Đồ án kỹ thuật mạch điện

Chia sẻ: Nguyen Thuy Lien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

478
lượt xem 95
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay trong các hệ thống thông tin, truyền thông, điện dân dụng . . . sử dụng chủ yếu là phương pháp số, nhưng thực tế các tín hiệu hữu ích: tiếng nói, tín hiệu chuyển đổi đo lường ... lại hầu hết là tín hiệu tượng tự, cho nên cần phải chuyển đổi sang tín hiệu số, sau đó xử lý để đạt được yêu cầu đề ra, và sau cùng là phải chuyển đổi ngược lại từ tín hiệu số về tín hiệu tương tự, có thể khái quat hệ thống đó bằng sơ đồ khối sau...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án kỹ thuật mạch điện

PHAÀN MOÄT CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT. I./ Khaùi nieäm chung: Hieän nay trong caùc heä thoáng thoâng tin, truyeàn thoâng, ñieän daân duïng . . . söû duïng chuû yeáu laø phöông phaùp soá, nhöng thöïc teá caùc tín hieäu höõu ích: tieáng noùi, tín hieäu chuyeån ñoåi ño löôøng .. . laï i haàu heát laø tín hieäu töôïng töï , cho neân caàn phaûi chuyeån ñoåi sang tín hieäu soá, sau ñoù xöû lyù ñeå ñaït ñöôïc yeâu caàu ñeà ra, vaø sau cuøng laø phaûi chuyeån ñoåi ngöôïc laï i töø tín hieäu soá veà tín hieäu töông töï , coù theå khaùi quat heä thoáng ñoù baèng sô ñoà khoái sau ñaây : Trong khuoân khoå cuûa kó thuaät maïch ñieän töû, chæ xeùt phaàn ADC vaø DAC, coøn caùc phaàn khaùc seõ nghieân cöùu trong caùc moân hoïc : xöû l í tín hieäu soá, kó thuaät soá, heä thoáng truyeàn daãn... quaùt, moïi tín hieäu töông töï S(t), ñeàu coù Moät caùch toång theå bieåu dieãn döôùi daïng caùc tín hieäu nhò phaân (t ín hieäu soá) theo S(t) = b n-1.2n-1 + bn-2.2n-2 +...+ b1.21 + b0.20. haøm : Trong ñoù S(t) laø tín hieäu töông töï, bi laø tín hieäu soá nhaän hai giaù trò 1 hoaëc 0. Ví duï: moät tín hieäu taïi thôøi ñieåm t coù bieân ñoä laø 13V, coù theå bieåu dieãn ñôn giaûn baèng soá nhò phaân laø : 13 = 3 2 1 1.2 +1.2 +0.2 +1.2 0 Ôû coâng thöùc treân bn-1 ñöôïc goïi laø bit coù yù nghóa lôùn nhaát, kí hieäu laø MSB (Most Significant Bit), baø b0 ñöôïc goïi laø bit coù yù nghóa nhoû nhaát, kí hieäu laø LSB (Least Significant Bit). Hoaëc coù theå moâ taû baèng ñaëc tuyeán nhö hình veõ sau, vôùi moät boä bieán ñoåi N bít nhò phaân thi : U A max Q = ULSB = (1) 2N −1
