- Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chuyển mạch Sai số của điện trở.
8.3.1.Các bước chuyển đổi AD và định lí lấy mẫu
000 010 100 110 Hình 8 2 3 Sai stì hệ số tỉ lệ.
8.3.1.Các bước chuyển đổi AD và định lí lấy mẫu
Trong ADC, tín hiệu tương tự đẩu vào là liên tục, tín hiệu số mã hđa ở đầu ra là rời rạc. Sự chuyển đổi AD đòi hỏi phải lấy mẫu đối với tín hiệu tương tự ở đẩu vào ở những thời điểm quy định, sau đó chuyển đổi các giá trị mẫu đó thành lượng số đầu rạ Vậy quá trình chuyển đổi AD nđi chung cd 4 bước : lấy xnẫu, nhớ mẫu, lượng tử hốa, mã hốạ Như chúng ta sẽ thấy sau đây, các bước trên đây luôn luôn kết hợp nhau trong một quá trình thống nhất, ví dụ, lấy mẫu và nhớ mẫu là công việc liên tục của cùng một mạch điện, lượng tử hđa và mã hốa là công việc đồng thời thực hiện trong quá trình chuyển đổi với khoảng thời gian cẩn thiết là một phẩn của thời gian nhớ mẫụ
Người ta đã chứng minh rằng, đối với tín hiệu tương t ự V j t h ỉ
tín hiệu lấy mẫu Vj, sau quá trình lấy mẫu cd thể khôi phục trở lại Vj một cách trung thực, nếu điểu kiện sau đây được thỏa mân 1) Định lí lấy mẫu Ă f ) ỉmoK ũ - f i ' ỷ Hĩnh 8 - 3 - ĩ . L ấ y m ẫ u l í n h i ệ u t ư ơ n g t ự đ ẩ u v à o . I m a x Hình 8 -3 -2 . Đ ặ c t í n h t ầ n s ố c ủ a b ộ l ọ c k h ô i p h ụ c t í n h i ệ u . (8 -3 -1 ) fg là tần số lấy mẫu, là giới hạn trên của dải tẩn tín hiệu tương tự. (8 -3 -1 ) là nội dung định lí lấy mẫụ
N ế u ( 8 - 3 - 1 ) được th ỏ a m ân, có th ể d ù n g bộ lọ c th ô n g th ấp đ ể k h ô i p h ụ c Vj từ Vj.. H ìn h 8 - 3 - 2 b iể u t h ị đ ặ c tín h t ẩ n số củ a bộ lọ c th ô n g th ấp xé t : hệ số tru y ề n đạt điện áp iĂf)| của bộ lọc trong phạm vi dải tẩn < cẩn giữ không đổi, còn trong phạm vi dải tẩn phải nhanh chống giảm xuống 0. Vậy định lí lấy mẫu quy định cho chúng ta giới hạn dưới của tẩn số trong chuyển đổi AD.
Vĩ mỗi lần chuyển đổi điện áp lấy mẫu thành tín hiệu số tường ứng đều cẩn một thời gian nhất định, nên phải nhớ mẫu một khoảng thời gian cấn thiết sau mỗi lẩn lấy mẫụ Điện áp tương tự đẩu vào được thực hiện chuyển đổi AD, trên thực tế là giá trị Vj đại diện, giá trị này là kết quả của mỗi lẩn lấy mẫụ
2) Lượng tử hóa và mã hóa
Ta đã biết, tín hiệu số không những là rời rạc trong thời gian, mà còn không liên tục trong biến đổi giá trị. Một giá trị bất kì của tín hiệu số đểu phải biểu thị bằng bội số nguyên lần giá trị đơn vị nào đtí, giá trị này là nhỏ nhất được chọn. Nghĩa là, nếu dùng tín hiệu số biểu thị điện áp lấy mẫu, thì tất phải bắt điện áp lấy mẫu hda thân thành bội số nguyên lẩn giá trị đơn vị. Quá trình này gọi là lượng tử hdạ Đơn vị được chọn theo quy định này gọi là đơn vỊ lượng tử, kí hiệu là Ạ Rõ ràng, giá trị bit 1 của LSB tín hiệu số bằng Ạ Việc dùng mã nhị phân biểu thị giá trị tín hiệu số là mã hóạ Mã nhị phân có được sau quá trình trên chính là tín hiệu đẩu ra của chuyển đổi AD.
