Hình 3.1. Sơ Đồ Khối Phần Cứng
Sinh Viín : Lí Trần Triệu Tuấn 33
Salenkey Filter Khuyếch Đại Lowpass Filter Măn Hình Hiển Thị LCD DAC R/2R Khối Xử Lý Số Trung Tđm dsPic30F4011 (DSP) Sensor Nguồn 5 V Nguồn +12V, -12V
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hă Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
3.1.1. Câc khối nguồn
Câc khối nguồn cần thiết kế để cung cấp nguồn cho toăn bộ câc khối thănh phần của bộ khuyếch đại lock in. Cụ thể ở đđy ta cần có nguồn +5V để cấp cho khối xử lý số trung tđm (Vi điều khiển dsPic30F4011) vă măn hình hiển thị LCD, nguồn +12V,-12V để cung cấp cho khối bộ lọc số vă khối khuyếch đại tín hiệu văo. Sơ đồ của câc khối nguồn năy được trình băy trín Hình 3.2.
Hình 3.2. Câc khối nguồn
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hă Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
3.1.2. Khối câc bộ lọc thông thấp
Trong khóa luận năy, cần sử dụng 2 bộ lọc thông thấp. Một bộ lọc thông thấp cơ bản vă một bộ lọc thông thấp Sallen Key Filter để thỏa mên yíu cầu cắt tần số tại 10kHz.
Sơ đồ bộ lọc thông thấp Sellen Key cơ bản được trình băy trín hình 3.3
Hình 3.3. Sơ đồ bộ lọc Sallen Key cơ bản
Sơ đồ bộ lọc Sallen Key dùng trong khóa luận được trình băy trín hình 3.4
Hình 3.4. Sơ dồ bộ lọc Sallen Key được sử dụng trong khóa luận
Để thỏa mên tần số cắt lă 10kHz trong khóa luận năy em sử dụng tụ C2 = 1000pF => C1 = 2C2 = 1000pF
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hă Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
=> R1 = R2 = 0.707 / (2 · π · fo · C2) = 0.707 / (2 · π · 10kHz · 1000pF) = 11.2 K
Bộ lọc thông thấp còn lại được thiết kế để lăm trơn tín hiệu sau khi qua bộ khuyếch đại analog.(xem hình 3.5)
Hình 3.5. Bộ lọc thông thấp low pass 3.1.3. Khối biến đổi DAC
3.1.3.1. Hoạt động của DAC vă tính chất của nó
Hình 3.6. Ví dụ về bộ biến đổi DA 4 bít
Mục đích của bộ biến đổi DA, như đê níu, lă biến đổi tín hiệu nhị phđn n bít thănh dòng hay âp tương ứng. Hình 3.6 lă một ví dụ về một bộ biến đổi DA 4 bít đơn giản.
Về nguyín tắc bộ chuyển đổi số-tương tự tiếp nhận một mê số n bít song song hoặc nối tiếp ở lối văo vă biến đổi ra dòng điện hoặc điện âp tương ứng ở lối ra. Dòng điện hay điện âp ở lối ra lă hăm biến thiín phù hợp theo mê số ở lối văo.
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hă Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Một bộ DAC hoăn chỉnh bao gồm ba phần tử cơ bản:
Ðiện âp tham chiếu ổn định bín ngoăi (Vref)
DAC cơ sở
Khuếch đại thuật toân
Sơ đồ khối của bộ DAC được trình băy trín Hình 3.7
Hình 3.7. Sơ đồ khối DAC
Như vậy điện âp đầu ra của bộ biến đổi V0 sẽ phụ thuộc văo mê nhị phđn đầu văo theo công thức sau:
)2 2 B ... 2 B 2 (B V V n n 1 1 0 0 ref 0 = + + +
Trong đó B0 lă bít thấp nhất vă Bn lă bít cao nhất của mê nhị phđn đầu văo, Vref lă điện âp tham chiếu.
DAC cơ sở cấu tạo bằng những chuyển mạch tương tự được điều khiển bởi mê số đầu văo vă câc điện trở chính xâc. Câc chuyển mạch tương tự điều chỉnh dòng điện hay điện âp trích ra từ điện âp tham chiếu vă tạo nín dòng điện hay điện âp ở đầu ra tương ứng với mê số đầu văo.
Mạch khuếch đại thuật toân dùng ở đđy để chuyển đổi dòng thănh âp đồng thời có chức năng tầng đệm.
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hă Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Bộ biến đổi DAC có đặc điểm lă đại lượng ra tương tự không liín tục, độ rời rạc của đầu ra phụ thuộc văo số bít của bộ biến đổi, những DAC có số bít đầu văo lớn thì tổng số nấc điện âp ra căng lớn vă khoảng câch giữa câc nấc căng nhỏ.
3.1.3.2. Câc tham số của bộ chuyển đổi DA
- Ðộ phđn giải (Solution): Liín quan đến số bít của một DAC. Nếu số bít lă n thì số trạng thâi của tín hiệu nhị phđn lă 2n nghĩa lă sẽ có 2n mức điện thế (hoặc dòng điện) khâc nhau, do đó có độ phđn giải lă 1/2n. Ðộ phđn giải căng bĩ thì điện thế (hoặc dòng điện đầu ra) căng có dạng liín tục, căng gần với thực tế vă ngược lại.