Đồ án Thiết kế mạch tương tự và mạch số

Mô hình trên được lắp có chức năng mở rộng và dùng đèn 7 Diode phát quang dễ đọc, có thể đo được các loại R-C. - Chỉ thị cực tính âm dương tự động. - Tự động điều chỉnh tăng giảm. - Độ phi tuyến của bộ biến đổi tương tự - số trong khoảng 1 digit (0,05%). - Trở kháng vào khoảng 10M. - Có thể sử dụng bộ phát sóng và bộ tạo điện áp chuẩn để sử dụng cho các mục tiêu khác.

doc29 trang | Chia sẻ: diunt88 | Lượt xem: 3786 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế mạch tương tự và mạch số, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
đồ án môn học Thiết kế mạch tương tự và mạch số Phần I: Mạch tương tự. Hãy thiết kế mạch tạo xung vuông 1 cực tính. Xung vuông có biên độ 10V, tần số xung 1KHz ( 10KHz. Nguồn lấy từ mạng  qua chỉnh lưu và ổn áp. Phần II: Mạch số. Thiết kế mạch đo điện áp, dòng điện chỉ tại số với các yêu cầu thang đo; U = 0,5 ( 5V và 5 ( 50V. I = 0,5 ( 5mA và 5 ( 50mA. Phần I - Mạch tương tự Mạch tạo xung vuông một cực tính. 1-1. Sơ đồ khối. 1-1-1. Biến áp nguồn; Biến áp nguồn thực hiện nhiệm vụ biến đổi nguồn điện áp xoay chiều của mạng điện (UV = 220V/ 50Hz) thành nguồn xoay chiều với các mức điện áp (U () khác nhau, tương ứng với số vòng dây của cuộn thứ cấp biến áp mà điện áp có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu(UV ( U (). Biến áp còn có chức năng ngăn cách mạch chỉnh lưu với mạng điện về một chiều. 1-1-2. Bộ chỉnh lưu và ổn áp; Gồm có mạch chỉnh lưu và mạch ổn áp. Mạch chỉnh lưu làm nhiệm vụ nắn dòng xoay chiều thành dòng một chiều, sau đó lọc bỏ thành phần xoay chiều - giữ lại thành phần một chiều rồi đưa qua mạch ổn áp. Tại đây nguồn điện sau khi được chỉnh lưu và lọc thành phần xoay chiều để cấp cho bộ tạo xung. 1-1-3. Bộ tạo xung; Thực hiện chức năng tạo ra dao động xung. Chức năng này được thực hiện bởi mạch đơn dùng Transistor (hoặc Op-amp, mạch định thì hay các cổng Logic) để tạo điện áp ở đầu ra liên tục chuyển qua lại giữa hai mức cao và thấp. Nghĩa là mạch cho ra một dãy xung vuông góc với những thông số đặc trưng xác định trước. 1-2. Những phần tử cơ bản thực hiện chức năng các khối. 1-2-1. Biến áp nguồn. Là một biến áp với cuộn dây thứ cấp có điểm giữa. Tỉ số biến áp là; KBA =  =  ( 20. Trong đó; K: là hệ số biến áp. W1 và W2: là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. W1 = 2W2. 1-2-2. Bộ chỉnh lưu và ổn áp. + Mạch chỉnh lưu gồm các phần tử Mạch chỉnh lưu hai pha dùng 2 Đi-ôt. Tụ lọc. + Mạch ổn áp gồm các phần tử; IC ổn áp 7810. Các điện trở. 1-2-3. Mạch chỉnh lưu và ổn áp. 1-2-4. Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu và ổn áp. Điện áp xoay chiều hình sin 220V/ 50Hz đưa vào sơ cấp biến áp (hình -1), được cảm ứng sang thứ cấp biến áp, rồi cho ra điện áp xoay chiều tương ứng ở hai đầu A và B (điện áp ra phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn thứ cấp biến áp). Bên thứ cấp biến áp, điện áp ra được đưa vào mạch để nắn và cho ra dòng một chiều với điện áp nhỏ , giả sử ở bán kỳ dương - đầu A dương. Dòng điện qua đi-ôt D1 , vào IC ổn áp, qua R1 về điểm giữa nối mát (0V) của thứ cấp biến áp kín mạch. ở bán kỳ âm của dòng điện xoay chiều, đầu B dương. Dòng điện qua đi-ôt D2 , vào IC ổn áp, qua R1 về điểm giữa nối mát (0V) của thứ cấp biến áp kín mạch. Ta có đồ thị nắn như sau; Dòng nắn là những xung liên tục ngược pha nhau, vì cả 2 chu kỳ đều có dòng qua R1 nối với mát ở điểm giữa của cuộn thứ cấp biến áp nguồn. Gọi là nắn cả chu kỳ điện xoay chiều (chỉnh lưu toàn sóng cân bằng). Tụ C ở đây làm nhiệm vụ lọc nguồn (lọc bỏ thành phần xoay chiều giữ lại thành phần xoay chiều). Điện áp ở điểm D là điện áp đã được lọc bỏ thành phần xoay chiều đưa tới IC ổn áp. IC ổn áp 7810 làm nhiệm vụ ổn áp - ổn định điện áp 10V một chiều cung cấp cho mạch tạo xung làm việc. 1-2-5. Nguyên lý đầy đủ. 1-3. Mạch tạo xung vuông một cực tính. 1-3-1. Các thông số đặc trưng của tín hiệu xung. Các tín hiệu có biên độ biến đổi theo thời gian được chia làm hai loại cơ bản là; Tín hiệu liên tục và Tín hiệu gián đoạn. ở đây thực hiện nghiên cứu tín hiệu gián đoạn. Tín hiệu gián đoạn được gọi là tín hiệu xung hay tín hiệu số. Trong đồ án này thực hiện thiết kế mạch tạo xung vuông một cực tính. Tín hiệu xung được xem như là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu gián đoạn, biên độ của nó chỉ có 2 giá trị là mức cao (H) và mức thấp (L). Thời gian để chuyển từ mức có biên độ thấp lên mức có biên độ cao hay ngược lại là rất ngắn và được xem như tức thời. Tín hiệu xung được định nghĩa như sau; “Tín hiệu xung điện áp hay xung dòng điện là những tín hiệu có thời gian tồn tại rất ngắn, có thể so sánh với quá trình quá độ trong mạch điện mà chúng tác dụng”. Trong thực tế, các xung vuông không có dạng lý tưởng như dạng xung ở (Hình-5). Bởi khó có một tín hiệu vuông nào đường biên độ tăng và giảm thẳng đứng(ứng với thời gian hay giảm là t = 0). Do vậy theo dạng xung ở (Hình-6), thì khi tăng điện áp sẽ có thời gian trễ (tr) gọi là độ rộng sườn trước và ngược lại, khi giảm điện áp cũng sẽ có thời gian trễ (tf) gọi là độ rộng sườn sau. Độ rộng sườn trước và độ rộng sườn sau là thời gian biên độ xung tăng hay giảm trong khoảng từ (0,1Vm) đến (0,9Vm). Thời gian xung có biên độ từ (0,9Vm) đến (Vm) ứng với đoạn đỉnh của xung gọi là (tp). Độ rộng xung thực tế là; Độ sụt đỉnh ((V) là độ giảm biên độ ở phần đỉnh xung. Xung vuông là dạng dãy xung thường gặp nhất trong kỹ thuật điện tử. Các thông số đặc trưng cho dãy xung gồm; Biên độ; UM = H - L. (H là mức cao, L là mức thấp). Độ rộng xung; tx (là thời gian ứng với điện áp cao). Thời gian nghỉ; tn (là thời gian ứng với điện áp thấp). Chu kỳ; T = tx + tn. Tần số; F = . Ngoài ra còn có 2 thông số phụ đặc trưng khác là; Hệ số lấp đầy; y = . Độ rỗng (hổng); Q =  = . 