Bài giảng kỹ thuật số P10

Giao tiếp tương tự - số - Bộ biến đổi tương tự sang số (ADC) đóng vai trò trong hệ thống xử lý thông tin khi mà các nguồn tín hiệu đưa vào hệ vi xử lý là tín hiệu dạng tương tự
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng kỹ thuật số P10Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 6CHƯƠNG 6.GIAO TIẾP TƯƠNG TỰ - SỐ6.1. BIẾN ĐỔI ADC6.2.1. Khái niệm Boä bieán ñoåi töông töï sang soá (ADC) ñoùng vai troø quan troïng trong heä thoáng xöû lí thoâng tin khi maø caùc luoàng tín hieäu ñöa vaøo heä vi xöû lí laø tín hieäu daïng töông töï . Caùc boä chuyeån ñoåi thöïc hieän hai chöùc naêng cô baûn laø löôïng töû hoùa vaø maõ hoùa. Löôïng töû hoùa laø gaùn nhöõng giaù trò cuûa moät tín hieäu töông töï vaøo vuøng caùc giaù trò rôøi raïc sinh ra trong quaù trình maõ hoùa. Ñoái vôùi ADC ta cuõng duøng caùc loaïi maõ soá nhö nhò phaân, BCD, buø moät, buø hai. Quaù trình laáy maãu (Sampling). Böôùc ñaàu tieân trong chuyeån ñoåi töông töï – soá laø rôøi raïc hoaù theo thôøi gian tín hieäu ñaàu vaøo ban ñaàu. Vieäc laáy maãu nhö vaäy ñöôïc boä phaän laáy maãu vaø giöõ – Sample & Hold Circuit (S&H) thöïc hieän. Böôùc tieáp theo, boä chuyeån ñoåi töông töï – soá A/D chuyeån ñoåi caùc maãu nghieäm lieân tuïc theo giaù trò vaø ñaõ ñöôc rôøi raïc hoaù theo thôøi gian ñoù thaønh tín hieäu löôïng töû hoaù theo giaù trò vaø bieåu dieãn döôùi daïng soá nhò phaân. Phaûi choïn taàn soá laáy maãu sao cho caùc trò lấy maãu coù theå ñaëc tröng cho tín hieäu ban ñaàu maø khoâng bò toån thaát thoâng tin (fsample ≥ 2 fmax). Maïch laáy maãu vaø döøng S&H. Trong kyõ thuaät chuyeån ñoåi töông töï – soá, tín hieäu töông töï bieán thieân lieân tuïc theo thôøi gian u(t) ñöôïc laáy maãu ôû nhöõng thôøi ñieåm nhaát ñònh, vaø giaù trò tín hieäuGV: Nguyễn Trọng Hải Trang 153Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 6 nhaän ñöôïc seõ ñöôïc löu giöõ trong moät khoaûng thôøi gian ñònh tröôùc. Trong nhieàu boä chuyeån ñoåi A/D, tín hieäu phaûi ñöôïc giöõ khoâng ñoåi trong suoát thôøi gian chuyeån ñoåi. Ñeå thöïc hieän vieäc ñoù, duøng maïch Track-and-Hold – T&H. Caáu truùc cô baûn cuûa maïch T&H Sau moãi laàn môû chuyeån maïch, tuï ñieän naïp ñeán giaù trò ñieän aùp ñaàu vaøo u vao (t) vaø löu giöõ giaù trò töùc thôøi cuûa ñieän aùp ñaàu vaøo tröôùc thôøi ñieåm môû chuyeån maïch. Caû hai boä khuyeách ñaïi thuaät toaùn laøm boä ñeäm buffer cho ñaàu vaøo cuõng nhö ñaàu ra. Moät khaû naêng khaùc thöïc hieän maïch T&H. Moät transistor tröôøng FET (Isolated – Gate – FET) ñöôïc maéc giöõa KÑTT ñaûo pha vaø KÑTT tích phaân. Khi usamp = 0, transistor FET seõ daãn vaø ñieän aùp ñaàu ra u ra töông öùng ñieän aùp ñaàu vaøo aâm u vao , giaû thieát haèng soá thôøi gian tích phaân cuûa KÑTT tích phaân (ñöôïc xaùc ñònh bôûi doøng ñieän ñaàu ra cöïc ñaïi cuûa KÑTT) laø ñuû nhoû. Vaøo thôøi ñieåm t = t0 , transistor tröôøng khoaù, nhö vaäy vieäc naïp tuï (ñieän aùp tuï ñieän) khoâng ñoåi vaø ñieän aùp ñaàu ra u ra ñöôïc giöõ laïi ôû möùc giaù trò u ra (t) = u ra ( t0 ), cho ñeán khi transistor tröôøng laïi ñöôïc ñieàu khieån môû maïch. Khi FET ñoùng, caùc diode seõ daãn vaø nhôø ñoù maø traùnh ñöôïc hieän töôïng KÑTT bò quaù ñieàu khieån. Chuyeån ñoåi song song (Flash Converter, giaûi ñieàu nhieàu laàn). Ñeå coù theå tieán haønh chuyeån ñoåi cöïc nhanh, ngöôøi ta söû duïng caùc chuyeån ñoåi song song, coøn ñöôïc goïi laø Flash Converter hay boä giaûi ñieàu nhieàu laàn. Trong kieåu chuyeån ñoåi ( naøy, ñieän aùp caàn chuyeån ñoåi seõ ñöôïc ñoàng thôøi so saùnh caân baèng vôùi 2 N − 1 ) ñieän aùp quy chieáuGV: Nguyễn Trọng Hải Trang 154Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 6 Boä chuyeån ñoåi A/D 3 bit vôùi caùc boä so song song U LSB = U ref 2 N = U ref 8 Hình N3.4.15 – . ( ) Phaàn chuû yeáu cuûa chuyeån ñoåi song song laø 2 N − 1 boä so saùnh, hoaït ñoäng chöùc naêng maïch so saùnh vôùi ñieän aùp ra u ra = +U B töông öùng tín hieäu logic K=1, nhöng neáu u ra = −U B thì töông öùng K=0 nhö sau. . Vieäc chuyeån ñoåi ñöôïc tieán haønh chæ moät böôùc, cho pheùp toác ñoä chuyeån ñoåi ñaït möùc cao nhaát coù theå, nhöng giaù thaønh cao töông öùng, vì ñoàng thôøi phaûi duøng soá ( ) löôïng lôùn caùc boä so saùnh 2 N − 1 . Tín hieäu cuûa moät trong baûy boä so cuûa chuyeån ñoåi song song 3 bit ñöôïc giôùi thieäu trong baûng N3.4-3. Xaáp xæ hoaù luõy tieán lieân tuïc (phöông phaùp caân, chuyeån ñoåi theo baäc). Phöông phaùp naøy döïa treân cô sôû nguyeân lyù caân baè ...