II. Các phơng pháp cụ thể:
2. Chuyển đổi số – tơng tự (DA)
DAC là quá trình chuyển đổi tìm lại tín hiệu tơng tự từ N số hạng(N bit) đã biết của tín hiệu số với độ chính xác là một mức lợng tử (1LSB).
Chuyển đổi số – tơng tự không phải là phép nghịch đảo của chuyển đổi tơng tự- số, vì không thực hiện đợc phép nghịch đảo trong quá trình lợng tử hoá.
Chuyển đổi loại này đơn giản hơn DA rất nhiều, có sơ đồ khối nh sau:
a, Chuyển đổi DA bằng phơng pháp thang điện trở
- Trên đầu vào bộ khuếch đại thuật toán là một mạng điện trở có giá trị thay đổi theo cơ số nhị phân, các điện trở lân cận nhau có trị số hơn kém nhau 2 lần.
- Tín hiệu điều khiển chính là tín hiệu số cần chuyển đổi, bit có nghĩa nhỏ nhất LSB đợc đa đến điều khiển khoá nối với điện trở lớn nhất(R), bít có nghĩa tiếp theo với R/2....và MSB với R/2N-1
- Nếu một bit có giá trị 0 thì khoá tơng ứng nối đất của mạch, nếu là 1 thì nối với nguồn áp chuẩn: Uch, nhằm tạo nên dòng điện tỉ lệ nghịch với
DA Lọc thông thấp
UD
UA
Tín hiệu rời rạc
Sơ đồ khối chuyển đổi DA
5 6 7 8 9 1 1 1 1 2 3 4
trị số điện trở của nhánh đó, tức là I0 có trị số nhỏ nhất, tiếp đến là I1 và lớn nhất là IN-1.
- Dòng điện sinh ra trong các nhánh điện trở đợc đa đến đầu vào KĐTT, điện áp ra ở đầu ra : ∑− = − = 1 0 N n n N M R I U (13) 154
Ta thấy điện áp tơng tự UM có độ chính xác phụ thuộc rất lớn vào
nguồn áp và các điện trở chuẩn, cho nên để có độ chính xác cao, yêu cầu về các điện trở và nguồn phải chính xác.
b, Chuyển đổi DA bằng phơng pháp mạng điện trở
- Các nguồn dòng có giá trị bằng nhau =I0
- Tín hiệu số đựơc đa đến khoá K, khi một tín hiệu điều khiển tơng ứng của bít nào đó là 0, thì nguồn I0 đợc ngắn mạch xuống đất của mạch, tín hiệu điều khiển là 1, khi đó mạng điện trở làm nhiệm vụ phân dòng.
- Điện trở nhánh dọc có giá trị gấp đôi nhánh ngang, nên dòng đi qua mỗi khâu điện trở giảm đi một nửa. Dòng điện ứng với bít LSB đi qua (N-1) khâu, dòng có giá trị kế tiếp đi qua (N-2) khâu..., dòng ứng với bít MSB không qua khâu nào(I0 đa trực tiếp vào KĐTT). Nh vậy các dòng điện ở cửa vào KĐTT có trị số tơng ứng với bit mà nó đại điện, giảm dần theo mã nhị phân từ MSB--> LSB.
Sơ đồ này có nhợc điểm là số điện trở dùng nhiều: chuyển đổi DA N bit cần 2(N-1) điện trở(Phơng pháp thang điện trở chỉ cần dùng N điện trở)
Uch RN R/2N-1 R/2 R K (tín hiệu số) 20 21 2N-1 U M
Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi DA theo phương pháp thang điện trở
I0 RN I0 I0 I 0 2 21 2N-2 2N-1 i0 i 1 in-2 i n-1 K (tín hiệu số) 155
c, Chuyển đổi DA bằng phơng pháp mã hoá Shannon-Rack
- Thực hiện quá trình chuyển đổi nối tiếp từng bit, tín hiệu điều khiển số đợc đa vào tuần từ : LSB--> MSB đến khoá điều khiển K1
- Nếu thời gian chuyển đổi 1 bit là T thì trong nửa thời gian đầu T/2 K2 mở, K1 đóng(tín hiệu là 1) huặc K1 mở(tín hiệu là 0). Khi K1 đóng(bit 1) tụ điện đợc nạp điện. Sang nửa thời gian thứ2 T/2, K1 mở và K2 đóng, tụ C phóng điện qua R và UC
giảm dần.
Quá trình đó lặp đi lặp lại khi lần lợt đa đến các bít điều khiển K1, nh vậy thời gian chuyển đổi N bit là NT. Sau khoảng thời gian NT này điện áp còn lại trên tụ chính là điện áp tơng tự cần chuyển đổi. Với thời gian T theo điều kiện:
T =1,4RC (14) + Ur R2 R1 R C Ich K 2 156
Phần bài tập: