Chuyển đổi số tương tự
Để phồi phép giữa nguồn tín hiệu có dạng tương tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự-số ( ADC: anolog-digital
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).
VD
Hçnh veî (6.1) biãøu diãùn quaï trçnh biãún âäøi
tên hiãûu daûng tæång tæû sang daûng säú.
111
110 Tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc chuyãøn thaình
101 daûng báûc thang âãöu. Våïi 1 phaûm vi cuía
giaï trë VA âæåüc biãøu diãùn båíi 1 giaï trë âaûi
100
Q diãûn thêch håüp.
011
010 Chàóng haûn giaï trë VA âæåüc chuyãøn thaình
∆Q daûng báûc thang 7 báûc vaì åí mäùi báûc, ta gaïn
001
cho VA mäüt giaï trë råìi raûc. Vê duû khi VA
000
1 2 3 4 5 6 7 VA biãún thiãn trong mäüt khoaíng nhoí 3,5 →
Hçnh 6.1. Biãøu diãùn quaï trçnh chuyãøn 4,5 ta gaïn cho noï mäüt giaï trë laì 100.
âäøi tæång tæû sang säú
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.
79
VAM
Q = VLSB =
2N −1
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 :
Q
∆VQ =
2
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.
VD Thæûc
Lyï tæåíng
111
110
101
100 Meïo phi tuyãún
011
Sai säúkhuãúch âaûi
010
Sai säú âån âiãûu
001
Sai säú lãûch khäng
000
VA
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 :
VAM
Q = VLSB =
2N −1
+ 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 :
ADC
Maûch láúy Læåüng VD
máùu tæí hoïa Maî hoïa
Hçnh 6.3 Âäö thë thåìi gian cuía âiãûn aïp vaìo vaì ra maûch láúy máùu
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
+ Vchuáøn
-
VA S1
+ FF
R
UD
-
S2
MAÎ
+ FF
HOÏA
R
-
Sm
+ FF
R
Xung nhëp
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
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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 < VA < 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
2 < VA < 3 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0
3 < VA < 4 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
4 < VA < 5 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0
5 < VA < 6 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1
6 < VA < 7 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0
7 = VA 1 1 1 1 1 1 1 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
TÁÖNG 1 TÁÖNG 2 TÁÖNG 3
VA Vch2 Vch3
S Træì =VAmax =VAmax
Vch1
=VAmax/2 S /4 /8
1 0
22 21 20
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
VA max
laì åí táöng âáöu tiãn vaì tæång âæång våïi bit låïn nháút. Åí nhæîng táöng sau, âiãûn aïp
2
VA max VA max
ngæåîng seî laì : , tuìy theo säú táöng sæí duûng trong maûch.
4 8
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
VA max VA max
âæåüc so saïnh våïi âiãûn aïp chuáøn Vch1 = .Nãúu VA > thç ngoî ra cuía bäü so saïnh
2 2
(SS) seî cho ra mæïc logic 1 vaì luïc naìy khoïa K seî âæåüc näúi tåïi mæïc âiãûn aïp chuáøn Vch1 âãø
VA max
maûch træì tên hiãûu. Khäúi træì seî âæåüc thæûc hiãûn láúy VA = (VA - Vch1). Kãút quaí cuía
2
VA max
pheïp træì seî âæåüc tiãúp tuûc âæa vaìo so saïnh åí táöng 2 våïi Vch2 = . Ngæåüc laûi nãúu VA <
4
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
VA
SS
Nguäön dao
CÄØNG
âäüng
Bäü âãúm
DAC thuáûn Kêch khåíi
nghëch
Kãút quaí
Hçnh 6.6. Så âäö chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp duìng voìng häöi tiãúp
85
VA
x(t)
VA ∆x < h
Sai säú
2N -1 náúc ∆x
Vht ∆t
t t1 t2 ti t
T biãún âäøi
Hçnh 6.5. Âäö thë thåìi gian biãøu diãùn quaï trçnh AD
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.
86
6.4.4 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín
1
VC VG
VA Taûo âiãûn aïp
ràng cæa ÂÃÚM VD
2
Taûo nhëp
Hçnh 6.6. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín
V
VC
VA
t
VSS1
C R2
R
R1
vch t
vg VSS2
t
VC
Hçnh 6.7. så âäö khäúi maûch taûo âiãûn aïp ràng
cæa vaì âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût
âäüng cuía maûch
t
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 :
1 t Vch t − Vch
V’C = - ∫ Vch dt = ∫ dt = .t
RC o RC o RC
R 1 ' Vch
VC = VC = =|a|t
R1 R Ct
Giaí sæí taûi t = tm thç VC VA, ta coï :
Vch V
VA = t M ⇒ t M = A .R.C
RC Vch
Goüi Z laì säú xung nhëp âãúm âæåüc trong thåìi gian tM ⇒ Z = fn.tM
Våïi fn : táön säú xung nhëp
VA
⇒ Z = fn . .R.C (*)
Vch
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
C
R
K
Nguäön dao
_1 2 + âäüng
_
+ CÄØNG
UA Uch
Maûch Flip Flop
Bäü âãûm
logic traìn
Kãút quaí
Hçnh 6.8. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp têch phán 2 sæåìn däúc
Goüi : VC
t1 : thåìi gian âãúm æïng våïi säú xung laìm bäü âãúm
Âäü däúc do
bë traìn. Uch taûo ra
t2 : thåìi gian têch âiãûn aïp chuáøn Vch
t
VC : âiãûn aïp ràng cæa åí âáöu ra cuía bäü têch phán. t1 t2
VSS : âiãûn aïp ra cuía bäü so saïnh VSS
Z : säú xung âãúm âæåüc.
