Giáo trình : Kỹ thuật mạch điện tử 2 part 9

Chia sẻ: Awtaf Csdhhs | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dựa vào đường đặc tuyến truyền đạt lý tưởng và thực của ADC (hình 6.2) ta thấy : - Đặc tuyến lý tưởng là một đường bậc thang đều và có độ dốc trung bình là 1. - Đặc tuyến thực là một đường bậc thang không đều do ảnh hưởng của sai số khuếch đại, của méo phi tuyến, và của sai số đơn điệu. 6.2.3. Tốc độ chuyển đổi Cho biết kết quả chuyển đổi trong 1s, được gọi là tần số chuyển...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình : Kỹ thuật mạch điện tử 2 part 9

80 + Âäü phán biãût âæåüc âàûc træng båíi säú bit N. Giaí sæí mäüt ADC coï säú bit åí âáöu ra laì N → coï thãø phán biãût âæåüc 2N mæïc trong daíi âiãûn aïp vaìo cuía noï. Chàóng haûn N = 12 → coï 212 = 4096 mæïc. Âäü phán biãût cuía mäüt ADC âæåüc kyï hiãûu laì Q vaì âæåüc xaïc âënh theo biãøu thæïc : VAM Q = VLSB = 2N −1 + Dæûa vaìo âæåìng âàûc tuyãún truyãön âaût lyï tæåíng vaì thæûc cuía ADC (hçnh 6.2) ta tháúy : - Âàûc tuyãún lyï tæåíng laì mäüt âæåìng báûc thang âãöu vaì coï âäü däúc trung bçnh laì 1. - Âàûc tuyãún thæûc laì mäüt âæåìng báûc thang khäng âãöu do aính hæåíng cuía sai säú khuãúch âaûi, cuía meïo phi tuyãún, vaì cuía sai säú âån âiãûu. 6.2.3. Täúc âäü chuyãøn âäøi Cho biãút kãút quaí chuyãøn âäøi trong 1s, âæåüc goüi laì táön säú chuyãøn âäøi fc. Mäüt ADC coï täúc âäü chuyãøn âäøi cao thç âäü chênh xaïc giaím vaì ngæåüc laûi. Nghéa laì yãu cáöu vãö âäü chênh xaïc vaì täúc âäü chuyãøn âäøi máu thuáùn våïi nhau. Tuìy theo yãu cáöu sæí duûng, phaíi tçm caïch dung hoìa caïc yãu cáöu âoï mäüt caïch håüp lyï nháút. 6.3. Nguyãn tàõc laìm viãûc cuía ADC Nguyãn tàõc laìm viãûc cuía ADC âæåüc minh hoüa theo så âäö : ADC Maûch láúy Læåüng VD máùu Maî hoïa tæí hoïa Hçnh 6.3 Âäö thë thåìi gian cuía âiãûn aïp vaìo vaì ra maûch láúy máùu
81 Træåïc hãút tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc âæa âãún maûch láúy máùu. Maûch naìy coï 2 nhiãûm vuû: - Láúy máùu tên hiãûu tæång tæû taûi nhæîng thåìi âiãøm khaïc nhau vaì caïch âãöu nhau (råìi raûc hoïa tên hiãûu vãö màût thåìi gian). - Giæî cho biãn âäü âiãûn aïp taûi caïc thåìi âiãøm láúy máùu khäng âäøi trong quaï trçnh chuyãøn âäøi tiãúp theo (tæïc laì trong quaï trçnh læåüng tæí hoïa vaì maî hoïa). Tên hiãûu ra cuía maûch láúy máùu âæåüc âæa âãún maûch læåüng tæí hoïa âãø thæûc hiãûn laìm troìn våïi âäü chênh xaïc bàòng ± Q⁄ 2. Váûy quaï trçnh læåüng tæí hoïa thæûc cháút laì quaï trçnh laìm troìn säú. Læåüng tæí hoïa âæåüc thæûc hiãûn theo nguyãn tàõc so saïnh, tên hiãûu cáön chuyãøn âäøi âæåüc so saïnh våïi mäüt loaût caïc âån vë chuáøn