Chương 8: Thiết bị đo chỉ thị số
8.1.Bộ biến đổi A/D.
8.2.Bộ biến đổi D/A.
8.3.Vôn kế số.
8.4.Máy đo vạn năng chỉ thị số.
8.5.Máy đo LC chỉ thị số.
8.6.Phương pháp đếm tần số và đo chu kỳ.
8.1.Bộ biến đổi A/D
• Tín hiệu đo có dạng analog (dòng, áp…) để xử lý tín hiệu này
trong lĩnh vực số người ta biến đổi chúng thành tín hiệu số
bằng những bộ biến đổi A/D. Ngược lại từ tín hiệu số, ta biến
đổi thành tín hiệu analog (D/A) để sử dụng khi cần. Trong quá
trình lấy mẫu và lượng hóa sẽ có đơn vị lượng hóa. Giá trị của
tín hiệu số bất kỳ được biểu diễn bằng bội số của giá trị chuẩn
q nào đó. Quá trình này gọi là lượng tử hóa. Tín hiệu tương tự
thì không nhất thiết là bội số của q điều này dẩn đến sai số
lượng tử hóa. Có những cách khác nhau phân chia các mức
lượng tử dẩn đến sai số lượng tử hóa khác nhau.
•
• Ví dụ: n = 3, Vimax = 8mV, đơn vị lượng hóa q = 8mV/23 = 1mV
• Với Vi bất kỳ < 8mV được biểu diễn dưới dạng số thỏa mãn:
•
2
q
NqVi=
mVmVNVi2
1
)1( =
mVmVmVV
mVmVmVV
i
i
5,0)1(1106
5,0)1(0113
==
==
• Ví dụ: Ta biến đổi tín hiệu áp 0 -1V thành tín hiệu số nhị phân
3 bít. -Nếu chọn q = 1/8(V), đồng thời quy định sự chuyển đổi
như h.a thì sai số lượng tử cực đại là q = 1/8(V).
•-Nếu chọn q = 2/15(V), đồng thời quy định sự chuyển đổi như
h.b thì sai số lượng tử cực đại sẽ nhỏ hơn và bằng q/2 =
1/15(V).
0
1/8
2/8
3/8
4/8
5/8
6/8
7/8
1V
000
001
010
011
100
101
110
111
0q = 0V
1q = 1/8V
2q = 2/8V
3q = 3/8V
4q = 4/8V
5q = 5/8V
6q = 6/8V
7q = 7/8V
H.a
0
1/15
3/15
5/15
7/15
9/15
11/15
13/15
1V
000
001
010
011
100
101
110
111
0q = 0V
1q = 2/15V
2q = 4/15V
3q = 6/15V
4q = 8/15V
5q = 10/15V
6q = 12/15V
7q = 14/15V
H.b
• Sai số do sự lấy mẫu và lượng hóa của bộ biến đổi gồm có :
sai số offset, sai số khuếch đại, sai số phi tuyến và được tính
theo phần trăm của tầm đo. Còn độ chính xác của bộ biến đổi
thì độc lập với sai số này và chỉ phụ thuộc vào số bít n.
• Ví dụ n = 8 thì 1/2n = 1/28 = 1/256 tương ứng độ chính xác là
0,4% cho sự lượng tử hóa.
• Ngoài ra cần phân biệt độ chính xác và sai số do tín hiệu nhiễu
xãy ra trong bộ biến đổi vì mọi tín hiệu analog đều chứa 1 phần
nhỏ tín hiệu nhiễu, nếu tăng số bít lên sẽ giảm sai số này.