Biến đổi tương tự 2

Điện thế chuẩn từng nấc tạo bởi mạch DAC có thể được thay thế bởi điện thế tham chiếu có dốc lên liên tục tạo bởi mạch tạo tín hiệu dốc lên (thường là mạch tích phân).

(H 8.12)

Xung bắt đầu đặt mạch đếm n bit về 0 và khởi động mạch tạo dốc lên để tạo Vr, từ một trị hơi âm, khi Vr cắt trục 0 ngã ra mạch so sánh 2 lên cao mở cổng AND cho xung C_K vào mạch đếm. Khi đường dốc đạt trị số bằng trị tương tự cần biến đổi ngã ra mạch so sánh 1 lên cao đưa ngã ra Q__ size 12{ {Q} cSup { size 8{"__"} } } {} của FF xuống thấp, cổng AND đóng và kết thúc sự chuyển đổi. Số đếm được ở mạch đếm tỷ lệ với điện thế tương tự vào. Mạch có khuyết điểm là độ dốc của Vr tùy thuộc thông số RC của mạch tích phân nên không chính xác.

(H 8.13)

(H 8.14)

Mạch này giải quyết được khuyết điểm của mạch biến đổi dùng tín hiệu dốc đơn, nghĩa là độ chính xác không tùy thuộc RC.

Xung bắt đầu đưa mạch đếm về 0, mạch điều khiển mở khóa S₃ của mạch tích phân, đóng khóa S₁ để đưa tín hiệu tương tự v_a (giả sử âm) vào mạch tích phân đồng thời mở khóa S₂. Ngã ra mạch tích phân có trị âm nhỏ ban đầu. Tín hiệu tương tự vào được lấy tích phân, độ dốc -v_a /RC. Khi ngã ra mạch tích phân vượt trục 0, ngã ra mạch so sánh lên cao mở cổng AND đưa xung C_K vào mạch đếm. Không kể lượng lệch âm ban đầu, hiệu thế ngã ra mạch tích phân là:

Giả sử v_a không đổi trong thời gian chuyển đổi

V_I(t) = -(v_a.t /RC)

Nếu v_a âm thì ngã ra mạch tích phân là đường dốc lên đều.

Khi mạch đếm tràn (tức đếm hết dung lượng và tự động quay về 0) mạch Logic điều khiển mở khóa S₁ và đóng khóa S₂ đưa điện thế tham chiếu Vr (dương) đến mạch lấy tích phân. Ngã ra mạch tích phân bây giờ là đường dốc xuống với độ dốc là -Vr /RC. Khi V_I xuống 0, mạch so sánh xuống thấp đóng cổng AND và kết thúc quá trình biến đổi. Số đếm sau cùng của mạch đếm tỷ lệ với điện thế tương tự vào.

Giả sử RC không đổi trong quá trình biến đổi, tích phân trong thời gian t₁ bằng tích phân trong thời gian t₂ nên ta có:

| v_a | t₁ = Vr.t₂

t₁ là thời gian đếm từ 0 cho đến khi tràn nên

t₁ = 2ⁿ / f_CK

và t₂ = N / f_CK.

N là số đếm sau cùng.

Tóm lại ta thấy số đếm được không phụ thuộc RC

(H 8.15)

Một cách đơn giản để thực hiện chuyển đổi một tín hiệu tương tự lưỡng cực là dùng một mạch đảo tương tự và một mạch so sánh để xác định v_a âm hay dương để đảo hay không trước khi đưa vào mạch ADC đơn cực (H 8.16)

(H 8.16)

Đây là mạch đổi có tốc độ chuyển đổi rất nhanh, có thể đạt vài triệu lần trong một giây, áp dụng vào việc chuyển đổi tín hiệu hình trong kỹ thuật video. Thí dụ để có mạch đổi 3 bit, người ta dùng 7 mạch so sánh ở ngã vào và một mạch mã hóa ưu tiên để tạo mã số nhị phân ở ngã ra (H 8.17).

- Khi v_a < Vr /10, các ngã ra mạch so sánh đều lên cao khiến mã số ra là 000

- Khi Vr /10 <v_a < 2Vr /10, ngã ra mạch so sánh 1 xuống thấp khiến mã số ra là 001

- Khi 2Vr /10 <v_a < 3Vr /10, ngã ra mạch so sánh 2 xuống thấp khiến mã số ra là 010

Cứ như thế, ta thấy mã số ra tỷ lệ với điện thế tương tự vào

(H 8.17)