Giáo Trình Kỹ thuật số - Chương 10

Một hệ thống kỹ thuật số sử dụng các giá trị rời rạc (không liên tục) để đại diện cho thông tin cho đầu vào, xử lý, truyền đi, lữu trữ….

11Chương 10Kếtnốivớimạch tương tựTh.S Đặng NgọcKhoaKhoa Điện-ĐiệnTử2Kếtnốivớimạch 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 23Biến đổiD/ANhiềuphương pháp ADC sử dụng DACVrefđượcsử dụng để xác định ngõ ra full-scale.Trong trường hợptổng quát, ngõ ra analog = K x giá trị số ngõ vào4Biến đổiD/ADAC 4 bit, ngõ ra điệnáptương tự 35Ngõ ra tương tựNgõ ra củabộ biến đổi DAC không hoàntoàn là tín hiệuanalog bởivìnóchỉ xácđịnh ở mộtsố giá trị nhất định.Vớimạch trên, ngõ ra chỉ có thể có nhữnggiá trị, 0, 1, 2, …, 15 volt.Khi số ngõ vào tăng lên thì tín hiệungõracàng giống vớitínhiệutương tự.6BướcnhảyBướcnhảycủabộ biến đổi D/A được địnhnghĩalàkhoảng thay đổinhỏ nhấtcủangõrakhi có sự thay đổigiátrị ngõ vào.Bộ biến đổiD/A N bit: số mứcngõrakhácnhau =2^N, số bướcnhảy=2^N-1Bướcnhảy= K = Vref/(2^N-1) 47BướcnhảyBướcnhảy= 1 volt8Ví dụ 10-1Cầnsử dụng bộ DAC bao nhiêu bit để có thểđiềukhiển motor thay đổitốc độ mỗi2 vòng.1000rpm/2rpm(per step) = 500 steps2N -1 >500 steps. Suy ra N = 9? 59Ngõ vào BCDTrọng số củanhững ngõ vào khác nhauNgõ vào 2 số BCD10Mạch đảoMạch không đảoViMạch biến đổiD/ATính chấtcủaOpampVo/Vi= 1+R2/R1Rin= infinityVo/Vi= - R2/R1Rin= R1 611V1V2V3R1R2R3RfMạch biến đổiD/ATrọng số củanhững ngõ vào khác nhauVo= -Rf(V1/R1+ V2/R2+ V3/R3) 12Mạch biến đổiD/ABướcnhảy= |5V(1K/8K)| = .625VMax out = 5V(1K/8K + 1K/4K + 1K/2K + 1K/1K) = -9.375V 713Bộ DAC 4 bit14DAC với ngõ ra dòng điệnBiến đổidòngsang áp 815Mạch biến đổiD/AVớinhững mạch biến đổ D/A ở trên, trọngsố các bit đượcxácđịnh dựavàogiátrịcủacácđiệntrở.Trong mộtmạch phảisử dụng nhiều điệntrở vớinhững giá trị khác nhauBộ DAC 12 bitĐiệntrở MSB = 1KĐiệntrở LSB = 1x212= 2MMạch sau chỉ sử dụng 2 giá trịđiệntrở16Mạch biến đổiD/ADAC R/2R 917DAC – Thông số kỹ thuậtNhiềubộ DAC đượctíchhợpvàotrongnhững IC, mộtsố thông số tiêu biểucủanóResolution: bướcnhảycủabộ DACAccuracy: sai số sai số củabộ DACOffset error: ngõ ra củaDAC khitấtcàngõvàobằng 0Settling time: thờigianyêucầu để DAC thựchiệnbiến đổi khi ngõ vào chuyển đổitừ trạngthái all 0 đếntrạng thái all 118IC 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. 1019IC DAC•Khi ngõ vào CS và WR ở mứcthấp, OUT1 là ngõ ra analog. •Khi cả 2 ở mứccao, OUT1 đượcchốtvàgiátrị nhị phân ngõ vàokhông đượcbiến đổi ở ngõ ra. •OUT2 thông thường đượcnối đất20Ứng dụng DACControlSử dụng ngõ ra số của máy tính để điềuchỉnh tốc độ của motor hay nhiệt độ.Automatic testingTạotínhiệutừ máy tính để kiểmtramạchannalogSignal reconstructionTái tạotínhiệuanalog từ tín hiệusố. Ví dụ hệthống audio CDA/D conversion [...]... nhỏ hơn2 lầntầnsố ngõ vào sẽ tạonênkếtquả sai khi khơi phụctínhiệu. 30 Q trình lấymẫukhơngđúng 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 11 21 Ví dụ 1 0-2  Sử dụng DAC... IC 32 Successive-approximation ADC 4 7 Bướcnhảy  Bướcnhảy= 1 volt 8 Ví dụ 1 0-1  Cầnsử dụng bộ DAC bao nhiêu bit để có thể điềukhiển motor thay đổitốc độ mỗi2 vịng. 100 0rpm/2rpm(per step) = 500 steps 2 N -1 >500 steps. Suy ra N = 9 ? 15 29 Khơi phụctínhiệu  Aliasing  Ngun nhân là do tầnsố lấymẫukhơngđúng  GiớihạnNyquist  Tầnsố lấymẫuphảiítnhấtlớnhơn2 lầntầnsố cao nhấtcủatínhiệu ngõ vào.  Lấymẫu ở tầnsố... tự  Flash ADC 10 bit yêu cầu 102 3 bộ so sánh tương tự  Thờigianbiến đổi–khơngsử dụng xung clock do vậyqtrìnhbiến đổilàliêntục. Thờigian biến đổirấtngắnchỉ khoảng 17 ns.  Bộ biến đổiflash 3 bit đượcmiêutả như hình sau 38 Flash ADC 3 bit 14 27 Sai số lượng tử  Có thể giảmsaisố lượng tử bằng cách tăng số bit nhưng khơng thể loạibỏ hồn tồn 28 Khơi phụctínhiệu  Sau khi kết thúc một q trình ADC ta sẽ có... kiểmtramạch annalog  Signal reconstruction  Tái tạotínhiệuanalog từ tín hiệusố. Ví dụ hệ thống audio CD  A/D conversion 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 ... dụng DAC để điềuchỉnh biên độ của tín hiệu analog 22 Biến đổiA/D  ADC – miêu tả giá trị analog ngõ vào bằng giá trị số nhị phân.  ADC phứctạpvàtốn nhiềuthờigianbiến đổi hơnDAC  Mộtsố ADC sử dụng bộ DAC là mộtphần củanó  Mộtopampđượcsử dụng làm bộ so sánh trong ADC 17 33 Successive-approximation ADC  SAC 4 bit sử dụng DAC có bướcnhảy1 V 34 ADC0804 – SAC 8 bit 19 37 Flash ADC  Tốc độ biến đổicao  Mạch... củamộtmẫu.  Q trì khơi phụctínhiệu analog như sau 20 39 Mạch lấymẫuvàgiữ 40 Câu hỏi? 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 thơng 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 . – Thông số kỹ thuật Nhiềubộ DAC đượctíchhợpvàotrongnhững IC, mộtsố thông số tiêu biểucủanóResolution: bướcnhảycủabộ DACAccuracy: sai số sai số củabộ. vào.Bộ biến đổiD/A N bit: số mứcngõrakhácnhau =2^N, số bướcnhảy=2^N-1Bướcnhảy= K = Vref/(2^N-1) 47BướcnhảyBướcnhảy= 1 volt8Ví dụ 1 0-1 Cầnsử dụng bộ DAC bao