Bài giảng Kỹ thuật số - Phần 5: Biến đổi A/D, D/A

Chia sẻ: Nguyễn Thị Hiền Phúc | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

65
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Biến đổi A/D, D/A. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật số - Phần 5: Biến đổi A/D, D/A

Baøi 7: BIEÁN ÑOÅI A/D, D/A ANALOG DIGITAL DIGITAL ANALOG INPUT INPUT OUTPUT OUTPUT ÑAÏI HEÄ THOÁNG LÖÔÏN G VAÄT CAÛM BIEÁN ADC XÖÛ LYÙ SOÁ DAC LYÙ (MAÙY TÍNH) ÑIEÀU KHIEÅN, ÑLVL KHAÙC
I. BIEÁN ÑOÅI D/A D DIGITAL C D/A CONVERTER ANALOG INPUTS B (DAC) OUTPUT A DAC 4 BIT D C B A V out Toång quaùt: 0 0 0 0V 0 Analog output = K digital intput 15V K: thöøa soá (ñoä phaân 1 1 1 giaûi) 1
TD: K = 1V Vout = (1V) digital input Do ñoù, ta coù theå tính Vout öùng vôùi digital input 11002 = 1210 Vout = 1V 12 = 12V. TD: DAC 5 bit vôùi ngoõ vaøo laø 10100, doøng ngoõ ra laø 10mA. Tính Iout khi ngoõ vaøo laø 11101. Giaûi Ta coù: 101002 = 2010 khi Iout = 10mA. K = 0,5 mA. Do ñoù: 111012 = 2910 Iout = 0,5mA 29 = 14,5mA.
TD: DAC 8 bit vôùi ngoõ ra laø 1.0V khi ngoõ vaøo laø 001100102. Xaùc ñònh Vout lôùn nhaát cuûa DAC. Giaûi Ta coù: 001100102 = 5010 1V = K 50 K = 20 mV. Do ñoù, ngoõ ra Vout(max) khi ngoõ vaøo laø: 1111 11112 = 25510 Ñoä phaân giaûi K: ñoä phaân giaûi cuûa bieán ñoåi D/A laø Vsöï = 20mV thay out(max) 255 =nhaát ñoåi nhoû 5,1V. cuûa ngoõ ra analog khi coù söï thay ñoåi cuûa ngoõ vaøo digital.
Clock Ñeám Vout 3V DAC 4 bit 2V 1V 0V Ñoä phaân giaûi 1V DAC N bit seõ coù 2N möùc khaùc nhau, soá böôùc nhaûy seõ laø 2N – 1 TD: K = 0,2V. Xaùc ñònh Vout khi ngoõ vaøo laø 10001 100012 = 1710 Vout = 0,2V 17 = 3,4V.
II. BIEÁN ÑOÅI A/D ñaàu vaøo 1 analog 0 Start vA + Ñôn vò OPAMP ñieàu Clock So khieån saùnh EOC (keát thuùc Boä Thanh chuyeån ñoåi) bieán ghi vAX ñoåi . . . DA Keát quaû digital
oä bieán ñoåi hoaït ñoäng theo caùc böôùc: Tín hieäu Start ñeå baét ñaàu bieán ñoåi. Cöù moãi xung clock, ñôn vò ñieàu khieån söûa ñoåi soá nhò phaân ñaàu ra vaø ñöa vaøo löu tröõ trong thanh ghi. Soá nhò phaân trong thanh ghi ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh aùp analog vAX qua boä bieán ñoåi DA. OPAMP so saùnh vAX vôùi aùp ñaàu vaøo vA. Neáu vAX < vA thì ñaàu ra ôû möùc cao, coøn ngöôïc laïi, neáu v vöôït qua v moät löôïng v
ñaàu vaøo Clock analog vA + EOC OPAMP Start So saùnh vA vAX Khi Reset chuyeån ñoåi hoaøn taát, Boäâ Counter EOC counter Clock ngöøng bieán tC vAX ñeám ñoåi DA . . . Start Keát quaû digital Boä bieán ñoåi A/D theo haøm doác
