(NB) Giáo trình Lắp ráp mạch kỹ thuật số cung cấp cho người học những kiến thức như: Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng; vi mạch số thông dụng; mạch tổ hợp; mạch tuần tự; mạch ghi dịch; mạch giao tiếp D/A, A/D. Mời các bạn cùng tham khảo tiếp nội dung phần 2 giáo trình.
BÀI 5: MẠCH GHI DỊCH Nguyên lý chung Thanh ghi gọi ghi dịch phần tử thiếu CPU, hệ vi xử lý,…Nó có khả ghi giữ dịch thông tin (sang phải sang trái) Bộ ghi dịch cấu tạo từ dãy phần tử nhớ đơn bit (trigơ) mắc liên tiếp với số cửa logic hỗ trợ Muốn ghi truyền từ nhị phân n bit ta cần n phần tử nhớ (n trigơ) Trong ghi dịch thường dùng trigơ đồng trigơ RST, trigơ JK, trigơ D Thông thường người ta hay dùng trigơ D trigơ khác mắc theo kiểu trigơ D để tạo thành ghi Phân loại - Ghi song song: Các bit từ nhị phân ghi đồng thời lúc vào ghi - Ghi nối tiếp: Các bit từ nhị phân đưa vào ghi cách theo thứ tự từ nhị phân 2.1 Thanh ghi vào nối tiếp song dịch phải: Bộ ghi nối tiếp dịch phải, dịch trái cho song song nối tiếp Trên hình 3.16 giới thiệu sơ đồ ghi nối tiếp dịch phải có lối song song nối tiếp Hình 5.1: Mach ghi dịch phải vào nói tiếp song song 73 Đây sơ đồ có lối vào nối tiếp, lối song song nối tiếp Khi cho xung kim âm tác động vào lối vào xoá, lối Q trigơ ghi trạng thái Muốn ghi ta phải đưa bit thông tin nối tiếp thời gian truyền vào lối vào nối điều khiển đồng xung nhịp Cứ sau xung nhịp trạng thái trigơ lại xác lập theo thông tin lối vào D Trong sơ đồ hình 3.16 lối trigơ trước lại nối với vào lối vào D trigơ sau nên sau lần có xung nhịp tác động trigơ sau lại nhận giá trị trigơ đứng trước Giả sử ta có bit số liệu D1D2D3D4 truyền liên tiếp tới lối vào ghi bit D4 đến trước Quá trình ghi thơng tin diễn sau: Xung nhịp Q1 Q2 Q3 Q4 0 0 D4 0 D3 D4 0 D2 D3 D4 D1 D2 D3 D4 Bảng 5-1 Sau xung nhịp thơng tin nạp xong, muốn đưa liệu lối song song ta đặt mức lối ‘Điều khiển ra”, lối cửa AND lối song song xác lập theo trạng thái Q1, Q2, Q3, Q4 trigơ ghi Trong cách điều khiển liệu song song thông tin ghi trì Để điều khiển liệu nối tiếp, ta phải tác động nhóm xung nhịp lối vào CLK (điều khiển ghi) Sau xung nhịp tác động bit liệu đưa khỏi ghi Như vậy, trình điều khiển ghi nối tiếp bit trình đưa bit liệu cũ khỏi ghi qua lối nối tiếp 74 2.2 Thanh ghi vào nối tiếp song dịch trái: Bộ ghi nối tiếp dịch trái có lối song song lối nối tiếp trình bày hình 3.17 Cấu trúc ghi tương tự ghi dịch phải hình 3.16 khác trật tự xếp trigơ ghi Trigơ lại trigơ đầu, trigơ trigơ cuối Q trình điều khiển xố, điều khiển ghi vào đưa liệu hoàn toàn tương tự ghi dịch phải hình 3.16 Hình 5.2: Mạch ghi dịch trái vào nối tiếp song song Ví dụ: Ta có chuỗi liệu D1 D2 D3 D4 truyền đến lối vào ghi theo trình tự bit D1 đến trước Quá trình ghi dịch bit liệu đếm diễn sau: Xung Q1 Q2 Q3 Q4 0 0 0 D1 0 D1 D2 D1 D2 D3 D1 D2 D3 D4 nhịp Bảng 5-2 75 2.3 Thanh ghi vào song song song dịch trái: Hình 5.3: Mạch ghi dịch vào song song song song dịch trái Trong sơ đồ người ta thêm mạch điều khiển dùng cổng AND lối vào