Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Lời nói đầu
!
"#$%&#&'($)*'*$+',
&#-..'/'0
12*3420+5
6&.&'(&78$#6
&#2&$'079:;
#'<++$#'*'($
6$0=8/$7>3&#?8"*
'('/'0612*3#'
5@66/A.#
)/5
)
36)&#1/+:#)
/:#7'!="*'B=
#@=#3CDE4F0$CED4F5G%8
8/H5&6"I+68/
J*#'K+69$#L
6#HG$%&#&'M
I3#K
N32H68/'0O2P
+'QRS 1&J+M'
J#Nghiên cứu, tìm hiểu và thực nghiệm khảo sát các đặc tính của
bộ chuyển đổi tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số (ADC) và ngợc lại
(DAC)N'<&7$'05/A.55
G%8/85=$@O'886#3
'*'@7L$6#3/'0/A.*
('23
E8+K8*2=$<)"7
'T&U85K<V'<'<'8

$A=#"'1'5$=#@&H'B
=#3[@ED4CNME$D$4MF
P"PB&#&='5K8/
$JJ'238W(*'!"#
51#/6'@Z
6#3'*'$2'<"-=
'_A'J O*1/A.L79#
J=$%4+75
3H#!6+%$7983=L
#83=8"I`M)1>.
.L8"I5#88*#3^
3=<.'= !"#'0/
A.*('$2'<'*N)'5'0
'<'51753^6T=#'5$T=
#@T=#3?#8/H&
8'0#3WZ$G3&68#)/:
5"8'079$#'=W#3L
'*#3
Phần 1
Tổng quan về kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu ứng dụng
trong đo lờng và điều khiển bằng máy tính
Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
a
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Chơng 1
Chuyển đổi tơng tự số ADC
CThe Analog to Digital Convertor)
1 .Nguyên lý cơ bản của chuyển đổi tơng tự số (ADC basic principles)

N=#@$=#"8)$).M2=#3


N8c
maxs
2.FF
=
:13$VX$3

4`c
a
2.F
1
F
1
Nyguist
T
==
CaF
Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
g
h

i
h

i
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt



Hình 1. Tín hiệu tơng tự và tín hiệu sau khi lợng tử và rời rạc hoá

?
c

c13VBWCF


c"213$VXc
c
f
c
t
2
1
==


CkF
Ctần số lấy mẫu lớn gấp hai lần tần số cao nhất của x(t)F
Nh vậy số mẫu cần lấy là:
t

=
ClF
m;Z"<*BJV$0513$c
Z
KHF 20=
1 3 $V X = # M 'I $G ) c
s
a
F

}
{
5.0).(.)( += tkxkx
C5).
?cn$1)
?EcN5I2$VX=#c
Giá trị rời rạc sau khi lấy mẫu
X(k.

t)
Giá trị sau khi quy tròn
YYo Ya
Yhg Yh
Ygp Yk
Ypa Yp
aaq ag
akr al
YkY Yk
Bảng 1. Gía trị rời rạc sau khi lấy mẫu và sau khi quy tròn

f#W#$0Z\=#2
##(=#3N8'8(=#M
(IJ:17WM=#13\(3$")
'5A0'<:7AI$VX
?3J8ZA.k3J'8Y3
J:77('<#c
3
10
< số thập phân <
4

n.log|x(k)|max
2
log2
2
1)log(n
<< suy ra:
1)|x(k)|max
2
E.(logn +=
. (7).
83"Ad$3'3:K573J
3A@)\(K5)*"6$"AV'J
"#3J3A@
Trên cơ sở đó ta thực hiện mã hoá các giá trị trên :
WCh