1-3-2. Mạch tạo xung vuông một cực tính. Mạch tạo xung vuông một cực tính hay còn gọi là mạch đa hài có hai trạng thái ( T1 bão hoà - T2 ngưng hay T1 ngưng - T2 bão hoà). Nhưng khi nó hoạt động thì ở đầu ra luôn có một trạng thái ổn định. Bình thường khi mạch tạo xung vuông một cực tính được cấp nguồn sẽ ở trạng thái ổn định và sẽ mãi ở trạng thái này không có tác động gì từ ngoài vào. Khi ngõ vào nhận một xung kích thích, thì mạch sẽ đổi trạng thái và tạo ra một xung đơn vuông góc ở ngõ ra, với độ rộng xung ra sẽ tuỳ thuộc vào các thông số của RC được thiết kế trong mạch. Sau thời gian có xung ra, mạch tạo xung vuông một cực tính sẽ tự trở về trạng thái ổn định ban đầu. Mạch tạo xung vuông một cực tính rất thông dụng trong lĩnh vực tự động điều khiển, trong các thiết bị điện tử và điện tử công nghiệp. Mạch một cực tính có thể thực hiện bằng nhiều cách như; dùng Transistor, Op-Amp, vi mạch định thì hay các cổng Logic. Trong đồ án này thực hiện phân tích và thiết kế mạch tạo xung vuông một cực tính dùng Transistor. 1-3-3. Sơ đồ nguyên lý của mạch ở hai trạng thái. 1-3-4. Nguyên lý làm việc. - Trạng thái ổn định (Hình - 7). Khi có điện áp cấp cho mạch thì tụ C tức thời nạp qua điện trở RC2, để tạo ra dòng điện đủ lớn cấp cho cực B1, do đó T1 sẽ chạy ở trạng thái bão hoà. Lúc đó dòng IC1 qua RC1 đủ lớn để tạo sụt áp và điện áp tại chân C của T1 lúc này là; UC1 = UCE ( 0,2V. Cầu phân áp RB 2 và RB sẽ tạo ra điện áp phân cực cho T2 ngưng dẫn vì UB 2 < 0V. Sau khi tụ nạp đầy sẽ có điện áp như hình vẽ và điện áp trên tụ trị số là; UC = UCC - UBE ( UCC. Khi tụ đã nạp đầy thì dòng nạp qua tụ là bằng 0, nhưng T1 vẫn chạy ở trạng thái bão hoà vì vẫn còn dòng IB1 qua RB1 để cấp phân cực cho B1. ở trạng thái này hai Transistor sẽ chạy ổn định nếu không có tác dụng từ bên ngoài. - Trạng thái tạo xung (Hình - 8). Khi ngõ vào UI nhận xung kích âm, qua tụ Ci sẽ làm điện áp UB1 giảm làm cho T1 đang chạy ở trạng thái bão hoà chuyển sang trạng thài ngưng dẫn, lúc này IC1 = 0, điện áp UC1 tăng cao qua cầu phân áp RB2-RB0 sẽ phân cực cho T2 chạy bão hoà và điện áp tại chân C lúc này là; UC2 = UCE ( 0,2V. Điều này làm cho tu C có chân mang điện áp dương (+) coi như nối mát, điện áp âm này sẽ được phân cực ngược cho B1 và làm cho T1 tiếp tục ngưng dẫn, mặc dù đã hết cung kích ở đàu vào. Lúc đó, tụ C phóng điện qua điện trở RB1 và T2 từ chân C xuống chân E. Trong thời gian này T2 bão hoà và T1 ngưng dẫn nên điện áp ở chân C và B của hai Transistor đổi ngược lại - chính là xung điện ở đầu ra. Sau khi tụ C phóng làm mất điện áp âm đặt vào chân B1 của T1, làm cho T1 không còn ở trạng thái ngưng dẫn nữa mà chuyển sang trạng thái bão hoà như lúc ban đầu. Khi T1 trở lại trạng thái bão hoà thì điện áp đặt vào chân C của T1 là; UC1 = UCE = 0,2V. Nên T2 lúc này lại mất phân cực và tiếp tục chuyển sang trạng thái ngưng dẫn như lúc ban đầu. Thời gian tạo xung của mạch tạo xung vuông một cực tính là thời gian phóng điện của tụ C qua RB1. Sau thời gian này, mạch tự trở lại trạng thái ban đầu - là trạng thái ổn định. Ngoài nguyên lý mà 2 trạng thái đã phân tích và để đảm bảo việc thay đổi tần số theo dải tần 1KHz ( 10KHz mà đồ án đưa ra, thì phương án thiết kế phải thực hiện là giảm trị số của tụ C và tăng trở kháng của điện trở RB1. Để tăng trở kháng của điện trở RB1, thì thực hiện bằng cách mắc thêm một biến trở VR vào sau điện trở RB1 nối với nguồn, để điều chỉnh tần số ra theo yêu cầu của giải tần. 1-3-5. Dạng sóng ở các chân. Hình - 9a ; Biểu diễn điện áp ngõ vào UI, , trước thời điểm này là trạng thái ổn định. Hình - 9b ; Là dạng điện áp UB1, khi có xung kich làm cho T1 ngưng, tụ C phóng điện áp âm nên UB1 có điện áp âm ( -UCC và tụ C phóng điện qua RB1 làm điện áp âm giảm dần theo hàm số mũ. Thời gian phóng của tụ C chính là thời gian tạo xung ở ngõ ra. Hình - 9c ; Là trạng thái ổn định khi UC1 = 0,2V (bão hoà), ở trạng thái tạo xung UC1 = UCC (ngưng dẫn) nên T1 có xung vuông (+) ra và ngược lại, T2 có xung vuông (-) ra, độ rộng xung là tX ở (Hình - 9d). 1-3-6. Điều kiện và thông số kỹ thuật. Để cho mạch tạo xung vuông một cực tính hoạt động đúng theo nguyên lý phải thoả mãn điều kiện là T1 bão hoà với; IC1 =  (  (với UCE ( 0,2V). IB1 =  (  (với UBE ( 0,8V). Muốn T1 bão hoà phải có; IB1 >  Thường chọn : IB1 = k ( k là hệ số bão hoà sâu và k = 2(4). a). Cách tính độ rộng xung. Trong thời gian ổn định, tụ C nạp điện qua RC1 với hằng số thời gian nạp là: (nạp = RC1.C Điện áp nạp trên tụ tăng theo hàm số mũ bởi công thức; UC(t) = UCC.(1-e-t/( ) Suy ra: UC(t) = UCC - UCC. e-t/( Điện áp trên tụ tăng từ 0V đến UCC. Khi có xung âm đặt vào cực B1 thì tụ C phóng điện qua RB1 với hằng thời gian phóng là; (phóng = RB1.C Điện áp trên tụ khi phóng giảm theo hàm số mũ bởi công thức; UC(t) = UCC.(1- e-t/( ) Do cực (+) của tụ C coi như nối mát qua chân C2 của T2, thì khi T2 bão hoà tụ C sẽ phóng điện áp âm (-UCC) và điện áp trên tụ tăng từ (-UCC) lên (0V), rồi sau đó tiếp tục nạp lên từ (0V) đến (+UCC). Cứ như vậy đường phóng và nạp của tụ sẽ biến thiên như (hình-10) và được giới hạn từ (-UCC) lên (+UCC). Đường biểu diễn điện áp trên tụ sẽ được tính theo công thức; UC(t) = UCC - 2UCC. e-t/( Khi UC(t) = 0V là hết thời gian phóng của tụ và mạch trở lại trạng thái ổn định. Thời gian này chính là thời gian tạo xung ở ngõ ra, còn gọi là độ rộng xung (tX); Ta có: UC(t) = 2UCC. e-t/( ( e-t/( =  Suy ra:  = ln2 ( tX = ( . ln2 Thay ( = RB1.C và ln2 = 0,69 Vậy suy ra: tX = 0,69.RB.C (là độ rộng xung và cũng là thời gian ứng với điện áp cao). Tương tự suy ra: tn = 0,69.RB.C (là độ rộng xung và cũng là thời gian ứng với điện áp thấp). Như vậy về độ rộng xung thì ta có; tX = tn. Do đó suy ra chu kỳ dao động là; T = tX + tn = 0,69.(RB.C + RB.C) = 2. 