Giáo trình kỹ thuật số : Chương 10 part 1 docx

1
1
Chương 10
Kếtnốivớimạch tương tự
Th.S Đặng NgọcKhoa
Khoa Điện-ĐiệnTử
2
Kếtnốivớimạch tương tự
 Transducer: biến đổi đạilượng vật lý thành tín hiệu điện
 Analog-to-digital converter (ADC)
 Digial system: xử lý tín hiệu
 Digital-to-analog converter (DAC)
 Thựcthikếtquá
2
3
Biến đổiD/A
 Nhiềuphương pháp ADC sử dụng DAC
 V
ref
đượcsử dụng để xác định ngõ ra full-
scale.
 Trong trường hợptổng quát, ngõ ra analog
= K x giá trị số ngõ vào
4
Biến đổiD/A
 DAC 4 bit, ngõ ra điệnáptương tự
3
5
Ngõ ra tương tự
 Ngõ ra củabộ biến đổi DAC không hoàn
toàn là tín hiệuanalog bởivìnóchỉ xác

định ở mộtsố giá trị nhất định.
 Vớimạch trên, ngõ ra chỉ có thể có những
giá trị, 0, 1, 2, …, 15 volt.
 Khi số ngõ vào tăng lên thì tín hiệungõra
càng giống vớitínhiệutương tự.
6
Bướcnhảy
 Bướcnhảycủabộ biến đổi D/A được định
nghĩalàkhoảng thay đổinhỏ nhấtcủangõra
khi có sự thay đổigiátrị ngõ vào.
 Bộ biến đổiD/A N bit: số mứcngõrakhác
nhau =2^N, số bướcnhảy=2^N-1
 Bướcnhảy= K = V
ref
/(2^N-1)
4
7
Bướcnhảy
 Bướcnhảy= 1 volt
8
Ví dụ 10-1
 Cầnsử dụng bộ DAC bao nhiêu bit để có thể
điềukhiển motor thay đổitốc độ mỗi2 vòng.
1000rpm/2rpm(per step) = 500 steps
2
N -1 >500 steps. Suy ra N = 9
?
5
9
Ngõ vào BCD

 Trọng số củanhững ngõ vào khác nhau
 Ngõ vào 2 số BCD
10
Mạch đảo
Mạch không đảo
Vi
Mạch biến đổiD/A
 Tính chấtcủaOpamp
V
o
/V
i
= 1+R
2
/R
1
R
in
= infinity
V
o
/V
i
= - R
2
/R
1
R
in
= R

1
6
11
V1
V2
V3
R1
R2
R3
Rf
Mạch biến đổiD/A
 Trọng số củanhững ngõ vào khác nhau
V
o
= -R
f
(V
1
/R
1
+ V
2
/R
2
+ V
3
/R
3
)
12

Mạch biến đổiD/A
Bướcnhảy= |5V(1K/8K)| = .625V
Max out = 5V(1K/8K + 1K/4K + 1K/2K + 1K/1K) = -9.375V
7
13
Bộ DAC 4 bit
14
DAC với ngõ ra dòng điện
Biến đổidòngsang áp
8
15
Mạch biến đổiD/A
 Vớinhững mạch biến đổ D/A ở trên, trọng
số các bit đượcxácđịnh dựavàogiátrị
củacácđiệntrở.
 Trong mộtmạch phảisử dụng nhiều điện
trở vớinhững giá trị khác nhau
 Bộ DAC 12 bit
 Điệntrở MSB = 1K
 Điệntrở LSB = 1x2
12
= 2M
 Mạch sau chỉ sử dụng 2 giá trịđiệntrở
16
Mạch biến đổiD/A
 DAC R/2R
9
17
DAC – Thông số kỹ thuật
 Nhiềubộ DAC đượctíchhợpvàotrong

những IC, mộtsố thông số tiêu biểucủanó
 Resolution: bướcnhảycủabộ DAC
 Accuracy: sai số sai số củabộ DAC
 Offset error: ngõ ra củaDAC khitấtcàngõvào
bằng 0
 Settling time: thờigianyêucầu để DAC thực
hiệnbiến đổi khi ngõ vào chuyển đổitừ trạng
thái all 0 đếntrạng thái all 1
18
IC DAC
 AD7524 (Figure 11-9)
 CMOS IC
 8 bit D/A
 Sử dụng R/2R
 Max settling time: 100 ns
 Full range accuracy: +/- 0.2% F.S.
10
19
IC DAC
•Khi ngõ vào CS và WR ở mứcthấp, OUT1 là ngõ ra analog.
•Khi cả 2 ở mứccao, OUT1 đượcchốtvàgiátrị nhị phân ngõ vào
không đượcbiến đổi ở ngõ ra.
•OUT2 thông thường đượcnối đất
20
Ứng dụng DAC
 Control
 Sử dụng ngõ ra số của máy tính để điều
chỉnh tốc độ của motor hay nhiệt độ.
 Automatic testing
 Tạotínhiệutừ máy tính để kiểmtramạch

annalog
 Signal reconstruction
 Tái tạotínhiệuanalog từ tín hiệusố. Ví dụ hệ
thống audio CD
 A/D conversion