Q. Sau maûch læåüng tæí hoïa laì maûch maî hoïa. Trong maûch maî hoïa, kãút quaí læåüng tæí hoïa âæåüc sàõp xãúp laûi theo mäüt tráût tæû nháút âënh phuû thuäüc vaìo loaûi maî yãu cáöu trãn âáöu ra bäü chuyãøn âäøi . Pheïp læåüng tæí hoïa vaì maî hoïa goüi chung laì pheïp biãún âäøi AD. 6.4. Caïc phæång phaïp chuyãøn âäøi tæång tæû -säú Phán loaûi : coï nhiãöu caïch phán loaûi ADC. Caïch phán loaûi hay duìng hån caí laì phán loaûi theo quaï trçnh chuyãøn âäøi vãö màût thåìi gian. Noï cho pheïp phaïn âoaïn mäüt caïch täøng quaït täúc âäü chuyãøn âäøi. Coï 3 phæång phaïp chuyãøn âäøi sau : + Chuyãøn âäøi song song : Tên hiãûu tæång tæû âæåüc so saïnh cuìng mäüt luïc våïi nhiãöu giaï trë chuáøn. Do âoï táút caí caïc bit âæåüc xaïc âënh âäöng thåìi vaì âæa âãún âáöu ra. + Chuyãøn âäøi näúi tiãúp theo maî âãúm : Quaï trçnh so saïnh âæåüc thæûc hiãûn tæìng bæåïc theo quy luáût maî âãúm. Kãút quaí chuyãøn âäøi âæåüc xaïc âënh bàòng caïch âãúm säú læåüng giaï trë chuáøn coï thãø chæïa âæåüc trong giaï trë tên hiãûu tæång tæû cáön chuyãøn âäøi. + Chuyãøn âäøi song song- näúi tiãúp kãút håüp : Qua mäùi bæåïc so saïnh coï thãø xaïc âënh âæåüc täúi thiãøu 2 bit âäöng thåìi. 6.4.1. Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song
82 + Vchuáøn - VA S1 + FF R UD - S2 MAÎ FF + HOÏA R - Sm FF + R Xung nhëp Hçnh 6.4: Så âäö nguyãn lyï bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp song song Tên hiãûu tæång tæû VA âæåüc âæa âäöng thåìi âãún caïc bäü so saïnh tæì S1 âãún Sm. åí âáöu vaìo thæï hai, âiãûn aïp chuáøn Uch âæa vaìo qua thang âiãûn tråí R (hçnh 12). Do âoï, âiãûn aïp chuáøn âàût vaìo caïc bäü so saïnh kãö nhau seî khaïc nhau mäüt læåüng khäng âäøi tæì S1 âãún Sm. âáöu ra cuía caïc bäü so saïnh coï âiãûn aïp vaìo låïn hån âiãûn aïp chuáøn láúy trãn thang âiãûn tråí coï mæïc logic 1, caïc âáöu coìn laûi åí mæïc logic 0. Táút caí caïc âáöu ra âæåüc näúi våïi mäüt âáöu vaìo cuía caïc cäøng AND. Âáöu kia cuía cäøng AND näúi våïi maûch taûo xung nhëp. Chè khi coï xung nhëp thç caïc xung trãn âáöu ra bäü so saïnh måïi âæåüc âæa vaìo maûch Flip-flop. Nhæ váûy cæï sau mäüt khoaíng thåìi gian bàòng mäüt chu kyì xung nhëp laûi coï mäüt tên hiãûu âæåüc biãún âäøi âæa âãún âáöu ra. Xung nhëp âaím baío cho quaï trçnh so saïnh kãút thuïc måïi âæa tên hiãûu vaìo bäü nhåï. Âãø âaím baío maûch hoaût âäüng äøn âënh, quaï trçnh maî hoïa åí bäü maî hoïa phaíi kãút thuïc træåïc khi coï mäüt chu kyì xung nhëp måïi. Maûch naìy coï æu âiãøm laì täúc däü chuyãøn âäøi nhanh (caïc bit taûo ra âäöng thåìi), sai säú biãún âäøi tháúp, coï thãø taûo ra daûng maî theo yï muäún. Tuy nhiãn, noï coï kãút cáúu phæïc taûp do
