Luận Văn Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC

TÊN ĐỀ TÀI: Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC​

Information



MỤC LỤC


I. Tổng quan về biến đổi tương tự-số (ADC) 3

II. Các phương pháp biến đổi tương tự – số (ADC) 5

2.1. Phương pháp song song 5

2.2. Phương pháp song song cải biến 7

2.3. Phương pháp trọng số 9

2.4. Phương pháp số 10

2.4.1. Phương pháp bù 10

2.4.2. Phương pháp điện áp răng cưa: 11

2.4.3. Phương pháp tích phân kép: 12

2.4.4. Hiệu chỉnh tự động điểm không: 14

III. Sai số trong biến đổi tương tự – số (ADC) 15

3.1. Sai số tĩnh 15

3.2. Sai số động: 16

3.3. Sai số bù, sai số tăng ích và sai số tuyến tính 17


MỞ ĐẦU

Trong ba thập kỷ qua, kỹ thuật xử lý thông tin đó phỏt triển mạnh. Hệ thống truyền tin được tổ chức theo các lớp chức năng: định dạng và mó hoỏ nguồn tin, điều chế, mó hoỏ kờnh, ghộp kờnh và đa truy nhập, trải phổ tần số, mật mó hoỏ và đồng bộ. Hiện nay, các mạch số, chuyển mạch, hệ thống truyền dẫn, và các thiết bị lưu trữ là một trong những lĩnh vực phát triển mạnh mẽ nhất trong công nghệ điện tử. Do cáp quang có băng tần hầu như không giới hạn nên hệ thống viễn thông số đang chuyển biến dần ngành công nghiệp điện thoại và tạo nên sự hội tụ nhanh chóng của thông tin thoại, số liệu và thông tin hình ảnh (video).

Việc truyền dẫn tín hiệu truyền thông hầu hết được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đó tín hiệu tự nhiên (thoại, số liệu, hình ảnh, .) lại biến thiên liên tục theo thời gian, nghĩa là tín hiệu tự nhiên có dạng tương tự. Để phối ghép giữa nguồn tín hiệu tượng tự và các hệ thống xử lý số, người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự-số (ADC: Analog Digital Converter) và ngược lại là chuyển đổi số-tương tự (DAC: Digital Analog Conver).

Bài viết này sẽ trỡnh bày lý thuyết tổng quan và phõn tớch cỏc kĩ thuật biến đổi đồng thời đỏnh giỏ sai số trong biến đổi tương tự - số ADC.

I. Tổng quan về biến đổi tương tự-số (ADC)

Biến đổi tương tự - số ADC là biến đổi điện áp vào (giá trị tương tự) thành các số (giá trị số) tỷ lệ với nó. Về nguyên tắc có ba phương pháp biến đối tương tự–số khác nhau như sau: phương pháp song song, phương pháp trọng số và phương pháp số.

Sau đây sẽ xem xét nguyên tắc làm việc của bộ biến đổi tương tự – số (ADC):







Hình 1. Sơ đồ khối bộ biến đổi tương tự - số ADC

Nguyên tắc:

Tín hiệu tương tự được đưa đến một mạch lấy mẫu, tín hiệu ra mạch lấy mẫu được đưa đến mạch lượng tử hoá làm tròn với độ chính xác:  .

Sau mạch lượng tử hoá là mạch mã hoá. Trong mạch mã hoá, kết quả lượng tử hoá được sắp xếp lại theo một quy luật nhất định phụ thuộc vào loại mã yêu cấu trên đầu ra bộ chuyển đổi.

Trong nhiều loại ADC, quá trình lượng tử hoá và mã hoá xảy ra đồng thời, lúc đó không thể tách rời hai quá trình đó.

Sau đây sẽ xem xét cụ thể nhiệm vụ cơ bản của các khối chức năng trong sơ đồ khối trình bày như hình vẽ số 1:

Mạch lấy mẫu có nhiệm vụ:

- Lấy mẫu tín hiệu tương tự tại những thời điểm khác nhau tức là rời rạc hoá tín hiệu về mặt thời gian.

- Giữ cho biên độ điện áp tại các thời điểm lấy mẫu không đổi trong quá trình chuyển đối tiếp theo (quá trình lượng tử hoá và mã hoá). (hình 2)

Mạch lượng tử hoá làm nhiệm vụ rời rạc hoá tín hiệu tương tự về mặt biên độ. Như vậy, nhờ quá trình lượng tử hoá, một tín hiệu tương tự bất kỳ được biểu diễn bởi một số nguyên lần mức lượng tử. Tức là: