Kênh Tên Miền chuyên cung cấp tên miền đẹp, giá rẻ! Hãy liên hệ kỹ thuật: 0914205579 - Kinh doanh: 0912191357 để được tư vấn, hướng dẫn miễn phí, Cảm ơn quý khách đã ủng hộ trong thời gian qua!
Saturday, December 7, 2013

điện tử số


            - Với điện tử số các mạch logic với 2 mức điện áp người ta làm mạch rất đơn giản nhưng mạch điện trở nên phức tạp lên nhiều lần khi mạch điện có thể cho ra nhiều mức điện áp. Để đơn giản hóa của mạch điện sẽ làm giá thành linh kiện có giá thành sẽ thấp nên người ta áp dụng kỹ thuật tính toán theo dạng nhị phân trong các mạch số và xử lý dữ liệu.
            - Mạch điện tử với phép toán nhị phân: Để biểu diễn các giá trị của một số thì mạch điện sẽ chia ra làm nhiều mức điện áp để biểu diễn là vẫn có thể biểu diễn được, nhưng do giá thành và tốc độ làm việc, nên mạch điện biểu diễn 2 mức điện áp là đơn giản và hoạt động nhanh nhất.
                + Bit: Là đơn vị trong số nhị phân. Bit có 2 trạng thái 0 và 1, 0 là trạng thái mạch logic cho ra mức điện áp =0v, 1 là trạng thái mức điện áp =Vcc. 
                + Byte: là đơn vị cơ bản trong bộ nhớ nó gồm 8 bit nhị phân. Theo cách tính của số nhị phân thì 1 byte có thể biểu diễn được 256 trạng thái khác nhau.
                + Kbyte: là bội số của byte, nó bằng 1024 byte. Số nhị phân không giống với số mà ta thường dùng nên nó khác với cách tính thông thường và giá trị cũng có khác một chút. Vì 2^10=1024 do đó 1 kbyte=1024.
                + Mbyte:=1024*kbyte.
                +Gbyte=1024*Mbyte.





            -  Cơ số thập phân và cơ số nhị phân:
                * Cơ số 10: cứ mỗi giá trị số bên trái ta qui định giá trị của nó gấp 10 lần giá trị đơn vị số nằm bên phải. Ví dụ số 23, thì số 2 bên trái có giá trị sẽ là 20, còn 3 chỉ có giá trị là 3.
                * Cơ số hai: Cũng tương tự cách tính cơ số 10 nhưng giá trị của số nằm bên trái chỉ gấp đối giá trị đơn vị số nằm bên phải( thay vì gấp 10 như cách tính thông thường) . Ví dụ số 10B. nếu với số thập phân thì số 10 sẽ bằng mười nhưng với số nhị phân nó chỉ có giá trị là 2 mà thôi. Cách tính như sau: số 1 nằm bên phải sẽ là 1*2 và cộng với số 0*1 cho ra kết quả là 2. Có cách biểu diễn khác  
x(n-1)*2^(n-1)+...x2*2^2+x1*2^1+x0*2^0 cho cơ số nhị phân với n bit.
            - Trong thực tế khi vào từng ứng dụng cụ thể ta sẽ lần lượt qui định để cho các giá trị này sẽ có một ý nghĩa để biểu diễn hay mô những sự tương quan trong cuộc sống: Ví dụ để biểu diễn điểm ảnh ta sẽ gom 3 byte để biểu diễn màu sắc Red, Green, Blue. Hay biểu diễn ký tự A trong bảng mã ASCII ta sẽ qui định A=65, trong nhị phân A=01000001B. Sau đây là những ví dụ về cách biểu diễn số:
                + Biểu diễn sự sáng tắt của Bóng đèn: Nếu bóng đèn có 2 trạng thái là tắt và sáng thì ta có thể biểu diễn được bằng một bit và ta có thể qui định là 0= bóng đèn tắt và 1 là bóng đèn sáng. Với cách biểu diễn này ta sẽ thấy lập trình để điều khiển chớp tắt cho hộp đèn quảng cáo quả là đơn giản. Với 8 bit ta có thể điều khiển cho 8 Port, 16 bit ta có thể biểu diễn và điều khiển cho 16 port...và cứ thế. Trong vi điều khiển có lệnh setb để chúng ta cho giá trị bit=1 và clr để cho giá trị bit=0.
                + Biểu diễn ma trận chữ: Giả sử ta muốn biểu diễn Chữ A theo ma trận 8*8 như vậy ta sẽ sử dụng 8 byte để biểu diễn và điều khiển cho việc hiển thị chữ bằng các đèn LED chẳng hạn.
                + Những cách trừu tượng hơn ta có thể biểu diễn theo cách logic như 1 =ok, 0= not ok, hay 1= anh ấy yêu mình, 0= anh ấy không yêu...
            - Như vậy điện tử số là cách để chúng ta có thể biểu diễn thực tế của cuộc sống bằng các con số, cụ thể là số nhị phân trong các mạch điện tử hay trong phần tử nhớ, sự qui định này do người lập trình biểu diễn nên do đó ta sẽ thấy tại sao ta có thể nghe nhạc bằng chương trình media player từ các file chứa dữ liệu nhạc mp3, xem phim bằng file video avi...
            - Khi kêu tên ai đó ta liền nghĩ và hình dung ra được người đó ra sao, thì cũng theo cách này máy tính sẽ mô tả được một con người...

