CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MÁY PHÁT TẦN SỐ
2.2 Công nghệ chuyển đổi số- tương tự
Chuyển đổi DAC là qúa trình tìm lại tín hiệu tương tự từ N số hạng (N bit) đã biết của tín hiệu số với độ chính xác là một mức lượng tử tức 1LSB.
Hình 2.7 Biến thiên điện áp theo thời gian
Tín hiệu đầu ra là tín hiệu rời rạc theo thời gian, tín hiệu này được đưa qua bộ lọc thông thấp lý tưởng. Trên đầu ra của bộ lọc có tín hiệu UA biến thiên theo thời gian là tín hiệu nội suy của UM. Ở đây bộ lọc thông thấp đóng vai trò như một bộ nội suy.
2.2.1 Chuyển đổi số - tương tự bằng phương pháp thang điện trở
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi DA theo phương pháp thang điện trở Trên đầu vào bộ khuếch đại thuật toán là một thang điện trở mà trị số của chúng phân bố theo mã nhị phân: Các điện trở lân cận nhau có trị số kém hơn nhau
UA UM
t
2 lần. Tín hiệu điều khiển chính là tín hiệu số cần chuyển đổi. Trong chuyển đổi DA theo phương pháp này yêu cầu trị số của các điện trở phải rất chính xác.
2.2.2 Chuyển đổi số - tương tự bằng phương pháp mạng điện trở
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi DA theo phương pháp mạng điện trở Trong mạch này các nguồn dòng điện tạo ra bởi nguồn điện áp Uch . Dòng điện của chúng bằng nhau và bằng I0. Tín hiệu cần chuyển đổi được đưa đến chuyển mạch K. Khi một tín hiệu nào đó của tín hiệu điều khiển là 0 thì I0 tương ứng với bit đó bị ngắn mạch qua khoá xuống đất. Ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển là 1 thì I0
tương ứng với bit đó được dẫn đến đầu vào bộ khuếch đại thuật toán thông qua mạng điện trở. Trong sơ đồ này mạng điện trở làm nhiệm vụ phân dòng, qua đó các dòng điện ở cửa vào bộ khuếch đại thuật toán có trị số tương ứng với bit mà nó đại diện. Chúng có giá trị giảm dần từ MSB đến LSB theo mã nhị phân. Theo phương pháp này thì phải dùng một số lượng điện trở lớn, nếu phải chuyển đổi N bit thì số điện trở phải dùng là 2(N-1).
2.2.3 Chuyển đổi tương tự số bằng phương pháp mã hóa Shanon- Rack
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi DA theo phương pháp mã hóa Shannon Rack
Đây là quá trình chuyển đổi nối tiếp từng bit một. Tín hiệu được đưa lần lượt từ LSB đến MSB đến điều khiển K1. Gọi thời gian chuyển đổi 1bit là T, thì trong khoảng thời gian đầu T/2, K2 mở, K1đóng. Nếu tín hiệu là 1 và mở khi tín hiệu điều khiển là 0. Nếu cần chuyển đổi N bit thì thời gian chuyển đổi là NT. Sau thời gian NT điện áp còn lại trên tụ chính là điện áp tương tự cần tìm. Để có điện áp UC sau mỗi bit ( sau khoảng thời gian T ) tỷ lệ với bit tương ứng , phải chọn thời gian phóng của tụ qua điện trở R theo điều kiện sao cho điện áp trên tụ là U0 thì sau khi phóng, điện áp còn lại là:
UC = U0e-t/\RC = U0e-0.7 = 0.496 U0
Ứng dụng trong máy phát tần số: Sử dụng IC tích hợp chuyển đổi DAC là Max505 . IC này bao gồm có 4 đầu ra tương tự , 8 bit số điều khiển DAC được chuyển đổi mạng thang điện trở R-2R, chuyển đổi 8 bit mã số thành điện áp tương tự đầu ra tỷ lệ với điện áp tham chiếu cung cấp. Max 505 có thể sử dụng cả điện áp xoay chiều và điện áp một chiều. Điện áp ở mỗi đầu vào VREF được chia tuyến tính ( full scall ) ở điện áp đầu ra theo số của DAC tương ứng. Trở kháng đầu vào VREF tuỳ thuộc vào mã, gía trị thấp nhất ứng với mã 55 Hex (16KΩ), và giá trị lớn nhất (∞) ứng với mã 00 Hex. Trở kháng đầu ra thấp ( 32 Ω ) đảm bảo cho độ phẳng đầu ra. Điện dung đầu vào VREF cũng thay đổi tuỳ theo mã và giá trị lớn nhất là 15pF. Các đầu vào số tương thích với cả hai chế độ logic TTL và CMOS.
Ta có thể ứng dụng những ưu điểm này của MAX505 vào điều khiển điện áp và dòng điện đầu vào MAX038. Từ đó ta có thể thực hiện giao diện với máy phát tần số hoàn toàn bằng số, dễ dàng kết hợp với thiết bị điều khiển số bên ngoài.
2.3 Công nghệ khuếch đại điện áp dải rộng dùng phần tử khuếch đại thuật