Chuyển đổi tương tự - Số chuyển đổi số - Tương tự

CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ CHUYỂN ĐỔI SỐ - TƯƠNG TỰ 6.1. Cơ sở lý thuyế t Để phố i ghé p giữ a nguồ n tín hiệ u có dạ ng tương tự vớ i cá c hệ thố ng xử lý số ngườ i ta dù ng cá c mạ ch chuyể n đổ i ttương tự - số (ADC : Analog-Digial Converter) và cá c mạ ch chuyể n đổ i số - tương tự (DAC : Digial- Analog Converter). VD Hình vẽ (6.1) biể u diễ n quá trình biế n đổ i 111 tín hiệ u dạ ng tương tự sang dạ ng số . 110 Tín hiệ u tương tự VA đượ c chuyể n thà nh 101 dạ ng bậ c thang đề u. Vớ i 1 phạ m vi củ a giá trị VA đượ c biể u diễ n bở i 1 giá trị đạ i 100 Q diệ n thích hợ p. 011 010 Chẳ ng hạ n giá trị VA đượ c chuyể n thà nh ∆Q dạ ng bậ c thang 7 bậ c và ở mỗ i bậ c, ta gá n 001 cho VA mộ t giá trị rờ i rạ c. Ví dụ khi VA 000 1 2 3 4 5 6 7 VA biế n thiên trong mộ t khoả ng nhỏ 3,5 → Hình 6.1. Biể u diễ n quá trình chuyể n 4,5 ta gá n cho nó mộ t giá trị là 100. đổ i tương tự sang số Mộ t cá ch tổ ng quá , gọ i tín hiệ u tương tự là S (V ), tín hiệ u số là S (V ). S đượ c A A D D D biể u diễ n dướ i dạ ng mã nhị phân như sau : S = b .2n-1 + b .2n-2 + . + b .2o D n-1 n-2 o Trong đó : b = 0 hoặ c b = 1 (vớ i k = 0 → k = n - 1) và đượ c gọ i là bit. k k + bn-1 : bit có nghĩa lớ n nhấ t (MSB : Most significant bit). Mỗ i biế n đổ i củ a MSB tương ứ ng vớ i sự biế n đổ i nử a dả i là m việ c. + bo : bit có nghĩa nhỏ nhấ t (LSB : Least significant bit). Mỗ i biế n củ a LSB tương ứ ng vớ i sự biế n đổ i mộ t mứ c lượ ng tử . Mộ t mứ c lượ ng tử bằ ng mộ t nấ c củ a hình bậ c thang Ví dụ : vớ i mộ t mạ ch biế n đổ i N bit vớ i là N số hạ ng trong dã y mã nhị phân. (Trong ví dụ trên hình vẽ 6.1 : N = 3) thì mỗ i nấ c trên hình bậ c thang chiế m mộ t giá trị.

pdf17 trang | Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 1724 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chuyển đổi tương tự - Số chuyển đổi số - Tương tự, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
78 CHÆÅNG 6 CHUYÃØN ÂÄØI TÆÅNG TÆÛ - SÄÚ CHUYÃØN ÂÄØI SÄÚ - TÆÅNG TÆÛ 6.1. Cå såí lyï thuyãút Âãø phäúi gheïp giæîa nguäön tên hiãûu coï daûng tæång tæû våïi caïc hãû thäúng xæí lyï säú ngæåìi ta duìng caïc maûch chuyãøn âäøi ttæång tæû - säú (ADC : Analog-Digial Converter) vaì caïc maûch chuyãøn âäøi säú - tæång tæû (DAC : Digial- Analog Converter). Hçnh veî (6.1) biãøu diãùn quaï trçnh biãún âäøi tên hiãûu daûng tæång tæû sang daûng säú. Tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc chuyãøn thaình daûng báûc thang âãöu. Våïi 1 phaûm vi cuía giaï trë VA âæåüc biãøu diãùn båíi 1 giaï trë âaûi diãûn thêch håüp. Chàóng haûn giaï trë VA âæåüc chuyãøn thaình daûng báûc thang 7 báûc vaì åí mäùi báûc, ta gaïn cho VA mäüt giaï trë råìi raûc. Vê duû khi VA biãún thiãn trong mäüt khoaíng nhoí 3,5 → 4,5 ta