83 coï säú linh kiãûn låïn. Nãn viãûc æïng duûng chè coï giåïi haûn våïi chuyãøn âäøi AD coï säú bit nhoí vaì täúc âäü cao. VA 1234567 Nhë phán 0 < VA < 1 0000000 000 1 < VA < 2 1000000 0 01 2 < VA < 3 1100000 010 3 < VA < 4 1110000 011 4 < VA < 5 1111000 100 5 < VA < 6 1111100 101 6 < VA < 7 1111110 110 7 = VA 1111111 111 • Æu âiãøm : Täúc âäü biãún âäøi nhanh, sai säú biãún âäøi tháúp vaì coï thãø taûo ra daûng maî theo yï muäún. • Nhæåüc âiãøm : Kãút cáúu maûch phæïc taûp våïi säú linh kiãûn khaï låïn. - Phæång phaïp naìy chè duìng trong caïc ADC yãu cáöu säú bit N nhoí vaì täúc âäü chuyãøn - âäøi cao. 6.4.2 Phæång phaïp chuyãøn âäøi näúi tiãúp theo maî nhë phán TÁÖNG 1 TÁÖNG 2 TÁÖNG 3 Vch2 Vch3 VA Træì =VAmax =VAmax S Vch1 /4 /8 S =VAmax/2 10 22 21 20 Hçnh 6.5. Bäü chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp theo maî nhë phán
84 Mäùi táöng bao gäöm mäüt bäü so saïnh, mäüt khoïa âiãöu khiãøn vaì mäüt maûch træì. Mäüt âáöu vaìo cuía caïc bäü so saïnh laì mæïc âiãûn aïp ngæåîng. Mæïc âiãûn aïp ngæåîng låïn nháút VA max laì åí táöng âáöu tiãn vaì tæång âæång våïi bit låïn nháút. Åí nhæîng táöng sau, âiãûn aïp 2 VA max VA max ngæåîng seî laì : , tuìy theo säú táöng sæí duûng trong maûch. 4 8 Maûch chuyãøn âäøi theo phæång phaïp naìy coï säú táöng bàòng säú bit cáön xaïc âënh. Mäùi táöng cho ra mäüt bit. Giaí xæí tên hiãûu vaìo biãún thiãn trong phaûm vi 0 ÷ VA max. Tên hiãûu vaìo seî VA max VA max âæåüc so saïnh våïi âiãûn aïp chuáøn Vch1 = .Nãúu VA > thç ngoî ra cuía bäü so saïnh 2 2 (SS) seî cho ra mæïc logic 1 vaì luïc naìy khoïa K seî âæåüc näúi tåïi mæïc âiãûn aïp chuáøn Vch1 âãø VA max maûch træì tên hiãûu. Khäúi træì seî âæåüc thæûc hiãûn láúy VA = (VA - Vch1). Kãút quaí cuía 2 VA max pheïp træì seî âæåüc tiãúp tuûc âæa vaìo so saïnh åí táöng 2 våïi Vch2 = . Ngæåüc laûi nãúu VA < 4 Vch1 thç khoïa K seî näúi tåïi mæïc âiãûn thãú 0 vaì nhåì váûy toaìn bäü tên hiãûu VA seî âæåüc so saïnh iãúp åí táöng sau. Åí âáy maûch thæûc hiãûn phæång phaïp biãún âäøi tuáön tæû nãn tiãún âäü biãún âäøi giaím âaíng kãø khi tàng säú táöng. Vç váûy åí phæång phaïp naìy, ngæåìi ta thæåìng giåïi haûn säú táöng laì 4. 6.4.3 Chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp duìng voìng häöi tiãúp VA SS Nguäön dao CÄØNG âäüng Bäü âãúm Kêch khåíi DAC thuáûn nghëch Kãút quaí Hçnh 6.6. Så âäö chuyãøn âäøi AD näúi tiãúp duìng voìng häöi tiãúp