0,69. RB. C. T ( 1,4. RB.C. Suy ra tần số của xung vuông một cực tính là;  Muốn thay đổi độ rộng xung (tX), ta có thể thay đổi RB1 hay trị số tụ C, trong đó RB1 bị giới hạn bởi điều kiện bão hoà của T1 nên người ta thường chỉ thay đổi tụ C. b). Biên độ xung ra. ở trạng thái ổn định, T1 bão hoà - T2 ngưng, ta có; UC1 = UCE ( 0,2V và UC2 ( UCC ở trạng thái tạo xung, T1 ngưng - T2 bão hoà, ta có; UC1 ( UCC  = UX (do mạch phân áp) và UC2 = UCE = 0.2V Như vậy, biên độ xung vuông dương do T1 tạo ra là; U01 = UX - 0,2V ( UX Biên độ xung vuông âm do T2 cho ra là; U02 = UCC - 0,2V ( UCC c). Thời gian phục hồi. Theo sơ đồ trạng thái thì trạng thái ổn định là trạng thái T1 bão hoà - T2 ngưng dẫn ; trạng thái tạo xung là trạng thái T1 ngưng dẫn - T2 bão hoà. Sau khi xong thời gian tạo xung (tX) thì T2 sẽ trở lại trạng thái ngưng dẫn. Trong thực tế, mạch chưa trở về trạng thái ổn định ngay, vì lúc đó tụ C lại nạp điện qua RC2 làm UC2 tăng lên theo hàm số mũ, chứ không tăng tức thời như hình vuông. Thời gian này được gọi là thời gian hồi phục (th). Hằng số thời gian nạp của tụ là: (nạp = RC2.C Tụ nạp đầy trong thời gian (5(), nhưng thường chỉ tính là: th ( 4(nạp = 4RC2.C d). Thời gian phân cách. Do có thời gian hồi phục (th) để mạch tạo xung vuông 1 cực tính trở lại trạng thái ổn định, nếu tín hiệu xung ở ngõ vào là tín hiệu liên tiếp nhau có tần số xung kích là fi, chu kỳ kích là Ti, thì chu kỳ Ti phải thoả mãn điều kiện là: Ti > tX + th Điều kiện này là khoảng cách ngắn nhất giữa 2 xung kích phải lớn hơn độ rộng xung tX và thời gian th. Thời gian (tX + th) gọi là thời gian phân cách tf . Ta có : Ti > tf (với tf = tX + th ) 1-3-7. Tình toán mạch. - Tính điện trở chân C. Khi mạch chạy ở chế độ bão hoà sẽ có; UC = UCC ( 0,2V. IC = IL = 10mA. Và hệ số khuếch đại dòng: (= 100. Do vậy (RC) được tính theo công thức; . (Chọn trị số chuẩn cho RC = 1K(). - Tính điện trở phân cực RB.. Để cho Transistor dẫn bão hoà, thường chọn hệ số bão hoà sâu là: K = 3. Ta có;  Nên điện trở RB được tính với điện áp phân cực bão hoà là: UBE = 0,8V.  Chọn trị số tiêu chuẩn là: RB = 33K(. - Tính trị số tụ C. Vì chu kỳ dao động của mạch là; T ( 1,4. RB . C. Nên áp dụng công thức:  Suy ra:  Để tính trị số của tụ C, thì phải tìm tần số dao động không đổi - trung nhất trong dải tần từ 1KHz ( 10KHz của mạch tạo xung vuông một cực tính. Do vậy ta phải tính tần số trung bình của dải tần. Tần số trung bình là: Ta có; fMin = 1KHz = 1000Hz. fMax = 10KHz= 10000Hz. Nên suy ra:  Do vậy ta có:  Lấy số làm tròn của tụ điện là; C = 0,004(F. - Tính trị số biến trở VR. Theo yêu cầu đồ án dải tần ở đầu ra của mạch là từ (1KHz ( 10KHz), thì biến trở sẽ làm việc ở mức Min với tần số ra là 1KHz và ở mức Max với tần số ra là10KHz. Mà trị số RB lại tỉ lệ nghịch với tần số (f ) nên ta có hai trường hợp là: +) Tần số là fMin khi RB Max. +) Tần số là fMax khi RB Min. Do đó ta có:   Nên suy ra: VR = RB Max - RB Min = 180( - 20( = 160(. - Biên độ xung ra. ở trạng thái ổn định, T1 bão hoà - T2 ngưng, ta có; UC1 = UCE ( 0,2V và UC2 ( UCC ở trạng thái tạo xung, T1 ngưng - T2 bão hoà, ta có;  (do mạch phân áp) và UC2 = UCE = 0.2V Như vậy, biên độ xung vuông dương do T1 tạo ra là; U01 = 9,7V - 0,2V = 9,5V ( 9,7V. Biên độ xung vuông âm do T2 cho ra là; U02 = 10V - 0,2V = 9,8V ( 10V. 1-3-7. Sơ đồ nguyên lý đầy đủ. Phần II - Mạch số Mạch đo điện áp và dòng điện II-1. Sơ đồ khối. II-1-1. Chức năng của các khối Mã hoá: làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu đầu vào từ tương tự thành tín hiệu số. Giải mã: giải mã tín hiệu số thành mã hiển thị trên đầu ra Hiển thị: đưa ra kết quả của phép đo và được hiển thị trên bảng LED 7 thanh II-1-1-1. Mã hoá. Ngày nay việc gia công, truyền đạt tín hiệu cũng như quá trình điều khiển và chỉ thị phần lớn được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đó tín hiệu tự nhiên lại biến thiên theo thời gian nghĩa là tín hiệu tự nhiên có dạng tương tự. Để phối ghép giữa nguồn tín hiệu tương tự với các hệ thống sử lý số, người ta dùng các mạch chuyển đổi như; Tương tự - Số (ADC - Analog Digital Converter). hay Số - Tương tự (DAC - Digital Analog Conveter) . Nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang dạng số hoặc trong trường hợp cần thiết đổi tín hiệu số sang dạng tương tự. Quá trình biến đổi một tín hiệu tương tự sang dạng số được minh hoạ bởi đạc tính truyền đạt trên (hình-1). Tín hiệu tương tự UA được chuyển thành một tín hiệu có dạng bậc thang đều. Với đặc tính truyền đạt như vậy, một phạm vi giá trị của UA được biểu diễn bởi một giá trị đại diện số thích hợp. Các giá trị đại diện số là các giá trị rời rạc (Hình-1). Có nhiều cách biểu diễn giá trị rời rạc đó. Cách biểu diễn theo hệ thập phân thường dùng để chỉ thị số đo. Trường hợp, sau mạch biến đổi AD là các thiết bị số, thì thường dùng hệ đếm cơ số 2 (mã nhị phân) để biểu diễn tín hiệu số như trên. Một cách tổng quát, gọi tín hiệu tương tự là SA (UA), tín hiệu số là SD (UD), SD được biểu diễn dưói mã nhị phân như sau: SD = bn-1. 2n-1 + bn-2. nn-2 +… + b0. 20. Trong đó; +bK = 0 hoặc 1 (với k = 0 đến k = n-1); được gọi là Bit. +bn-1 ; được gọi là Bit, có nghĩa lớn nhất (MSB - most significat bit), tương ứng với cột đứng đầu bên trái của dãy mã số. Mỗi biến đổi giá trị của MSB ứng với sự biến đổi của tín hiệu là nửa dài làm việc. +b0 ; gọi là Bit, có nghĩa nhỏ nhất (LSB - least significat bit), tương ứng với cột đứng đầu bên phải của dãy mã số. Mỗi biến đổi của tín hiệu là một mức lượng tử (1 nấc của hình bậc thang). Với một mạch biến đổi có N bit, tức N số hạng trong dãy mã nhị phân (ví dụ hình-1. N=3) thì mỗi nấc trên hình bậc thang chiếm một giá trị:  (2.1) Trong đó: UAm; là giá trị cực đại cho phép của điện áp tương tự ở đầu vào ADC. Giá trị của ULSB hoặc Q gọi là nức lượng tử. Do tín hiệu số là tín hiệu rời rạc, nên trong quá trình chuyển đổi AD xuất hiện một sai số gọi là sai số lượng tử hoá, được xác định như sau:  (2.2) Khi