Hoạt động sơ đồ sau: Trước tiên dùng xung xoá CLR = để xoá, lối Q1Q2Q3Q4 = 0000 Các số liệu cần ghi đưa vào lối vào D1D2D3D4 Khi có xung điều khiển ghi đưa vào lối vào CLK, liệu nạp vào nhớ song song cho lối song song Q1Q2Q3Q4 = D1D2D3D4 Mỗi lối Q đưa vào lối vào cửa AND Muốn cho liệu thẳng lối lối “Điều khiển ra” phải Nếu chưa muốn cho liệu lối để “Điều khiển ra” Ứng dụng Thanh ghi dịch đóng vai trị quan trọng việc lưu trữ, tính tốn số học logic Chẳng hạn vi xử lí, máy tính có cấu tạo ghi dịch; vi điều khiển (8051) có ghi dịch làm nhiều chức hay nhân chia, ALU xét chương ghi dịch đề cập đến Ở không vào chi tiết mà nói khái quát ngắn gọn ứng dụng chúng a Lưu trữ dịch chuyển liệu 76 Đây ứng dụng phổ biến chúng Ghi dịch n bit cho phép lưu trữ n bit liệu thời gian mà chừng mạch cấp điện Hay nói cách khác liệu dịch chuyển trì hỗn khoảng thời gian, tuỳ thuộc vào : – Số bit ghi dịch (số tầng FF cấu tạo nên ghi dịch) – Tần số xung đồng hồ b.Tạo kí tự hay tạo dạng song điều khiển Ta nạp vào ghi dịch, theo cách nạp nối tiếp hay song song, mã nhị phân chữ (A, B, …) hay dạng sóng Sau ta nối ngõ nối tiếp ghi dịch vòng trở lại ngõ vào nối tiếp có xung ck bit dịch chuyển vòng quanh theo tốc độ đồng hồ Cách điều khiển sáng tắt đèn (sắp xếp vòng tròn hay cách khác) Như mô sau dạng sáng tắt đèn led Với tải cổng suất cần mạch giao tiếp công suất thêm trans, rờ le, SCR,… nói chương dùng Cũng tạo dạng sóng tín hiệu tuần hồn cho mục đích thử mạch cách Ta thay đổi dạng sóng cách thay đổi mã số nhị phân nạp cho ghi dịch, thay đổi tần số xung kích ck cấp từ mạch dao động từ đến 200MHz tuỳ loại mạch ghi dịch Hình 5.4: Tạo dạng sóng điều khiển ghi dịch c.Chuyển đổi liệu nối tiếp sang song song ngược lại 77 Các máy tính hay vi xử lí giao tiếp với hay với thiết bị thường trao đổi liệu dạng nối tiếp chúng có khoảng cách xa Ngoài cách dùng dồn kênh tách kênh đầu truyền mà ta nói chương ghi dịch dùng Các ghi dịch chuyển song song sang nối tiếp thay cho mạch dồn kênh ghi dịch chuyển nối tiếp sang song song thay cho mạch tách kênh Bên cạnh ghi dịch, cần phải có mạch khác để đồng bộ, chống nhiễu, rò sai… nhằm thực trình truyền nối tiếp hiệu Hình 5.5: Truyền liệu nối tiếp d Bus truyền liệu Bây liệu với đường liệu song song vừa nhận từ tách kênh (cịn gọi byte), ta dùng chung cho nhiều mạch khơng? Sở dĩ có u cầu máy vi tính có nhiều mạch liên kết với đường liệu địa gồm nhiều bit liệu 8, 16, 32… mà ta biết đến với tên bus Vậy bus đường liệu dùng chung cho nhiều mạch (chẳng hạn bus vi xử lí, chíp nhớ bán dẫn, chuyển đổi tương tự số,… Chỉ có đường bus mà lại dùng chung cho nhiều mạch, để tránh tranh chấp mạch cần phải có phận điều khiển định cho phép mạch thông với bus, mạch khác bị cắt khỏi bus Vậy ghi hay đệm trạng thái dùng 78 Hình minh hoạ cho đường bus bit nối vi xử lí với đếm bit, bàn phím, nút nhấn Hình 5.6:Bus liệu Giả sử thiết bị cần giao tiếp với vi xử lí, có đường truyền tất đồng loạt đưa lên bị ảnh hưởng lẫn liệu, thông tin nhận khơng xác Do vi xử lí định: chẳng hạn đặt ngõ OE1 cho phép đếm cho mạch đếm đưa liệu lên bus chân OE2 OE3 ngưng làm liệu từ bàn phím nút nhấn bị ngắt (chờ) tức ngõ đệm hay ghi trạng thái trạng thái tổng trở cao Tương tự vi xử lí cần giao tiếp với mạch khác Với tốc độ xử lí hàng trăm hàng ngàn MHz việc liệu phải chờ khơng đáng kể thiết bị giao tiếp với nhanh dường đồng thời 4.Mạch ghi dịch TTL IC ghi 74LS164, hình 5.7 79 Hình 5.7 Thanh ghi 74LS164 Chúng ta biết đến loại FF Chúng lưu trữ (nhớ bit) có xung đồng bit truyền tới ngõ (đảo hay khơng đảo) Bây ta mắc nhiều FF nối tiếp lại với nhớ nhiều bit Các ngõ phần hoạt động theo xung nhịp ck Có thể lấy ngõ tầng FF (gọi ngõ song song) hay tầng cuối (ngõ nối tiếp) Như mạch ghi lại liệu (nhớ) dịch chuyển (truyền) nên mạch gọi ghi dịch Ghi dịch có nhiều ứng dụng đặc biệt máy tính, tên nó: lưu trữ liệu dịch chuyển liệu ứng dụng bật Sơ đồ mạch điện hình 5.8 đèn Led sẻ sáng từ Q0 đến Q7 Hình 5.8 80 Sơ đồ thực tế hình 5.9 IC 74164 ghi dịch bit vào nối tiếp song song, làm việc tần số cao Hình 5.9 Nguyên lý mạch điện : Mạch điện chia làm khối sau: - Khối nguồn gồm Dịng điện 220V AC đưa vào biến T1 hạ áp thành 12V AC D1-D4 chỉnh lưu dòng điện AC thành dòng điện DC C1 tụ lọc DC IC 7805 ổn định điện áp chuẩn - Khối tạo xung vuông IC 555 thiết kế tạo mạch xung vuông , biến trở dùng để điều chỉnh độ rộng xung Ngõ lấy từ chân số cũa IC 555 - Khối quét Led (hay gọi ghi dịch) Ngõ chân số cũa IC 555 đưa vào chân số cũa IC 74LS164 Ngõ từ Q0-Q7 dịch chuyển (hay gọi sáng dần) - Khối mạch đảo tín hiệu Dùng BJT Q1 tín hiệu đưa vào chân B lấy chân C 81 BÀI 6: MẠCH ĐẾM Phân loại: Có cách phân loại + Căn vào tác động xung đầu vào người ta chia làm loại - Bộ đếm đồng bộ: Bộ đếm đồng có đặc điểm xung clock đưa đồng thời đến FF - Bộ đếm dị bộ: Bộ đếm dị xung clock đưa vào FF đầu tiên, cịn FF lấy tín hiệu đầu FF phía trước thay cho xung clock + Căn vào hệ số đếm người ta phân chia thành loại: - Bộ đếm nhị phân - Bộ đếm thập phân - Bộ đếm n phân Nếu gọi n số ký số mã nhị phân (tương ứng với số FF có đếm) dung lượng đếm n = 2n đếm thập phân n = 10 trường hợp đặc biệt đếm n phân n dung lượng đếm nói độ dài đếm đếm, hệ số đếm + Căn vào số đếm tăng hay giảm tác dụng xung đầu vào người ta chia làm loại: - Bộ đếm thuận (up counter) - Bộ đếm nghịch (down cuonter) - Bộ đếm thuận nghịch.(up/down) Cấu tạo nguyên lý làm việc Đếm khả nhớ số xung đầu vào; mạch điện thực thao tác đếm gọi đếm số xung đếm biểu diễn dạng số nhị phân thập phân đếm thao tác quan trọng, sử dụng rộng rãi thực tế, từ thiết bị đo thị số đến máy tính điện tử số hệ thống số đại có đếm 82 nhiệm vụ cách li áp cao từ tải với cổng logic, dùng cổng đệm thúc chịu áp cao 7407 Hình 6.29 Giao tiếp với tải cần áp lớn Ở hình transistor cách li điện Q1 hoạt động điện mạch TTL transistor thúc Q2 hoạt động điện áp theo yêu cầu tải Ở mức thấp Q1 dẫn để dịng vào Q2 làm dẫn động chạy Trong mạch R1, R3 phân cực cho Q1, Q3 định dòng tải, R2, R4 dùng để giảm dòng rỉ, diode D để bảo vệ transistor Q2 