85 x(t) VA ∆x < h VA Sai säú ∆x 2N -1 náúc ∆t Vht t t t1 t2 ti T biãún âäøi Hçnh 6.5. Âäö thë thåìi gian biãøu diãùn quaï trçnh AD Khi âæa xung kêch khåíi vaìo thç cäøng âæåüc måí vaì bäü âãúm hoaût âäüng âãúm xung tæì nguäön dao âäüng. Näüi dung cuía bäü âãúm seî âæåüc âæa âãún bäü biãún âäøi AD (ADC âãø biãún âäøi thaình âiãûn aïp häöi tiãúpVht. Vht luän luän âæåüc so saïnh våïi tên hiãûu vaìo VA. quaï trçnh biãún âäøi seî diãùn ra cho âãún khi tên hiãûu häöi tiãúp cán bàòng våïi tên hiãûu vaìo vaì laìm âäøi traûng thaïi bäü so saïnh. Bäü âãúm laì bäü âãúm thuáûn nghëch. Mäùi khi VA < Vht thç seî âãúm xuäúng. Vç váûy khi kãút thuïc thåìi gian biãún âäøi thç tên hiãûu häöi tiãúp seî luän luän dao âäüng xung quanh giaï trë âiãûn aïp vaìo VA. tæì bäü âãúm ngæåìi ta láúy ra kãút quaí cuía pheïp biãún âäøi AD naìy. Váûy åí phæång phaïp naìy thåìi gian biãún âäøi (T biãún âäøi) laì mäüt âaûi læåüng thay âäøi vaì phuû thuäüc vaìo trë säú cuía tên hiãûu vaìo VA. thåìi gian biãún âäøi låïn nháút TBiãún âäøi max tæång æïng våïi VA max. nãúu bäü âãúm coï N bêt, chu kyì nguäön dao âäüng laì ∆t thç : TBiãún âäøi = (2N - 1) ∆t Sai säú ténh cuía pheïp biãún âäøi chuí yãúu phuû thuäüc vaìo sai säú cuía bäü DAC vaì cuía bäü so saïnh. Khi maûch hoaût âäüng khäng coï block choün nhåï (Sample and Hold) thç sai säú âäüng phuû thuäüc chuí yãúu vaìo thåìi gian biãún âäøi. Maì thåìi gian biãún âäøi laûi phuû thuäüc vaìo VA nãn trong træåìng håüp naìy sai säú khäng tuyãún tênh. Váûy nãúu khäng sæí duûng block choün nhåï thç phæång phaïp naìy chè thêch håüp våïi caïc tên hiãûu mäüt chiãöu hay caïc tên hiãûu coï táön säú tháúp, biãún thiãn cháûm.
86 6.4.4 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín 1 VG VC Taûo âiãûn aïp VA VD ÂÃÚM ràng cæa 2 Taûo nhëp Hçnh 6.6. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp âãúm âån giaín V VC VA t VSS1 C R2 R R1 vch t VSS2 vg t VC Hçnh 6.7. så âäö khäúi maûch taûo âiãûn aïp ràng cæa vaì âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût âäüng cuía maûch t
87 Âiãûn aïp vaìo VA âæåüc so saïnh våïi âiãûn aïp chuáøn daûng ràng cæa Vc nhåì bäü so saïnh SS1. Khi VA > Vc → VSS = 1 Khi VA < Vc → VSS = 0 Bäü so saïnh 2 (SS2) so saïnh âiãûn aïp ràng cæa Vc våïi mæïc 0 (âáút). Sau âoï VSS1 vaì VSS2 âæåüc âæa âãún maûch AND. Xung ra VG coï âäü räüng tyí lãû våïi âäü låïn cuía âiãûn aïp vaìo VA våïi giaí thiãút xung ràng cæa Vc coï âäü däúc khäng âäøi. Maûch AND thæï hai chè cho ra caïc xung nhëp trong thåìi gian täön taûi xung VG nghéa laì trong thåìi gian maì 0 < VA < VC. maûch âãúm âáöu ra seî âãúm säú xung nhëp âoï. Säú xung naìy tyí lãû våïi âäü låïn cuía VA. Bäü taûo xung ràng cæa thæûc cháút laì maûch têch phán. Duìng âiãûn aïp chuáøn mäüt chiãöu Vch âãø naûp cho tuû âiãûn C qua âiãûn tråí R. Ta coï âiãûn aïp ra : − Vch Vch t 1t ∫ Vch dt = ∫ dt = V’C = - .t RC o RC o RC R 1 ' Vch VC = VC = =|a|t R1 R Ct Giaí sæí taûi t = tm thç VC VA, ta coï : Vch V t M ⇒ t M = A .R.C VA = RC Vch Goüi Z laì säú xung nhëp âãúm âæåüc trong thåìi gian tM ⇒ Z = fn.tM Våïi fn : táön säú xung nhëp VA ⇒ Z = fn . .R.C (*) Vch Tæì (*) ⇒ a) Z tè lãû våïi VA b) Muäún giaím sai säú cho pheïp biãún âäøi thç phaíi choün R, C loaûi täút, táön säú xung nhëp fn phaíi låïn, vaì Vch phaíi äøn âënh