FjCYaF
10
jhYYhh
WCY

FjCYhF
10
jhYhYh
WCa

FjCYkF

I2'54"AdM#J2AP';I3'
K20"8'BDE$8"I3:2AP#@3a
C(IJF'"Ad=#3m;Z=#@$
)(US
A
A
=#3$
)
DD
(US

D
S
'0"AdAA(IJc
0
.2
0
b
2n
2
2n
b
1n
.2
1n
b
D
S ++



$I'^A#@'1DE4
[
x
$/'#Z

Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
q
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
2.các tham số cơ bản đặc trng cho chuyển đổi tơng tự số

tE7"8'B'#@'1cu7'#"*
'BDE5#'B'0e7'#'55
$VI3\h'8*3A@!J'5f33
(3'1C3"(IJF@/A7"8'B
'#"8/=W^'B
?=A.cS*DE453"O'1jYa%$*\(5Ya3
IJ:DE45J"#'0
12
2
jkhrq/'#A7
"8'B'#5 *J"#*DE4'0G#$vC'[
0W'IM&/CkFO)F513"
''!'*=WN)3"'!'*=
W"*'B8$)H'8'*=WDE4
K563cf3$#h3'@'#3
8'
Hình 2. đặc tyuến lý tởng và thực của bộ chuyển đổi ADC

'2'!8<'$GODE4$*
'2"'<5'*A3":"-Y 2'!8

i
S
D
U
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
"&'<43P3'@'#VLA=
8'2'!="8'BJ

3.Cấu tạo, sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc của ADC
(ADC Composition, Diagram and Working Principle)
3.1 cấu tạo, sơ đố khối (Diagram and Composition)hình 3.sơ đồ khối minh hoạ nguyên tắc làm việc của ADC

*"*'B"T5cS$VX=#$[
0Z=#(=#
3.2. Nguyên tắc làm việc của ADC (ADC Working Principle)

N8$X=#@2''<
'<C2=#<!KF6")'*
'#2'$VX&'BH:'B8
MN=#$VX'0'$0Z'#
$K")'*=Wc
2
x

f$0Z$(
N(8H7$0Z'0wW8$M*H
$V'I.*$(),)'1"*'B

'8
W
y*
W'#
y*'<

y*
Y
U
0
+ U
x
U
0
2
n
2
1
2
0
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
$VI7A1A'5"'0W'I$1$0\"5
%$V'8"UV
ABiến đổi song-song nối tiếp kết hợp:N@s"
5'0W'I'03$a"'T2
5V<@'B)8
$#M<@<)w'B
'<$M6@)NH:88*#3
'$2'<"-=*#3'$23'5
`)1#33'*'*=W#5$

Uxung
chuẩn
Uxung
điểm
t
t
t
Hình 5 : Giản đồ thời gian
S*'1
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
4.1.2.Nguyên lý làm việc
y*'<;)W'<Cz4$FW5#.
W{h|"*'8'#95=$"*'#X5'*
^
%

U
y*5#.'#1''#,
0
U


a'1
hình 6. bộ so sánh
e'!a'#'1"-:5W2'
1
t
z="*Z2$NM5B'I
$"*Z2\{h|{Y|f
5'#

A

W
i
NN

==
CYhF
Vớic
ch
f
n
ch
TnttT === .
12
CYYF
Suy rac
dt
du
ch
f
u
x
U .=
CYaF
Vì
A
A
jconst
ch


% nhỏ>
+ Tần số không ổn định có sai số tơng đối lớn
f
f
lớn
Do nhiễu xung can thiệp vao mạch biến đổi
Do sự không đồng bộ giữa xung mở cửa và chuỗi xung chuẩn
dẫn đến sai số phơng pháp đo
* cách khắc phục:
N87'#,
ch
U
,}U3AN1
3U
f
f
U
m73@913W,)L
7.*'*J7"*'8W
kaBộ chuyển đổi AD theo phơng pháp tích phân hai sờn rốc.
CNMA$[$MMMMD~EMMF
4.2.1. Sơ đồ khối cấu tạo.
Hình 7. sơ đồ khối cấu tạo bộ chuyển đổi theo phơng pháp hai sờn dốc
Hình 8. giản đồ thời gian
4.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
Ya
Bộ
đệ

a
h
U

c1
U

c2
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
S$'<'<eOI=Y:'#@
1'B
A
U
'#.4&H'#O2'
1
t
e'5O'1=J
1
A
45'#'0=M&
/c