khơng bị q dV/dt Cịn với cổng CMOS tác động mức thấp mức cao thúc tải tương tự Transistor darlington thay (như hình 1.86) thấy cần phải dòng lớn cho tải Riêng với cổng TTL tác động mức cao khơng cần transistor cách li đủ dòng cho tải (do phân cực nghịch tiếp giáp BC) Tuy nhiên phải lưu ý điện áp phân cực nghịch không vượt giới hạn điện áp chịu đựng mối nối BE (thông thường khoảng 60VDC) c Tải hoạt động áp xoay chiều Áp xoay chiều áp lưới 220V/50Hz hay dùng, với giá trị lớn nên cần cách li cổng logic với tải, số linh kiện hay dùng để cách li thyristor, triac, rờ le, ghép nối quang (opto coupler) Ở trình bày cách dùng thyristor opto coupler Cách dùng rờ le giống phần trước, với hai đầu cuộn dây rờ le bên transistor thúc chuyển mạch nằm bên tải Dùng triac: 112 Transistor dùng đệm đủ dòng cho triac, điện trở phân cực mắc thêm để giảm dịng rỉ tính tốn giống trước Triac dùng cần quan tâm đến dòng thuận tối đa điện áp nghịch đỉnh nằm giá trị định mức Hình 6.30 Giao tiếp với tải hoạt động điện áp xoay chiều Dùng kết nối quang: Cách cách li hoàn toàn mạch áp thấp áp cao nhờ opto couple hình vẽ Cổng logic tác động mức thấp làm opto dẫn kéo theo SCR kích để mở tải Áp 20VDC ni opto chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều, ổn áp diode zener Mạch tác động mức cao tương tự Hình 6.31 Giao tiếp dùng kết nối quang 113 BÀI TẬP Bộ đếm hình 3.19 bắt đầu trạng thái 0000, sau xung nhịp đưa vào Sau thời gian, xung nhịp bị ngắt FF đếm hiển thị 0011 Có xung nhịp xảy ra? Xác định modul đếm hình 3.20 tần số đầu QD tần số xung nhịp 1Hz Cho giản đồ thời gian đếm, vẽ sơ đồ đếm giải thích hoạt động CLK QA QB QC QD Hãy thiết kế không đồng N = 114 Hãy thiết kế đếm đồng N = 13 Hãy thiết kế đếm đồng không đồng bọ N = 23 Vẽ sơ đồ ghi dịch nối tiếp bit vừa dịch phải vừa dịch trái Nội dung ghi nối tiếp dịch phải abcd = 0101, với d cột có trọng số nhỏ dãy liệu vào 10011 (bit cuối bit có trọng số nhỏ nhất), nạp vào ghi vẽ đồ thị thời gian bốn đầu ff a, b, c, d sau xung nhịp 115 Bài 7: MẠCH GIAO TIẾP D/A, A/D 7.1 Mạch chuyển đổi số - tương tụ (dac) Trong kỹ thuật số, ta thấy đại lượng số có giá trị xác định hai khả 1, cao hay thấp, sai, vv… Trong thực tế thấy đại lượng số (chẳng hạn mức điện thế) thực có giá trị nằm khoảng xác định ta định rõ giá trị phạm vi xác định có chung giá trị dạng số Ví dụ: Với logic TTL ta có: Từ 0V đến 0,8V mức logic 0, từ 2V đến 5V mức logic Như mức điện nằm khoảng – 0,8V mang giá trị số logic 0, điện nằm khoảng – 5V gán giá trị số Ngược lại kỹ thuật tương tự, đại lượng tương tự lấy giá trị khoảng giá trị liên tục Và điều quan trọng giá trị xác đại lượng tương tự là yếu tố quan trọng Hầu hết tự nhiên đại lượng tương tự nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng, … Do muốn xử lý hệ thống kỹ thuật số, ta phải chuyển đổi sang dạng đại lượng số xử lý điều khiển hệ thống Và ngược lại có hệ thống tương tự cần điều khiển phải chuyển đổi từ số sang tương tự Trong phần tìm hiểu trình chuyển đổi từ số sang tương tự -DAC (Digital to Analog Converter) Chuyển đổi số sang tương tự tiến trình lấy giá trị biểu diễn dạng mã số ( digital code ) chuyển đổi thành mức điện dịng điện tỉ lệ với giá trị số Hình 7.1 minh họa sơ đồ khối chuyển đổi DAC 116 Hình 7.1: Sơ đồ khối DAC 7.1.2 Thông số kỹ thuật chuyển đổi DAC: Khi sử dụng hay thiết kế DAC ta cần phải quan tâm đến thông số kỹ thuật sau: a Độ phân giải: Độ phân giải liên quan đến số bít DAC.Nếu số n trạng thái tín hiệu số nhị phân đưa vào 2n, tương ứng với tín hiệu có 2n mức điện khác nhau, độ phân giải machjlaf 1/2n Độ phân giải bé điện đầu có dạng liên tục gần với thực tế Thí dụ mootjDAC 10 bít có 210 = 1024 mức điện khác đầu độ phân giải mạch 1/1024 b Độ tuyến tính: Trong DAC lý tưởng tăng tín hiệu đầu vào số tỷ lệ với tăng tín hiệu tương tự đầu Độ tuyến tính DAC phản ánh tính xác yêu cầu c Độ xác: Độ xác DAC cho biết khác biệt trị số thực tế Ura trị số lý thuyết cho giá trị tín hiệu số đầu vào, khác biệt bé xác cao d Thời gian thiết lập: Khi tín hiệu đầu vào số DAC thay đổi, tín hiệu đầu khơng thể thay đổi mà phải qua thời gian gọ thời gian thiết lập Thời gian thiết lập phản ánh tính tác động nhanh mạch, bé hoạt động nhanh e Độ nhạy nhiệt: 117 Với giá trị đầu vào cố định, tín hiệu đầu DAC thường hay thay đổi theo nhiệt độ, tính chất gọi độ nhậy nhiệt DAC 7.1.3 Mạch DAC dùng điện trở có trị số khác Hình 7.2: Sơ đồ mạch DAC có trị số điện trở khác Trên hình 7.2 trình bày sơ đồ nguyên lý DAC bit dùng mạng điện trở trọng số Trong phương pháp để thực biến đổi số – tương tự, người ta tạo dòng điện I0 tổng dòng thành phần tương ứng Ik chọn tương thích với mã số lối vào nhờ điều khiển trạng thái bit mã số Dòng I0 tỷ lệ với mã số lối vào chuyển thành điện áp tỷ lệ với mã số nhị phân lối vào nhờ mạch khuếch đại thuật toán mắc theo kiểu cộng đảo pha Điện áp lối DAC điện áp lối khuếch đại thuật tốn Các dịng thành phần IK xác định theo giá trị điện trở trọng số 2R, 4R, 8R, 16R bit nhị phân Bk theo hệ thức sau đây: I1 = B1 Vref/2R; I2 = B2 Vref/4R; I3 = B3 Vref/8R; I4 = B4 Vref/16R; Từ sơ đồ ta có: V0 = - I R (7.2) I0 = Vref(B1/2 + B2/4 + B3/8 + B4/16)/R (7.3) V0 = Vref(B1/2 + B2/4 + B3/8 + B4/16) (7.4) Như vậy, điện áp tỷ lệ thuận với mã số lối vào theo hệ số tỷ lệ điện áp chuẩn Nhược điểm mạch số bit tăng số điện trở khác giá trị tăng, việc chọn điện trở xác khó khăn Để khắc phục nhược điểm người ta đưa loại DAC dùng mạng điện trở R– 2R loại dùng có hai loại điện trở 118 7.1.4 Mạch DAC dùng mạng điện trở R – 2R Khác với DAC dùng điện trở trọng số, mạch DAC sử dụng mạng điện trở R–2R cần dùng loại giá trị điện trở Nhưng so với DAC dùng điện trở trọng số có số bit số lượng điện trở địi hỏi phải nhiều Sơ đồ nguyên lý DA dùng mạng điện trở R – 2R vẽ hình 7.3 Hình 7.3: Sơ đồ mạch DAC dùng mạng điện trở R – 2R Đối với DAC loại R – 2R, chuyển mạch điện tử dù vị trí hay nối đất: nối đất thực (vị trí 0), nối đất qua điểm đất ảo lối vào N (VN = 0) mạch khuếch đại thuật toán (ở vị trí 1) Như vậy, dịng qua điện trở nối với chuyển mạch có giá trị cố định cho trở, không phụ thuộc vào trạng thái mạch Qua nút mạng điện trở dòng điện lại giảm nửa với quy luật mã nhị phân hình vẽ Chỉ mạng điện trở R – 2R, cộng thêm khuếch đại thuật tốn, ta xây dựng chuyển đổi DAC Điện trở phản hồi âm mạch khuếch đại thuật tốn chọn R vùng biến thiên điện áp phù hợp với kết tính tốn cho DAC dùng điện trở trọng số Điện áp trường hợp xác định theo hệ thức (1) Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu cụ thể ta chọn giá trị xung quanh giá trị R 119 7.1.5 Mạch DAC dùng 2n điện trở DAC loại xây dựng cách sử dụng 2n điện trở có trị số R Trong n số bit DAC Ngồi số điện trở trên, DAC loại cần địi hỏi có (2n - 1) chuyển mạch điện tử Trên hình 7.4 trình bày sơ đồ nguyên lý biến đổi DAC bit thuộc loại Hình 7.4: Sơ đồ mạch DAC dùng 2n điện trở Do phương pháp đòi hỏi phải sử dụng số lượng điện trở chuyển mạch lớn nên DAC loại sản xuất theo công nghệ MOS – LSI (vi mạch cỡ lớn MOS) Các điện trở ghép nối tiếp với để tạo thành mạch chia điện áp Mạch tách điện áp chuẩn Vref thành 2n mức Các chuyển mạch ghép nối heo hình điều khiển mã số lối vào Mạch khuếch đại thuật toán mắc theo sơ đồ lặp lại điện áp 7.2 MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ (ADC) 7.2.1 Tổng quát chuyển đổi ADC Bộ biến đổi tương tự số ADC mạch biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số có mã số tỉ lệ với giá trị biên độ tín hiệu tương tự lối vào Giá trị mã nhị phân lối DAC biễu diễn độ lớn tín hiệu tương tự thời điểm thực phép biến đổi 120 Hình 7.7: Sơ đồ tổng quát lớp ADC 7.2.2 Các tiêu kỹ thuật chủ yếu ADC - Độ phân giải Độ phân gải ADC biểu thị số bit tín hiệu số đầu Số lượng bit nhiều sai số lượng tử nhỏ, độ xác cao - Dải động, điện trở đầu vào Mức logic tín hiệu số đầu khả chịu tải (nối vào đầu vào) - Độ xác tương đối Nếu lý tưởng hóa tất điểm chuyển đổi phải nằm đường thẳng Độ xác tương đối sai số điểm chuyển đổi thực tế so với đặc tuyến chuyển đổi lý tưởng Ngồi cịn u cầu ADC khơng bị bit tồn phạm vi cơng tác - Tốc độ chuyển đổi Tốc độ chuyển đổi xác định thời gian thời gian cần thiết hoàn thành lần chuyển đổi A/D Thời gian tính từ xuất tín hiệu điều khiển chuyển đổi đến tín hiệu số đầu ổn định - Hệ số nhiệt độ Hệ số nhiệt độ biến thiên tương đối tín hiệu số đầu nhiệt độ biến đổi 10C phạm vi nhiệt độ công tác cho ph ép với điều kiện mức tương tự đầu vào không đổi - Tỉ số phụ thuộc công suất 121 Giả sử điện áp tương tự đầu vào không đổi, nguồn cung cấp cho ADC biến thiên mà ảnh hưởng đến tín hiệu số đầu lớn tỉ số phụ thuộc nguồn lớn - Công suất tiêu hao 7.2.3 Mạch lấy mẫu trì mẫu Một vài loại DAC địi hỏi tín hiệu giữ nguyên không đổi thời gian thực trình biến đổi, cịn số khác điều kiện khơng cần thiết Đối với loại DAC địi hỏi tín hiệu khơng đổi q trình biến đổi dùng mạch lấy mẫu trì mẫu đặt vào lối vào DAC Mạch trì mẫu lấy mẫu có chức sau: lấy mẫu thời điểm xác định trì giá trị thời điểm lấy mẫu U t 7.5.a) U t 7.5.b) U t 7.5.c) Hình 7.5: Dạng tín hiệu vào 122 Hình 7.5 