Nguyên lí kỹ thuật điện tử ( Nxb Giáo Dục 2005 ) - Chương 8 pptx

236 chơng 8 Chuyển đổi tơng tự số v số tơng tự 8.1. Chuyển đổi Tơng tự Số 8.1.1. Khái niệm chung Do sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử số, đặc biệt là ứng dụng phổ biến của máy tính điện tử số, nên thờng dùng mạch số để xử lý tín hiệu tơng tự. Muốn dùng hệ thống số xử lý tín hiệu tơng tự thì phải biến đổi tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số tơng ứng, rồi đa vào để hệ thống số xử lý. Mặt khác thờng có yêu cầu biến đổi tín hiệu số (kết quả xử lý) thành tín hiệu tơng tự tơng ứng để đa ra sử dụng. Chúng ta gọi sự chuyển đổi tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số là chuyển đổi AD, và mạch thực hiện công việc đó là bộ biến đổi tơng tự - số (ADC - Analog Digital Converter). Chúng ta gọi sự chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tơng tự là chuyển đổi số - tơng tự (DA), và mạch thực hiện chuyển đổi số - tơng tự là DAC (Digital Analog Converter). Quá trình biến đổi 1 tín hiệu tơng tự sang dạng số đợc minh họa bởi đặc tính truyền đạt nh hình 8.1. Giá trị của tín hiệu tơng tự U A đợc chuyển thành một đại lợng số mà mối quan hệ giữa chúng có dạng bậc thang đều. Với đặc tính truyền đạt nh vậy, một phạm vi giá trị của U A đợc bi ể u diễn bởi một giá trị đại diện số thích hợp.Các giá trị đại diện số là các giá trị rời rạc. U D U A 111 110 101 100 011 010 001 000 1 2 3 4 5 6 7 (U Amax ) Q Q U Hình 8.1. Đặc tính truyền đạt của mạch biến đổi tơng tự - số với U A : điện áp vào tơng tự và U D : điện áp ra số. 237 Một cách tổng quát, tín hiệu số: o o n n n nD bbbS 2 22 2 2 1 1 +++= . (8.1) Trong đó các hệ số b K = 0 hoặc 1 (với b K nhận 2 giá trị 0 và 1 gọi là bit). - b n-1 đợc gọi là bit có nghĩa lớn nhất (MSB - Most Significant bit) tơng ứng với cột đứng bên trái của dy m số. Một biến đổi giá trị của MSB ứng với sự biến đổi của tín hiệu là nửa dải làm việc. - b 0 là bit có nghĩa nhỏ nhất (LSB - Least Significant bit) tơng ứng với cột đứng đầu tiên bên phải của dy m số. Một biến đổi giá trị của LSB ứng với 1 mức lợng tử (1 nấc của hình bậc thang). 8.1.2. Các tham số cơ bản 1. Dải biến đổi của điện áp tơng tự ở đầu vào Là khoảng điện áp mà bộ chuyển đổi AD có thể thực hiện chuyển đổi đợc. Khoảng điện áp đó có thể lấy trị số từ 0 đến một trị số dơng hoặc âm nào đó hoặc cũng có thể là điện áp có hai cực tính từ U Am đến +U Am . 