UAmax : trò cöïc ñaïi cho pheùp cuûa ñieän aùp töông töï ñaàu vaøo. Q : goïi laø möùc löôïng töû. Do tín hieäu soá laø tín hieäu rôøi raïc, neân trong quaù trình chuyeån ñoåi AD xuaát hieän sai soá goäi laø sai soá löôïng töû hoùa, ñöôïc xaùc ñònh bôûi : V U= Q 1 2 (2) Chuyeån ñoåi AD caàn laáy maãu tín hieäu töông töï, neân ñeå khoâi phuïc tín hieäu ñaït chaát löôïng cao thì phaûi tuaân theo ñònh lyù laáy maãu, töùc laø taàn soá tín hieäu laáy maãu phaûi thoûa maõn ñieàu kieän lôùn hôn hoaëc baèng 2 laàn taàn soá lôùn nhaát cuûa tín hieäu Analog vaøo : Fm>=2fthmax=2B (B: baêng taàn tín hieäu töông töï); Ttheo lí thuyeát löôïng töû hoùa, quaù trình löôïng töû hoùa, quaù trình löôïng töû hoùa sinh ra taïp aâm, taïp aâm naøy phaûn aùnh khi thöïc hieän phep bieán ñoåi ngöôïc DA, coù theå coi quaù trình löôïng töû hoùa laø
quaù trình coäng tín hieäu XA vaø tín hieäu taïp aâm Xta, ngöôøi ta chöùng minh ñöôïc taïp aâm löôïng töû hoùa cs theå coi laø taïp aâm traéng, khi - Q≤ XA≤ Q/2.Vaø maät ñoä phoå coâng suaát cuûa taïp aâm ñöôïc xaùc ñònh : Q2 Sta(a) = =U 2ta , (3) 12 Trong ñoù U 2ta : giaù trò trung bình bình phöông cuûa ñieän aùp taïp aâm. Neáu noái vôùi moät ñieän trôû taûi, coù theå xaùc ñònh ñöôïc coâng suaát cuûa taïp aâm phaûn aûnh ôû taûi laø : Q2 PR = (4) 12 R Tæ soá tín hieäu taïp aâm S/N ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc : S U A max (dB) = 20lg = 20lg 6 (2N - 1) (5) N 2U ta I Caùc tham soá cô baûn: I./ 1./ Daûi bieán ñoåi cuûa ñieän aùp t ín hieäu töông tö ï Laø khoaûn ñieän aùp maø trong boä chuyeån ñoåi AD coù theå thöïc hieän ñöôïc . Khoaûng ñieän aùp ñoù coù theå laáy trij soá töø 0 tôùi moât giaù trò döông hoaëc aâm naøo ñoù hoaëc cuõng coù theå laø ñieän aùp 2 cöïc tính töø -U AM  +UAM. 2./ Ñoä chính xaùc cuûa boä chuyeån ñoåi AD: Tham soá ñaàu tieân ñaëc tröng cho ñoä chính xaùc cuûa ADC laø ñoä phaân bieät. Ta bieát raèng treân ñaàu ra cuûa ADC laø caùc giaù trò soá ss]ôcj saép xeáp theo quy luaät cuûa moät loaïi maõ naøo ñoù. Soá caùc soá haïng cuûa maõ soá ôû ñaàu ra (soá bit trong maõ hoùa nhò phaân) töông öùng vôùi daûi bieán ñoåi cuûa ñieän aùp vaøo cho bieát möùc chính xaùc cuûa pheùp bieán ñoåi. Ví duï: moät ADC coù soá bit ra N=8 coù theå phaân bieät ñöôïc 28=256 möùc trong daûi bieán ñoåi ñieän aùp vaøo cuûa noù, ñoä phaân bieät cuûa moät ADC chính laø möùc löôïng töû Q ôû treân. Q chính laø giaù trò cuûa moät möùc löôïng töû hoùa coøn ñöôïc goïi laø LSB. 3./ Daûi bieán ñoåi cuûa ñieän aùp tín hieäu töông töï ñaàu vaøo laø khoaûng ñieän aùp maø boä chuyeån ñoåi AD maø boä chuyeån ñoåi coù theå chuyeån ñoåi ñöôïc, giaù trò naøy coù theå aâm, döông, hoaëc daûi töø aâm sang döông, thöïc teá ta caàn keát hôïp vôùi caùc maïch haïn bieân, neùn .... tröôùc khi ñöa ñeán IC chuyeån ñoåi AD. 4./ Ñoä chính xaùc : thöôøng ñaëc tröng bôûi soá bit, soá löôïng bit löôïng töû hoùa caøng nhieàu thì ñoä chính xaùc caøng cao, thöôøng ta coù caùc IC chuyeån ñoåi AD 8bit, 10bit, 12bit, 20bit, 32bit . . . Ngoaøi ra coøn
