a. Lá thép rôto; b Phần tử dây quấn; c Bố trí phần tử dây quấn
5.1.1.4. Các bộ chuyển đổi tương tự số và số tương tự
a. Bộ chuyển đổi tương tự - số
Để phối ghép giữa nguồn tín hiệu tương tự với các hệ thóng xử lý số, người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự (ADC) nhằm biến dổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Q trình biến đổi tín hiệu tương tự sang số được minh họa bởi đặc tính truyền đạt.
Tín hiệu tương tự UA được chuyển thành dạng bậc thang đều. Với đặc tính truyền đạt như vậy, giá trị UA được biểu diễn bởi một giá trị đại diện số thích hợp. Các giá trị đại diện số là các giá trị rời rạc. Mạch biến đổi AD là các thiết bị số thường dùng hệ cơ số 2 (mã nhị phân) để biểu diễn tín hiệu số.
Hình 5.2. Đặc tuyến truyền đạt của mạch biến đổi tương tự - số
Một cách tổng quát, gọi tín hiệu tương tự là SA (UA), tín hiệu số là SD (UD), SD được biểu diễn dưới dạng số nhị phân như sau:
SD = bn-1.2n-1 + bn-2.2n-2 + ... + b0.20
Trong đó: hệ số bk = 0 hoặc 1 (với k = 0,..., n-1) và được gọi là bit
bn-1 – được gọi là bit có nghĩa nhỏ nhất (MSB), tương ứng với cột đứng đầu bên trái của dãy mã số. Mỗi biến đổi giá trị của MBS ứng với sự biến đổi của tín hiệu là nửa dãy làm việc
1 2 3 4 5 6 7 6 7 111 110 101 100 011 010 001 000 U D U A
238
b0 – được gọi là bit có nghĩa nhỏ nhất (LSB), tương ứng với cột đứng đầu bên phải mã số. Mỗi biến đổi tín hiệu là một mức lượng tử (một nấc của hình bậc thang).
Với một mạch biến đổi có N bit, tức N số hạng trong dãy nhị phân (hình vẽ trên 16n = 3) thì mỗi nấc thang trên hình bậc thang chiếm giá trị
Q = ULSB = UAM/2N-1
Trong đó: UAM là giá trị cực đại cho phép của điện áp tương tự ở đầu vào ADC. Giá trị của ULSB hay Q gọi là mức lượng tử.
Do tín hiệu số là tín hiệu rời rạc nên trong quá trình chuyển đổi AD xuất hiện một sai số gọi là sai số lượng tử hóa, được xác định như sau: UQ = 1/2 Q.
Khi chuyển đổi AD phải thực hiện việc lấy mẫu tín hiệu tương tự. Để đảm bảo khơi phục lại tín hiệu một cách trung thực, tần số lấy mẫu fM phải thỏa mãn điều kiện sau: fM 2fthmax ≈ 2B
Trong đó: fthmax – tần số cực đại của tín hiệu; B – dải tần số của tín hiệu.
b. Bộ chuyển đổi số - tương tự
Chuyển đổi số - tương tự là q trình tìm lại tín hiệu tương tự từ n số hạng (N bit) đã biết tín hiệu số với độ chính xác là một mức lượng tử (một LSB).
Chuyển đổi số - tương tự không phải là phép nghịch đảo của chuyển đổi tương tự - số vì khơng thể thực hiện phép thực hiện phép nghịch đảo của quá trình lượng tử hóa. Q trình chuyển đổi số - tượng tự dễ dàng hơn quá trình chuyển đổi tượng tự số.
Quá trình chuyển đổi số - tương tự là q trình tìm lại tín hiệu tương tự đã lấy mẫu được. Tín hiệu dầu ra là tín hiệu rời rạc theo tời gian, tín hiệu này được đưa qua một bọ lọc thông thấp lý tưởng. Trên đầu ra của bộ lọc có tín hiệu UA biến thiên liên tục theo thời gian là tín hiệu nội suy của UM.