gaïn cho noï mäüt giaï trë laì 100. Mäüt caïch täøng quaï, goüi tên hiãûu tæång tæû laì SA (VA), tên hiãûu säú laì SD (VD). SD âæåüc biãøu diãùn dæåïi daûng maî nhë phán nhæ sau : SD = bn-1.2n-1 + bn-2.2n-2 + ... + bo.2o Trong âoï : bk = 0 hoàûc bk = 1 (våïi k = 0 → k = n - 1) vaì âæåüc goüi laì bit. + bn-1 : bit coï nghéa låïn nháút (MSB : Most significant bit). Mäùi biãún âäøi cuía MSB tæång æïng våïi sæû biãún âäøi næía daíi laìm viãûc. + bo : bit coï nghéa nhoí nháút (LSB : Least significant bit). Mäùi biãún cuía LSB tæång æïng våïi sæû biãún âäøi mäüt mæïc læåüng tæí. Mäüt mæïc læåüng tæí bàòng mäüt náúc cuía hçnh báûc thang Vê duû : våïi mäüt maûch biãún âäøi N bit våïi laì N säú haûng trong daîy maî nhë phán. (Trong vê duû trãn hçnh veî 6.1 : N = 3) thç mäùi náúc trãn hçnh báûc thang chiãúm mäüt giaï trë. 111 110 101 100 011 010 001 000 1 2 3 4 5 6 7 VA VD Q ∆Q Hçnh 6.1. Biãøu diãùn quaï trçnh chuyãøn âäøi tæång tæû sang säú 79 Q = VLSB = 12 V N AM − VAM : laì giaï trë cæûc âaûi cho pheïp cuía âiãûn aïp tæång tæû. VLSB = Q : goüi laì mæïc læåüng tæí. Sai säú læåüng tæí hoïa âæåüc xaïc âënh nhæ sau : ∆VQ = 2 Q Khi chuyãøn âäøi AD phaíi thæûc hiãûn viãûc láúy máùu tên hiãûu tæång tæû. Âãø âaím baío khäi phuûc laûi tên hiãûu mäüt caïch trung thæûc, táön säú láúy máùu fM phaíi thoía maîn âiãöu kiãûn : fM ≥ 2 fth max ≅ 2B fth max : táön säú cæûc âaûi cuía tên hiãûu B : daíi táön säú cuía tên hiãûu. 6.2. Caïc tham säú cå baín 6.2.1. Giaíi biãún âäøi cuía âiãûn aïp tæång tæû åí âáöu vaìo laì khoaíng âiãûn aïp maì bäü chuyãøn âäøi AD coï thãø thæûc hiãûn chuyãøn âäøi âæåüc. 6.2.2. Âäü chênh xaïc cuía bäü chuyãøn âäøi AD gäöm âäü phán biãût, meïo phi tuyãún, sai säú khuãúch âaûi, sai säú lãûch khäng vaì sai säú âån âiãûu. 111 110 101 100 011 010 001 000 VA VD Lyï tæåíng Thæûc Sai säú lãûch khäng Sai säú âån âiãûu Sai säúkhuãúch âaûi Meïo phi tuyãún Hçnh 6.2. Âäü chênh xaïc cuía chuyãøn âäøi AD 80 + Âäü phán biãût âæåüc âàûc træng båíi säú bit N. Giaí sæí mäüt ADC coï säú bit åí âáöu ra laì N → coï thãø phán biãût âæåüc 2N mæïc trong daíi âiãûn aïp vaìo cuía noï. Chàóng haûn N = 12 → coï 212 = 4096 mæïc. Âäü phán biãût cuía mäüt ADC âæåüc kyï hiãûu laì Q vaì âæåüc xaïc âënh theo biãøu thæïc : Q = VLSB = 12 V N AM − + Dæûa vaìo âæåìng âàûc tuyãún truyãön âaût lyï tæåíng vaì thæûc cuía ADC (hçnh 6.2) ta tháúy : - Âàûc tuyãún lyï tæåíng laì mäüt âæåìng báûc thang âãöu vaì coï âäü däúc trung bçnh laì 1. - Âàûc tuyãún thæûc laì mäüt âæåìng báûc thang khäng âãöu do aính hæåíng cuía sai säú khuãúch âaûi, cuía meïo phi tuyãún, vaì cuía sai säú âån âiãûu. 6.2.3. Täúc âäü chuyãøn âäøi Cho biãút kãút quaí chuyãøn âäøi trong 1s, âæåüc goüi laì táön säú chuyãøn âäøi fc. Mäüt ADC coï täúc âäü chuyãøn âäøi cao thç âäü chênh xaïc giaím vaì ngæåüc laûi. Nghéa laì yãu cáöu vãö âäü chênh xaïc vaì täúc âäü chuyãøn âäøi máu thuáùn våïi nhau. Tuìy theo yãu cáöu sæí duûng, phaíi tçm caïch dung hoìa caïc yãu cáöu âoï mäüt caïch håüp lyï nháút. 6.3. Nguyãn tàõc laìm viãûc cuía ADC Nguyãn tàõc laìm viãûc cuía ADC âæåüc minh hoüa theo så âäö : Hçnh 6.3 Âäö thë thåìi gian cuía âiãûn aïp vaìo vaì ra maûch láúy máùu Maûch láúy máùu ADC Læåüng tæí hoïa Maî hoïa VD 81 Træåïc hãút tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc âæa âãún maûch láúy máùu. Maûch naìy coï 2 nhiãûm vuû: - Láúy máùu tên hiãûu tæång tæû taûi nhæîng thåìi âiãøm khaïc nhau vaì caïch âãöu nhau (råìi raûc hoïa tên hiãûu vãö màût thåìi gian). - Giæî cho biãn âäü âiãûn aïp taûi caïc thåìi âiãøm láúy máùu khäng âäøi trong quaï trçnh chuyãøn âäøi tiãúp theo (tæïc laì trong quaï trçnh læåüng tæí hoïa vaì maî hoïa). Tên hiãûu ra cuía maûch láúy máùu âæåüc âæa âãún maûch læåüng tæí hoïa âãø thæûc hiãûn laìm troìn våïi âäü chênh xaïc bàòng ± Q⁄ 2. Váûy quaï trçnh læåüng tæí hoïa thæûc cháút laì quaï trçnh laìm troìn säú. Læåüng tæí hoïa âæåüc thæûc hiãûn theo nguyãn tàõc so saïnh, tên hiãûu cáön chuyãøn âäøi âæåüc so saïnh våïi mäüt loaût caïc âån vë chuáøn Q. Sau maûch læåüng tæí hoïa laì maûch maî hoïa. Trong maûch maî hoïa, kãút quaí læåüng tæí hoïa âæåüc sàõp xãúp laûi theo mäüt tráût tæû nháút âënh phuû thuäüc vaìo loaûi maî yãu cáöu trãn âáöu ra bäü chuyãøn âäøi . Pheïp læåüng tæí hoïa vaì maî hoïa goüi chung laì pheïp biãún âäøi AD. 6.4. Caïc phæång phaïp chuyãøn âäøi tæång tæû -säú Phán loaûi : coï nhiãöu caïch phán loaûi ADC. Caïch phán loaûi hay duìng hån caí laì phán loaûi theo quaï trçnh chuyãøn âäøi vãö màût thåìi gian. Noï cho pheïp phaïn âoaïn mäüt caïch täøng quaït täúc âäü chuyãøn âäøi. Coï 3 phæång phaïp chuyãøn âäøi sau : + Chuyãøn âäøi song song : Tên hiãûu tæång tæû âæåüc so saïnh cuìng mäüt luïc våïi nhiãöu giaï trë chuáøn. Do âoï táút caí caïc bit âæåüc xaïc âënh âäöng thåìi vaì âæa âãún âáöu ra. + Chuyãøn âäøi näúi tiãúp theo maî âãúm : Quaï trçnh so saïnh âæåüc thæûc hiãûn tæìng bæåïc theo quy luáût maî âãúm. Kãút quaí chuyãøn âäøi âæåüc xaïc âënh bàòng caïch âãúm säú læåüng giaï trë chuáøn coï thãø chæïa âæåüc trong giaï trë tên hiãûu tæång tæû cáön chuyãøn âäøi. + Chuyãøn âäøi song song- näúi tiãúp kãút håüp : Qua mäùi bæåïc so saïnh coï thãø xaïc âënh âæåüc täúi thiãøu 2 bit âäöng thåìi. 6.4.1. Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song 82 Hçnh 6.4: Så âäö nguyãn lyï bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song Tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc âæa âäöng thåìi âãún caïc bäü so saïnh tæì S1 âãún Sm. åí âáöu vaìo thæï hai, âiãûn aïp chuáøn Uch âæa vaìo qua thang âiãûn tråí R (hçnh 12). Do âoï, âiãûn aïp chuáøn âàût vaìo caïc bäü so saïnh kãö nhau seî khaïc nhau mäüt læåüng khäng âäøi tæì S1 âãún