88 6.4.5 Chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp têch phán hai sæåìn däúc C R K Nguäön dao 2 _1 + âäüng _ CÄØNG + UA Uch Maûch Flip Flop Bäü âãûm logic traìn Kãút quaí Hçnh 6.8. Bäü chuyãøn âäøi AD theo phæång phaïp têch phán 2 sæåìn däúc VC Goüi : t1 : thåìi gian âãúm æïng våïi säú xung laìm bäü âãúm Âäü däúc do bë traìn. Uch taûo ra t2 : thåìi gian têch âiãûn aïp chuáøn Vch t VC : âiãûn aïp ràng cæa åí âáöu ra cuía bäü têch phán. t1 t2 VSS VSS : âiãûn aïp ra cuía bäü so saïnh Z : säú xung âãúm âæåüc. Zo : säú xung trong thåìi gian t0 t Vch : âiãûn aïp chuáøn coï cæûc tênh nhæ hçnh veî ZO Z VA : âiãûn aïp vaìo (cæûc tênh nhæ hçnh veî) t Hçnh 6.9. Âäö thë biãøu diãùn nguyãn lyï hoaût âäüng cuía maûch • Hoaût âäüng cuía maûch : Åí traûng thaïi âáöu tiãn, khoïa K luän âàût åí vë trê 1. Maûch têch phán seî têch phán VA, trong khi âoï bäü âãúm seî âãúm xung tæì nguäön dao âäüng chuáøn táön säú fn. VA âæåüc têch phán trong thåìi gian t1 cho âãún khi bäü âãúm bë traìn (thåìi âiãøm t1). Luïc naìy maûch logic seî âiãöu khiãøn
89 chuyãøn khoïa K sang vë trê 2 vaì maûch têch phán seî tiãúp tuûc têch phán Vch nhæng våïi chiãöu ngæåüc laûi vç Vch coï cæûc tênh ngæåüc cæûc tênh VA. Khi tên hiãûu ra cuía bäü têch phán VC giaím xuäúng bàòng 0 thç maûch so saïnh seî âoïng cäøng. Näüi dung ghi trong bäü âãúm laì kãút quaí biãún âäøi. Noï tè lãû våïi thåìi gian têch phán âiãûn aïp chuáøn t2. • Âiãûn aïp naûp cho tuû C trong thåìi gian t1 nhåì maûch têch phán VA. VA VCt1 = t1 (1) RC • Âiãûn aïp naûp cho tuû C trong thåìi gian t2 theo chiãöu ngæåüc laûi nhåì VA. Vch VCt2 = - t2 (2) RC Trong thåìi gian t2 âiãûn aïp trãn tuû giaím xuäúng bàòng 0 : ⇒ | VCt1| = | VCt2| V VA ⇒ t1 = ch t2 RC RC VA ⇒ t2 = .t1 Vch Säú xung Zo âãúm âæåüc trong thåìi gian t1 : Zo Zo = t1.fn ⇒ t1 = fn fn : táön säú cuía dao âäüng chuáøn Do âoï säú xung âãúm âæåüc cuía bäü âãúm nhåì bäü âãúm vaì âæa ra kãút quaí trong thåìi gian t2 : VZ VA V .t1.fn = A . o .fn = A .Zo Z = t2.fn = Vch Vch f n Vch Váûy näüi dung trong bäü âãúm tyí lãû våïi âiãûn aïp vaìo VA cáön chuyãøn âäøi. VA Æu âiãøm : trong biãøu thæïc Z = .Zo khäng coï tham säú RC cuía maûch vaì cuîng khäng Vch phuû thuäüc vaìo xung dao âäüng chuáøn fn nhæ trong phæång phaïp âãúm âån giaín vç váûy kãút