2. Độ phân giải Độ phân giải của ADC biểu thị bằng số bit của tín hiệu ở đầu ra. Số bit càng nhiều thì sai số lợng tử càng nhỏ, độ chính xác càng cao. 238 Thí dụ, Một ADC có số bit ở đầu ra N = 12 có thể phân biệt đợc 2 12 = 4069 mức trong dải biến đổi điện áp vào của nó. Độ phân biệt của một ADC đợc ký hiệu là Q và đợc xác định bởi biểu thức sau: 12 == N Am LSB U QU Q là giá trị của một mức lợng tử hoá hoặc còn gọi là một LSB. Do tín hiệu số là tín hiệu rời rạc, nên trong quá trình biến đổi ADC xuất hiện một sai số, gọi là sai số lợng tử hóa, đợc xác định nh sau: Sai số lệch không Lý tởng Thực Sai số đơn điệu Sai số khuếch đại Méo phi tuyến LSB 2 1 U D U A 111 110 101 100 011 010 001 000 Hình 8.2. Đặc tuyến truyền đạt lý tởng và thực 1 của mạch biến đổi tơng tự - số (ADC). QU Q 2 1 = (8.2) Thông thờng các ADC có số bit từ 3 đến 12. Ngoài ra còn có một số các ADC đạt đợc độ chính xác có số bit từ 14 đến 16 bit. Liên quan đến độ chính xác của ADC còn có những tham số khác đợc minh họa trên hình 8.2. 3. Tốc độ chuyển đổi Tốc độ chuyển đổi là số chuyển đổi trong một giây gọi là tần số chuyển đổi f C . Cũng có thể dùng tham số thời gian chuyển đổi T C để đặc trng cho tốc độ chuyển đổi. T C là thời gian cần thiết cho một lần chuyển đổi Chú ý rằng C C T f 1 . Thờng C C T f 1 < và giữa các lần chuyển đổi còn có 1 khoảng thời gian cần thiết cho ADC phục hồi lại trạng thái ban đầu. 239 8.1.3. Nguyên tắc hoạt động của bộ biến đổi tơng tự - số (ADC) Trong bộ biến đổi tơng tự - số (ADC) tín hiệu tơng tự ở đầu vào là liên tục, tín hiệu số m hoá ở đầu ra là rời rạc. Sự chuyển đổi AD đòi hỏi phải lấy mẫu đối với tín hiệu tơng tự ở đầu vào ở những thời điểm quy định, sau đó chuyển đổi các giá trị mẫu đó thành tín hiệu số ở đầu ra. Quá trình chuyển đổi tơng tự - số nói chung có 4 bớc: lấy mẫu - giữ mẫu - lợng tử hoá - m hoá. Các bớc trên đây luôn kết hợp với nhau trong một quá trình thống nhất. Ví dụ lấy mẫu và giữ mẫu là một công việc liên tục trong cùng một mạch điện, lợng tử hoá và m hoá là công việc đồng thời thực hiện trong một quá trình chuyển đổi với một khoảng thời gian cần thiết là một phần của thời gian giữ mẫu. 1. Lấy mẫu tín hiệu Tín hiệu tơng tự ở lối vào U A , sau quá trình lấy mẫu và xử lý gọi là tín hiệu U S và chúng có thể khôi phục lại tín hiệu tơng tự U A một cách trung thực nếu điều kiện sau đợc thoả mn: max 2 VS Ff (8.3) ở đây: f S là tần số của tín hiệu lấy mẫu. maxV f là giới hạn trên của dải tần số tín hiệu tơng tự. Nếu biểu thức 8.3 đợc thoả mn có thể dùng bộ lọc thông thấp để khôi phục tín hiệu tơng tự U A từ tín hiệu U S . Hình 8.3 mô tả lấy mẫu tín hiệu tơng tự. Hình 8.4 đặc tính tần số của bộ lọc khôi phục tín hiệu. t o U A (a) t o U S (b) Hình 8.3. Lấy mẫu tín hiệu tơng tự đầu vào. Tín hiệu tơng tự (a) ; xung lấy mẫu (b). 