Tín hiệu tương tự đã là liên tục thi không nhất thiết phải là bội sổ nguyên lần của Ạ Do đđ ta không tránh khỏi sai số lượng tử hdạ Tổn tại những cách khác nhau phân chia các mức lượng tử dẫn đến sai số lượng tử hóa khác nhaụ
Giả sử ta chuyển đổi tín hiệu điện áp tương tự 0 -í- IV thành tín hiệu số nhị phân 3 bit. Nếu chọn A = -jV, đổng thời quy định ràng điện áp tương tự trong
p h ạ m v i 0 -ỉ- -^V x e m như là 0 X A, t h ì t ín h iệ u số tư ơ ng ứ n g là 000. Tưang tự, o
1 2
điện áp tưong tư -5:V+ là 1 X A thì tưong ứng với 001 v.v...
o ở
Theo cách phân chia mức lượng tử đổ, ta cđ hình 8--3-3a, và sai sổ lượng tử J^c đại là - V I V I V . 111 7 A = 7 / 8 V . n i 7 A 1 4 / 1 5 V 7 / 8 1 3 /1 5 . 1 1 0 6 A = 6 / 8 . 1 1 0 6 A 1 2 / 1 5 6 / 8 11/15 101 5 A = 5 / 8 1 0 1 5A 10/15 5/8 9/15 1 0 0 4A = 4/8 1 0 0 4A S/15 4/8 7/15 0 1 1 3A = 3/8 0 1 1 3A = 6/15 3/8 5/15 . 0 1 0 2A = 2 / 8 0 1 0 2A 4/15 2 / 8 _ 3/15 0 0 1 lA - 1 / 8 0 0 1 lA = 2/15 1 / 8 1/15 OA ss 0 0 0 0 OA * 0 0 — 1— 0 0 0 0 . (a) (b) Hình S - 3 - 3 . H a i p h ư ớ n g p h á p p h â n c h i a m ứ c l ư ợ n g t ử
Hỉnh 8 -3 -3 b chl ra phương pháp phân chia mức lượng tử cd thể giảm nhỏ hơn
2
sai số lượng tử. Chọn A = V.
Quy định điện áp tương tương ứng 0 0 0
tương ứng 0 0 1 v.v... Sai sổ ỉượng tử cực đại của phương pháp này ^ “ ĩ ^ ^ -
1 3
điện áp tương tự -ỉ-
Chúng ta thấy sai số ỉượng tử của phương pháp này giảm nhỏ ỉà nhờ cách phân chia mức đặc biệt, trong đd, giá trị quy định của điện áp tương tự mà mỗi tín hiệu
BỐ nhị phân đại biểu nằm ở giữa phạm vi giá trị điện áp tương tự cđ cùng giá trị
1 3
lượng tử. (Điện áp tương tự trong phạm vi -i- — V đều cò cùng giá trị ỉượng l o ỉ o
2
tử 0 0 1, mà 0 0 1 đại biểu cho giá trị đúng “T^v, nằm đúng giữa phạm vi trên.)
Xem hỉnh 8 -3 -4 . Trong hỉnh này, tranzito trường (MOS kênh N) là chuyển mạch lấy mẫụ Nếu ở mức
cao thì tranzito trường T thông, tín lí hiệu vào Vj nạp cho tụ điện Cị, thông
qua Rj và T.
Giả sử Rị = Rf, dòng điện đẩu vào khuếch đại thu ật toán bằng 0. Khi đđ, sau quá trinh nạp điện thỉ ; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
v„ = - Vị = V^. Nếu Vl vé mức thấp
rổi thì T ngát. Do đd điện áp Vj, trên Cjj và duy trì một thời gian. Thời gian duy trì này càng dài nếu không dò và nếu trở kháng vào bộ khuếch đại thuật toán càng lớn. Nhược điểm của mạch hình 8 -3 -4 là tốc độ lấy mẫu thấp do C4 nạp điện qua Rj và T. Mật khác Rj không thể quá nhỏ vỉ nđ bảo đảm trở kháng vào mạch điện lây mẫu đủ lớn.