coù caùc thoâng soá khaùc aûnh höôûng ñeán ñoä chính xaùc nhö: sai soá leäch khoâng, sai soá khueâchs ñaïi .... 5./ Toác ñoä chuyeån ñoåi : cho bieát soá keát quaû chuyeån ñooir trog moät giaây, töùc laø taàn soá chuyeån ñoåi fc , thoâng soá naøy phaûn aûnh khaû naêng laøm vieäc, thôøi gian thöïc hieän cuûa heä thoáng,trong heä thoáng vieãn thoâng cuûa noù laø thoâng soá tích luûy ñoä treå cuûa tín hieäu, thoâng soá naøy (fc) phaûi caøng lôùn caøng toát. III. GIÔÙI THIEÄU VEÀ ADC VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN ÑOÅI TÖÔNG TÖÏ - SOÁ. 1. Toång quan veà bieán ñoåi töông töï soá. Caùc khaùi nieäm cö baûn: - tín hieäu töông töï laø tín hieäu ñöôïc xaùc ñònh trong khoaûng thôøi gian lieân tuïc vaø trong ñoù coù theå coù khoaûng giaù trò lieân tuïc. - Löôïng töû hoùa: moâ taû quaù trình dieãn bieán baèng taäp höõu haïn caùc trò soá phaân bieät. Bieán löôïng töû hoùa laø bieán chæ coù theå coù nhöõng giaù trò soá phaân bieät. - Tín hieäu rôøi raïc laø tín hieäu ñöôïc bieåu dieãn bôûi haøm cuûa bieán rôøi raïc. (ví duï: rôøi raïc theo thôøi gian) Neáu döïc vaøo bieân ñoä, chuùng ta cuõng coù theå phaân loaïi tín hieäu rôøi raïc laøm 2 loaïi : - Tín hieäu laáy maãu. - Tín hieäu soá. Tín hieäu laáy maãu laø tín hieäu rôøi raïc coù bieân ñoä khoâng ñöôïc löôïng töû hoùa. Tín hieäu soá laø tín hieäu ñöôïc rôøi raïc hoùa caû veà bieán soá vaø bieân ñoâ. 2. Bieán ñoåi töông töï - soá: a./ Ñònh nghóa : Laø boä phaän khoâng theå thieáu trong quaù trình gia coâng soá tín hieäu. Caùc tham soá trong theá giôùi thöïc chaúng haïn nhieät ñoä, aùp suaát, ñoä aåm tröôùc tieân phaûi ñöôïc bieán ñoåi bôûi moät boä caûm bieán sang moät ñaïi lôïng ñieän roài sau ñoù maïch töông töï ñieàu hoøa tín hieäu tröôùc khi ñöa vaøo ADC, ADC chuyeån ñoåi caùc tín hieäu töông töï naøy sang tín hieäu soá maø maùy tính coù theå xöû lí ñöôïc. b.) Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa ADC Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa ADC ñöôïc minh hoïa nhö Hình 1 Analog Tin hieäu aâânlog ñaõ ñoïc Tín hieäu ñaõ laáy maãu Digital Boä loïc Laáy maãu Boä ñoåi A / D thoâng vaø giöõ (A/D thaáp(Low maãu Converter) pas Kilter) (Sample and
H1: Sö ñoà moâ taû quaù trình chuyeån ñoåi. Ñaàu tieân tín hieäu töông töï ñöôïc xöû lí bôûi moät boä loïc thoâng thaáp, chöùc naêng cuûa noù laø ñeå haïn cheá daûi taàn cuûa tín hieäu, loaïi boû caùc thaønh phaàn taàn soá cao khoâng caàn thieát. Sau khi loïc laáy ñöôïc tín hieäu coù taàn soá thaáp thì ñöôïc cho vaøo boä laáy maãu vaø giöõ maãu vôùi toác ñoä fs do toác ñoä ñoàng hoà chuaån quy ñònh. Maïch laáy maãu vaø giöõ caûm bieán möùc tín hieäu töông töï moãi laàn trong moät chu kì laáy maãu vaø "coá ñònh" trò soá ñoù cho tôùi ñieåm töông öùng trong chu kì laáy maãu tieáp theo. Vieäc laáy maãu ñöôïc tieán haønh trong caùc khoaûng thôøi gian ñeàu ñaën vaø ñeå traùnh hieän töôïng choàng phoå. Ñaàu tieân tín hieäu ñöôïc rôøi raïc hoùa, laáy maãu tín hieäu taïi nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau vaø caùch ñeàu nhau :
- Tieáp theo : giöõ cho bieân ñoä ñieän aùp taïi caùc thôøi ñieåm laáy maãu khoâng ñoåi trong quaù trình löôïng töû hoùa vaø maõ hoùa, tín hieäu rôøi raïc hoùa ñöôïc laøm troøn vôùi ñoä chính xaùc laø ±Q/2 , theo coâng thöùc sau : X Ai X Ai VX Ai • ZDi = int = - ; Q Q Q • Trong ñoù: XAi - tín hieäu töông töï taïi thôøi ñieåm i ZDi - tín hieäu soá taïi thôøi ñieåm i
Cuoái cuøng seõ ñöôïc cho vaøo boä bieán ñoåi AD, boä bieán ñoåi AD bieán ñoåi tín hieäu töông töï khoâng ñoåi töø soá bieåu dieãn baèng moät soá höõu haïn caùc bit thoâng qua maïch maõ hoùa bit, thöôøng maõ hoùa ra ra maõ nhò phaân, quaù trình maõ hoùa coù theå ñeå nguyeân maõ naøy hay bieán thaønh caùc maõ khaùc nhö BCD, GRAY, D3....Quaù trình naøy coù theå thöïc hieän sau löôïng töû hoùa hoaëc ñoàng thôøi. Giaû söû moãi töø nhò phaân coù n bit  soá möùc laø m = 2n . Chæ coù moät soá höõu haïn caùc möùc coù theå ñöôïc bieåu dieãn ñöôïc baèng quaù trình bieán ñoåi. Do ñoù trong boä AD xuaát hieän söï löôïng töû hoùa bieân ñoä, vôùi moãi maãu töông töï ñöôïc gaùn cho 1 trong m möùc soá khaû dó theo moät quy öôùc naøo ñoù. Nhö vaäy caùc giaù trò soá cuoái cuøng ñöôïc löôïng töû hoùa caû veà soá laãn bieân ñoä. Sau maïch löôïng töû hoùa laø maïch maõ hoùa. Trong maïch maõ hoùa, keát quaû löôïng töû hoùa ñöôïc saép xeáp laïi theo moät quy luaät nhaát ñònh phuï thuoäc vaøo loaïi maõ yeâu caàu treân ñaàu ra cuûa boä chuyeån ñoåi. PHAÀN HAI: CAÙC PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN ÑOÅI TÖÔNG TÖÏ/SOÁ: Chuùng ta seõ khaûo saùt moät soá phöông phaùp bieán ñoåi soá phoå bieán hieän nay. Muïc ñích chính cuûa chuùng ta laø th ieát keá maïch ADC theo phöông phaùp bieán ñoåi ñieän aùp - taàn soá VFC seõ ñöôïc tr ì nh baøy ôû phaàn sau. ÔÛ ñaây chuùng ta chæ mang t ính chaát giôùi th ieäu nhaèm muïc ñích coù cô sôû ñeå so saùnh vôùi phöông phaùp CAÙC PHÖÔ NG PHAÙP CHUYEÅN ÑOÅI TÖÔNG TÖÏ / SOÁ
Flash ADC kieåu ADC tích ADC ADC noái phaân duøng tieáp kieåu bieân ADC t heo ADC t í ch ADC t í ch phöông phaân doác phaân hai phaùp ñôn söôøn doác ADC theo ADC kieåu phöông xaáp xæ phaùp tuaàn töï Sigma I. Flash ADC ( Hay coøn goïi laø ADC theo phöông phaùp song song). - Ñieän aùp U A ñöôïc ñöa ñoàng thôøi ñeán ñaàu vaøo cuûa caùc boä so saùnh: SS1, SS2, ...,SSn, ñieän aùp chuaån Uch ñöôïc ñöa deán ñaàu vaøo thöù hai qua thang ñieän