240 Vì mỗi lần chuyển đổi của điện áp lấy mẫu thành tín hiệu số tơng ứng đều cần một thời gian nhất định, nên phải nhớ mẫu một khoảng thời gian cần thiết sau mỗi lần lấy mẫu, đủ để biến đổi thành tín hiệu số. 2. Lợng tử hoá và mã hoá tín hiệu Tín hiệu số không những rời rạc về mặt thời gian, mà còn không liên tục trong biến đổi giá trị. Mỗi giá trị bất kỳ của tín hiệu số đều phải biểu thị bằng o )( fK f maxv f Hình 8. 4. Đặc tính tần số của bộ lọc khôi phục tín hiệu. bội số nguyên lần giá trị đơn vị nào đó, giátrị này là nhỏ nhất đợc chọn. Nghĩa là nếu dùng tín hiệu số biểu thị điện áp lấy mẫu, thì tất phải bắt điện áp lấy mẫu hoá thân thành bội số nguyên lần giá trị đơn vị. Quá trình này là quá trình lợng tử hoá. Đơn vị đợc chọn theo quy định này gọi là đơn vị lợng tử, ký hiệu là . Rõ ràng, giá trị bit 1 của LSB tín hiệu số bằng . Việc dùng m nhị phân biểu thị giá trị tín hiệu số là m hoá. M nhị phân có đợc sau quá trình trên chính là tín hiệu đầu ra của bộ chuyển đổi tơng tự - số. Tín hiệu tơng tự là liên tục thì không nhất thiết phải là bội số nguyên lần của , do đó ta không tránh khỏi sai số lợng tử hoá. Tồn tại những cách khác nhau phân chia các mức lợng tử dẫn đến sai số lợng tử hoá khác nhau. Giá trị chuyển đổi tín hiệu điện áp lợng tử từ 0 ữ 1V thành tín hiệu số nhị phân 3 bit. Nếu chọn V 8 1 = đồng thời quy định điện áp tơng tự trong phạm vi từ 0 ữ V 8 1 , xem nh là 0 ì thì tín hiệu số tơng ứng là 000. Tơng tự, điện áp tơng ứng từ V 8 1 ữ V 8 2 là 1 ì , tơng ứng với 001 v.v Theo cách phân chia mức lợng tử đó, ta có hình 8.5a. 241 111 7 = 7/8V 110 6 = 6/8V 101 5 = 5/8V 100 4 = 4/8V 011 3 = 3/8V 010 2 = 2/8V 001 1 = 1/8V 000 0 = 0/8V 1V 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 0 (a) 111 7 = 14/15V 110 6 = 12/15V 101 5 = 10/15V 100 4 = 8/15V 011 3 = 6/15V 010 2 = 4/15V 001 1 = 2/15V 000 0 = 0 1V 13/15 11/15 9/15 7/15 5/15 3/15 1/15 0 (b) Hình 8.5. Hai phơng pháp phân chia mức lợng tử . Quy định: - Điện áp tơng tự V 15 1 0 ữ ữ 2 0 tơng ứng 000. - Điện áp tơng tự 15 3 15 1 ữ V tơng ứng 001 v.v Sai số cực đại của phơng pháp này là V 15 1 2 = . Phơng pháp phân chia mức lợng tử có thể giảm nhỏ hơn sai số lợng tử. Chọn V 15 2 = hình 8.5b. 3. Mạch lấy mẫu và giữ mẫu Hình 8.6 giới thiệu IC lấy mẫu, giữ mẫu LF-198. Trong mạch gồm 2 bộ khuếch đại thuật toán, S là chuyển mạch điện tử, L là mạch ghép điều khiển chuyển mạch S. Tín hiệu điều khiển U đk = 1, chuyển mạch S đóng, U đk = 0, chuyển mạch S ngắt. 242 Khi S đóng cả 2 bộ khuếch đại thuật toán hoạt động ở chế độ lặp lại (hệ số khuếch đại điện áp bằng 1) VOr UUU == . Tụ điện C K mắc nối tiếp với R 2 và nối đất có điện áp bằng U V . Khi U đk = 0 thì S ngắt, điện áp trên tụ và điện áp ra đợc duy trì. Điện áp lối vào U V có thể biến thiên đáng kể trớc khi S đợc đóng trở lại cho lần lấy mẫu kế tiếp. Do đó điện áp U O