chuyển đổi AD phải thực hiện việc lấy mẫu tín hiệu tương tự. Để đảm bảo khôi phục tín hiệu một cách trung thực, tần số lấy mẫu (fM) phải thoả mãn điều kiện sau:  (2.3) Trong đó: FthMax; là tần số cực đại của tín hiệu. B; là dải tần số của tín hiệu. Theo quy định lấy mẫu, nếu điều kiện (2.3) thoả mãn thì không có sự trùng lặp giữa phổ cơ bản (phổ tín hiệu vào) và các thành phần phổ khác sinh ra do quá trình lấy mẫu (các thành phần này phân bố về hai phía của (fM) và về hai phía của bội số của (fM) và cách chúng một khoảng đúng bằng dải tần B của tín hiệu). Theo thuyết lượng tử hoá, trong quá trình lượng tử hoá sinh ra tạp âm, tạp âm này thể hiện khi thực hiện phép biến đổi ngược DAC. Do đó có thể coi quá trình lượng tử hoá âm Xta nào đó. Người ta đã chứng minh được: trong phạm vi  tạp âm lượng tử hoá được coi là tạp âm trắng. Mật độ công suất phổ của tạp âm lượng tử hoá Sta (() được xác định theo biểu thức (2.4).  (2.4) Trong đó : Q; là giá trị của một mức lượng tử. ; là giá trị trung bình-bình phương của điện áp tạp âm. Do đó công suất tạp âm trên điện trở R:  (2.5) Tỷ số tín hiệu trên tạp âm ứng với mức cực đại của điện áp tương tự UAm được xác định như sau:  (2.6) Ngoài ra khi nghiên cứu đặc tính của bộ chuyển đổi AD, cần lưu ý đến quan hệ giữa thời gian xác lập TX và tần số giới hạn fg của hệ thống:  a. Các tham số cơ bản. ( Dải biến đổi của điện áp tín hiệu tương tự ở đầu vào là khoảng điện áp mà bộ chuyển đổi AD có thể thực hiện chuyển đổi được. Khoảng điện áp đó có thể lấy trị số từ 0 đến một vị số dương hoặc âm nào đó hay cũng có thể là điện áp hai cực tính từ; -UAm ( +UAm. ( Độ chính xác của bộ chuyển đổi AD. Tham số đầu tiên đặc trưng cho độ chính xác của một ADC là độ phân biệt. Ta biết rằng trên một bộ chuyển đổi ADC là các giá trị số được sắp xếp theo quy luật của một loại mã nào đó. Các số hạng của mã số ở đầu ra (số bit trong mã nhị phân) tương ứng với dải biến đổi của điện áp vào, cho biết mức chính xác của phép chuyển đổi. Liên quan đến độ chính xác của ADC còn có những tham số khác. Đường đặc tuyến truyền đạt lý tưởng của ADC là một bậc thang để có độ trung bình bằng 1. Đường đặc tính thực có sai số lệch không, nghĩa là nó không bắt đầu ứng với giá trị của 1/2 LSB. Nó là hình bậc thang không đều do ảnh hưởng của sai số khuếch đại, của méo phi tuyến và sai số đơn điệu. Trong đó sai số khuếch đại là sai số giữa độ dốc trung bình của đường đặc tuyến thực với độ dốc trung bình của đường đặc tuyến lý tưởng. Sai số phi tuyến được đặc trưng bởi sự thay đổi độ dốc trung bình của đặc tuyến thực trong dải biến đổi của điện áp vào. Sai số này làm cho đường đặc tuyến chuyển đổi có dạng hình bậc thang không đều. Cuối cùng, sai số đơn điệu thực chất cũng do tính phi tuyến của đường đặc tuyến biến đổi gây ra, nhưng đây là trường hợp đặc biệt làm cho độ dốc của đường trung bình biến thiên không đơn điệu, thậm
Tài liệu liên quan