trôû R, do vaäy caùc ñieän aùp chuaån ñaët vaøo caùc boä so saùnh laân caän khaùc nhau moät löôïng khoâng ñoåi vaø giaûm daàn töø SS1  SSn. - - Taïi caùc ñaàu ra boä so saùnh: neáu ñieän aùp vaøo > ñieän aùp chuaån: cho möùc logic laø 1 vaø neáu ñieän aùp vaøo < ñieän aùp chuaån : cho möùc logic 0. - - Taát caû tín hieäu ra so saùnh noái vôùi maïch Vaø(AND). Chæ khi coù xung nhòp (Ck) ñöa ñeán maïch AND thì ñaàu ra maïch AND môùi coù tín hieäu ñöa ñeán caùc Flip-Flop(FF). nhö - - - vaäy cöù sau khoaûng thôøi gian xung nhòp laïi coù moät tín hieäu bieán ñoåi vaø ñöù ñeán ñaàu ra, ñaûm baûo quaù trình so saùnh keát thuùc môùi ñöa tín hieäu soá vaøo boä nhôù. - - Boä maõ hoùa bieán ñoåi tín hieäu vaøo döôùi daïng maõ ñeám thaønh maõ nhò phaân. Maïch bieán ñoåi naøy laø maïch song song, coù toác ñoä chuyeån ñoåi nhanh, nhöng phöùc taïp hôn maïch noái tieáp, vôùi boä chuyeån ñoåi N bit, caàn (2N - 1) boä so saùnh, AND,FF. SÔ ÑOÀ MAÏCH FLASH ADC NHÖ SAU:
II. Chuyeån ñoåi AD theo phöông phaùp tích phaân hai söôøn doác: - Maïch logic ñieàu khieån khoùa K ôû vò trí 1 thì U A naïp cho tuï C qua R, treân ñaàu ra maïch tích phaân xaùc ñònh ñöôïc: 1 1 RC ∫ U'C = U A dt = UAt . RC 1 Nhö vaäy sau khoaûng thôøi gian t1, ta coù : U'C1 = UA t1 RC
UC1 tæ leä vôùi UA lôùn hay nhoû maø U'c(t) coù ñoä doác khaùc nhau - Trong khoaûng thôøi gian t1 boä ñeám Zo cuõng ñöôïc kích ñeám, heát thôøi gian t1 khoùa K ñöôïc maïch logic ñieàu khieån sang vò trí 2, ñoàng thôøi tín hieäu töø maïch logic cuõng ñöôïc ñöa ñeán maïch AND, laøm cho maïch naøy tích cöïc, thoâng xung nhòp, vaø boä ñeám baét ñaàu ñeám, ñoàng thôøi boä ñeám Zo ñöôïc kíc ngöøng ñeám.
- - Khi K ôû vò trí 2, ñieän aùp chuaån Uch baét ñaàu naïp ñieän cho tuï C theo chieàu ngöôïc laïi theo phöông trình naïp : - 1 1 - U ''C = −U cht sau khoaûng thôøi gian t2 ta ñöôïc U ''Ct 2 = − U cht2 RC RC - Giaû söû sau khoaûng thôøi gian t2 ta coù U 'C = U ''C (ñieän aùp tuï baèng 0) 1 1 U • ⇔ .U cht2 = U At1 ⇒ t2 = A t1 (1) RC RC U ch Maët khaùc soá xung ñaõ ñeán maïch ñeám Zo trong khoaûng t1 laø : Zo = t1.fn , (2) trong ñoù fn laø taàn soá daõy xung nhòp. U A Zo Töø (1) vaø (2) ⇒ t2 = . (3) U ch f n Trong ñoù soá xung nhòp ñeám ñöôïc nhôø maïch ñeám ôû ñaàu ra trong khoaûng t2 laø : UA Z Z = t2 f n = Zo = o U A (4) U ch U ch Sau khoaûng t2 maïch ñeám ra bò ngaét, vì UC = 0. Quaù trình treân ñöôïc laëp ñi laëp laïi trong chu kì chuyeån ñoåi tieáp theo. Töø (4) ta thaáy soá xung ñeám ñöôïc ôû ñaàu ra tie leä vôùi UA, keát quaû ñeám ñoäc laäp vôùi R, C, fn nhöng phöông phaùp naøy coù taàn soá xung nhòp coù ñoä oån ñònh cao (sao cho trò soá laø nhö nhau trong 2 khoaûng thôøi gian t1 vaø t2 ).