Trình bày dạng tín hiệu lối vào mạch lấy mẫu trì mẫu Trong đó: hình 7.5.a tín hiệu tương tự, hình 7.5.b dãy xung điều khiển hoạt động lấy mẫu, hình 7.5.c tín hiệu lấy mẫu Một mạch trì mẫu lấy mẫu sử dụng phổ biến có sơ đồ hình 7.6 Trong sơ đồ 7.6, q trình tích mẫu trì thực hai transistor loại FET MOSFET: T1 T2 Khi lấy mẫu T1 thơng, T2 ngắt Trạng thái trì thực T1 ngắt T2 thông T2 P - OA Vin -OA N + T1 Vout + C Xung lấy mẫu Hình 7.6: Mạch trì lấy mẫu 7.2.4 Mạch ADC dùng điện áp tham chiếu nấc thang: Trên hình 7.7 giới thiệu sơ đồ khối ADC kiểu bậc thang Nguyên tắc hoạt động sau: Chu trình biến đổi bắt đầu xung start xố đếm nhị phân n bit Với Vo nhỏ Vi lối so sánh mức 1, cổng AND mở cho xung Clock vào đếm Số đếm Đầuso số n bitsẽ trở khoá cổng tăng dần tới Vo bắt đầu vượt VI, lối sánh AND lại DAC Vo VI Bộ so sánh -OA + Bộ đếm n bit Clock Start (Reset) Hình 7.7: Sơ đồ khối ADC 123 Mã số lối đếm lúc tương ứng với độ lớn điện tương tự cần biến đổi Nếu đo dạng sóng Vo chu kỳ biến đổi, ta thấy sóng hình bậc thang ADC loại có kết cấu đơn giản có nhược điểm thời gian biến đổi phụ thuộc vào độ lớn điện cần biến đổi 7.2.5 Mạch ADC gần liên tiếp: Đầu số n bit DAC Vo VI Bộ so sánh OA1 + U/D Clock Bộ đếm tiến/lùi n bit Hình 7.8: Mạch ADC gần Trên hình 7.8 vẽ sơ đồ khối ADC bám sát Nếu giá trị V I biến đổi quanh giá trị loại ADC tiện lợi nguyên tắc dùng đếm lên/xuống Mạch thiết kế cho VoVI (thế lối so sánh 0) đếm trạng thái đếm xuống Như lối DAC có xu hướng bám sát lối vào cần biến đổi BÀI TẬP Giả sử ADC dạng sóng bậc thang hình 5.20 có thơng số sau đây: tần số xung nhịp = 1Mz; VT = 0.1mV; DAC có đầu cực đại = 10.23V đầu vào 10 bit Hãy xác định: a Giá trị số tương đương cho VA = 3.728V b Thời gian chuyển đổi 124 c Độ phân giải chuyển đổi So sánh thời gian chuyển đổi ADC 10 bit có dạng sóng bậc thang SAC 10 bit Giả thiết hai áp dụng tần số xung nhịp 500kHz Hãy nêu nguyên nhân cách làm nhỏ sai số lượng tử cảu ADC Hãy trình bày giải thích tiêu kỹ thuật chủ yếu biến đổi DAC 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Minh Tiêu: Kỹ thuật số: năm 1993 – NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Huỳnh Đắc Thắng – Cẩm nang thực hành vi mạch, tuyến tính TTL - CMOS – năm 1994 – NXB Khoa học kỹ thuật Cơ sở kỹ thuật điện tử số, Vũ Đức Thọ, NXB Giáo dục Trần Thúy Hà – Điện tử số - năm 2006 – Học viên công nghệ bưu viễn thơng 126 ... 119 7.1.5 Mạch DAC dùng 2n điện trở DAC loại xây dựng cách sử dụng 2n điện trở có trị số R Trong n số bit DAC Ngoài số điện trở trên, DAC loại cần địi hỏi có (2n - 1) chuyển mạch điện tử Trên hình... quát lớp ADC 7 .2. 2 Các tiêu kỹ thuật chủ yếu ADC - Độ phân giải Độ phân gải ADC biểu thị số bit tín hiệu số đầu Số lượng bit nhiều sai số lượng tử nhỏ, độ xác cao - Dải động, điện trở đầu vào... hình 3 .28 Nhiệm vụ 555 tạo xung vuông để cấp cho mạch đếm Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung vuông - Trong sơ đồ mạch tần số đầu 555 tính theo cơng thức : f = 1/(ln2*C1*(R1+2R2)) - Biến trở R2 dùng