طراحی بلوک مقایسه کننده یک مبدل آنالوگ به دیجیتال sar با توان مصرفی پایین برای شبکه های حسگر بی سیم

در حالی که بسیاری از سنسورها به طور مستقیم به کنترل کننده ها و ایستگاه های پردازنده وصل می شوند(به طور مثال با استفاده از شبکه های محلی)تعداد فزاینده ای از سنسورها اطلاعات جمع آوری شده را بصورت بی سیم به یک ایستگاه پردازنده مرکزی می فرستند.این نکته از آن جا حایز اهمیت است که بسیاری از کاربرد های شبکه ای به صدها و هزاران گره سنسوری نیازمند است که اغلب در مناطق دوردست و غیرقابل دسترس هستند.بنابراین یک سنسور بی سیم نه تنها دارای یک بخش حسگر است،بلکه هم چنین دارای یک پردازنده(on board) ،بخش ارتباطات و قابلیت ذخیره سازی است.با این پیشرفت،یک گره سنسوری نه تنها مسئول جمع آوری اطلاعات،بلکه هم چنین مسئول تجزیه تحلیل شبکه،ارتباط و ترکیب داده های حسگر و داده های حسگرهای دیگر می باشد.زمانی که تعداد زیادی از سنسورها به صورت هماهنگ با هم یک محیط فیزیکی بزرگ را نظارت می کنند یک شبکه حسگر بی سیم را تشکیل می دهند.گره های سنسوری نه تنها با همدیگر ارتباط برقرار می کنند بلکه با استفاده از رادیوهای بی سیم خود با یک ایستگاه مرکزی نیز ارتباط برقرار می کنند که به آنها اجازه انتشار داده های سنسورشان را به منظور پردازش از راه دور،تجسم،آنالیز،و سیستم های ذخیره سازی را می دهد. به عنوان مثال شکل 1 دو محدوده سنسوری را نشان می دهد که به دو محدوده جغرافیایی مختلف نظارت می کنند.و از طریق اینترنت به ایستگاه مرکزی متصل می شوند. قابلیت های گره های سنسوری در یک شبکه حسگر بی سیم بطور گسترده ای می تواند متفاوت باشد.مثلا گره های سنسوری ساده ممکن است یک پدیده فیزیکی مجزا را نظارت کنند،در حالی که دستگاه های پیچیده تر ممکن است انواع تکنیک های سنجش(آکوستیک،نوری،مغناطیسی) را ترکیب نمایند.آنها هم چنین ممکن است در قابلیت های ارتباطی خود نیز متفاوت باشند.به عنوان مثال با استفاده از الترا سوند،مادون قرمز،یا فرکانس رادیویی با نرخ داده و زمان نهفتگی متفاوت با مرکز ارتباط برقرار کنند..در حالی که سنسور های ساده ممکن است تنها اطلاعات محیط مورد مشاهده را جمع آوری و ارسال کنند،دستگاه های قدرتمند،مثلا دستگاه هایی با قابلیت های بالای پردازش ،انرژی و ذخیره سازی ممکن است پردازش های گران قیمت و توابع تجمعی انجام دهند.چنین دستگاه هایی معمولا مسئولیت های اضافی در یک شبکه حسگر بی سیم (به عنوان مثال تشکیل دهنده ستون فقرات ارتباطات شبکه)که توسط دستگاه های حسگر منابع محدود دیگر برای رسیدن به مثلا ایستگاه پایه انجام دهند.در نهایت برخی دستگاه ها ممکن است دارای فناوری های جانبی اضافی باشند.(به عنوان مثال دارای سیستم gps). که به آنها اجازه می دهد موقعیت شان را به طور دقیق مشخص کنند.با این حال چنین سیستم هایی معمولا توان خیلی زیادی را مصرف می کنندتا در یک شبکه حسگر بی سیم قابلیت تحقق داشته باشند. ساختار گره [1]: گره های حسگر بی سیم عنصر مرکزی در شیکه حسگر بی سیم می باشند.از طریق این گره است که سنجش،پردازش،و ارتباطات انجام می گیرد.این گره اطلاعات را ذخیره می کند و پروتکل های ارتباطی و الگورریتم های پردازش اطلاعات را پیاده سازی می کند.کیفیت،اندازه،و فرکانس اطلاعات سنجش شده می تواند از شبکه استخراج شود و واین پارامترها تحت تاثیر منابع فیزیکی در دسترس گره هستند.بنابراین طراحی و پیاده سازی یک گره حسگر بی سیم یک گام مهم می باشد.هر گره از اجزا سنجش،پردازش،ارتباطات و زیر سیستم های تامین توان تشکیل یافته است(همانند شکل زیر) در چند سال گذشته بسیاری از وسایل وقطعات الکترونیکی با توجه ویژه ای نسبت به توان مصرفی آنها طراحی و ساخته شده اند.برای سیستم های الکترونیکی نظیر سیستم های بی سیم و یا دستگاه های کاشت( در کاربرد های پزشکی,نظامی…) مصرف توان یکی از بحرانی ترین بخش های طراحی می باشد.محدودیت هایی که در مورد مصرف توان داریم پیشرفت های روز افزون در تکنیک های طراحی مدارت با منابع ولتاژ و توان مصرفی کم را می طلبد. مبدل های آنالوگ به دیجیتال مقادیر آنالوگ و پیوسته را به مقادیر گسسته عددی که در پردازش اطلاعات,انتقال اطلاعات و سیستم های کنترل کاربرد دارند تبدیل میکنند.برای طراحی مدارت با توان مصرفی پایین مبدل های آنالوگ به دیجیتال عناصری کلیدی هستند.در این پایان نامه هدف طراحی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال sar با توان مصرفی بسیار پایین می باشد که به همراه مدارت جانبی،با تاکید روی بخش مقایسه کننده آن توضیح داده خواهد شد.هدف رسیدن به یک مبدل sar با وضوح 10بیت,سرعت khz 250و توان مصرفی پایین تر از 100uwمی باشد.