Bộ Nhớ

            - Bộ nhớ là thành phần không thể thiếu trong các bộ xử lý. Nó dùng để lưu trữ mã lệnh, dùng để xử lý dữ liệu. Nên hiểu cách hoạt động và vận hành của bộ nhớ là điều cần biết trước tiên khi bước vào lập trình.
            - Hãy nhìn vào hình bên ta sẽ thấy gì: đó là một ô cờ vua được sắp xếp  theo dạng ma trận gồm những ô theo hàng dọc và hàng ngang. Khi chơi cờ để dễ nhìn và phân biệt theo đường chéo người ta phân cách xen kẽ các ô trắng đen với nhau.
            - Bộ nhớ cũng được tổ chức theo cách này. Ta thấy theo chiều dọc có 8 hàng ô được qui định từ 1 đến 8, còn theo hàng ngang ta có 8 cột được qui định là A,B...H. Trong bộ nhớ thì hàng dọc có 8 hàng ô xem như là 8 bit của Bus dữ liệu và được qui định D0...D7 còn theo hàng ngang có 8 cột xem như 8 bit của Bus địa chỉ được qui định là địa chỉ ADR0...ADR7.  Khi lập trình hay các linh kiện số người ta qui định điểm bắt đầu là 0 chứ không phải là 1 như ta hay sử dụng.
                + Ví Dụ: Để lưu được byte giá trị vào ô nhớ G, trước tiên ta phải xuất địa chỉ ra Bus địa chỉ trước, sau đó mới đưa dữ liệu vào Bus dữ liệu và cuối cùng là dùng lệnh write hay read.
                + Vậy để Read hay Write data vào bộ nhớ thì đầu tiên ta nghĩ đến là phải biết địa chỉ để làm việc.
                + Đặc điểm nữa của bộ nhớ đó là một không gian để lưu trữ. Nó giống như một không gian rộng lớn để ta lưu trữ, do đó nó chẳng có ý nghĩa gì hết. Khi lập trình ta sẽ phải qui định và quản lý không gian lưu trữ này để nó trở thành hữu ích cho công việc. 











                                

          










            - Bộ nhớ có nhiều loại:
                + RAM: dùng để xử lý dữ liệu trong khi chương trình làm việc. Nó có thể đọc và ghi lại rất nhanh.
                + EEROM: là bộ nhớ để ghi lại những thông tin cài đặt để khi chương trình khởi động nạp lại những thông tin cài đặt để vận hành. Và khi muốn thay đổi những cài đặt thì nạp lại. Bộ nhớ loại này không bị mất dữ liệu khi cúp điện và có thể nạp lại.
                + ROM: là bộ nhớ Chỉ ghi lại một lần do đó thường dùng để lưu chương trình cho chip xử lý ngay khi sản xuất, vì ROM là bộ nhớ giá rẻ nhất.
                + Flash: giống như EEROM, chỉ khác dung lượng lớn và thường làm để lưu trữ chương trình hay data.

Mạch chuyển đổi mã

Mã hóa và giải mã là như thế nào?
Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và là tất yếu trong đời sống chúng ta. Nó được dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm,…là quy ước chung cũng có thể phổ biến cũng có thể bí mật. Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho 1 con đường, cho 1con người; dùng số trong mã số sinh viên, trong thi đấu thể thao; quy ước đèn xanh, đỏ, vàng tương ứng là cho phép đi,đứng, dừng trong giao thông; rồi viết bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp hơn là phải mã hoá các thông tin dùng trong tình báo, vv…
Thông tin đã được mã hoá rồi thì khi dũng cũng phải giải mã nó và ta chỉ giải được khi chấp nhận, thực hiện theo đúng những quy ước, điều kiện có liên quan chặt chẽ tới mã hoá. Trong mạch số, tất nhiên thông tin cũng phải được mã hoá hay giải mã ở dạng số.Trong những mục này, ta sẽ xem xét cụ thể cách thức, cấu trúc, ứng dụng của mã hoá giải mã số như thế nào.
Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính; các đường điều khiển tuỳ chọn hay dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0; có nhiều đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho mạch ở mức 1; rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa chỉ trong bộ nhớ; rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự. Tất cả các tổ hợp bit đó được gọi là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo ra các mã số gọi là mạch mã hoá (lập mã: encoder).

mạch đếm đơn giản sử dụng 74LS90+7447

Mạch sử dụng chip 74LS90 đây là chíp đếm thông dụng với 2 bộ đếm 5 và 2 tích hợp sẵn trong chip . Từ 2 bộ đếm này kết hợp với bảng trạng thái chúng ta có thể reset bộ đếm trong khoảng từ 0 đến 10 . Kết hợp nhiều chip lại chúng ta có thể đếm đến các số lớn hơn . Sau đây là ví dụ về bộ đếm thừ 00 đến 99 kết hợp 7490 với chip giải mã 7447.
Đầu vào bộ đếm lấy xung từ ic 555 hoặc từ cảm biến nếu là ứng dụng đếm sản phẩm .
Các bạn download ví dụ tham khảo theo link sau :http://www.mediafire.com/?let762w05jiarko

Mạch dao động đa hài  dùng 2 Transistor

Mạch dao động mắt mèo bao gồm 2 transistor PNP, 2 tụ, và 2 led. Mạch tự kích và 2 led luôn nhấp nháy xen lẫn nhau. Gia tăng trị số của tụ, thời giản tắt/mở của led sẽ tăng. Điện trở 680 ohm dùng để bảo vệ led.