•Boä bieán ñoåi AD xaáp xæ lieân tieáp Ñaây laø boä bieán ñöôïc duøng roäng raõi nhaát trong caùc boä bieán ñoåi AD. Noù coù caáu taïo phöùc taïp hôn boä bieán ñoåi AD theo haøm doác nhöng toác ñoä bieán ñoåi nhanh hôn raát nhieàu. Hôn nöõa, thôøi gian bieán ñoåi laø moät soá coá ñònh khoâng phuï thuoäc giaù trò ñieän aùp ñaàu vaøo. Sô ñoà maïch töông töï nhö boä bieán ñoåi AD theo haøm doác nhöng khoâng duøng counter cung caáp giaù trò cho boä bieán ñoåi DA maø duøng moät thanh ghi. Ñôn vò ñieàu khieån söûa ñoåi töøng bit cuûa thanh ghi naøy cho ñeán khi coù giaù trò analog xaáp xæ aùp vaøo theo moät ñoä phaân giaûi
Boä bieán ñoåi A/D xaáp xæ lieân tieáp ñaàu vaøo START analog vA + Clock Xoùa taát caû OPAMP caùc bit Baét ñaàu ôû So Ñôn vò Start MSB saùnh ñieàu khieån EOC Set bit = 1 . . . Ñuù Thanh ghi VAX > VA ? ng Clear bit = 0 MSB ……… Sai LSB . . . Ñeán Sai bit Xong heát bit ? thaáp Ñuù keá ng Boäâ bieán Quaù trình bieán ñoåi DA ñoåi keát thuùc vaø giaù trò bieán vAX ñoåi naèm trong thanh ghi END
Boä bieán ñoåi Flash AD Boä bieán ñoåi loaïi naøy coù toác ñoä nhanh nhaát vaø cuõng caàn nhieàu linh kieän caáu thaønh nhaát. Coù theå laøm moät pheùp so saùnh: flash AD 6-bit caàn 63 OPAMP, 8-bit caàn 255 OPAMP, vaø 10-bit caàn 1023 OPAMP. Vì leõ ñoù maø boä bieán ñoåi AD loaïi naøy bò giôùi haïn bôûi soá bit, thöôøng laø 2 ñeán 8-bit. Ví duï Maïch naøyAD moät flash coù ñoä: phaân giaûi laø 1V, caàu 3-bit chia ñieän aùp thieát laäp neân caùc ñieän aùp so saùnh (7 möùc töông öùng 1V, 2V, …) vôùi ñieän aùp caàn bieán ñoåi. Ñaàu ra cuûa caùc OPAMP ñöôïc noái ñeán moät priority encoder vaø ñaàu ra cuûa noù chính laø giaù trò digital xaáp xæ cuûa ñieän aùp ñaàu vaøo. Caùc boä bieán ñoåi coù nhieàu bit hôn deã
+1 0V 3K - C7 I7 7V + 1K - C6 I6 6V + 1K - C5 I5 MSB 5V + C 1K Priority B - C4 I4 encoder 4V + A 1K - C3 I3 3V + 1K - C2 I2 2V + 1K - C1 I1 1V + 1K Aùp analog ñaàu vaøo
Boä bieán ñoåi AD theo haøm doác daïng leân xuoáng (tracking ADC) Boä bieán ñoåi loaïi naøy ñöôïc caûi tieán töø boä bieán ñoåi AD theo haøm doác. Ta thaáy raèng toác ñoä cuûa boä bieán ñoåi AD theo haøm doác khaù chaäm bôûi vì counter ñöôïc reset veà 0 moãi khi baét ñaàu quaù trình bieán ñoåi. Giaù trò V AX laø 0 luùc baét ñaàu vaø taêng daàn cho ñeán khi vöôït qua VA. Roõ raøng laø thôøi gian naøy laø hoaøn toaøn laõng phí bôûi vì ñieän aùp analog thay ñoåi moät caùch lieân tuïc, giaù trò sau naèm trong laân caän giaù trò tröôùc. Boä bieán ñoåi AD theo haøm doác daïng leân xuoáng duøng moät counter ñeám leân/xuoáng thay cho counter chæ ñeám leân ôû boä bieán ñoåi AD theo haøm doác vaø khoâng reset veà 0 khi baét