PHAÀN BA: ADC DUØNG PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP TAÀN SOÁ (VFC) Noäi dung chính cuûa phöông phaùp: I . / Caáu truùc khoái, nguyeân l í bieán ñoåi ñieän aùp Vf - taàn soá, tìm heä xsoá bieán ñoåi : = K. V x U I I . / Thieát keá maïch ñieän nguyeân l í (löïa choïn l inh kieän thöïc hieän maïch nguyeân l í ) . 1/ Ñieän aùp vaøo chæ coù cöïc tính döông 0 - 10V (duøng maïch laáy modul keát hôïp vôùi maïch chæ thò daáu). 2/ Chæ thò taàn soá ra theo phöông phaùp ñeám. III./ Tim hieåu IC AD 534 söû duïng trong vieäc bieán ñoåi ñieän aùp - taàn soá, V ± CC = 15V. 1/ UVaøo töø 100mV - 10V; URa = ± 15V (duøng khueách ñaïi thuaät toaùn AD 211). 1 2/ K = 1Khz/V ; fRa = K.UVaøo, K = (RC noái ra ngoaøi qua 40RC Z1Z2 xuoáng 0V). Sô ñoà khoái cuûa phöông phaùp bieán ñoåi ñieän aùp sang taàn soá (Voltage to Frequency Converter - VFC): V UX F FX = K.UX C Hz K[ ] V I . / Caáu truùc khoái, nguyeân lí bieán ñoåi ñieän aùp taàn Vfx soá, tìm heä soá bieán ñoåi : = K. VU x SÔ ÑOÀ KHOÁI PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP TAÀN SOÁ. Chuyeå Boä SFF n maïch tích ñieän phaân töû
│UX│ URa SÔ ÑOÀ MAÏCH NGUYEÂN LÍ U1:A C 4 2 R2 1 T1 3 2N2926 100n 0R1 U2:A U2:B 4 R 8 8 AD644 2 R1 R4 1 5 0R1 3 7 0R1 R4 0R1 T2 6 0R1 2N2907 U1:B 8 AD644 4 4 AD644 6 7 R3 5 0R1 8 AD644 Nguyeân lí bieán ñoåi ñieän aùp taàn soá : Ban ñaàu ñöa eän ñi aùp │UX │ñöôïc ñöa vaøo hai boä khueách ñaïi ñaûo vaø khueách ñaïi laëp ñeå taïo ra ñoàng thôøi hai möùc ñieän aùp ± UX roài sau ñoù môùi ñöa vaøo chuyeån maïch töông töï goàm hai transistor T1 vaø T2 ñöôïc ñieàu khieån bôûi ñieän aùp ñieàu khieån URa = UMax / UMin cuûa maïch Trigô Smit khoâng ñaûo. - Khi URa = UMax thì T1 ñoùng, T2 taét (T1+, T2-)  Sw ñoïc │UX │> 0 vaø ñöa tôùi maïch tích phaân.  taïo ra tín hieäu Uq queùt xuoáng, UMax qua R1 vaø R2 ( hoài tieáp döông). Luùc naøy Uq baét ñaàu giaûm daàn cho ñeán R1 khi ñaït ñeán möùc ngöôõng UNgaêt = - .UMax. R2 Khi Uq giaûm tôùi : Uq(t) = UNgaét thì  SFF laät traïng thaùi : UMax  UMin. - Luùc naøy seõ ñieàu khieån chuyeån maïch : T1 taét, T2 môû.(T-1, T+2), luùc naøy maïch tieán haønh ñoïc -│UX │< 0. vaø ñöa tôùi maïch tích phaân  Taïo ra tín hieäu Uq queùt höôùng leân, UMin qua R1 vaø R2 (hoài tieáp döông).
Luùc naøy Uq taêng daàn cho ñeán khi ñaït ñeán möùc ngöôõng UNoái = - R1 .UMin thì SFF laïi tieáp tuïc laät traïng thaùi moät laàn nöõa... R2 Ta thaáy raèng toác ñoä queùt xuoáng vaø queùt leân ñeàu baèng dU q nhau : = UX dt Do ñoù, thôøi gian queùt xuoáng vaø queùt leân cuõng seõ baèng nhau vaø baèng moät nöõa chu kì queùt. Quaù trình naøy cöù laëp laïi töông töï trong caùc chu ki khaùc. Uq UX1 > UX2 UX2 0 t1 t2 t UX1 URa1 t1 t2 0 t TX1 URa2 t 0 t'1 t'2 t TX2 Ñoà thò thôøi gian cuûa tín hieäu vaøo vaø ra.
