এনালগ ফ্রন্ট এন্ড সার্কিট (AFE): আপনার যা জানা দরকার

অ্যানালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটগুলি, যা AFE নামেও পরিচিত, ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেম এবং অন্যান্য ধরণের পরিমাপ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মূল উপাদান যা এনালগ সংকেতগুলিকে ডিজিটালে রূপান্তরের প্রয়োজন। এই AFE গুলি বিভিন্ন উপাদান যেমন এমপ্লিফায়ার, ফিল্টার এবং এনালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (ADC) একীভূত করে, এগুলিকে চিকিৎসা উপকরণ থেকে শিল্প সেন্সর সিস্টেম পর্যন্ত বহুবিধ অ্যাপ্লিকেশনে উপযোগী করে তোলে। এর পরে, আমরা এই AFEগুলি কী, তারা কীভাবে কাজ করে এবং সাধারণত কোন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা হয় তা আমরা বিশদভাবে পরীক্ষা করব।

আপনি যদি ইলেকট্রনিক পরিমাপ বা সেন্সর সিস্টেমের সাথে পরিচিত হন তবে আপনি জানতে পারবেন যে AFE-এর প্রধান কাজগুলির মধ্যে একটি হল ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তরিত হওয়ার আগে সেন্সর থেকে প্রাপ্ত সংকেতকে কন্ডিশন করা। এটি বিশেষত গুরুত্বপূর্ণ যখন কম প্রশস্ততা সংকেতগুলির সাথে কাজ করা হয়, যার জন্য ডিজিটাল প্রক্রিয়াকরণের আগে পরিবর্ধন এবং ফিল্টারিং প্রয়োজন। এই সার্কিট ছাড়া, ফলাফল তথ্য সঠিক বা দরকারী হবে না.

এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিট (AFE) কি?

একটি AFE হল সার্কিট ব্লকের একটি সেট যা এনালগ সংকেতগুলিকে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তরিত করার আগে প্রক্রিয়া করে। সহজ কথায়, AFE হল এনালগ বিশ্ব এবং ডিজিটাল বিশ্বের মধ্যে এক ধরনের 'সেতু'। এর প্রধান কাজ হল শব্দ, তাপমাত্রা বা আলোর মতো 'বাস্তব বিশ্বের' সংকেতগুলি ক্যাপচার করা, ফিল্টারিং বা অ্যামপ্লিফিকেশনের মতো প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে তাদের কন্ডিশন করা এবং তারপরে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তর করা যাতে সেগুলি মাইক্রোপ্রসেসর বা এমবেডেড সিস্টেম দ্বারা প্রক্রিয়া করা যায়।

একটি এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটের একটি সাধারণ উদাহরণ যা মেডিকেল ইমেজিং সিস্টেমে পাওয়া যায়, যেমন ডিজিটাল এক্স-রে ডিটেক্টর। এই ধরনের সিস্টেমে, AFE-কে অবশ্যই বেশ কিছু ফাংশন সম্পাদন করতে হবে যেমন সিগন্যাল ইন্টিগ্রেশন, প্রোগ্রামেবল লাভ অ্যামপ্লিফিকেশন, এবং পারস্পরিক স্যাম্পলিং, এগুলি সবই উচ্চ প্রসেসিং স্পিড বজায় রেখে তৈরি করা বিপুল পরিমাণ ডেটা পরিচালনা করতে।

AFE-এর সাধারণ বৈশিষ্ট্য:

• তারা অ্যাডজাস্টেবল গেইন এমপ্লিফায়ার (PGA) অন্তর্ভুক্ত করে যা ডিজিটালে রূপান্তর করার আগে সংকেত শক্তি সামঞ্জস্য করতে দেয়।
• তারা গোলমাল বা হস্তক্ষেপ দূর করতে ফিল্টারগুলিকে সংহত করে যা পরিমাপ করা সংকেতকে দূষিত করতে পারে।
• তারা সাধারণত এনালগ থেকে ডিজিটালে চূড়ান্ত রূপান্তর করার জন্য ADC-কে অন্তর্ভুক্ত করে।

AFE এর সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন

AFEs বহুমুখী উপাদান যা অনেক শিল্পে ব্যবহৃত হয়। মেডিসিনে ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেম থেকে শুরু করে শক্তি শিল্পে অ্যাপ্লিকেশন পর্যন্ত, অ্যানালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটগুলি নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ যে অ্যানালগ সংকেতগুলি রূপান্তরিত এবং কার্যকরভাবে প্রক্রিয়া করা যায়। পরবর্তী, আমরা এর কিছু সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন পর্যালোচনা করব।