Thiết kế mạch đồng hồ sử dụng các ic số


Mạch sử dụng các linh kiện sau :
+ 6 LED 7 đoạn Anot
+ 6 con giải mã BCD : 74LS47
+ 6 con đếm xung 10 : 74LS90
+ Một con NE7555, vài con trở 3k9,1k và 1 tụ 104 và 100uF-16V
+ Mạch nguồn 5V
1) IC giải mã BCD => LED 7 đoạn : 74LS47
+ Chân 1, 2, 6, 7: Chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC đếm.
+ Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp (0) và được nối với LED 7 đoạn.
+ Chân 8: GND.
+ Chân 16: Vcc = 5V.
+ Chân 4: Chân này không cần biết theo datasheet thì cho nó lên Vcc
+ Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được dùng để xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân).
+Chân 3: Chân này cũng thế cho nó lên Vcc = 5V
* Bảng chân lý các giá trị IO của 74LS47
Nhìn trên bảng chân lý trên ta thấy với 4 đầu vào sau khi giải mã nó cho ra 15 giá trị của mã LED 7 đoạn và hiện thị được lên LED 7 đoạn.
Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng chân lý, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H nên do đó ta phải dùng LED anot chung.
2) IC đếm 10 mã hóa BCD : 74LS90
Con TTL này cũng khá quen thuộc nó là con đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa ra BCD. Cứ mỗi 1 xung vào thì nó đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân. Khi đếm đến 10 tự nó sẽ reset và quay trở về ban đầu.
2 thông số quan trọng để thiết kế mạch đếm này là: Bảng chân lý mã hóa ra BCD và điều kiện để Reset (Trở về trạng thái ban đầu)
Trong bảng chân lý trên nó có 1 chú ý và chú ý này vô cùng quan trọng là : Đầu ra của Q0 được nối với đầu vào của CP1.
+ Mức Reset cho 74LS90.
Nó có 4 chân Reset dùng để reset hệ thống với các chân : MR1, MR2, MS1, MS2. Đưa các mức thích hợp vào các chân này thì nó sẽ tự động Reset. Sau đây là bảng mức Reset
3) IC tạo xung dao động 1s : NE7555.
NE555 tạo xung vuông với tần số f = 1HZ.
Công thức tính tần số dao động của IC
f = 1/( ln2.C1.(R3 + R4)
4) Mạch giải mã và hiện thị
5) Mô tả hoạt động
Xung kích được tạo ra từ 555 và xung này được đưa tới chân 14 của 74ls90 . Ngõ ra xung của (Q0,Q1,Q2,Q3) được đưa đến ngõ vào của IC giải mã 74Ls47
+ Đối với 2 IC đếm giây (IC1 và IC2) . Xung được cấp cho IC1, IC 1 này nó đếm giá trị của 9 xung sau khi đếm hết giá trị của 9 xung và nó cấp cho IC 2 một xung đếm. Khi đó IC1 đếm về 0 và IC 2 đếm 1 tức là được giá trị là 10. Khi đó IC 1 vẫn đếm từ 0 đến 9 và cấp tiếp tục cho IC . Khi IC2 đếm đến 5 và sang 6 thì cả hai IC 1 và 2 bị Reset hoàn toàn trở về 0. Lúc đó nó cấp cho IC đếm phút 1 xung.
+ IC đếm phút (IC3 và IC4): Khi IC3 nhận được từ IC2 nó lại bắt đầu đếm như IC đếm giây tời giá trị là 59. Nhưng mà IC đếm giây đếm được 59 thì IC đếm phút mới đếm được 1.Khi IC3 và IC4 đếm được đến 59 thì tại lúc này cả IC đếm giây cũng đến 59 thì tất cả 4 IC này bị Reset tất cả về 0. Và IC 3 cấp cho IC 5 của IC đếm giờ 1 xung.
+IC đếm giờ : (IC5 và IC6): Nhận xung từ IC 4.IC 5 được nhận xung từ IC 4 và bắt đầu cũng đếm giá trị Reset của giây và phút. IC 5 đếm đến 9 thì cấp xung cho IC 9 đếm và IC 6 chỉ đếm tới 2 và IC 5 chỉ đếm tới 3 nên tại thời điểm sang 24 tất cả các IC đếm reset về O hết.
Để tính mức độ Reset, tham khảo bảng chân lý Reset của 74LS90. Do có sự sai số của các linh kiện nên đồng hồ này sẽ có sẽ sai số.

Bộ Chuyển Đổi Số - Tương Tự : DAC

Bộ Chuyển Đổi Số - Tương Tự : DAC - Trong kỹ thuật số, ta thấy đại lượng số có giá trị xác  định là một trong hai khả năng là 0 hoặc 1, cao hay thấp, đúng hoặc sai, vv… Trong thực tế chúng ta thấy rằng một đại lượng số (chẳng hạn mức điện thế) thực ra có thể có một giá trị bất kỳ nằm trong khoảng xác định và ta định rõ các giá trị trong phạm vi xác định sẽ có chung giá trị dạng số.
Ví dụ: Với logic TTL ta có: Từ 0V đến 0,8V là mức logic 0, từ 2V đến 5V là mức logic 1
Như vậy thì bất kỳ mức điện thế nào nằm trong khoảng 0 – 0,8V đều mang giá trị số là logic 0, còn mọi điện thế nằm trong khoảng 2 – 5V đều được gán giá trị số là 1.
Ngược lại trong kỹ thuật tương tự, đại lượng tương tự có thể lấy giá trị bất kỳ trong một khoảng giá trị liên tục. Và điều quan trọng hơn nữa là giá trị chính xác của đại lượng tương tự là là yếu tố quan trọng.
Hầu hết trong tự nhiên đều là các đại lượng tương tự như nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng, … Do đó muốn xử lý trong một  hệ thống kỹ thuật số, ta phải chuyển đổi sang dạng đại lượng số mới có thể xử lý và điều khiển các hệ thống được. Và ngược lại có những hệ thống tương tự cần được điều khiển chúng ta cũng phải chuyển đổi từ số sang tương tự. Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu về quá trình chuyển đổi từ số sang tương tự -DAC (Digital to Analog Converter).
Chuyển đổi số sang tương tự là tiến trình lấy một giá trị được biểu diễn dưới dạng mã số ( digital code ) và chuyển đổi nó thành mức điện thế hoặc dòng điện tỉ lệ với giá trị số. Hình 5.1 minh họa sơ đồ khối của một bộ chuyển đổi DAC.