Sm. âáöu ra cuía caïc bäü so saïnh coï âiãûn aïp vaìo låïn hån âiãûn aïp chuáøn láúy trãn thang âiãûn tråí coï mæïc logic 1, caïc âáöu coìn laûi åí mæïc logic 0. Táút caí caïc âáöu ra âæåüc näúi våïi mäüt âáöu vaìo cuía caïc cäøng AND. Âáöu kia cuía cäøng AND näúi våïi maûch taûo xung nhëp. Chè khi coï xung nhëp thç caïc xung trãn âáöu ra bäü so saïnh måïi âæåüc âæa vaìo maûch Flip-flop. Nhæ váûy cæï sau mäüt khoaíng thåìi gian bàòng mäüt chu kyì xung nhëp laûi coï mäüt tên hiãûu âæåüc biãún âäøi âæa âãún âáöu ra. Xung nhëp âaím baío cho quaï trçnh so saïnh kãút thuïc måïi âæa tên hiãûu vaìo bäü nhåï. Âãø âaím baío maûch hoaût âäüng äøn âënh, quaï trçnh maî hoïa åí bäü maî hoïa phaíi kãút thuïc træåïc khi coï mäüt chu kyì xung nhëp måïi. Maûch naìy coï æu âiãøm laì täúc däü chuyãøn âäøi nhanh (caïc bit taûo ra âäöng thåìi), sai säú biãún âäøi tháúp, coï thãø taûo ra daûng maî theo yï muäún. Tuy nhiãn, noï coï kãút cáúu phæïc taûp do - S1 + R R R FF FF FF MAÎ HOÏA Xung nhëp UD + Vchuáøn VA - S2 + - Sm + 83 coï säú linh kiãûn låïn. Nãn viãûc æïng duûng chè coï giåïi haûn våïi chuyãøn âäøi AD coï säú bit nhoí vaì täúc âäü cao. VA 1 2 3 4 5 6 7 Nhë phán 0 < VA < 1 1 < VA < 2 2 < VA < 3 3 < VA < 4 4 < VA < 5 5 < VA < 6 6 < VA < 7 7 = VA 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 • Æu âiãøm : Täúc âäü biãún âäøi nhanh, sai säú biãún âäøi tháúp vaì coï thãø taûo ra daûng maî theo yï muäún. • Nhæåüc âiãøm : - Kãút cáúu maûch phæïc taûp våïi säú linh kiãûn khaï låïn. - Phæång phaïp naìy chè duìng trong caïc ADC yãu cáöu säú bit N nhoí vaì täúc âäü chuyãøn âäøi cao. 6.4.2 Phæång phaïp chuyãøn âäøi näúi tiãúp theo maî nhë phán S S Træì Vch2 =VAmax /4 Vch3 =VAmax /8 VA Vch1 =VAmax/2 1 0 22 21 20 TÁÖNG 1 TÁÖNG 2 TÁÖNG 3 Hçnh 6.5. Bäü chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp theo maî nhë phán 84 Mäùi táöng bao gäöm mäüt bäü so saïnh, mäüt khoïa âiãöu khiãøn vaì mäüt maûch træì. Mäüt âáöu vaìo cuía caïc bäü so saïnh laì mæïc âiãûn aïp ngæåîng. Mæïc âiãûn aïp ngæåîng låïn nháút laì 2 V maxA åí táöng âáöu tiãn vaì tæång âæång våïi bit låïn nháút. Åí nhæîng táöng sau, âiãûn aïp ngæåîng seî laì : 4 V maxA , 8 V maxA tuìy theo säú táöng sæí duûng trong maûch. Maûch chuyãøn âäøi theo phæång phaïp naìy coï säú táöng bàòng säú bit cáön xaïc âënh. Mäùi táöng cho ra mäüt bit. Giaí xæí tên hiãûu vaìo biãún thiãn trong phaûm vi 0 ÷ VA max. Tên hiãûu vaìo seî âæåüc so saïnh våïi âiãûn aïp chuáøn Vch1 = 2 V maxA .Nãúu VA > 2 V maxA thç ngoî ra cuía bäü so saïnh (SS) seî cho ra mæïc logic 1 vaì luïc naìy khoïa K seî âæåüc näúi tåïi mæïc âiãûn aïp chuáøn Vch1 âãø maûch træì tên hiãûu. Khäúi træì seî âæåüc thæûc hiãûn láúy VA = 2 V maxA (VA - Vch1). Kãút quaí cuía pheïp træì seî âæåüc tiãúp tuûc âæa vaìo so saïnh åí táöng 2 våïi Vch2 = 4 V maxA . Ngæåüc laûi nãúu VA < Vch1 thç khoïa K seî näúi tåïi mæïc âiãûn thãú 0 vaì nhåì váûy toaìn bäü tên hiãûu VA seî âæåüc so saïnh iãúp åí táöng sau. Åí âáy maûch thæûc hiãûn phæång phaïp biãún âäøi tuáön tæû nãn tiãún âäü biãún âäøi giaím âaíng kãø khi tàng säú táöng. Vç váûy åí phæång phaïp naìy, ngæåìi ta thæåìng giåïi haûn säú táöng laì 4. 