u u=f(t) t t i i=g(t) Hỡnh 4.1: Dạng tớn hiệu tương tự.
Tớn hiệu tương tự (analog) thường là điện thế hay dũng điện cú dạng biến thiờn liờn tục theo thời gian như biểu diễn ở hỡnh 4.1. Thụng tin mà cỏc tớn hiệu tương tự muốn truyền đạt là biờn độ của nú. Biờn độ này là một hàm của thời gian.
Tuỳ theo dạng của f và g mà ta cú thể kết luận được về bản chất của tớn hiệu u, i núi trờn.
Khỏc với tớn hiệu tương tự, tớn hiệu số (digital) chứa thụng tin ở vị trớ cỏc xung hay sự thay đổi đột ngột của biờn độ (so với tớn hiệu thời gian chuẩn) cũn trị số tuyệt đối của biờn độ xung thỡ khụng quan trọng.
Như vậy, bản chất của hai loại tớn hiệu tương tự và số là khỏc nhau. Tớn hiệu tương tự thường gặp trong thực tế vỡ dễ tạo ra, hơn nữa tớnh chất liờn tục
theo thời gian của nú phự hợp với cỏc hiện tượng vật lý thụng thường. Cũn tớn hiệu số thỡ chỉ xuất hiện trong cỏc thiết bị số và thường được dựng như một hỡnh thức trung gian thuận tiện cho việc đo lường và xử lý tớn hiệu. Do đú, cần phải cú cỏc mạch trung gian để chuyển đổi tớn hiệu dạng tương tự sang số và ngược lại.
Trong cỏc tớn hiệu vào ECU thỡ tớn hiệu tương tự bao gồm tớn hiệu ỏp suất đường ống nạp, tớn hiệu nhiệt độ nước và nhiệt độ khụng khớ nạp, tớn hiệu vị trớ bướm ga, tớn hiệu lambda, tớn hiệu điện ỏp cung cấp.
Như phần phõn tớch tớn hiệu cảm biến ỏp suất đường ống nạp đó trỡnh bày, ở đõy ta phải xột đến vấn đề về độ chớnh xỏc của mạch chuyển đổi tương tự – số.
a. Sai số tĩnh
Khi thực hiện chuyển đổi cỏc tớn hiệu tương tự thành cỏc tớn hiệu số với số bit hữu hạn thường xuất hiện sai số hệ thống. Cỏc sai số này được gọi là sai số lượng tử. Sai số này xuất phỏt từ cỏc tạp õm lượng tử xuất hiện ở cỏc mạch ADC. Để giảm nhỏ tạp õm lượng tử thỡ ta phải tăng số bớt của mạch ADC lờn.
Uvào U
ADC
Hỡnh 4.2: Sai số do số bit hạn chế.
Bờn cạnh sai số hệ thống do lượng tử hoỏ cũn cú sai số cũng đỏng kể do kết cấu của mạch gõy ra. Nếu cỏc điểm giữa của cỏc bậc trờn đường gấp khỳc vẽ ở hỡnh 4.2 được nối liền với nhau thỡ ta được một đường thẳng với một hệ số gúc nhất định xuất phỏt từ gốc toạ độ (đường nột đứt). Đối với cỏc mạch ADC thực tế, đường thẳng này khụng xuất phỏt từ gốc toạ độ, ngoài ra đường nối cỏc điểm giữa của cỏc bậc trờn đường gấp khỳc khụng phải là đường thẳng mà là một đường góy.
b. Sai số động
Khi sử dụng ADC trong cỏc mạch xử lý tớn hiệu, do tớn hiệu đầu vào liờn tục biến động vỡ vậy phải tiến hành lấy mẫu tớn hiệu qua cỏc khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kỳ lấy mẫu. Cỏc dữ liệu thu được sau đú sẽ chuyển sang số nhờ mạch ADC. Để cú thể phục hồi được chớnh xỏc tớn hiệu tương tự thỡ việc lấy mẫu cần phải thoả món điều kiện là tần số lấy mẫu ớt nhất phải lớn hơn hai lần tần số lớn nhất của tớn hiệu. Điều kiện này luụn được thoả món với cỏc tớn hiệu nhiệt độ nước, nhiệt độ khớ nạp, vị trớ bướm ga, điện ỏp cấp. Vấn đề đặt ra là đảm bảo chớnh xỏc đối với tớn hiệu ỏp suất đường ống nạp và tớn hiệu lambda khi mà biờn độ của tớn hiệu này luụn luụn thay đổi.
c. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến độ chớnh xỏc của ADC.
Chớnh khoảng chuyển tiếp của tớn hiệu vào là một yếu tố làm giảm độ chớnh xỏc bởi vỡ hai tớn hiệu vào phải khỏc nhau một lượng nào đú thỡ điện thế ra của mạch so sỏnh mới cú sự chuyển trạng thỏi. Ngoài ra, khoảng chuyển tiếp này lại thay đổi theo trị số tuyệt đối của điện thế vào tức là ứng với mỗi biờn độ ta cần cú một khoảng chuyển tiếp riờng, vỡ thế mà xảy ra hiện tượng khụng tuyến tớnh trong phộp so sỏnh. Tuỳ theo sự thiết kế của mạch so sỏnh mà bề rộng chuyển tiếp cũn cú thay đổi ớt nhiều theo nhiệt độ. Ngoài cỏc điểm trờn độ chớnh xỏc của mạch ADC cũng cũn bị ảnh hưởng bởi độ ổn định của mạch dao động chuẩn và thời gian giao hoỏn của cỏc cổng logic.