1.1 ÐỘ PHÂN GIẢI 
Độ phân giải (resolution) của bộ biến đổi DAC được định nghĩa là thay đổi nhỏ nhất có thể xảy ra ở đầu ra tương tự bởi kết qua của một thay đổi ở đầu vào số.
        Độ phân giải của DAC phụ thuộc vào số bit, do đó các nhà chế tạo thường ấn định độ phân giải của DAC ở dạng số bit. DAC 10 bit có độ phân giải tinh hơn DAC 8 bit. DAC có càng nhiều bit thì độ phân giải càng tinh hơn.
        Độ phân giải luôn bằng trọng số của LSB. Còn gọi là kích thước bậc thang (step size), vì đó là khoảng thay đổi của Vout khi giá trị của đầu vào số thay đổi từ bước này sang bước khác.
Dạng sóng bậc thang (hình 5.2) có 16 mức với 16 thạng thái đầu vào nhưng chỉ có 15 bậc giữa mức 0 và mức cực đại. Với DAC có N bit thì tổng số  mức khác nhau sẽ là 2N, và tổng số bậc sẽ là 2N – 1.
Do đó độ phân giải bằng với hệ số tỷ lệ trong mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của DAC.
Đầu ra tương tự = K x đầu vào số
                Với K là mức điện thế (hoặc cường độ dòng điện) ở mỗi bậc.
Như vậy ta có công thức tính độ phân giải như sau:
Với   là đầu ra cực đại ( đầy thang )
                                     N là số bit
Nếu tính theo phần trăm ta có công thức như sau:
Ví dụ như hình 5.1 ta có
 

Ví dụ 1: Một ADC 10 bit có kích thước bậc thang = 10mV. Hãy xác định điện thế đầu ra cực đại ( đầy thang ) và tỷ lệ % độ phân giải.
Giải:
DAC có 10 bit nên ta có
Số bậc là 210 – 1 = 1023 bậc
Với mỗi bậc là 10mV nên đầu ra cực đại sẽ là 10mVx1023 = 10.23V
Từ ví dụ trên cho thấy tỷ lệ phần trăm độ phân giải giảm đi khi số bit đầu vào tăng lên. Do đó ta còn tính được % độ phân giải theo công thức:
 
            Với mã đầu vào nhị phân N bit ta có tổng số bậc là 2N – 1 bậc.

1.2 ĐỘ CHÍNH XÁC  
    Có nhiều cách đánh giá độ chính xác. Hai cách thông dụng nhất là sai số toàn thang (full scale error) và sai số tuyến tính (linearity error) thường được biểu biễn ở dạng phần trăm đầu ra cực đại (đầy thang) của bộ chuyển đổi.
    Sai số toàn thang là khoảng lệch tối đa ở đầu ra DAC so với giá trị dự kiến (lý tưởng), được biểu diễn ở dạng phần trăm.
    Sai số tuyến tính là khoảng lệch tối đa ở kích thước bậc thang so với kích thước bậc thang lý tưởng.
Điều quan trọng của một DAC là độ chính xác và độ phân giải phải tương thích với nhau.


1.3 SAI SỐ LỆCH 
    Theo lý tưởng thì đầu ra của DAC sẽ là 0V khi tất cả đầu vào nhị phân toàn là bit 0. Tuy nhiên trên thực tế thì mức điện thế ra cho trường hợp này sẽ rất nhỏ, gọi là sai số lệch ( offset error). Sai số này nếu không điều chỉnh thì sẽ được cộng vào đầu ra DAC dự kiến trong tất cả các trường hợp.
     Nhiều DAC có tính năng điều chỉnh sai số lệch ở bên ngoài, sẽ cho phép chúng ta triệt tiêu độ lệch này bằng cách áp mọi bit 0 ở đầu vào DAC và theo dõi đầu ra. Khi đó ta điều chỉnh chiết áp điều chỉnh độ lệch cho đến khi nào đầu ra bằng 0V.


1.4 THỜI GIAN ỔN ĐỊNH 
    Thời gian ổn định (settling time) là thời gian cần thiết để đầu ra DAC đi từ zero đến bậc thang cao nhất khi đầu vào nhị phân biến thiên từ chuỗi bit toàn 0 đến chuổi bit toàn là 1. Thực tế thời gian ổn định là thời gian để đầu vào DAC ổn định trong phạm vi ±1/2 kích thước bậc thang (độ phân giải) của giá trị cuối cùng.
    Ví dụ:  Một DAC có độ phân giải 10mV thì thời gian ổn định được đo là thời gian đầu ra cần có để ổn định trong phạm vi 5mV của giá trị đầy thang.
Thời gian ổn định có giá trị biến thiên trong khoảng 50ns đến 10ns. DAC với đầu ra dòng có thời gian ổn định ngắn hơn thời gian ổn định của DAC có đầu ra điện thế.


