1 1 Chương 10 Kếtnốivớimạch tương tự Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 2 Kếtnốivớimạch tương tự Transducer: biến đổi đạilượng vật lý thành tín hiệu điện Analog-to-digital converter (ADC) Digial system: xử lý tín hiệu Digital-to-analog converter (DAC) Thựcthikếtquá 2 3 Biến đổiD/A Nhiềuphương pháp ADC sử dụng DAC V ref đượcsử dụng để xác định ngõ ra full- scale. Trong trường hợptổng quát, ngõ ra analog = K x giá trị số ngõ vào 4 Biến đổiD/A DAC 4 bit, ngõ ra điệnáptương tự 3 5 Ngõ ra tương tự Ngõ ra củabộ biến đổi DAC không hoàn toàn là tín hiệuanalog bởivìnóchỉ xác định ở mộtsố giá trị nhất định. Vớimạch trên, ngõ ra chỉ có thể có những giá trị, 0, 1, 2, …, 15 volt. Khi số ngõ vào tăng lên thì tín hiệungõra càng giống vớitínhiệutương tự. 6 Bướcnhảy Bướcnhảycủabộ biến đổi D/A được định nghĩalàkhoảng thay đổinhỏ nhấtcủangõra khi có sự thay đổigiátrị ngõ vào. Bộ biến đổiD/A N bit: số mứcngõrakhác nhau =2^N, số bướcnhảy=2^N-1 Bướcnhảy= K = V ref /(2^N-1) 4 7 Bướcnhảy Bướcnhảy= 1 volt 8 Ví dụ 10-1 Cầnsử dụng bộ DAC bao nhiêu bit để có thể điềukhiển motor thay đổitốc độ mỗi2 vòng. 1000rpm/2rpm(per step) = 500 steps 2 N -1 >500 steps. Suy ra N = 9 ? 5 9 Ngõ vào BCD Trọng số củanhững ngõ vào khác nhau Ngõ vào 2 số BCD 10 Mạch đảo Mạch không đảo Vi Mạch biến đổiD/A Tính chấtcủaOpamp V o /V i = 1+R 2 /R 1 R in = infinity V o /V i = - R 2 /R 1 R in = R 1 6 11 V1 V2 V3 R1 R2 R3 Rf Mạch biến đổiD/A Trọng số củanhững ngõ vào khác nhau V o = -R f (V 1 /R 1 + V 2 /R 2 + V 3 /R 3 ) 12 Mạch biến đổiD/A Bướcnhảy= |5V(1K/8K)| = .625V Max out = 5V(1K/8K + 1K/4K + 1K/2K + 1K/1K) = -9.375V 7 13 Bộ DAC 4 bit 14 DAC với ngõ ra dòng điện Biến đổidòngsang áp 8 15 Mạch biến đổiD/A Vớinhững mạch biến đổ D/A ở trên, trọng số các bit đượcxácđịnh dựavàogiátrị củacácđiệntrở. Trong mộtmạch phảisử dụng nhiều điện trở vớinhững giá trị khác nhau Bộ DAC 12 bit Điệntrở MSB = 1K Điệntrở LSB = 1x2 12 = 2M Mạch sau chỉ sử dụng 2 giá trịđiệntrở 16 Mạch biến đổiD/A DAC R/2R 9 17 DAC – Thông số kỹ thuật Nhiềubộ DAC đượctíchhợpvàotrong những IC, mộtsố thông số tiêu biểucủanó Resolution: bướcnhảycủabộ DAC Accuracy: sai số sai số củabộ DAC Offset error: ngõ ra củaDAC khitấtcàngõvào bằng 0 Settling time: thờigianyêucầu để DAC thực hiệnbiến đổi khi ngõ vào chuyển đổitừ trạng thái all 0 đếntrạng thái all 1 18 IC DAC AD7524 (Figure 11-9) CMOS IC 8 bit D/A Sử dụng R/2R Max settling time: 100 ns Full range accuracy: +/- 0.2% F.S. 10 19 IC DAC •Khi ngõ vào CS và WR ở mứcthấp, OUT1 là ngõ ra analog. •Khi cả 2 ở mứccao, OUT1 đượcchốtvàgiátrị nhị phân ngõ vào không đượcbiến đổi ở ngõ ra. •OUT2 thông thường đượcnối đất 20 Ứng dụng DAC Control Sử dụng ngõ ra số của máy tính để điều chỉnh tốc độ của motor hay nhiệt độ. Automatic testing Tạotínhiệutừ máy tính để kiểmtramạch annalog Signal reconstruction Tái tạotínhiệuanalog từ tín hiệusố. Ví dụ hệ thống audio CD A/D conversion . chấtcủaOpamp V o /V i = 1+ R 2 /R 1 R in = infinity V o /V i = - R 2 /R 1 R in = R 1 6 11 V1 V2 V3 R1 R2 R3 Rf Mạch biến đổiD/A Trọng số củanhững ngõ vào khác nhau V o = -R f (V 1 /R 1 + V 2 /R 2 + V 3 /R 3 ) 12 Mạch. trịđiệntrở 16 Mạch biến đổiD/A DAC R/2R 9 17 DAC – Thông số kỹ thuật Nhiềubộ DAC đượctíchhợpvàotrong những IC, mộtsố thông số tiêu biểucủanó Resolution: bướcnhảycủabộ DAC Accuracy: sai số sai số. biến đổiD/A Bướcnhảy= |5V(1K/8K)| = .625V Max out = 5V(1K/8K + 1K/4K + 1K/2K + 1K/1K) = -9.375V 7 13 Bộ DAC 4 bit 14 DAC với ngõ ra dòng điện Biến đổidòngsang áp 8 15 Mạch biến đổiD/A Vớinhững