6.4.3 Chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp duìng voìng häöi tiãúp SS CÄØNG Nguäön dao âäüng DAC Bäü âãúm thuáûn nghëch Kãút quaí Kêch khåíi VA Hçnh 6.6. Så âäö chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp duìng voìng häöi tiãúp 85 Khi âæa xung kêch khåíi vaìo thç cäøng âæåüc måí vaì bäü âãúm hoaût âäüng âãúm xung tæì nguäön dao âäüng. Näüi dung cuía bäü âãúm seî âæåüc âæa âãún bäü biãún âäøi AD (ADC âãø biãún âäøi thaình âiãûn aïp häöi tiãúpVht. Vht luän luän âæåüc so saïnh våïi tên hiãûu vaìo VA. quaï trçnh biãún âäøi seî diãùn ra cho âãún khi tên hiãûu häöi tiãúp cán bàòng våïi tên hiãûu vaìo vaì laìm âäøi traûng thaïi bäü so saïnh. Bäü âãúm laì bäü âãúm thuáûn nghëch. Mäùi khi VA < Vht thç seî âãúm xuäúng. Vç váûy khi kãút thuïc thåìi gian biãún âäøi thç tên hiãûu häöi tiãúp seî luän luän dao âäüng xung quanh giaï trë âiãûn aïp vaìo VA. tæì bäü âãúm ngæåìi ta láúy ra kãút quaí cuía pheïp biãún âäøi AD naìy. Váûy åí phæång phaïp naìy thåìi gian biãún âäøi (T biãún âäøi) laì mäüt âaûi læåüng thay âäøi vaì phuû thuäüc vaìo trë säú cuía tên hiãûu vaìo VA. thåìi gian biãún âäøi låïn nháút TBiãún âäøi max tæång æïng våïi VA max. nãúu bäü âãúm coï N bêt, chu kyì nguäön dao âäüng laì ∆t thç : TBiãún âäøi = (2N - 1) ∆t Sai säú ténh cuía pheïp biãún âäøi chuí yãúu phuû thuäüc vaìo sai säú cuía bäü DAC vaì cuía bäü so saïnh. Khi maûch hoaût âäüng khäng coï block choün nhåï (Sample and Hold) thç sai säú âäüng phuû thuäüc chuí yãúu vaìo thåìi gian biãún âäøi. Maì thåìi gian biãún âäøi laûi phuû thuäüc vaìo VA nãn trong træåìng håüp naìy sai säú khäng tuyãún tênh. Váûy nãúu khäng sæí duûng block choün nhåï thç phæång phaïp naìy chè thêch håüp våïi caïc tên hiãûu mäüt chiãöu hay caïc tên hiãûu coï táön säú tháúp, biãún thiãn cháûm. Sai säú Vht 2N -1 náúc VA VA t T biãún âäøi x(t) ∆x < h ∆t ∆x tt1 t2 ti Hçnh 6.5. Âäö thë thåìi gian biãøu diãùn quaï trçnh AD 86 6.4.4 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín 1 2 Taûo âiãûn aïp ràng cæa Taûo nhëp ÂÃÚM VD VG VC VA Hçnh 6.6. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín VC VA VSS1 VSS2 V VC t t t t vg vch C R R2 R1 Hçnh 6.7. så âäö khäúi maûch taûo âiãûn aïp ràng cæa vaì âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût âäüng cuía maûch 87 Âiãûn aïp vaìo VA âæåüc so saïnh våïi âiãûn aïp chuáøn daûng ràng cæa Vc nhåì bäü so saïnh SS1. Khi VA > Vc → VSS = 1 Khi VA < Vc → VSS = 0 Bäü so saïnh 2 (SS2) so saïnh âiãûn aïp ràng cæa Vc våïi mæïc 0 (âáút). Sau