có thể biến thiên rất lớn và ở một trong hai trạng U r D 1 L S 1 2 + + C K U đk R 1 30K R 2 300 U o U V D 2 Hình 8.6. Mạch điện của IC LF-198 lấy mẫu - giữ mẫu. thái bo hòa của khuếch đại thuật toán vợt quá khả năng chịu điện áp của chuyển mạch S khi đóng trở lại. Đồng thời, khi khuếch đại thuật toán làm việc ở chế độ bo hòa chỉ làm việc ở tần số thấp. Do đó đa thêm diode D 1 , D 2 làm nhiệm vụ nối mạch hồi tiếp âm của khuếch đại thuật toán thứ nhất và điện áp VUU Vo 6,0 = sẽ khắc phục đợc các nhợc điểm trên. Khi chuyển mạch S đóng điện áp đặt lên 2 diode bằng không, vì vậy chúng có điện trở lớn, không có tác dụng khi lấy mẫu. 8.1.4. Các phơng pháp biến đổi tơng tự - số 1. Phân loại Có nhiều cách phân loại các loại biến đổi tơng tự - số. Cách phân loại hay dùng hơn cả là cách phân loại quá trình biến đổi về mặt thời gian. Nó cho phép phán đoán một cách tổng quát tốc độ chuyển đổi. Theo cách phân loại này ngời ta phân biệt 4 phơng pháp biến đổi AD sau đây: - Biến đổi song song. Trong phơng pháp biến đổi song song, tín hiệu đợc so sánh cùng một lúc với nhiều giá trị chuẩn. Tất cả các bit đợc xác định đồng thời và đa đến đầu ra. 243 - Biến đổi nối tiếp theo m đếm. ở đây quá trình đợc thực hiện lần lợt từng bớc theo quy luật của m đếm. Kết quả chuyển đổi đợc xác định bằng cách đếm số lợng giá trị chuẩn biểu diễn giá trị tín hiệu tơng tự cần chuyển đổi. - Biến đổi nối tiếp theo m nhị phân. Quá trình so sánh đợc thực hiện lần lợt từng bớc theo quy luật của m nhị phân. Các đơn vị chuẩn dùng để so sánh lấy các giá trị giảm dần theo quy luật của m nhị phân, do đó các bit đợc xác định lần lợt từ bít có trọng số lớn nhất (MSB) đến bít có trọng số nhỏ nhất (LSB). - Biến đổi song song - nối tiếp kết hợp. Trong phơng pháp này mỗi bớc so sánh có thể xác định đợc tối thiểu là 2 bit đồng thời. Các mạch thực tế làm việc theo nhiều phơng pháp khác nhau, nhng đều có thể xếp vào 1 trong 4 loại trên. 2. Chuyển đổi A/D theo phơng pháp song song Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi AD theo phơng pháp song song đợc trình bày trên hình 8.7. FF FF FF FF Mã hóa o o o o U D R U A o o Xung nhịp o . . . . . . . . . . . . . . U G + + S 2 + S 3 S 1 . . . . + S n R R R B1 B2 B3 Bn U CB Hình 8.7. Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi AD theo phơng pháp song song. Trong phơng pháp chuyển đổi song song, tín hiệu tơng tự U A đợc đồng thời đa tới các bộ so sánh m SS ữ 1 . Điện áp chuẩn đợc đa tới đầu vào thứ hai của các bộ so sánh, thông qua thang điện trở R. Do đó các điện áp chuẩn đặt vào bộ so sánh lân cận khác nhau một lợng không 244 đổi và giảm dần từ S 1 đến S m . Đầu ra của bộ so sánh có điện áp vào lớn hơn điện áp chuẩn lấy trên thang điện trở có mức lôgic 1, các đầu ra còn lại có mức lôgic 0 . Tất cả các đầu ra đợc nối với mạch AND (và), một đầu vào mạch AND đợc nối với xung nhịp chỉ khi có xung nhịp đa đến đầu vào mạch AND thì các xung trên đầu ra mạch so sánh mới đa tới mạch nhớ FF (Flip - Flop). Nh vậy cứ sau một khoảng thời gian bằng một chu kỳ của xung nhịp lại có một tín hiệu đợc biến đổi và đa tới đầu ra. Xung nhịp đảm bảo cho quá trình so sánh kết thúc mới đa tín hiệu vào bộ nhớ. Mạch biến đổi song song có tốc độ chuyển đổi nhanh, vì quá trình so sánh đợc thực hiện song song, nhng mạch phức tạp với số linh kiện quá lớn. Với bộ chuyển đổi N bit để phân biệt đợc 2 N mức lợng tử hóa phải dùng (2 N -1) bộ so sánh. Vì vậy phơng pháp này chỉ dùng trong các ADC yêu cầu số bit N nhỏ và tốc độ chuyển đổi cao. 3. Chuyển đổi AD theo phơng pháp phân đoạn từng bit (chuyển đổi nối tiếp theo m nhị phân). Mạch chuyển đổi theo phơng pháp này có số tầng bằng số bit của tín hiệu số ở lối ra hình 8.8. Mỗi tầng cho ra một bit. Phơng pháp phân đoạn đợc tiến hành nh sau: Giả sử tín hiệu vào biến đổi trong phạm vi từ 0 ữ U A max . Chia dải làm việc ra hai phần bằng nhau, lúc đó gianh giới giữa hai phần là 2 maxA U . Tín hiệu cần biến đổi u A đợc so sánh với mức 2 maxA U . Nếu < )1(A u 2 maxA U thì lối ra B 1 = 0, ngợc lại nếu )1(A u 2 maxA U thì B 1 = 1 . Vậy điện áp 2 maxA U chính là điện áp chuẩn của bộ biến đổi DA một bit (nó là một bộ so sánh). Tín hiệu số ứng với bit thứ nhất B 1 một mặt đợc đa ra chỉ thị, một mặt đợc đa vào bộ biến đổi ngợc DA. Trên đầu ra của của bộ biến đổi DA một bit là tín hiệu tơng tự ứng với bit có nghĩa (có trọng số) lớn nhất. Khi B 1 = 0 thì tín hiệu tơng tự tơng ứng với nó 0 ' )1( = A U , còn khi B 1 = 1 thì = ' )1(A U 2 maxA U . 245 Mạch trừ cho ra giá trị hiệu giữa tín hiệu vào )1(A U và tín hiệu tơng tự ứng với bit thứ nhất. Đây chính là điện áp d của tín hiệu tơng tự sau khi đ chuyển đổi thành tín hiệu số bit thứ nhất. Điện áp d này đa đến tầng thứ hai để tiếp tục xác định bit tiếp theo bằng cách so sánh nó với điện áp chuẩn bằng nửa điện áp chuẩn của mạch so sánh bít đầu tiên có giá trị 4 maxA U . Tơng tự nh vậy để xác định bit thứ ba phải có điện áp chuẩn để so sánh bằng 8 maxA U , và bit thứ N có )2( max N A chN U U = . Tuy nhiên để thay cho việc giảm dần trị số điện áp chuẩn của mỗi tầng tiếp theo, theo bội số của 2, ngời ta nhân đôi các điện áp d sau mỗi tầng, lúc đó ngời ta giữ nguyên điện áp chuẩn cho tất cả các tầng 2 maxA U . Bằng cách đó có thể tiết kiệm đợc nguồn điện áp chuẩn, nhng sai số biên độ tăng gấp đôi khi tín hiệu đi qua mỗi tầng. Do đó yêu cầu các tầng làm việc phải chính xác. So với phơng pháp song song, trong phơng pháp này để xác định N bit cần N bộ so sánh (ít mạch so sánh hơn). Tuy nhiên mạch ít đợc dùng trong thực tế, nhng là cơ số để phân tích và xây dựng phơng pháp khác. AD 1 bit DA 1 bit Mạch hiệu Mạch đệm AD 1 bit DA 1 bit UA(1) UA(1) UA(2) B1 B2 Mạch hiệu Tầng 1 Tầng 2 U A(2) Mạch hiệu Hình 8.8. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi AD theo phơng pháp phân đoạn từng bit. 4. Chuyển đổi AD theo phơng pháp đếm đơn giản Hình 8.9 trình bày sơ đồ nguyên tắc của ADC làm việc theo phơng pháp đếm đơn giản. Hình 8.10. Giản đồ thời gian điện áp ra của các khối trong hình 8.9. [...]... RC Hoặc t2 = UA t1 RC (8 . 8) Mặt khác có thể xác định đợc số xung của mạch đếm Zo trong thời gian t1 Z o = t1 f n (8 . 9) Trong đó f n là tần số của dy xung nhịp Từ biểu thức (8 . 9) suy ra: t1 = Zo fn (8 .1 0) Thay biểu thức (8 .1 0) vào (8 . 8) ta đợc: t2 = U A Zo U ch f o (8 .1 1) Do đó số xung nhịp đếm đợc nhờ mạch đếm ở đầu ra trong khoảng thời gian t2: Z = t2 fn = UA Z o U ch (8 .1 2) Sau thời gian t2 mạch... với DAC điện trở hình chữ T n bit thì điện áp tơng tự ở đầu ra uo là: uref uo = A B 2n C n 1 2 n 1 + d n 2 2 n 2 + + d 1 2 1 + d o 2 o ) (8 .1 7) D R (d R Ui R 2R 2R 2R 2R 2R 3R Ui R R 2R uref Ui A B C D A B C R Ue Uo + D R Ue - (c) (b) R R Hình 8. 19 Mạch tơng đơng của mạch U ref 2 A U ref 2 2 U ref 3 2 B U ref 2 C 4 D (a) điện hình 8. 18: Mạng điện trở hình chữ T khi d3, d2, d1, do = 0001 (a); mạch... mạng điện trở hình chữ T trên hình 8. 19.b trong đó điện trở nội tơng đơng là R, sức điện động nguồn tơng đơng là ue: ue = uref 2 4 (d 2 3 3 + d 2 2 2 + d1 21 + d o 2 o ) (8 .1 5) Hình 8. 19.c là sơ đồ tơng đơng toàn mạch, theo lý thuyết mạch khuếch đại thuật toán, ta có điện áp tơng tự đầu ra uo là: 254 uo = ue = uref 24 (d 32 3 + d 2 2 2 + d1 2 1 + do 2 o ) (8 .1 6) Biểu thức 8. 17 chứng tỏ rằng biên độ điện. .. phân hai sờn dốc Mạch điện trên hình 8. 11 minh họa nguyên tắc hoạt động của ADC theo phơng pháp tích phân hai sờn dốc Khi lôgic điều khiển cho khóa 246 K ở vị trí 1 thì UA ( iện áp tơng tự cần chuyển đổi) nạp điện cho tụ C thông qua điện trở R Giả thiết thời gian nạp cho tụ là t1, ta có điện áp trên tụ sau thời gian t1, ta có: ' U C ( t 1) = UA t1 RC (8 . 5) ' Theo (8 . 5) U C (t 1) tỉ lệ với UA ' Tùy theo... (a); mạch tơng đơng của mạng điện trở hình chữ T (b); Mạch tơng đơng của mạch hình 8. 18 (c) b) Sai số chuyển đổi Các nguyên nhân dẫn đến sai số của DAC hình chữ T là: - Sai lệch của điện áp chuẩn tham chiếu uref - Sai lệch điểm không của khuếch đại thuật toán - Điện áp sụt trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chuyển mạch - Sai số của điện trở Trong trạng thái động có thể mạng điện trở hình chữ T nh một... lợng tử hóa tuyến tính Để có tín hiệu trung thực nh ban đầu, bộ biến đổi DA theo phơng pháp này phải có cấu tạo sao cho đặc tuyến biến đổi ngợc của nó có dạng hàm mũ hình 8. 