==
11
11
)( tU
RC
dtU
RC

U
.'#4$'<
eI=a'T2=#\$L
'0''8DEC{?|F$DE&5
WI'*N2''8O'1"w'1
#'8'8
0

'0$'<<I=;
eeOI=a'#,
ch
U
"w'1'#.4M<
0$2:$c

2
)
2
(
"
t
RC
ch
U
t
c
U =
CYkF

m;82

U
==
C15)
f3W''8'8
0

2
1
t
$c

n
ft .
10
=
C16F
N'5
n
f
$13A(WI
\'5
n
f
z
t
0
1
=
NCYlF'0c


U
A
U
n
f
2.
tZ =
CYpF
f2
2.
t
'8"Iw:'#).
c
U
jh
$'5BDEv+:$!$@H:'B
8M
M&/V3W'8'0O'1b$#'#
@
A
U
1'BO'J8H7'8&.*
&34L&.*13


=:$
'58H'BL=W))118$
13I75'*B'I%$I13WI7
7
Y

V/4
V/8
V/2
R
R
R
R
R
R
R
R
Mã Hoá
Lối vào Lối ra
1111111 000
0111111 001
0011111 010
0001111 011
0000111 100
0000011 101
0000001 110
0000000 111
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Mạch dãy liên tục tạo
ra các mức điện áp so
sánh
ED4[y
Xung nhịp điều khiển
khởi động qua trình

2'(8'0ADE4o"13
4
jYlSR

4.4.Bộ chuyển đổi ADC theo phơng pháp xấp xỉ liên tiếp
(The Successive-approximation type ADC)
kkY. sơ đồ khối cấu tạo.
Phơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp là phơng pháp phổ biến cho các
kiểu ADC do tính năng tốc độ, độ chín xác và tính dễ thiết kế của nó. Nó
hoạt động nhờ việc so sánh thế đợc sinh ra với thế nối vào. Một mạch
dãy và một mạch chuyển đổi số-tơng tự ADC, một đồng hồ xung nhịp và
một thanh ghi xấp xỉ liên tiếp SAR .
Hình 11. Sơ đồ khối phơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp
4.4.2. Nguyên lý hoạt động.
Nguyên tắc làm việc chủ yếu là dựa trên cơ sở đúng và sai . Tín
hiệu lối vào đợc xấp xỉ liên tiếp bằng một nửa độ lớn của bớc trớc đó.
Ban đầu nó kiểm tra xem nếu điện thế lối vào V
in
$@*Z7
Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
Yl
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
'#8C?
M
FADC. Gỉa sử rằng lối ra là đúng :^WVW;
8MWM8?


$@CY~at]F7'#?
M

"*DAC "*
3^'B.*'*=W'*
B'I'#X378"I
Chơng 2.
Chuyển đổi số - tơng tự DAC
(The Digital to Analog Convertor)

Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
Yq


1 0 0 1 0 1 0
V max
V xấp xỉ
1/2V ranger
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
4'B3@CDAC) $*J&^1H
*#3'$2'<"-= '<
*#3 '<97B#*$K#
AP&#'<'*@'#:=1
=#'<N=#$=#3:8JP8
#3'*17=#=#@
CAK'#'#"8)$).FS'##/9
$'B3[@CDAC)
'B@[3#'B\
"CyEFa

I'#'#'@
$V\*A#W'IT'#5:
VO=")"*b)'BDA !\*T'#\")

i
E
i
S
i
D
U
M
t
0
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Hình 14. Giản đồ thời gian
2.các phơng pháp chuyển đổi số- tơng tự
2.1.Chuyển đổi số-tơng tự bằng phơng pháp đấu điện trở R-2R
@'0ZA.*(VO"*'BEDf
wW8'!"#'#O'($Q
'B"@1=
'#O5WM$*"*'#y*
5'!=$s'+'0'V7"-*
'#O2s'+AK'#AH'0
Mb$#YcY'35"V'H'#O'0
="-&/c
I = U
ref
/ 2R (15)
4KAKH'#O8M$c
I = U
ref
/ 2R.0.5(YqF
*"*H$W'I$#AK'#

1
2

N
R
R
N
U
M
N=#'<3
N
Y
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Hình 15. Sơ đồ nguyên lý ADC thang điện trở
2.2.2. Nguyên tắc hoạt động
f@'T)&7)w'*"*'BDEM[
@'>OO'1""*8'$*
'#OI3+J"3M(IJ'#O
$J5I3@^a$1N=#'<=$=
#31'By53UVCuyfF'0''8'<
3'#O$VCF"53$@8'5'
'8'<3'#OU@C~aFSfy3'#
OUVC~a
[Y
F\Y"5I{h|:@/
3'V8*"5{Y|:@/3T
'#,i