1.5 TRẠNG THÁI ĐƠN ĐIỆU 
    DAC có tính chất đơn điệu ( monotonic) nếu đầu ra của nó tăng khi đầu vào nhị phân tăng dần từ giá trị này lên giá trị kế tiếp. Nói cách khác là đầu ra bậc thang sẽ không có bậc đi xuống khi đầu vào nhị phân tăng dần từ zero đến đầy thang.
Tỉ số phụ thuộc dòng:
    DAC chất lượng cao yêu cầu sự ảnh hưởng của biến thiên điện áp nguồn đối với điện áp đầu ra vô cùng nhỏ. Tỉ số phụ thuộc nguồn là tỉ số biến thiên mức điện áp đầu ra với biến thiên điện áp  nguồn gây ra nó.
    Ngoài các thông số trên chúng ta cần phải quan tâm đên các thông số khác của một DAC  khi sử dụng như: các mức logic cao, thấp, điện trở, điện dung, của đầu vào; dải rộng, điện trở, điện dung của đầu ra; hệ số nhiệt, …


2.1 DAC dùng điện trở có trọng số nhị phân và bộ khuếch đại cộng.
Hình 5.3 là sơ đồ mạch của một mạch DAC 4 bit dùng điện trở và bộ khuếch đại đảo. Bốn đầu vào A, B, C, D có giá trị giả định lần lượt là 0V và 5V.
    Bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier – Op Amp) được dùng làm bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện thế vào. Ta thấy các điện trở đầu vào giảm dần 1/2 lần điện trở trước nó. Nghĩa là đầu vào D (MSB) có RIN = 1k, vì vậy bộ khuếch đại cộng chuyển ngay mức điện thế tại D đi mà không làm suy giảm (vì Rf = 1k). Đầu vào C có R = 2k, suy giảm đi 1/2, tương tự đầu vào B suy giảm 1/4 và đầu vào A giảm 1/8. Do đó đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức:
dấu âm (-) biểu thị bộ khuếch đại cộng ở đây là khuếch đại cộng đảo. Dấu âm này chúng ta không cần quan tâm.
Như vậy ngõ ra của bộ khuếch đại cộng là mức điện thế tương tự, biểu thị tổng trọng số của các đầu vào. Dựa vào biểu thức (4) ta tính được các mức điện áp ra tương ứng với các tổ hợp của các ngõ vào (bảng 5.1).
Bảng 5.1  Đầu ra ứng với điều kiện các đầu vào thích hợp ở 0V hoặc 5V.
    Độ phân giải của mạch DAC hình 5.2 bằng với trọng số của LSB, nghĩa là bằng x 5V = 0.625V. Nhìn vào bảng 5.1 ta thấy đầu ra tương tự tăng 0.625V khi số nhị phân ở đầu vào tăng lên một bậc.
Ví dụ 2:
a. Xác định trọng số của mỗi bit đầu vào ở hình 5.2
b. Thay đổi Rf thành 500W.Xác định đầu ra cực đại đầy thang.
Giải:
a. MSB chuyển đi với mức khuếch đại = 1 nên trọng số của nó ở đầu ra là 5V. Tương tự như vậy ta tính được các trọng số của các bit đầu vào như sau:
MSB                     #   5V
MSB thứ 2             #   2.5V (giảm đi 1/2)
MSB thứ 3             #   1.25V (giảm đi 1/4)
MSB thứ 4  (LSB)    #   0.625V (giảm đi 1/8)
b. Nếu Rf = 500W giảm theo thừa số 2, nên mỗi trọng số đầu vào sẽ nhỏ hơn 2 lần so với giá trị tính ở trên. Do đó đầu ra cực đại ( đầy thang) sẽ giảm theo cùng thừa số, còn lại: -9.375/2 = -4.6875V

2.2 DAC R/2R ladder
Mạch DAC ta vừa khảo sát sử dụng điện trở có trọng số nhị phân tạo trọng số thích hợp cho từng bit vào. Tuy nhiên có nhiều hạn chế trong thực tế. Hạn chế lớn nhất đó là khoảng cách chênh lệch đáng kể ở giá trị điện trở giữa LSB và MSB, nhất là trong các DAC có độ phân giải cao (nhiều bit). Ví dụ nếu điện trở MSB = 1k trong DAC 12 bit, thì điện trở LSB sẽ có giá trị trên 2M. Điều này rất khó cho việc chế tạo các IC có độ biến thiên rộng về điện trở để có thể duy trì tỷ lệ chính xác.
Để khắc phục được nhược điểm này, người ta đã tìm ra một mạch DAC đáp ứng được yêu cầu đó là mạch DAC mạng R/2R ladder. Các điện trở trong mạch này chỉ biến thiên trong khoảng từ 2 đến 1. Hình 5.4 là một mạch DAC R/2R ladder cơ bản.
Từ hình 5.4 ta thấy được cách sắp xếp các điện trở chỉ có hai giá trị được sử dụng là R và 2R. Dòng IOUT phụ thuộc vào vị trí của 4 chuyển mạch, đầu vào nhị phân B0B1B2B3chi phối trạng thái của các chuyển mạch này. Dòng ra IOUT được phép chạy qua bộ  biến đổi dòng thành điện (Op-Amp) để biến dòng thành điện thế ra VOUT. Điện thế ngõ ra VOUT được tính theo công thức:
Với B là giá trị đầu vào nhị phân, biến thiên từ 0000 (0) đến 1111(15)
Ví dụ 3: Giả sử VREF = 5V của DAC ở hình 5.4. Tính độ phân giải và đầu ra cực đại của DAC này?
Giải
        Độ phân giải bằng với trọng số của LSB, ta xác định trọng số LSB bằng cách gán B = 00012 = 1. Theo công thức (5), ta có:
Đầu ra cực đại xác định được khi B = 11112 = 1510. Áp dụng công thức (5) ta có:


        Trong các thiết bị kỹ thuật số đôi lúc cũng đòi hỏi quá trình điều khiển bằng dòng điện. Do đó người ta đã tạo ra các DAC với ngõ ra dòng để đáp ứng yêu cầu đó. Hình 5.5 là một DAC với ngõ ra dòng tương tự tỷ lệ với đầu vào nhị phân. Mạch DAC này 4 bit, có 4 đường dẫn dòng song song mỗi đường có một chuyển mạch điều khiển. Trạng thái của mỗi chuyển mạch bị chi phối bởi mức logic đầu vào nhị phân.
Dòng chảy qua mỗi đường là do mức điện thế quy chiếu VREF và giá trị điện trở trong đường dẫn quyết định. Giá trị điện trở có trọng số theo cơ số 2, nên cường độ dòng điện cũng có trọng số theo hệ số 2 và tổng cường độ dòng điện ra IOUT sẽ là tổng các dòng của các nhánh.
DAC với đầu dòng ra có thể chuyển thành DAC có đầu ra điện thế bằng cách dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp) như hình 5.6.
Ở hình trên IOUT ra từ DAC phải nối đến đầu vào “ – ” của bộ khuếch đại thuật toán. Hồi tiếp âm của bộ khuếch đại thuật toán buộc dòng IOUT phải chạy qua RF và tạo điện áp ngõ ra VOUT  và được tính theo công thức:
Do đó VOUT sẽ là mức điện thế tương tự, tỷ lệ với đầu vào nhị phân của DAC.


2.4 DAC  điện trở hình T
Hình 5.7 là sơ đồ DAC điện trở hình T 4 bit. Trong sơ đồ có hai loại điện trở là R và 2R được mắc thành 4 cực hình T nối dây chuyền. Các S3, S2, S1, S0 là các chuyển mạch điện tử. Mạch DAC này dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp) khuếch đại đảo. VREF là điện áp chuẩn làm tham khảo. B3, B2, B1, B0 là mã nhị phân 4 bit. Vo là điện áp tương tự ngõ ra. Ta thấy các chuyển mạch chịu sự điểu khiển của số nhị phân tương ứng với các công tắc:  khi Bi = 1 thì công tắc Si đóng vào VREF, kho Bi = 0 thì Si nối đất.
Nguyên lý làm việc của DAC này cũng đơn giản. Người đọc có thể giải thích được hoạt động của mạch dựa trên hình vẽ và những kiến thức đã học. Chúng ta chỉ cần cho lần lượt các bit Bi bằng logic 1 và 0 ta sẽ tính được VOUT sau đó dùng nguyên xếp chồng ta sẽ tính được điện áp ra:
Biểu thức (7) chứng tỏ rằng biên độ điện áp tương tự đầu ra tỉ lệ thuận với giá trị tín hiệu số đầu vào. Chúng ta có thể thấy rằng đối với DAC điện trở hình T N bit thì điện áp tương tự đầu ra VOUT sẽ là:
Sai Số Chuyển Đổi
Đối với mạch DAC điện trở hình T thì sai số chuyển đổi do các nguyên nhân sau:
K     Sai lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF .
Từ công thức (8) ta có thể tính sai số chuyển đổi DA do riêng sai số lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF gây ra như sau:
Biểu thức trên cho thấy sai số của điện áp tương tự DVOUT tỉ lệ với sai lệch DVREF và tỉ lệ thuận với giá trị tín hiệu số đầu vào.
K     Sự trôi điểm 0 của khuếch đại thuật toán.
Sự trôi điểm 0 của bộ khuếch đại thuật toán ảnh hưởng như nhau đối với mọi giá trị tín hiệu số được biến đổi. Sai số DVOUT do trôi điểm 0 không phụ thuộc giá trị tín hiệu số.
K     Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chuyển mạch.
Các chuyển mạch không phải là lý tưởng, thực tế điện áp rơi khi nối thông của mạch điện chuyển mạch không thể tuyệt đối bằng 0. Vậy điện áp rơi này đóng vai trò tín hiệu sai số đưa đến đầu vào mạng điện trở hình T.
K     Sai số của điện trở .
Sai số điện trở cũng gây ra sai số phi tuyến. Sai số của các điện trở không như nhau, tác động gây sai số chuyển đổi DA của những điện trở khác nhau về vị trí là khác nhau.
Tốc độ chuyển đổi:
DAC điện trở hình T công tác song song (các bit tín hiệu số đầu vào được đưa vào song song) nên có tốc độ chuyển đổi cao. Thời gian cần thiết cho một lần chuyển đổi gồm hai gai đoạn: thời gian trể truyền đạt của bit tín hiệu vào xa nhất đến bộ khuếch đại thuật toán và thời gian cần thiết để bộ khuếch đại thuật toán ổn định tín hiệu ra.


