Đồ án thiết kế mạch: ADC xấp xỉ đều

Kỹ thuật điện tử đã và đang bùng nổ một cách mạnh mẽ , xâm nhập vào mọi lĩnh vực của cuộc sống con người .Chúng ta có thể bắt gặp ở khắp mọi nơi các thiết bị điện tử ,từ các thiết bị dân dụng phục vụ cho sinh hoạt với các thiết bị công nghiệp phục vụ cho sản xuất.Tất cả chúng đều đang phục vụ đắc lực cho cuộc sống của con người . Đặc biệt , từ khi kỹ thuật số ra đời đã mở ra một cuộc cách mạng mới cho ngành điện tử. Các thiết bị trở...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án thiết kế mạch: ADC xấp xỉ đều TR ỜN Q N N O N N *********** Ế ẾM Đề bài : ADC XẤP XỈ Ề G.V hướng dẫn : Thầy Nguyễn Viết Nguyên. Nhóm sinh viên : Lời nói đầu --------&---------- Kỹ thuật điện tử đã và đang bùng nổ một cách mạnh mẽ , x âm nhập vào mọi lĩnh vực của cuộc sống con người .Chúng ta có thể bắt gặp ở khắp mọi nơi các thiết bị điện tử ,từ các thiết bị dân dụng phục vụ cho sinh hoạt tới các thiết bị công nghiệp phục vụ cho sản xuất.Tất cả chúng đều đang phục vụ đắc lực cho cuộc sống của con người . Đặc biệt , từ khi kỹ thuật số ra đời đã mở ra một cuộc cách mạng mới cho ngành điện tử. Các thiết bị trở nên nhỏ gọn hơn , nhiều tình năng hơn, tiêu thụ công suất ít hơn và độ tin cập cao hơn nhiều . Sự bùng nổ của ngành công nghiệp vi điện tử , chế tạo IC , các bộ vi xử lý , vi điều khiển đã thay thế được phần lớn các khối chức năng trong mạch điện , làm giảm đi rất nhiều công sức cho người thiết kế cũng như bảo trì , bảo dưỡng. Bên cạnh đó những chiếc máy vi tính, máy CD, máy VCD, truyền hình số...cho đến các băng đĩa CD đã dần dần thay thế các máy và băng từ tín hiệu tương tự (analog) bởi bộ phận dải rộng, độ chính xác cao và dễ dàng trong quá trình xử lý tín hiệu. Tuy nhiên trong cuộc sống hằng ngày chúng ta lại thường tiếp xúc với những tín hiệu tương tự nhiều hơn. Ví dụ: Điện thoại, sóng đài truyền hình, dòng điện sinh hoạt, âm thanh...Vì thế phải cần có một sự chuyển đổi tín hiệu tương tự (analog) – số (digital) để xử lý dữ liệu, sau đó chuyển đổi ngược lại từ số (digital) – tương tự (analog) để đưa vào điều khiển, khống chế thiết bị. Đó là những lý do để chúng em thực hiện đề tài này. Mục đích, yêu cầu của đề tài: 1. Nguyên lý ADC đếm, xây dựng cấu trúc khối thực hiện đếm từ trạng thái ban đầu Zx = 0. 2. Thiết lập mạch điện nguyên lý với số kết quả Zx thể hiện ở mã nhị phân 8 bit, Ux là điện áp một chiều..... ±16V Có mạch báo dấu Ux , nguồn điện áp tham chiếu Uref = 16V, Rnguồn = 0.02 Ohm ; Các số liệu khác tự chọn. Tuy nhiên do khả năng có hạn cũng như những hạn chế về mặt kỹ thuật , đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót . Rất mong thầy và các bạn góp ý để được hoàn thiện hơn . Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Viết Nguyên đã có những chỉ dẫn giúp chúng em hoàn thành đồ án này. Nhóm sinh viên. P ẦN : iỚ D VÀ Á P N P ÁP B ẾN Ổ N Ự - SỐ A – B ẾN Ổ N Ự - SỐ ( D ): 1. ổng quát. Biến đổi tương tự – số (analog – digital) là thành phần cần thiết trong việc xử lý thông tin và các cách điều khiển sử dụng phương pháp số. Tín hiệu thực ở Analog. Một hệ thống tiếp nhận dữ liệu phải có các bộ phận giao tiếp Analog – Digital (A/D). Các bộ chuyển đổi tương tự số, viết tắt là ADC thực hiện hai chức năng cơ bản là lượng tử hóa và mã hóa. Lượng tử hóa là gán cho những mã nhị phân cho từng giá trị rời rạc sinh ra trong quá trình lượng tử hóa. 1.1. Quan hệ In – Out: Biến đổi AD có tính chất tỉ lệ. Tín hiệu vào Analog được biến đổi thành một phân số X bằng cách so sánh với tín hiệu tha m chiếu Vref. Đầu ra của bộ ADC là mã của phân số này. Bất kỳ một sai số tín hiệu V ref nào cũng sẽ dẫn đến sai số mức ra, vì vậy người ta cố gắn giữ cho Vref càng ổn định càng tốt. Quan hệ vào ra các khối ADC. Nếu bộ ADC xuất mã ra gồm n bit thì số mức ra rời rạc là 2n. Đối với quan hệ tuyến tính, tần số vào được lượng tử hóa theo đúng mức này. Mỗi mức như vậy là một tín hiệu analog được phân biệt với hai mã kế tiếp nhau, nó chính là kích thước của LSB (Least Significant Bit). Q= LSB = FS/2N Trong đó : : Lượng tử Q LSB : bit có trọng số thấp nhất : giá trị toàn thang FS Tất cả các giá trị analog của lượng tử Q được biểu diễn bởi mã số, mà mã này tương ứng với giá trị trung bình của lượng tử (có thể hiểu là giữa khoảng LSB) gọi là mức ngưỡng. Các giá trị Analog nằm trong khoảng từ mức ngưỡng sai biệt đi ± ½ LSB vẫn được thể hiện bằng cùng một mẫu, đó là sai số lượng tử hóa. Sai số này có thể sẽ giảm đi bằng cách tăng số bit trong mã ra bộ ADC. Quan hệ vào ra. 1.2. ộ phân giải: Nếu mạch điện có 4 bộ so sánh, ngõ ra digital sẽ có 5 mức giá trị. Tương tự nếu mạch điện có 7 bộ so sánh thì sẽ có 8 mức giá trị có thể ở ngõ ra digital, khoảng cách giữa các mức tín hiệu trong trường hợp 8 mức sẽ nhỏ hơn trường hợp 4 mức. Nói cách khác, mạch chuyển đổi với 7 bộ so sánh có giá trị digital ngõ ra “mịn” hơn khi chỉ có 4 bộ, độ “mịn ” càng cao tức độ phân giải (resolution) càng lớn. Khái niệm độ phân giải được dùng để chỉ số bit cần thiết để chứa hết các mức giá trị digital ngõ ra. Trong trường hợp có 8 mức giá trị ngõ ra, chúng ta cần 3 bit nhị phân để mã hóa hết các giá trị này, vì thế mạch chuyển đổi ADC với 7 bộ so sánh sẽ có độ phân giải là 3 bit. Một cách tổng quát, nếu một mạch chuyển đổi ADC có độ phân giải n bit thì sẽ có 2 n mức giá trị có thể có ở ngõ ra digital. Để tạo ra một mạch chuyển đổi flash ADC có độ phân giải n bit, chúng ta cần đến 2n-1 bộ so sánh, giá trị này rất lớn khi thiết kế bộ chuyển đổi ADC có độ phân giải cao, vì thế các bộ chuyển đổi flash ADC thường có độ phân giải ít hơn 8 bit. Độ phân giải liên quan mật thiết đến chất lượng chuyển đổi ADC, việc lựa chọn độ phân giải phải phù hợp với độ chính xác yêu cầu và khả năng xử lý của bô điều khiển. Trong 2 mô tả một ví dụ “số hóa” một hàm sin analog thành dạng digital. 1.3. ộ chính xác: Cùng một bộ chuyển đổi ADC nhưng có người muốn dùng cho các mức điện áp khác nhau, ví dụ ngư ...