه العملية درجة من التقريب، لأن القيمة الكمّية قد لا تمثل الإشارة التناظرية الأصلية بشكل مثالي.
3. الترميز: يتم بعد ذلك تنسيق العينات الكمّية في رمز رقمي، عادةً باستخدام أرقام ثنائية (0 و 1)، مما يمثل المعلومات الموجودة في كل عينة. هذا الرمز هو الناتج النهائي لعملية تحويل A/D.
أهمية تردد أخذ العينات:
لضمان تمثيل دقيق للإشارة التناظرية الأصلية، يجب أن يفي تردد أخذ العينات بمعيار أساسي: يجب أن يكون على الأقل ضعف أعلى مكون تردد موجود في الإشارة التناظرية. يُعرف هذا باسم معدل نيكويست. يمكن أن يؤدي الفشل في تلبية هذا المطلب إلى ظاهرة تسمى التزييف، حيث يتم تفسير مكونات التردد الأعلى في الإشارة بشكل خاطئ على أنها ترددات أقل، مما يؤدي إلى تشويه في التمثيل الرقمي.
تطبيقات تحويل A/D:
يُعد تحويل A/D عملية حاسمة في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
الاستنتاج:
يُعد تحويل A/D عملية أساسية تجسر الفجوة بين عالم الإشارات التناظرية المستمرة وعالم المعالجة الرقمية المنفصل. من خلال أخذ العينات، والكمّ، وترميز الإشارات التناظرية، يمكننا التقاط وتحليل المعلومات من العالم الحقيقي بدقة ملحوظة. إن فهم المبادئ الكامنة وراء تحويل A/D أمر ضروري لأي شخص يعمل في مجالات تتضمن الإلكترونيات، ومعالجة الإشارات، واكتساب البيانات.
Comments