طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال کم مصرف برای شبکه حسگر بی سیم

شبکه حسگر بی سیم متشکل از تعداد زیادی گره های حسگری گسترده است و در سال های اخیر کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف صنعتی، نظامی، کشاورزی، صنایع نفتی و پزشکی و غیره به خود اختصاص داده است .به همین دلیل تحقیقات زیادی روی آن ها برای بهبود عملکرد و افزایش کارایی آن ها انجام شده است. یک شبکه ای از حسگرها، بسته به نوع کاربرد آن ها، ممکن است برای سال ها بدون نیاز به نگهداری و تعمیرات و تعویض قطعات مانند منبع تغذیه و غیره به فعالیت خود ادامه دهند. به همین دلیل این شبکه ها باید دارای حداکثر مجتمع سازی باشد و کل آن روی یک تراشه پیاده سازی شود و نیز هزینه پیاده سازی آن بسیار ارزان باشد زیرا به تعداد بسیار زیادی باید تولید شود و همچنین مصرف توان آن نیز بسیار پایین بوده و دارای بیشترین بازدهی انرژی باشد . در متن حاضر که بررسی مبدل های آنالوگ به دیجیتال در شبکه حسگر بی سیم است در ابتدا پس از بررسی شرایط شبکه حسگر بی سیم و نیازهای طراحی در این حوزه در مورد معیار های سنجش عملکرد مبدل های آنالوگ به دیجیتال بحث می شود. سپس معماری های متداول یک مبدل a/d آورده شده است. در ادامه روند طراحی مبدل داده ی مناسب برای این حوزه مورد توجه قرار گرفت. اثر فرکانس بر مصرف توان مبدل بررسی شد و بر اساس همین اثر مدلی عمومی برای توان مصرفی مدارات میکس سیگنال بر حسب فرکانس ارائه شد که میزان توان مصرفی بخش های دیجیتال و آنالوگ مدار را در فرکانس های مختلف نشان می دهد. با توجه به کاربردهای مختلف مدارات و کار در فرکانس های مختلف مدل در طراحی بهینه به ما کمک می کند. در این پروژه در ابتدا یک مبدل شش بیتی با توان مصرفی حدود ده میکرو وات در فرکانس یکصد کیلو هرتز طراحی شد پس از بررسی پروفایل توانی مبدل دیده شد در این فرکانس مقایسه کننده نقش کلیدی در مصرف توان مبدل دارد و با بهینه کردن این بلوک مصرف توان کل مبدل به کمتر از پنج میکرو وات رسید. در ادامه مبدل شش بیتی کم مصرف را تعمیم دادیم و با همان ساختار مبدل های آنالوگ به دیجیتال هشت و ده بیتی طراحی کردیم که مصرف توان آن ها در فرکانس یکصد کیلو هرتز به ترتیب برابر 34 .5 و 3 . 6 میکرو وات است.