VfX Tìm heä soá bieán ñoåi = K Vu X • Khi U = U Max  U X > 0 : queùt xuoáng. Ra t 1 1 R RC ∫ Uq = - U X dt = - 1 .U Max 0 R2 t1 R1  ∫U 0 X dt = RC. R2 .U Max R  U X .t1 = RC. 1 .U Max (1) R2 • Khi U Ra = U Min  U X < 0 : Queùt leân. R1 • U q taêng daàn cho ñeán U Noái = - .U Min R2 t 1 2 R  Uq = − ∫ −U X dt = − R12 .U Min RC t1 t2 R1  ∫U t1 X dt = − RC R2 .U Min R1  U X (t2 − t1 ) = − RC .U Min (2) R2 R1 R Coäng (1) vaø (2) ta coù : U X t1 + U X (t2 − t1 ) = RC .U Max − RC 1 .U Min R2 R2 R1  U X t2 = RC .(U Max − U Min ) R2 R  U X TX = RC 1 .(U Max − U Min ) R2 UX R  = RC 1 .(U Max − U Min ) fX R2 fX R 1  = 2. =K (Khz/V) (*) UX R1 RC (U Max −U Min ) II./ Thieát keá aïch m ñieän nguyeân löïa lí( choïn linh kieän thöïc hieän aïch m nguyeân lí): 1./ Ñieän aùp vaøo chæ coù cöïc tính döông : 0V ñeán 10V. ( Duøng maïch laáy modul keát hôïp vôùi maïch chæ thò daáu)
M aïch vaøo - Tín hieäu vaøo ñöa vaøo moät chuyeån maïch thang ño ñeå trích laáy maãu tín hieäu khoaûng 1V ñeå ñöa vaøo maïch vaøo. Nhö vaäy keát quaû sau khi bieán ñoåi ta phaûi ñoïc giaù trò khi ñaõ nhaân vôùi heä soá nhaân cuûa chuyeån maïch naøy. Ví duï: khi thang ño ôû vò trí 1 thì ta laáy keát quaû nhaân vôùi 1, coøn khi thang ño ôû vò trí 2 thi ta phai laáy keát quaû ño nhaân vôùi 10. ÔÛ ñaây, maïch vaøo goàm caû maïch laáy modul keát hôïp vôùi maïch chæ thò daáu roài môùi ñöa tín hieäu vaoø ñaåu vaøo cuûa chuyeån maïch ñieän töû cuûa boä chuyeån ñoåi ñieän aùp - taàn soá. Tín hieäu sau khi ñöôïc trích laáy maãu thì cho qua maïch chæ thò daáu ñeå xaùc ñònh daáu cuûa ñieän aùp vaøo. a./ Sô ñoà vaø nguyeân aïch æ lím ch thò daáu nhö sau:
Ñieän aùp vaøo caàn ñöôïc thoâng baùo laø döông hay aâm. Taát nhieân khi ñieän aùp vaøo laø döông thì khoâng caàn thoâng baùo gì caû. Vieäc hieån thò ñieän aùp döông luùc naøy laø do ngaàm quyeát ñònh. Khi ñieän aùp vaøo laø aâm(-) ta söû duïng moät LED vaïch ñeå hieån thò daáu tröø (-) naøy hoaëc hieån thò baèng LED bình thöôøng nhöng phaûi coù doøng chöõ daùn beân caïnh laø "Ñieän aùp aâm". lí: - Khi Vin > 0 thì Vout = 0V  LED khoâng saùng. Nguyeân - Khi Vin
