Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 59

Tham khảo tài liệu điện tử - kỹ thuật số professional books part 59, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 59Dựa trên thông số trên ta thấy VAX tăng theo từng bậc 10mV khi bộ đếm đếm lêntừ 0. vì VA = 3.728, VT = 0.1mV nên VAX phải đạt từ 3.728 trở lên trước khi bộ sosánh chuyển sang trạng thái mức thấp. Như vậy phải có số bậc:khi đó ở cuối tiến trình chuyển đổi, bộ đếm duy trì số nhị phân tương đương 37310,tức 0101110101. Đây cũng chính là giá trị số tương đương của VA = 3.728V doADC này tạo nên.b. Muốn hoàn tất quá trình chuyển đổi thì đòi hỏi dạng sóng dbậc thang phải lên373 bậc, có nghĩa 373 xung nhịp áp ào với tốc độ 1 xung trên 1ms, cho nên tổngthời gian chuyển đổi là 373ms.c. Độ phân giải của ADC này bằng với kích thước bậc thang của DAC tức là10mV. Nếu tính theo tỉ lệ phần trăm là2.1.3 Thời gian chuyển đổiThời gian chuyển đổi là khoảng thời gian giữa điểm cuối của xung khởi động đếnthời điểm kích hoạt đầu ra của. Bộ đếm bắt đầu đếm từ 0 lên cho đến khi VAX vượt quá VA, tại thời điểm đóxuống mức thấp để kết thúc tiến trình chuyển đổi. Như vậy giá trị của thời gianchuyển đổi tC phụ thuộc vào VA. Thời gian chuyển đổi cực đại xảy ra khi VA nằmngay dưới bậc thang cao nhất. Sao cho VAX phải tiến lên bậc cuối cùng để kíchhoạt.Với bộ chuyển đổi N bit, ta có: tC(max) = (2N – 1) chu kỳ xung nhịpADC ở hình 5.20 sẽ có thời gian chuyển đổi cực đại tC(max) = (210 – 1)x1ms = 1023msĐôi khi thời gian chuyển đổi trung bình được quy định bằng ½ thời gian chuyểnđổi cực đại.Với bộ chuyển đổi dạng sóng bậc thang, ta có:Nhược điểm của ADC dạng sóng bậc thang là thời gian chuyển đổi tăng gấp đôivới từng bit thêm vào bộ đếm. Do vậy ADC loại này không thích hợp với nhữngứng dụng đòi hỏi phải liên tục chuyển đổi một tín hiệu tương tự thay đổi nhanhthành tín hiệu số. Tuy nhiên với các ứng dụng tốc độ chậm thì bản chất tương đốiđơn giản của ADC dạng sống bậc thang là một ưu điểm so với các loại ADC khác.2.2 ADC liên tiếp - xấp xỉBộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ ( Successive Approximation Convetr-SAC) làmột trong những loại ADC thông dụng nhất. SAC có sơ đồ phức tạp hơn nhiều sovới ADC dạng sóng bậc thang. Ngoài ra SAC còn có giá trị tC cố định, không phụthuộc vào giá trị của đầu vào tương tự.Hình 5.21 là một cấu hình cơ bản của SAC, tương tự cấu hình của ADC dạng sóngbậc thang. Tuy nhiên SAC không sử dụng bộ đếm cung cấp đầu vào cho DAC màthay vào đó là thanh ghi. Logic điều khiển sửa đổi nội dung lưu trên thanh ghi theotừng bit một cho đến khi dử liệu ở thanh ghi biến thành giá trị số tương đương vớiđầu vào tương tự VA trong phạm vi độ phân giải của bộ chuyển đổi.Hoạt động của ADC liên tiếp – xấp xỉ như sau:Mạch ADC hoạt động theo lưu đồ hình 5.22.Chúng ta có thể giải thích hoạt động của ADC này bằng cách dựa vào lưu đồ.Ví dụ 2SAC 8 bit có độ phân giải là 20mV. Với đầu vào tương tự là 2.17V, hãy tính đầu rasố tương ứng.GiảiSố bậc của SAC:Như vậy ở bậc thứ 108 sẽ có VAX = 2,16V, bậc 109 có VAX = 2.18V. SAC luônsinh đầu ra VAX cuối cùng tại bậc thang bên dưới VA. Do vậy, ở trường hợp VA =2.17, đầu ra số sẽ là 10810 = 011011002.Thời gian chuyển đổiỞ SAC hình 5.22, logic điều khiển đếm từng bit trên thanh ghi, gán 1 cho nó, quyếtđịnh có cần duy trì chúng tại mức 1 hay không rồi chuyển sang bit kế tiếp. Thờigian xử lý mỗi bit kéo dài môky chu kỳ xung nhịp, nghĩa là tổng thời gian chuyểnđổi của SAC N bit sẽ là N chu kỳ xung nhịp. Ta có: tC cho SAC = N x1 chu kỳ xung nhịpthời gian chuyển đổi này luôn như nhau bất chấp giá trị của VA. Điều này là đologic điều khiển phải xử lý mỗi bit dể xem có cần đến mức 1 hay không.Ví dụ 3So sánh thời gian chuyển đổi của ADC 10 bit có dạng sóng bậc thang và SAC 10bit. Giả thiết cả hai đều áp dụng tần số xung nhịp 500kHz.GiảiVới ADC dạng sóng bậc thang, thời gian cực đại sẽ là: (2N – 1) x (1 chu kỳ xung nhịp) = 1023 x 2ms = 2046msVới SAC, thời gian chuyển đổi luôn bằng 10 chu kỳ xung nhịp tức là 10 x 2ms = 20msVậy với SAC thì thời gian chuyển đổi nhanh gấp 100 lần ADC dạng sóng bậcthang.2.3 ADC nhanhBộ chuyển đổi nhanh (flash converter) là ADC tốc độ cao nhất hiện nay có mặttrên thị trường, nhưng sơ đồ mạch phức tạp hơn các loại khác. Ví dụ một ADCnhanh 6 bit đòi hỏi 63 bộ so sánh tương tự, còn ADC nhanh 8 bit thì con số này lênđến 255, 10 bit thì lên đến 1023. Như vậy số lượng bộ so sánh quá lớn đã giới hạnkích cỡ của ADC nhanh. Hình 5.23 là sơ đồ của một ADC nhanhADC nhanh ở hình 5.23 có độ phân giải 3 bit. Kích thước bậc thang là 1V. Bộ chiađiện thế thiết lập mức quy chiếu cho từng bộ so sánh để có được 7 mức ứng với 1V( trọng số của LSB ), 2V, 3V, …7V (đầy thang). Đầu vào tương tự VA được nốiđến đầu vào còn lại của từng bộ so sánh.Với VA < 1V thì tất cả đầu ra của bộ so sánh đều lên mức cao. Với VA > 1V thì từmột đầu ra trở lên sẽ xuống mức thấp. Đầu ra của bộ so sá ...