সুরক্ষা এবং শক্তি পরিমাপ রিলে

শক্তি সেক্টরে, AFEs বৈদ্যুতিক সিস্টেম রক্ষায় একটি মৌলিক ভূমিকা পালন করে। উদাহরণস্বরূপ, সুরক্ষা রিলেতে, যা এমন ডিভাইস যা সিস্টেমগুলিকে ব্যর্থতার বিরুদ্ধে নিরীক্ষণ এবং সুরক্ষা দেয়, AFE সঠিকভাবে বর্তমান এবং ভোল্টেজ পরিমাপের জন্য দায়ী। এই AFE গুলি অত্যন্ত সুনির্দিষ্টভাবে ডিজাইন করা হয়েছে, এমনকি পাওয়ার সিস্টেমের ক্ষুদ্রতম বৈচিত্রগুলিকেও সনাক্ত করার অনুমতি দেয়, বিপর্যয়কর ক্ষতি প্রতিরোধ করে।

টেক্সাস ইন্সট্রুমেন্টস, AFE-এর অন্যতম প্রধান নির্মাতা, এই AFE-ভিত্তিক সুরক্ষা রিলেগুলি বাস্তবায়নের জন্য নির্দিষ্ট সমাধান তৈরি করেছে। এই AFE-এর দ্বারা অফার করা বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে একযোগে এবং সুসঙ্গত নমুনা, যা উচ্চ-চাহিদা বৈদ্যুতিক সিস্টেমে সঠিক সংকেত ক্যাপচারের জন্য অপরিহার্য।

প্রবর্তক সেন্সর মধ্যে AFE

AFE-এর আরেকটি সাধারণ ব্যবহার হল ইন্ডাকটিভ সেন্সর, যা ধাতব বস্তুর নৈকট্য বা অন্যান্য শারীরিক পরামিতি যেমন নড়াচড়া বা প্রবণতা পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। প্রবর্তক সেন্সরগুলির জন্য AFE চুম্বকগুলির হস্তক্ষেপ ছাড়াই চৌম্বক ক্ষেত্রের বৈচিত্র সনাক্ত করার অনুমতি দেয় এবং নোংরা বা ধুলোময় পরিবেশের মতো কঠিন পরিস্থিতিতে কাজ করতে সক্ষম। এই AFE সাধারণত বিভিন্ন ধরনের ডিভাইসে পাওয়া যায়, যেমন ভ্যাকুয়াম ক্লিনার থেকে শুরু করে ইলেকট্রনিক টুলস এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবট পর্যন্ত।

এই AFE-এর সুবিধার মধ্যে রয়েছে কঠিন পরিস্থিতিতে কাজ করার ক্ষমতা, সেইসাথে অন্যান্য ইলেকট্রনিক সিস্টেমের সাথে তাদের একীকরণের সহজতা। অনেক ক্ষেত্রে, ইন্ডাকটিভ সেন্সরগুলির জন্য AFE সমাধানগুলির মধ্যে ডেডিকেটেড ডিভাইসগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে যেমন LDC0851 যা ইন্ডাকটিভ সুইচিংকে সহজ করে।

চিকিৎসা নির্ণয়ের AFEs

চিকিৎসা ক্ষেত্রে, AFE-এরও বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। সবচেয়ে প্রাসঙ্গিক উদাহরণগুলির মধ্যে একটি হল ডিজিটাল এক্স-রে সিস্টেমে, যেখানে ফ্ল্যাট ডিটেক্টর প্যানেল দ্বারা প্রাপ্ত সংকেতগুলি প্রক্রিয়া করতে AFE ব্যবহার করা হয়। এই AFEs, প্রোগ্রামেবল লাভ এমপ্লিফায়ারগুলিকে একীভূত করার পাশাপাশি, ইন্টিগ্রেটর এবং ADC গুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে যা বিকিরণ স্তরগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে পরিমাপ করার অনুমতি দেয়।

এই উচ্চ-নির্ভুল মেডিকেল AFE সিস্টেমগুলি স্ক্যানের সময়গুলিকে সূক্ষ্ম সুর করার অনুমতি দেয় এবং বিভিন্ন লোড পরিসরের বিকল্পগুলি অফার করে, যা স্ট্যাটিক, আধা-গতিশীল বা গতিশীল যাই হোক না কেন বিভিন্ন ধরণের পরীক্ষার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য অপরিহার্য। এটি চিকিত্সা পেশাদারদের কাজকে ব্যাপকভাবে সহজতর করে কারণ তারা তাদের নির্দিষ্ট প্রয়োজন অনুসারে পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করতে পারে।

চিকিৎসা AFE এর সুবিধা:

• একটি একক প্যাকেজে একাধিক ফাংশন একীকরণ, স্থান সংরক্ষণ এবং নকশা জটিলতা হ্রাস।
• ছোট সংকেতগুলির পরিমাপের ক্ষেত্রে উচ্চ নির্ভুলতা, যেমন এক্স-রে ছবিতে ধারণ করা হয়েছে৷
• প্রয়োগের ধরণের উপর নির্ভর করে কর্মক্ষমতা এবং শক্তি খরচের মধ্যে ট্রেড-অফ করার সম্ভাবনা।

প্যাকেজ এবং আর্কিটেকচারের বৈচিত্র্য

AFE-এর একটি বড় সুবিধা হল বিভিন্ন ধরনের প্যাকেজ এবং আর্কিটেকচার যা তারা গ্রহণ করতে পারে। অ্যাপ্লিকেশনের প্রকারের উপর নির্ভর করে, AFE গুলি সাধারণ তিন-চ্যানেল, 8-বিট সিস্টেম থেকে 16টি চ্যানেল এবং 14 বিট সহ আরও জটিল কনফিগারেশন পর্যন্ত হতে পারে। প্যাকেজের ধরন, যেমন TQFP, SOIC, বা QFN, সাধারণত ডিজাইনে প্রয়োজনীয় স্থান এবং তাপীয় অপব্যয়ের প্রকারের উপর নির্ভর করে।

সাধারণ এনক্যাপসুলেশনের উদাহরণ

AFEs-এ ব্যবহৃত প্যাকেজিংয়ের একটি উদাহরণ হল 80-TQFP, যা এমন সিস্টেমে সাধারণ যেগুলি মাঝারি শক্তিতে একাধিক চ্যানেল পরিচালনা করতে হয়। এছাড়াও 28-টিএসএসওপি রয়েছে, যেটি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে একটি কমপ্যাক্ট আকারের প্রয়োজন হয়। অন্যান্য প্যাকেজের মধ্যে রয়েছে 40-QFN, যা পারফরম্যান্সের সঙ্গে আপস না করে ডিভাইসের আকার আরও কমিয়ে দেয়।

মজার বিষয় হল, এই ডিভাইসগুলির মধ্যে অনেকগুলিকে পৃষ্ঠ মাউন্ট করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা পরিধানযোগ্য মেডিকেল ডিভাইস বা ওয়্যারলেস সেন্সর সিস্টেমের মতো কমপ্যাক্ট সিস্টেমে একীভূত করা সহজ করে তোলে।

এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিট্রির ভবিষ্যত

সেন্সর সিস্টেম এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির চাহিদা যেমন বাড়তে থাকে, তেমনি এই সংকেতগুলি কার্যকরভাবে পরিচালনা করতে সক্ষম এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটের প্রয়োজন হবে। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, AFE গুলি বিকশিত হতে থাকবে বলে আশা করা হচ্ছে, বৃহত্তর নির্ভুলতা, কম বিদ্যুত খরচ এবং এমবেডেড সিস্টেমে বৃহত্তর ইন্টিগ্রেশন ক্ষমতা প্রদান করে।

চিকিৎসা ব্যবস্থায় হোক বা শিল্প অ্যাপ্লিকেশনে, এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটগুলি আমরা ডেটার মাধ্যমে বাস্তব বিশ্বের সাথে কীভাবে যোগাযোগ করি তার একটি অপরিহার্য অংশ হয়ে থাকবে। ইন্টারনেট অফ থিংস (IoT) এর মতো প্রযুক্তি ক্রমবর্ধমানভাবে উত্থিত হওয়ার সাথে সাথে, AFE-এর চাহিদা যা কঠোর পরিবেশে মহান নির্ভরযোগ্যতার সাথে কাজ করতে পারে কেবলমাত্র বৃদ্ধি পাবে।

অ্যানালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটগুলি হল ফিজিক্যাল সিগন্যালকে ডেটাতে রূপান্তরের মূল অংশ যা ডিজিটালভাবে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে। মেডিকেল সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন বা শিল্প ব্যবস্থায় হোক না কেন, AFEs এনালগ এবং ডিজিটাল বিশ্বের মধ্যে একটি গুরুত্বপূর্ণ সংযোগ প্রদান করে। তাদের পরিবর্ধন, ফিল্টারিং এবং রূপান্তর ক্ষমতা সহ, এই সার্কিটগুলি সংকেতগুলিকে রূপান্তরিত এবং দুর্দান্ত নির্ভুলতার সাথে প্রেরণ করার অনুমতি দেয়। অতএব, এর ব্যবহার এবং বিকাশ বিস্তৃত প্রযুক্তিগত খাতে অপরিহার্য হয়ে থাকবে।