Bài 4.5: Biến đổi số – tương tự và tương tự – số Muốn dùng hệ thống số xử lý tín hiệu tương tự, thì phải biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số tương ứng, rồi đưa vào hệ thống số
Trang 1Bài 4.5:
Biến đổi số – tương tự và tương tự – số
Muốn dùng hệ thống số xử lý tín hiệu tương tự, thì phải biến
đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số tương ứng, rồi đưa vào hệ
thống số để xử lý Mặt khác, thường có yêu cầu biến đổi tín hiệu
số (kết quả xử lý) thành tín hiệu tương tự tương ứng để đưa ra sử dụng
1 Giới thiệu chung.
Sự chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là chuyển đổi
AD, và mạch điện thực hiện công việc đó là ADC
Sự chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự là chuyển đổi
DA, và mạch điện thực hiện công việc đó là DAC
Để kết quả xử lý nhận được chính xác thì chuyển đổi AD và DA phải có độ chính xác đủ cao Mặt khác, muốn dùng hệ thống số điều khiển, giám sát các quá trình biến đổi nhanh thì ADC và DAC phải
có tốc độ đủ lớn Vậy độ chính xác và tốc độ chuyển đổi là các đặc trưng kỹ thuật chủ yếu để đánh giá chất lượng ADC và DAC
Trang 22.1 Bộ biến đổi DAC điện trở hình T:
2 Bộ biến đổi DA.
a Sơ đồ DAC điện trở hình T 4 bit:
3R
A
D
S0 S1 S2 S3
d3
d2
d1
d0
Vref
V0
Vi
It
IR
I
Hai loại giá trị điện
trở R và 2R được mắc
thành 4 cực hình T nối
dây chuyền.
S3, S2, S1, S0 là
các chuyển mạch
tương tự
Vref là điện áp chuẩn
tham khảo
d3d2d1d0 là mã nhị
phân 4 bit đầu vào
V0 là điện áp
tương tự đầu ra.
Các chuyển mạch S3, S2, S1, S0 chịu sự điều khiển của tín hiệu d3d2d1d0 tương ứng:
+ Khi di = 1 thì Si đấu vào Vref + Khi di = 0 thì Si nối đất
Trang 3b Nguyên lý làm việc:
Để thuận lợi cho trình bày nguyên lý, ta đơn giản hóa mạng điện trở hình T
Nếu d3d2d1d0 = 0001 thì chỉ có S0 đấu vào Vref, S3, S2, S1 đều nối đất áp dụng định lý Thevenin tuần tự đơn giản hóa mạch từ đầu AA sang phải Ta thấy rằng cứ qua mỗi mắt mạch (A, B, C, D) thì điện
áp suy giảm đi một nửa Vậy nếu Vref đấu vào S0 thì trên đầu ra DD chỉ còn . 4
ref
2
V
Ve
3R
V0
IR
Vi
Ve
c)
Vi
D R
D
b)
4
ref
2 V
C R
C
3
ref
2 V
B R
B
2
ref
2 V
A
R
A
2
Vref
Trang 4Cũng với phương pháp trên, xét riêng S1, S2, S3 đầu vào Vref thì trên đầu ra DD tương ứng (d3d2d1d0 = 0010, 0100, 1000) có các điện
áp , , Điện trở tương đương của phần mạch bên trái DD bao giờ cũng là R
3
ref
2
V
2
ref
2
V
2
Vref
áp dụng nguyên lý xếp chồng đối với các giá trị điện áp trên, ta có mạch tương đương mạng điện trở hình T trên hình b Trong đó, nội trở tương đương là R, sức điện động nguồn tương đương là Ve:
0
1 1
2 2
3 3 4
ref
2
V
Hình c là sơ đồ tương đương toàn mạch, theo lý thuyết mạch
khuếch đại thuật toán, ta có điện áp tương tự đầu ra V0 là:
0
1 1
2 2
3 3 4
ref e
2
V V
Đối với, DAC điện trở hình T n bit thì điện áp tương tự đầu ra V0:
0
1 1
2 n 2 n
1 n 1 n n
ref
2
V
−
−
−