')AK'#b$#II3'#O
'5%$

2.3.1. sơ đồ nguyên lý.
R:Yo.sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi D-A theo phơng pháp mã hoá
Shannon-Rack.
2.3.2.Nguyên lý hoạt động.
J$*H:'B38\"*N=#'<
3'0'$1$0\uyf'8Sfy'8'<e
Y
m7Z2
'BY"$N:7'1N~ae
a
Oe
Y
'58=
#'<${Y|O=#'<${h|ee

'5:
.'0fZN~ae
Y
Oe
a
'545'#Hi
4
71v:'5$!$$1$0'"'8'<e
Y

81'B":21'B$Nf7
2N'#K$).'#=$'#@1:
N)'5'#i
4
s"C72NF;$#

CSMF$6A6$#@:KZ~
C~F'5K$3^36=8"I
$#.'B6=&2")
K5Z~C~F'5K$3
^36=8"I$#.'B6
=&2")
8'*IC[$MF&38"I
&A.c"=:*'%\C'%/'%<'%
HF'S=KA*O8'*3C[
$MF2CM$MFO8'*=&
3<&3'$GC#'*V'#AK'#F'=
#'<18''<;-5*&3B'I
!3 2C"F$*=A.'!#/A.
='$2'<'*&#
S388"7H73#'['<&#/A.
^3'<H88$7w6
=8@:'<K7w6
^ 3 M8'*3 883
CESDF
E##^3=579$c
m^3HBCBuNF
m^3HB38CB4SF
v(wO*
Chơng 1
Ghép nối qua cổng song song (lpt)
1 cấu tạo cổng song song:
4B5!O18)=4V+
BV'@7p'2AXA6$#k'2AX'<
Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
aY

Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
N)=# 4J3
C&w
al
JF
4J3
C&w
gqJF
N RA6$#
"M Y Y ĐCCS (yhF u3
E
h
a a ĐCCS (yYF u3
E
Y
g g u3
E
a
k k u3
E
g
l l u3
E
k
q q u3
E
l
o o u3
E
q

tl? Yp
e&ZA. gkgl
ag
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
f"Mc*/9$VCuFOJ
=&""85*"M)'2AX=#
''0<
E
h
[E
o
c'2AXA6$#
D$MAMc?*/$VCuFOJ
&"="8'('0G\Z58.

ycZ*/$CRF'
'5!A6$#'&"$"*'#'("I
'1CS'O"F'5G'!O[uM
Mnc4JO/CRF5%$
&"V'('0AP8
fM$McJO/CRF5%$'O
=C[$MF
DuMMMAc"-*/VCuFOJ
&"="8'(5*$s]"I>V!
'O[uM
MMc"-*/VCuFOJ'0'!
O$'0W'I$+"'1
fM$Mc"-*/VCuFOJ'0$
"O=
&H/9JV'0)w

5p'2AXA6$#AXA6$#Kk'2
AX'<Cf"MuMMMAMMfM$MFAX'8
'<3P$l'2AXCD$MAMy
MnfM$MnFAX'8N'5'2
AX.0AP5l$3
CnfM$MMnD$MAMyF\$35*
'0'$V'7CyF4'2AX'<@=
NNu%$$3O'0WM$'!$)/RA'5
5'0#*'@7$34K
'I;BC 44ftaF^$)'<k'[
2.0Cf"MD$MMMA8fM$MFH'5&
'<'0WV\='T2k'2AX
L5'0ZA.''E6$#'0WVH$3
5O4'#O5I7gge3$3$)Ttl
eWVR'2AX5'#O@'35
u"-'#")Ss
'<'0'O$H$3NNuA'5k'2AX5Z
A.MA6$#e'517+G$g3'2
AXCf"MDuMMMAfM$MF'$V'7;5*'2
AXK$CMMF'06)
3.Ghép nối máy tính qua cổng song song.
mA#579WVp"A6$#P*$+
&2HA#5'<]
$!"*'#&VCIAK$FN0#WV
38#WVB*$#B'@7
=:'9=5'0/A.'=#
D$13VV$0y)'55K'0Z
A.''<65'@7 5^3=
HB7"8=W'I;B'K
7HJ'8B$$*fOA%HJ