Tín hieäu laáy modul sau khi qua chuyeån maïch töông töï seõ ñöôïc ñöa vaøo maïch tích phaân cuûa boä bieán ñoåi ñieän aùp - taàn soá, tín hieäu Uq taïo ra seõ bieán thieân taêng hoaëc giaûm daàn tuøy thuoäc vaøo ñaàu vaøo cuûa maïch tích phaân laø aâm hay döông. Tín hieäu queùt naøy seõ ñeán chaïm vaøo maïch Trigô Smit laøm laät traïng thaùi cuûa maïch Trigô,cöù moãi laàn maïch naøy ñaûo traïng thaùi moät laàn thì öùng moät nöõa chu kì cuûa taàn soá, khi ñieän aùp caøng taêng thì maïch ñaûo traïng thaùi caøng nhanh, luùc ñoù taàn soá cuûa ñieän aùp seõ taêng theo tæ leä tuyeán tính vôùi ñieän aùp vaøo theo coâng thöùc (*) : fX R 1 = 2. =K UX R1 RC (U Max −U Min ) Ta coù sô ñoà khoái cuûa phöông phaùp ño taàn baèng phöông phaùp ñeám xung nhö sau: M aïc Taïo M aïc M aïc Maïch Ch (1) h Vaøo (1') daïng h Cöûa (6) h (7) Giaûi æ fX xung ñeá maõ th ñeá m (5) m ò Boä Taïo Maïch Taï (8) taïo (3) daïng (4) ñ/k o t/h xung Trigô xun coù g Sô ñoà khoái Taàn keá æ ch thò soá Ta coù f = (Soá chu kì dao ñoäng toaøn phaàn) / (moät ñôn vò thôøi gian.) nck = Vtch
1s → f = nHz 1mS → f = nKhz   Vtch = Tch = 1µ S → f = nMhz 1nS → f = nGhz  1ρ S → f = nThz  - Sai soá baûn chaát cuûa phöông phaùp ñeám laø phaïm phaûi ± 1 saûn phaåm ñeám.  ±1    ↑⇒ n↑  ±1  -   ↓⇒ Sai soá .  Ñoä chính xaùc taêng. n↑  ±1  -   ↑⇒ Sai soá   Ñoä chính xaùc giaûm. n↑ Ta coù giaûn ñoà cuûa caùc tín hieäu theo thôøi gian taï i caùc ñieåm trong sô ñoà nhö sau: Giaû thieát tín hieäu vaøo caàn ño laø tín hieäu tam giaùc, ta coù: (1) Tx fX = 1/TX 0 t (2) 0 (3) 0 t
(4) 0 t (5) Vt môû cöûa 0 t (6,7) 0 t (8) n xung ñeám ñöôïc = n.Tx = n.Tñeám 0 t Ñeå thöïc hieän maïch ño taàn chæ thò baèng phöông phaùp ñeám xung ôû treân ta coù theå duøng Vi ñieàu khieån ñeå ñieàu khieån quaù trình ño vaø hieån thò leân maøn hình LCD. Maïch thöïc hieän seõ ñöôïc trình baøy ôû phaàn cuoái cuûa ñoà aùn. a./ Boä taïo xung coù thôøi gian chuaån: Noù bao goàm boä taïo thaïch anh chuaån 12Mhz cuûa vi ñieàu khieån AT89C51 . Vai troø cuûa vi ñieàu khieån trong boä taïo xung chuaån naøy laø taïo ra xung chuaån laø 1Hhz (chu kì laø 1s). b./ Boä ñieàu khieån : AT89C51 coøn coù vai troø ñieàu khieån quaù trình ño. Trong chu kì 1s thì AT89C51 seù lieân tuïc ñeám caùc xung cuûa tín hieäu laät traïng thaùi cuûa maïch Trigô vaø löu laïi keát quaû. Sau ñoù noù seõ gôûi keát quaû ñoù hieån thò leân treân maøn hình LCD. Keát quaû : Soá xung ño ñöôïc trong chu kyø xung chuaån Tch laø n. Ta coù coâng thöùc tính taàn soá Fx cuûa xung chuaån laø: n Fx = Tch Sai soá cuûa phöông phaùp ño taàn baèng ñeám xung laø: - Sai soá chuû yeáu laø do sai soá cuûa khoaûng thôøi gian chuaån ( ñoä oån ñònh cuûa boä taïo xung chuaån VDDK). - - Sai soá ño khoâng ñoàng boä giöõa xung môû vaø xung ñeám. Laøm cho soá löôïng xung ñeám ñöôïc trong thôøi gian T