D Z2 1Z 0 U 1 (Z) E Z
5. Chuyển đổi tƣơng tự số ADC
Chức năng của ADC là biến đổi tớn hiệu tƣơng tự thành tớn hiệu số. Bản chất của quỏ trỡnh biến đổi ADC là nhận vào một giỏ trị điện thế (tƣơng tự) sau một khoảng thời gian xỏc định nú sinh ra trờn đầu ra một mó nhị phõn (số) tỉ lệ với giỏ trị tƣơng tự ở đầu vào. Quỏ trỡnh chuyển đổi này phức tạp và mất thời
gian hơn so với sự chuyển đổi trong DAC. Hỡnh 3.22. Sơ đồ chõn 0809 Vi mạch 0809 là vi mạch chuyển đổi ADC 8 bớt với 8 lối vào tƣơng tự cú thể chọn. Sơ đồ chõn của 0809 nhƣ hỡnh 3.18
* Chức năng cỏc chõn ra:
- IN0 IN7: 8 đầu vào tƣơng tự - D0 D7: Tớn hiệu số ra 8 bớt.
ALE: Chõn chốt địa chỉ 0809. Khi đó chọn đƣợc đầu vào, ta cần chốt tớn hiệu chọn đú lại bằng cỏch đƣa một xung chốt tới ALE.
- CLOCK: Cung cấp xung nhịp cho quỏ trỡnh chuyển đổi. Tần số xung clock càng lớn thỡ quỏ trỡnh chuyển đổi càng nhanh.
- ADD – A, ADD – B, ADD – C: là 3 đầu dựng để chọn cỏc đầu vào tƣơng tự IN0 IN7.
ADD-C ADD-B ADD-A Đầu vào đƣợc chọn
0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7
- ENABLE: Sau khi chuyển đổi song 0809 khụng đƣa ngay kết quả chuyển đổi lờn cỏc bit D0 D7 mà chỉ khi nào chõn ENABLE đƣợc kớch hoạt thỡ kết quả (dữ liệu số) mới đƣợc đƣa lờn bus dữ liệu.
- EOC: Bỏo kết thỳc một quỏ trỡnh chuyển đổi.
- Ref(-) và Ref(+): Chõn cấp điện ỏp chuẩn Vef cho 0809.
Bộ Uvào + - Out (logic) UA DAC -Vref Dữ liệu ra D0 D7 D7 D6 D5 đệm D4 chốt D3 D2 D1 D0 D7 Start D0 SAR EOC CLK
START
Xóa các bít của SAR về Bắt đầu từ MSB Thiết lập bít lên 1 UA > Uvào Xóa bít về 0 Đến bít thấp tiếp theo LSB Kết thúc quá trình chuyển đổi, kết quả trong SAR
LSB
Hỡnh 3.24. Lƣu đồ thuật toỏn mụ tả hoạt động của ADC theo phƣơng phỏp xấp xỉ liờn tục.
* Nguyờn lý hoạt động:
Phần quan trọng nhất của bộ ADC này là thanh ghi xấp xỉ liờn tục SAR.
+ Một xung điều khiển kớch vào Start để bắt vào chuyển đổi, xung này đồng thời reset bộ đếm trong SAR về 0.
+ Tại chu kỳ đồng hồ đầu tiờn sau khi cú xung start, SAR thiết lập bit cao nhất của thanh ghi (MBS) giỏ trị 1 trờn đầu ra để đƣa tới bộ DAC.
+ Bộ DAC cú nhiệm vụ biến đổi giỏ trị số đo SAR đƣa tới thành giỏ trị tƣơng tự để so sỏnh với giỏ trị vào (Uvào).
- Nếu điện thế UA này lớn hơn giỏ trị Uvào thỡ bộ so sỏnh cho đầu ra mức logic 0 và SAR xúa bớt nú vừa thiết lập bởi vỡ giỏ trị nú tạo ra quỏ lớn.
- Nếu UA nhỏ hơn Uvào thỡ đầu ra bộ so sỏnh sẽ là mức 1, SAR sẽ giữ nguyờn giỏ trị vừa thiết lập.
+ Chu kỳ đồng hồ tiếp theo SAR lại tiếp tục thiết lập bớt thấp hơn tiếp theo và lập lại quỏ trỡnh trờn cho tới khi đạt tới bớt thấp nhất (LSB).
Việc SAR giữ nguyờn bớt vừa thiết lập hay xúa về 0 là phụ thuộc vào tớn hiệu ra của bộ so sỏnh, quỏ trỡnh này bắt đầu từ MBS tới LSB. Nhƣ vậy quỏ trỡnh chuyển đổi cần số chu kỳ đồng hồ bằng số bớt của SAR và khụng phụ thuộc vào trị số của Uvào. Khi quỏ trỡnh chuyển đổi kết thỳc, SAR gửi tớn hiệu ra EOC, khi đú giỏ trị nhị phõn trong thanh ghi SAR chớnh là giỏ trị cần tớnh. Nếu nhƣ tớn hiệu EOC đƣợc nối với Start thỡ quỏ trỡnh chuyển đổi lại đƣợc bắt đầu và quỏ trỡnh chuyển đổi sẽ liờn tiếp xảy ra.