Zo : säú xung trong thåìi gian t0 t
Vch : âiãûn aïp chuáøn coï cæûc tênh nhæ hçnh veî ZO Z
VA : âiãûn aïp vaìo (cæûc tênh nhæ hçnh veî)
t
Hçnh 6.9. Âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût âäüng cuía maûch
• 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
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.
VA
VCt1 = t1 (1)
RC
• Âiãûn aïp naûp cho tuû C trong thåìi gian t2 theo chiãöu ngæåüc laûi nhåì VA.
Vch
VCt2 = - t2 (2)
RC
Trong thåìi gian t2 âiãûn aïp trãn tuû giaím xuäúng bàòng 0 :
⇒ | VCt1| = | VCt2|
VA V
⇒ t1 = ch t2
RC RC
VA
⇒ t2 = .t1
Vch
Säú xung Zo âãúm âæåüc trong thåìi gian t1 :
Zo
Zo = t1.fn ⇒ t1 =
fn
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 :
VA V Z V
Z = t2.fn = .t1.fn = A . o .fn = A .Zo
Vch Vch f n Vch
Váûy näüi dung trong bäü âãúm tyí lãû våïi âiãûn aïp vaìo VA cáön chuyãøn âäøi.
VA
Æu âiãøm : trong biãøu thæïc Z = .Zo khäng coï tham säú RC cuía maûch vaì cuîng khäng
Vch
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
B1 B2 BN1
TÁÖNG
THÆÏ
U ADC DAC HAI
song song N1 bit
U
TÁÖNG THÆÏ NHÁÚT Maûch Nhán
hiãûu 2N1
Hçnh 6.10. Bäü 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
N
duìng l táöng våïi l = . Mäùi táöng duìng 2N1 - 1 bäü so saïnh. Nhæ váûy âãø chuyãøn âäøi N bit
N1
N N1
phaíi duìng : l (2N1 - 1) = (2 - 1) bäü so saïnh.
N1
Vê duû N = 9; N1 = 3
N N1 - 1
Phæång phaïp song song-näúi thiãúp kãút håüp : säú bäü SS : l (2N1 - 1) = (2 )=3.7=21
N1
Phæång phaïp song song : säú bäü SS : (2N - 1) = (2N - 1) = (29 - 1) = 512 - 1 = 511
91
6.4.7 Chuyãøn âäøi AD phi tuyãún
1
Tæì biãøu thæïc sai säú læåüng tæí hoïa : ∆VQ =Q ta nháûn tháúy : sai säú tuyãût âäúi cuía mäüt
2
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.
VD VA
VA VD
Hçnh 6.11. Âàûc tênh biãún âäøi phi Hçnh 6.12. Âàûc tênh biãún âäøi phi
tuyãún cuía ADC tuyãún cuía DAC
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
l n (1 + µx ) VA
y= våïi x =
l n (1 + µ ) VA max
y=x
VD
y=
VD max
µ x
Âäü däúc y’ taûi x = 0 ⇒ y’| x = 0 = Hçnh 6.13. Âàûc tênh biãún âäøi ngæåüc
l n (1 + µ )
cuía bäü DA
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
92
VD VM VA
DAC LTT
Hçnh 6.14. Så âäö khäúi quaï trçnh chuyãøn âäøi säú sang tæång tæû
Âäö thë thåìi gian cuía tên hiãûu ra sau maûch chuyãøn âäøi DA coï daûng nhæ hçnh veî:
VM
VA
t
Hçnh 6.15. Âäö thë thåìi gian cuía tên hiãûu sau maûch chuyãøn âäøi DA
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
R ht R
vo = - v1 − ht v 2
R1 R2
vo = vo1 + vo2 + vo3
1 1 1 1
= M+ M = M (3)
Rtd 1 10 5 10
93
10M
1
5M
1
3 2.5M
0
1.25M
0
1M Rht
0
500k
Vch 2 1
250k Vo
+ 0
125k
0
100k
1
50k
1
7 25k
1
12.5k
0
Hçnh 6.16. Duìng mäüt nguäön Vch
R ht 3.10 M
vo1 = - .Vch = − = - 3 Vch
R td1 10 M
1 1 1
= K
+ M (20)
Rtd 2 500 10
R ht
=> vo2 = Vch = - 20Vch.
R td 2
1 1 1 1
= K
+ K + K
Rtd 3 100 50 25
1 700
= M
(100 + 200 + 400 ) = M
10 10
94
100k
1
50k
1
25k
+0
Vch 12.5k
0
100k Rht
0
50k
1
25k Vo
10Vch +0
12.5k
0
100k
1
50k
1
25k
100Vch +1
12.5k
Hçnh 6.17. Duìng nhiãöu nguäön Vch
6.5.2 Chuyãøn âäøi DA bàòng phæång phaïp âiãûn tråí báûc thang
2R
A R B R C R D
Vo
2R 2R 2R 2R 2R
20 21 22 23
+
Vr
← ↑ → ↓
Hçnh 6.18 Chuyãøn âäøi DA bàòng phæång phaïp âiãûn tråí báûc thang