âoï VSS1 vaì VSS2 âæåüc âæa âãún maûch AND. Xung ra VG coï âäü räüng tyí lãû våïi âäü låïn cuía âiãûn aïp vaìo VA våïi giaí thiãút xung ràng cæa Vc coï âäü däúc khäng âäøi. Maûch AND thæï hai chè cho ra caïc xung nhëp trong thåìi gian täön taûi xung VG nghéa laì trong thåìi gian maì 0 < VA < VC. maûch âãúm âáöu ra seî âãúm säú xung nhëp âoï. Säú xung naìy tyí lãû våïi âäü låïn cuía VA. Bäü taûo xung ràng cæa thæûc cháút laì maûch têch phán. Duìng âiãûn aïp chuáøn mäüt chiãöu Vch âãø naûp cho tuû âiãûn C qua âiãûn tråí R. Ta coï âiãûn aïp ra : V’C = - t.R Vdt R VdtV R 1 C ch t oC ch t o ch C −=∫=∫ VC = tR VV R R C ch' C 1 1 = = | a | t Giaí sæí taûi t = tm thç VC VA, ta coï : VA = ch A MM C ch V Vtt R V =⇒ .R.C Goüi Z laì säú xung nhëp âãúm âæåüc trong thåìi gian tM ⇒ Z = fn.tM Våïi fn : táön säú xung nhëp ⇒ Z = fn . ch A V V .R.C (*) Tæì (*) ⇒ a) Z tè lãû våïi VA b) Muäún giaím sai säú cho pheïp biãún âäøi thç phaíi choün R, C loaûi täút, táön säú xung nhëp fn phaíi låïn, vaì Vch phaíi äøn âënh 88 6.4.5 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp têch phán hai sæåìn däúc Goüi : t1 : thåìi gian âãúm æïng våïi säú xung laìm bäü âãúm bë traìn. t2 : thåìi gian têch âiãûn aïp chuáøn Vch VC : âiãûn aïp ràng cæa åí âáöu ra cuía bäü têch phán. VSS : âiãûn aïp ra cuía bäü so saïnh Z : säú xung âãúm âæåüc. Zo : säú xung trong thåìi gian t0 Vch : âiãûn aïp chuáøn coï cæûc tênh nhæ hçnh veî VA : âiãûn aïp vaìo (cæûc tênh nhæ hçnh veî) • Hoaût âäüng cuía maûch : Åí traûng thaïi âáöu tiãn, khoïa K luän âàût åí vë trê 1. Maûch têch phán seî têch phán VA, trong khi âoï bäü âãúm seî âãúm xung tæì nguäön dao âäüng chuáøn táön säú fn. VA âæåüc têch phán trong thåìi gian t1 cho âãún khi bäü âãúm bë traìn (thåìi âiãøm t1). Luïc naìy maûch logic seî âiãöu khiãøn R C CÄØNG Nguäön dao âäüng Bäü âãûm Kãút quaí Flip Flop traìn Maûch logic UA Uch + + _ _ 1 2 K VC VSS ZO Z t t t t2 t1 Âäü däúc do Uch taûo ra Hçnh 6.8. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp têch phán 2 sæåìn däúc Hçnh 6.9. Âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût âäüng cuía maûch 89 chuyãøn khoïa K sang vë trê 2 vaì maûch têch phán seî tiãúp tuûc têch phán Vch nhæng våïi chiãöu ngæåüc laûi vç Vch coï cæûc tênh ngæåüc cæûc tênh VA. Khi tên hiãûu ra cuía bäü têch phán VC giaím xuäúng bàòng 0 thç maûch so saïnh seî âoïng cäøng. Näüi dung ghi trong bäü âãúm laì kãút quaí biãún âäøi. Noï tè lãû våïi thåìi gian têch phán âiãûn aïp chuáøn t2. • Âiãûn aïp naûp cho tuû C trong thåìi gian t1 nhåì maûch têch phán VA. VCt1 = C A R V t1 (1) • Âiãûn aïp naûp cho tuû C trong thåìi gian t2 theo chiãöu ngæåüc laûi nhåì VA. VCt2 = - C ch R V t2 (2) Trong thåìi gian t2 âiãûn aïp trãn tuû giaím xuäúng bàòng 0 : ⇒ | VCt1| = | VCt2| ⇒ C A R V t1 = C ch R V t2 ⇒ t2 = ch A V V .t1 Säú xung Zo âãúm