Có nhiều phương pháp và sơ đồ mạch giúp tạo DAC vận hành như đã giới thiệu. Sau đây là một số dạng mạch DAC cơ bản sẽ giúp chúng ta hiểu rõ và sâu hơn về quá trình chuyển đổi từ số sang tương tự.
Hình 5.3 là sơ đồ mạch của một mạch DAC 4 bit dùng điện trở và bộ khuếch đại đảo. Bốn đầu vào A, B, C, D có giá trị giả định lần lượt là 0V và 5V.
    Bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier – Op Amp) được dùng làm bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện thế vào. Ta thấy các điện trở đầu vào giảm dần 1/2 lần điện trở trước nó. Nghĩa là đầu vào D (MSB) có RIN = 1k, vì vậy bộ khuếch đại cộng chuyển ngay mức điện thế tại D đi mà không làm suy giảm (vì Rf = 1k). Đầu vào C có R = 2k, suy giảm đi 1/2, tương tự đầu vào B suy giảm 1/4 và đầu vào A giảm 1/8. Do đó đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức:
dấu âm (-) biểu thị bộ khuếch đại cộng ở đây là khuếch đại cộng đảo. Dấu âm này chúng ta không cần quan tâm.
Như vậy ngõ ra của bộ khuếch đại cộng là mức điện thế tương tự, biểu thị tổng trọng số của các đầu vào. Dựa vào biểu thức (4) ta tính được các mức điện áp ra tương ứng với các tổ hợp của các ngõ vào (bảng 5.1).
Bảng 5.1  Đầu ra ứng với điều kiện các đầu vào thích hợp ở 0V hoặc 5V.
    Độ phân giải của mạch DAC hình 5.2 bằng với trọng số của LSB, nghĩa là bằng x 5V = 0.625V. Nhìn vào bảng 5.1 ta thấy đầu ra tương tự tăng 0.625V khi số nhị phân ở đầu vào tăng lên một bậc.
Ví dụ 2:
a. Xác định trọng số của mỗi bit đầu vào ở hình 5.2
b. Thay đổi Rf thành 500W.Xác định đầu ra cực đại đầy thang.
Giải:
a. MSB chuyển đi với mức khuếch đại = 1 nên trọng số của nó ở đầu ra là 5V. Tương tự như vậy ta tính được các trọng số của các bit đầu vào như sau:
MSB                        #   5V
MSB thứ 2             #   2.5V (giảm đi 1/2)
MSB thứ 3             #   1.25V (giảm đi 1/4)
MSB thứ 4  (LSB) #   0.625V (giảm đi 1/8)
b. Nếu Rf = 500giảm theo thừa số 2, nên mỗi trọng số đầu vào sẽ nhỏ hơn 2 lần so với giá trị tính ở trên. Do đó đầu ra cực đại ( đầy thang) sẽ giảm theo cùng thừa số, còn lại: -9.375/2 = -4.6875V

2.2 DAC R/2R ladder
Mạch DAC ta vừa khảo sát sử dụng điện trở có trọng số nhị phân tạo trọng số thích hợp cho từng bit vào. Tuy nhiên có nhiều hạn chế trong thực tế. Hạn chế lớn nhất đó là khoảng cách chênh lệch đáng kể ở giá trị điện trở giữa LSB và MSB, nhất là trong các DAC có độ phân giải cao (nhiều bit). Ví dụ nếu điện trở MSB = 1k trong DAC 12 bit, thì điện trở LSB sẽ có giá trị trên 2M. Điều này rất khó cho việc chế tạo các IC có độ biến thiên rộng về điện trở để có thể duy trì tỷ lệ chính xác.
Để khắc phục được nhược điểm này, người ta đã tìm ra một mạch DAC đáp ứng được yêu cầu đó là mạch DAC mạng R/2R ladder. Các điện trở trong mạch này chỉ biến thiên trong khoảng từ 2 đến 1. Hình 5.4 là một mạch DAC R/2R ladder cơ bản.
Từ hình 5.4 ta thấy được cách sắp xếp các điện trở chỉ có hai giá trị được sử dụng là R và 2R. Dòng IOUT phụ thuộc vào vị trí của 4 chuyển mạch, đầu vào nhị phân B0B1B2B3chi phối trạng thái của các chuyển mạch này. Dòng ra IOUT được phép chạy qua bộ  biến đổi dòng thành điện (Op Amp) để biến dòng thành điện thế ra VOUT. Điện thế ngõ ra VOUT được tính theo công thức:
Với B là giá trị đầu vào nhị phân, biến thiên từ 0000 (0) đến 1111(15)
Ví dụ 3: Giả sử VREF = 5V của DAC ở hình 5.4. Tính độ phân giải và đầu ra cực đại của DAC này?
Giải
        Độ phân giải bằng với trọng số của LSB, ta xác định trọng số LSB bằng cách gán B = 00012 = 1. Theo công thức (5), ta có:
Đầu ra cực đại xác định được khi B = 11112 = 1510. Áp dụng công thức (5) ta có:


2.3 DAC với đầu ra dòng
        Trong các thiết bị kỹ thuật số đôi lúc cũng đòi hỏi quá trình điều khiển bằng dòng điện. Do đó người ta đã tạo ra các DAC với ngõ ra dòng để đáp ứng yêu cầu đó. Hình 5.5 là một DAC với ngõ ra dòng tương tự tỷ lệ với đầu vào nhị phân. Mạch DAC này 4 bit, có 4 đường dẫn dòng song song mỗi đường có một chuyển mạch điều khiển. Trạng thái của mỗi chuyển mạch bị chi phối bởi mức logic đầu vào nhị phân.
Dòng chảy qua mỗi đường là do mức điện thế quy chiếu VREF và giá trị điện trở trong đường dẫn quyết định. Giá trị điện trở có trọng số theo cơ số 2, nên cường độ dòng điện cũng có trọng số theo hệ số 2 và tổng cường độ dòng điện ra IOUT sẽ là tổng các dòng của các nhánh.
DAC với đầu dòng ra có thể chuyển thành DAC có đầu ra điện thế bằng cách dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) như hình 5.6.
Ở hình trên IOUT ra từ DAC phải nối đến đầu vào “ – ” của bộ khuếch đại thuật toán. Hồi tiếp âm của bộ khuếch đại thuật toán buộc dòng IOUT phải chạy qua RF và tạo điện áp ngõ ra VOUT  và được tính theo công thức:
Do đó VOUT sẽ là mức điện thế tương tự, tỷ lệ với đầu vào nhị phân của DAC.