14(b) UD UA 0 UA 0 a) UD b) Hình 8. 14 Đặc tính biến đổi phi truyến ; (a) của bộ biến đổi AD; (b) bộ biến đổi DA Đặc trng biến đổi AD thờng dùng hàm số: y= Trong đó ln(1 + x ) ln(1 + ) x= UA UD ; y= U D max U A max Theo biểu thức (8 .1 3). .. thời mạch Hình 8. 12 Đồ thị thời gian điện áp đếm Zo đợc mạch lôgic điều khiển về ra vị trí nghỉ Khi K ở vị trí 2, điện áp Uch bắt đầu nạp cho tụ C theo chiều ngợc lại, phơng trình nạp: 247 '' UC = Uch t RC (8 . 6) Sau một khoảng thời gian t2 '' UC = U ch t 2 RC (8 . 7) '' ' Giả thiết sau thời gian t2 thì U C = U C , nghĩa là điện áp UC trên tụ C bằng không Thay biểu thức (8 . 5) vào (8 . 7) ta có: UA U t1... ; y= U D max U A max Theo biểu thức (8 .1 3) y = 0 khi x = 0 và y = 1 khi x = 1 Độ dốc y tại x = 0: 250 (8 .1 3) y' x=0 = y ln(1 + ) 1,0 Hình 8. 15 biểu diễn hàm số 0,9 = 100 So với đờng 0 ,8 này với 0,7 đặc trng y = x thì đờng cong y= 0,6 với biểu thức (8 .1 3) có độ dốc lớn 0,5 gấp đôi tại gốc tọa độ Do đó, 0,4 đối với tín hiệu nhỏ, đờng đặc ln( + x ) 1 ln( + ) 1 0,3 tính có các bậc thang biến đổi y=x... SS1 USS1 UC UA UD Tạo điện áp răng ca + o SS2 USS2 UG (1 ) (2 ) o Xung nhịp Bộ đếm o o o Hình 8. 9 Sơ đồ nguyên tắc của ADC làm việc theo phơng pháp đếm đơn giản Điện áp vào UA đợc so sánh với UC điện áp chuẩn răng ca UC nhờ bộ so UA sánh SS1 Khi U A > U C thì USS1 = 1, khi U A < U C thì USS1 = 0 t o USS1 Bộ so sánh SS2 so sánh điện áp răng ca với mức 0V ( ất), do đó khi có điện áp răng ca USS2 =... bộ khuếch đại thuật toán, nếu bit là 0 thì chuyển mạch sẽ nối điện trở xuống đất Vậy dù trạng thái tín hiệu đầu vào thế nào thì dòng điện mỗi nhánh đều giữ không đổi Dòng điện tổng lấy từ nguồn điện áp chuẩn do đó cũng không đổi: I= uref R Do đó có điện áp đầu ra: uo = I 1 R = uref 24 (d 32 3 + d 2 2 2 + d1 2 1 + d o 2 o ) (8 .1 8) Tức là điện áp tơng tự đầu ra tỉ lệ với với giá trị tín hiệu số đầu . là tần số của dy xung nhịp. Từ biểu thức (8 . 9) suy ra: n o f Z t = 1 (8 .1 0) Thay biểu thức (8 .1 0) vào (8 . 8) ta đợc: o o ch A f Z U U t . 2 = (8 .1 1) Do đó số xung nhịp đếm đợc nhờ mạch đếm. 4 = 4/8V 011 3 = 3/8V 010 2 = 2/8V 001 1 = 1/8V 000 0 = 0/8V 1V 7 /8 6 /8 5 /8 4 /8 3 /8 2 /8 1 /8 0 (a) 111 7 = 14/15V 110 6 = 12/15V 101 5 = 10/15V 100 4 = 8/ 15V 011. UD UA0 UD UA 0 a) b) Hình 8. 14. Đặc tính biến đổi phi truyến ; (a) của bộ biến đổi AD; (b) bộ biến đổi DA. Đặc trng biến đổi AD thờng dùng hàm số: )1 ln( )x1ln( y + + = (8 .1 3) Trong đó maxA A U U x =