âæåüc trong thåìi gian t1 : Zo = t1.fn ⇒ t1 = n o f Z fn : táön säú cuía dao âäüng chuáøn Do âoï säú xung âãúm âæåüc cuía bäü âãúm nhåì bäü âãúm vaì âæa ra kãút quaí trong thåìi gian t2 : Z = t2.fn = ch A V V .t1.fn = ch A V V . n o f Z .fn = ch A V V .Zo Váûy näüi dung trong bäü âãúm tyí lãû våïi âiãûn aïp vaìo VA cáön chuyãøn âäøi. Æu âiãøm : trong biãøu thæïc Z = ch A V V .Zo khäng coï tham säú RC cuía maûch vaì cuîng khäng phuû thuäüc vaìo xung dao âäüng chuáøn fn nhæ trong phæång phaïp âãúm âån giaín vç váûy kãút 90 quaí chuyãøn âäøi khaï chênh xaïc vaì âãø tàng âäü chênh xaïc khäng cáön tàng fn cao. Tuy nhiãn fn phaíi coï âäü äøn âënh cao, trong caí thåìi gian t1 vaì t2 fn âãöu khäng âäøi. Sai säú ténh do tênh khäng äøn âënh cuía Vch, fn, bäü têch phán vaì bäü so saïnh. Hiãûn nay ngæåìi ta coìn thãø hiãûn phæång phaïp têch phán 3,4 âäü däúc. 6.4.6 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song - näúi tiãúp kãút håüp Âáy laì sæû kãút håüp phæång phaïp song song vaì phæång phaïp näúi tiãúp nhàòm dung hoìa æu khuyãút âiãøm cuía hai phæång phaïp naìy : giaím båït âäü phæïc taûp cuía phæång phaïp song song vaì tàng täúc âäü chuyãøn âäøi so våïi phæång phaïp näúi tiãúp. Cuîng coï thãø goüi âáy laì phæång phaïp phán âoaûn tæìng nhoïm bit, våïi säú bit trong mäùi nhoïm N ≥ 2. Bäü chuyãøn âäøi ADC âáöu tiãn laì bäü chuyãøn âäøi song song N1 bit våïi N1 ≥ 2. Trong bæåïc so saïnh thæï nháút → xaïc âënh âæåüc N1 bit. Tæì B1 → BN1. Âãø chuyãøn âäøi N bit, phaíi duìng l táöng våïi l = 1N N . Mäùi táöng duìng 2N1 - 1 bäü so saïnh. Nhæ váûy âãø chuyãøn âäøi N bit phaíi duìng : l (2N1 - 1) = 1N N (2N1 - 1) bäü so saïnh. Vê duû N = 9; N1 = 3 Phæång phaïp song song-näúi thiãúp kãút håüp : säú bäü SS : l (2N1 - 1) = 1N N (2N1 - 1)=3.7=21 Phæång phaïp song song : säú bäü SS : (2N - 1) = (2N - 1) = (29 - 1) = 512 - 1 = 511 ADC song song DAC N1 bit Maûch hiãûu Nhán 2N1 BN1B2 B1 U TÁÖNG THÆÏ HAI U TÁÖNG THÆÏ NHÁÚT Hçnh 6.10. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song näúi tiãúp kãút håüp 91 6.4.7 Chuyãøn âäøi AD phi tuyãún Tæì biãøu thæïc sai säú læåüng tæí hoïa : ∆VQ = 2 1 Q ta nháûn tháúy : sai säú tuyãût âäúi cuía mäüt chuyãøn âäøi AD khäng âäøi, coìn sai säú tæång âäúi cuía noï tàng lãn khi biãn âäü tên hiãûu vaìo giaím. Muäún cho sai säú tæång âäúi khäng âäøi trong toaìn daíi biãún âäøi âiãûn aïp vaìo thç âæåìngâàûc tênh truyãön âaût cuía bäü biãún âäøi phaíi coï daûng loga sao cho tè säú tên hiãûu trãn taûp ám thay âäøi trong daíi biãún âäøi cuía âiãûn aïp vaìo. Æu âiãøm cuía phæång phaïp naìy laì láún aït âæåüc taûp ám kãø caí khi tên hiãûu vaìo nhoí vaì låïn, cho pheïp tàng dung læåüng cuía kãnh thoaûi do giaím âæåüc säú bit våïi cuìng cháút læåüng thäng tin nhæ khi læåüng tæí hoïa tuyãún tênh. Âãø thu laûi tên hiãûu trung thæûc nhæ ban âáöu, bäü biãún âäøi DA phaíi coï cáúu taûo sao cho âæåìng âàûc tênh biãún âäøi ngæåüc cuía noï coï daûng haìm muî nhæ hçnh veî åí trãn. Âàûc tuyãún biãún âäit AD thæåìng laì haìm säú : y = )1(l )x1(l n n µ+ µ+ våïi x = maxA A V V y = maxD D V V Âäü däúc y’ taûi x = 0 ⇒ y’| x = 0 = )1(l n µ+ µ 6.5. Caïc phæång phaïp chuyãøn âäøi säú sang tæång tæû (DAC) Chuyãøn âäøi säú tæång tæû (DAC) laì quaï trçnh tçm laûi tên hiãûu tæång tæû tæì N säú haûng (N bit) âaî biãút cuía tên hiãûu säú våïi âäü chênh xaïc laì 1 mæïc læåüng tæí tæïc 1LSB VD VA Hçnh 6.11. Âàûc tênh biãún âäøi phi tuyãún cuía ADC VD VA Hçnh 6.12. Âàûc tênh biãún âäøi phi tuyãún cuía DAC y x y = x Hçnh 6.13. Âàûc tênh biãún âäøi ngæåüc cuía bäü DA 92 Âäö thë thåìi gian cuía tên hiãûu ra sau maûch chuyãøn âäøi DA coï daûng nhæ hçnh veî: Tên hiãûu âáöu ra laì tên hiãûu råìi raûc theo thåìi gian nhæ trãn hçnh veî. Tên hiãûu naìy âæåüc âæa qua bäü loüc thäng tháúp lyï tæåìng LTT. Trãn âáöu ra cuía LTT coï tên hiãûu VA biãún thiãn liãn tuûc theo thåìi gian laì tên hiãûu näüi suy cuía VM. 6.5.1 Chuyãøn âäøi DA bàòng phæång phaïp âiãûn tråí (theo nguyãn lyï maî BCD) Æu âiãöm : - Chè cáön duìng mäüt nguäön âiãûn aïp chuáøn Vch. Trong säú cuía mäùi bit seî tæång âæång våïi Rht chia cho Ri, trong âoï : Ri laì âiãûn tråí mäùi mäüt nhaïnh. - Phæång phaïp naìy âoìi hoíi nhiãöu âiãûn tråí chênh xaïc våïi caïc trë säú khaïc nhau vç váûy gàûp báút tiãûn khi thiãút kãú vaì sæí duûng. Âãø giaím nhæåüc âiãøm naìy ngæåìi ta duìng nhiãöu nguäön âiãûn aïp chuáøn tyí lãû tháûp phán khaïc nhau nhæ hçnh veî C. tæì decarde vaìy sang decarde khaïc cáöu âiãûn tråí seî cuìng trë säú. Tuy nhiãn âiãûn aïp chuáøn seî biãún âäøi gáúp 10 láön. Hçnh veî B : Säú 723 maî BCD vo = - 2 2 ht 1 1 ht v R Rv R R − vo = vo1 + vo2 + vo3 MMM 1 10 1 5 1 10 1 Rtd 1 =+= (3) DAC LTT VA VD VM Hçnh 6.14. Så âäö khäúi quaï trçnh chuyãøn âäøi säú sang tæång tæû VM t VA Hçnh 6.15. Âäö thë thåìi gian cuía tên hiãûu sau maûch chuyãøn âäøi DA 93 vo1 = - M M ch 1td ht 10 10.3V. R R −= = - 3 Vch MK 2 10 1 500 1 Rtd 1 += (20) => vo2 = ch 2td ht V R R = - 20Vch. MM KKK 3 10 700)400200100( 10 1 25 1 50 1 100 1 Rtd 1 =++= ++= Vch 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 3 2 7 Vo Rht + 50k 25k 12.5k 100k 5M 2.5M 1.25M 10M 1M 125k 250k 500k Hçnh 6.16. Duìng mäüt nguäön Vch 94 6.5.2 Chuyãøn âäøi DA bàòng phæång phaïp âiãûn tråí báûc thang 2R R R R Vo + Vr 2R 2R 2R 2R 2R 20 21 22 23 ← ↑ → ↓ A B C D Hçnh 6.18 Chuyãøn âäøi DA bàòng phæång phaïp âiãûn tråí báûc thang 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 +100Vch +Vch 50k 25k 12.5k 100k 100k 12.5k 25k 50k 100k 12.5k 25k 50k + Rht Vo Hçnh 6.17. Duìng nhiãöu nguäön Vch 10Vch

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfChuyển đổi tương tự - số chuyển đổi số - tương tự.pdf
Tài liệu liên quan