2.4 DAC  điện trở hình T
Hình 5.7 là sơ đồ DAC điện trở hình T 4 bit. Trong sơ đồ có hai loại điện trở là R và 2R được mắc thành 4 cực hình T nối dây chuyền. Các S3, S2, S1, S0 là các chuyển mạch điện tử. Mạch DAC này dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) khuếch đại đảo. VREF là điện áp chuẩn làm tham khảo. B3, B2, B1, B0 là mã nhị phân 4 bit. Vo là điện áp tương tự ngõ ra. Ta thấy các chuyển mạch chịu sự điểu khiển của số nhị phân tương ứng với các công tắc:  khi Bi = 1 thì công tắc Si đóng vào VREF, kho Bi = 0 thì Si nối đất.
Nguyên lý làm việc của DAC này cũng đơn giản. Người đọc có thể giải thích được hoạt động của mạch dựa trên hình vẽ và những kiến thức đã học. Chúng ta chỉ cần cho lần lượt các bit Bi bằng logic 1 và 0 ta sẽ tính được VOUT sau đó dùng nguyên xếp chồng ta sẽ tính được điện áp ra:
Biểu thức (7) chứng tỏ rằng biên độ điện áp tương tự đầu ra tỉ lệ thuận với giá trị tín hiệu số đầu vào. Chúng ta có thể thấy rằng đối với DAC điện trở hình T N bit thì điện áp tương tự đầu ra VOUT sẽ là:
Sai Số Chuyển Đổi
Đối với mạch DAC điện trở hình T thì sai số chuyển đổi do các nguyên nhân sau:
K     Sai lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF .
Từ công thức (8) ta có thể tính sai số chuyển đổi DA do riêng sai số lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF gây ra như sau:
Biểu thức trên cho thấy sai số của điện áp tương tự DVOUT tỉ lệ với sai lệch DVREF và tỉ lệ thuận với giá trị tín hiệu số đầu vào.
K     Sự trôi điểm 0 của khuếch đại thuật toán.
Sự trôi điểm 0 của bộ khuếch đại thuật toán ảnh hưởng như nhau đối với mọi giá trị tín hiệu số được biến đổi. Sai số DVOUT do trôi điểm 0 không phụ thuộc giá trị tín hiệu số.
K     Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chuyển mạch.
Các chuyển mạch không phải là lý tưởng, thực tế điện áp rơi khi nối thông của mạch điện chuyển mạch không thể tuyệt đối bằng 0. Vậy điện áp rơi này đóng vai trò tín hiệu sai số đưa đến đầu vào mạng điện trở hình T.
K     Sai số của điện trở .
Sai số điện trở cũng gây ra sai số phi tuyến. Sai số của các điện trở không như nhau, tác động gây sai số chuyển đổi DA của những điện trở khác nhau về vị trí là khác nhau.
Tốc độ chuyển đổi:
DAC điện trở hình T công tác song song (các bit tín hiệu số đầu vào được đưa vào song song) nên có tốc độ chuyển đổi cao. Thời gian cần thiết cho một lần chuyển đổi gồm hai gai đoạn: thời gian trể truyền đạt của bit tín hiệu vào xa nhất đến bộ khuếch đại thuật toán và thời gian cần thiết để bộ khuếch đại thuật toán ổn định tín hiệu ra.

Bus Là Gì? Định Nghĩa Bus

Bus là gì ?
Mục đích chính của Bus là lưu thông, vận chuyển tín hiệu, dữ liệu. Trong máy tính, người ta coi bus như kênh, tuyến – đường dẫn nội bộ để truyền tín hiệu từ bộ phận này sang bộ phận khác trong máy tính.
Các thành phần bên trong máy tính liên lạc với nhau trong nhiều cách thức khác nhau. Hầu hết các thành phần hệ thống bên trong, bao gồm bộ vi xử lý (CPU), bộ nhớ đệm cache, bộ nhớ, các card mở rộng và các thiết bị lưu trữ, giao dịch với nhau qua một hay nhiều bus. Về mặt kỹ thuật, một bus mà chỉ có hai thiết bị nối trên đó thường được coi như một "cổng" (port) thay vì một bus.
Chỉ có các thiết bị mà địa chỉ của chúng được xác định trong các tín hiệu mới đáp ứng với các tín hiệu đó. Winn L. Rosch đã mô tả thuật ngữ bus một cách thật hình tượng : "nó tương tự như những chiếc xe buýt dừng lại tại mỗi thị trấn hoặc trạm xe để thả hay đón thêm khách".
Nói chung, thuật ngữ bus được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau :
- Bus là một hình học tôpô (topology) mạng hay sự sắp xếp mạch, trong đó tất cả các thiết bị được nối trực tiếp tới một đường và tất cả các tín hiệu đều đi qua mỗi thiết bị đó. Mỗi thiết bị có một nhận dạng đơn nhất và có thể nhận các tín hiệu nào đã được xác định dành riêng cho nó.
- Trong máy tính, bus là một con đường dữ liệu trên bo mạch chủ máy tính nối liền CPU với các thiết bị gắn vào BMC trong các slot (khe) mở rộng (như các ổ đĩa cứng, các ổ đĩa CD-ROM, card đồ hoạ...).
Bus I/O được chia làm hai loại : cục bộ (Local I/O Bus) và tiêu chuẩn (Standard I/O Bus). Bus cục bộ (phổ biến nhất là bus VESA và PCI) được dùng để nối các thiết bị I/O có tốc độ cao như CPU, bộ nhớ và chipset. Bus tiêu chuẩn (hay còn gọi là bus ISA) chỉ để nối các thiết bị ngoại vi có tốc độ chậm như modem, chuột, card âm thanh cơ bản, mạng tốc độ thấp...). Bus ISA là thế hệ cũ.

0 comments:

Post a Comment

domain, domain name, premium domain name for sales

Popular Posts