Chương 4 mạch đo

Chương 4: Mạch đo
$1. Khái niệm cơ bản
Cảm biến

Mạch đo

Kết quả

Mạch đo dùng thực hiện một số chức năng cơ bản
-Khuếch đại tín hiệu từ cảm biến
-Tạo hàm biến đổi bù đặc tính
-Bù ảnh hưởng của nhiễu và các tác động ngẫu nhiên khác
-Chuyển đổi ADC
-và một số chức năng khác …

10/23/15

1


$2: Các ứng dụng của KĐTT
Các mạch ứng dụng đã học trong kĩ thuật điện tử 
• Khuếch đại đảo
• Khuếch đại không đảo
• Mạch trừ
• mạch cộng đảo
• mạch cộng không đảo
• Mạch vi phân đảo
• mạch tích phân đảo
• Mạch tích phân không đảo
• Mạch lấy hàm mũ

• Mạch lấy logarith
• Mạch nhân hai tín hiệu
• Mạch chia hai tín hiệu
• mạch khai căn bậc n
• mạch so sánh 1 mức
• mạch so sánh 2 mức
• mạch dao động đa hài
Sinh viên xem lại những mạch này trong Điện tử ứng dụng
10/23/15

2


$3. Chuyển đổi DAC
DAC- Digital to Analog Convertor: Chuyển đổi số-tương tự
N
bit

U(t)

DAC

Un
U(t)

U(t)=Un

∆U

0111

1001

1011

1010

1001

1000

0111

0110

0101

0100

0011

0010

0001

0000

nT

Mong muốn là U(t), nhưng thực tế chỉ có Un

10/23/15

Un U(t) khi ∆U0, nghĩa là số bit phải rất lớn

3


Sử dụng thiết bị số trong multimedia
Ghi âm

Chuyển đổi
ADC

Chuyển đổi
DAC

10/23/15

Ghi đĩa

Khuếch
đại

4


Nguyên lí chuyển đổi DAC
Một số thập phân bất kì đều có thể phân tích dưới dạng nhị phân

Dn = 2 n −1 d n −1 + 2 n − 2 d n − 2 + ... + 21 d1 + 2 0 d 0

di = 0 hoặc 1;

i=0..(n-1)  Dn = [0  2n-1]

(

U ref Dn = U ref 2
∆U =

10/23/15

U ref
2n

n −1

d n −1 + ... + 2 d 0
0

)

Mức điện áp lượng tử hóa

5


U (t ) = Dn ∆U =

U ref
2

n

Dn =

U ref
2

n

(2

n −1

d n −1 + ... + 20 d 0

)

U ref n −1
U (t ) Dn ∆U U ref
=
= n Dn = n 2 d n −1 + ... + 20 d 0 =
R
R
2 R
2 R
U ref
U ref
U ref
U ref

d n −1 + 2 d n −2 + ... + n −1 d1 + n d0 =
2R
2 R
2 R
2 R
U ref
U ref
U ref
U ref
d n −1 +
d n −2 + ... +
d1 +
d0
Rn −1
Rn − 2
R1
R0

(

)

Có thể thiết kế mạch DAC dưới dạng mạch cộng điện áp đảo hoặc không đảo
10/23/15

6


Các mạch DAC thông dụng

10/23/15

7


Các mạch DAC thông dụng
U ref
Rn −1

d n −1 +

U ref
Rn − 2

d n −2 + ... +

U ref
R1

d1 +

U ref
R0

d0 = I n −1d n −1 + ... + I 0 d 0 = I =

U (t )
R

Ta có DAC thiết kế theo kiểu cộng dòng điện

10/23/15

8


Mạch nguyên lý cộng dòng

10/23/15

9


Chuyển đổi DAC tốc độ cao

10/23/15

10


Chuyển đổi DAC tốc độ cao

10/23/15

11


10/23/15

12

$4 Chuyển đổi ADC- Analog to Digital Convertor
Cổ điển

Hiện đại

Điện thoại A0

BUS
Nối A0

Giám sát
T.Bị đ.khiển
Tủ đo lường
Máy tính
Bảo vệ rơ le
Rơ le số
TI

TI

TU
10/23/15

A/D
123 A

TU

A/D

220kV

13


Ứng dụng trong mạng công nghiệp

10/23/15

14


Điều khiển trong mạng công nghiệp

10/23/15

15


10/23/15

16


10/23/15

17

ADC là gì?

ADC? Dễ thôi
Đó là vi mạch
dùng để chuyển
đổi tín hiệu liên
tục(tương tự)
thành tín hiệu số

Tín hiệu số
ADC
1101
1011
1001

Tín hiệu liên tục

0101
0011
0101

U(t)

1001

Un

T
10/23/15

T gọi là chu kì lấy mẫu hay chu kì chuyển đổi

18


ADC một lần tích phân
Dữ liệu ra
Chôt n bit
Xung
nhịp

Uc

AND

Uđk

Đếm
N bit

ĐK
logic

DAC
n bit

Udac

Uoa

So sánh
Ux

Khởi động

10/23/15

19


Biểu đồ thời gian chuyển đổi

Ux

Udac

Bắt đầu một chu kì mới

Khởi động

Xung đếm
Uđk
Uc
Điện áp lấy ra
10/23/15

20


ADC tích phân 2 nhịp

_
+

K

Ux

_
+

Uo

Đếm
N bit
ĐK
Logic

10/23/15

Đếm Zo

Xung
nhịp

21


Giản đồ thời gian

Đếm Zo

10/23/15

Đếm Zn

22


ADC điện áp-tần số

Uref

u1

T1

u2

T2

u’2

u’1
k12

T’1

T’2

Z1

k12 =

k22

Z2

uref
T2

; k 22 =

uref
T2'

T1 + T2 = T1' + T2'
10/23/15

23