Trung tâm đào tạo thiết kế vi mạch Semicon

Login

Username: Password:

Forgot your password? Forgot your username?
ĐĂNG KÝ TÀI KHOẢN ĐỂ TRUY CẬP NHIỀU TÀI LIỆU HƠN!

Create an account

Skip to content

Tìm hiểu tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Thursday, 01 November 2018 18:29 Semicon Editor 01

Các đại lượng vật lý được theo dõi, đo lường, ghi lại, tính toán …cần được biểu diễn bằng giá trị thực của chúng một cách chính xác để thuận lợi cho việc xử lý kết quả. Có hai cách biểu diễn đại lượng này:

- Biểu diễn ở dạng tương tự: khi hàm biểu diễn và đại lượng biến thiên theo thời gian cùng một cách thức ta có tín hiệu tương tự hay tín hiệu analog mô tả biểu diễn đại lượng cần xử lý, ví dụ như hiệu điện thế ở đầu ra của một micro có thể biến thiên liên tục trong khoảng giá trị từ 0 tới khoảng 100mV, biểu diễn tiếng nói của người đang sử dụng micro, hoặc kim đồng hồ đo tốc độ biến thiên liên tục khi một chiếc ô tô đang chạy để biểu diễn tốc độ của ôtô trong khoảng từ 0 đến 100km/h…

- Biểu diễn đại lượng ở dạng số khi đó hàm biểu diễn sẽ biến thiên không liên tục theo thời gian và người ta dùng các ký tự bằng số để mô tả biểu diễn nó, ta nhận được tín hiệu số hay tín hiệu Digital với đặc trưng là sự biến thiên theo từng bước rời rạc.

Tương ứng với điều trên, một mạch điện tử, một thiết bị hay hệ thống điện tử làm nhiệm vụ xử lý các tín hiệu thuộc loại nào sẽ mang tên tương ứng của loại đó: là hệ thống tương tự và hệ thống số. Nhìn chung thế giới hiện thực xung quanh là thế giới tương tự, tức là các đại lượng xung quanh ta có bản chất là tương tự tác động đến đầu vào và yêu cầu xuất hiện ở đầu ra một hệ thống gia công xử lý tin tức. Kỹ thuật xử lý số tín hiệu dùng các hệ thống số như vậy có vai trò trung gian trong ba bước:

-Biến đổi đại lượng đầu vào tự nhiên dạng tương tự thành tín hiệu số tương ứng, rồi sau đó đưa vào hệ thống số (máy tính số chẳng hạn) xử lý. Chúng ta gọi sự chuyển đổi từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số là chuyển đổi AD, và mạch điện thực hiện sự biến đổi đó gọi là ADC (Analog Digital Conventer)

-Xử lý thông tin tín hiệu số vừa nhận được, đây là nhiệm vụ chính của hệ thống số. Tại đây các đại lượng được gia công, xử lý, và được truyền đi đến đầu ra để chuyển đổi về dạng tương tự. Chúng ta gọi sự chuyển đổi từ tín hiệu số thành tín hiệu tương tự là chuyển đổi DA và mạch điện thực hiện sự biến đổi đó gọi là DAC (Digital Analog Conventer)

-Biến đổi ở cổng ra tín hiệu dạng số về dạng tương tự, ở đây hệ thống số là việc biến đổi tín hiệu số (kết quả xử lý) thành tín hiệu tương tự.

Để kết quả xử lý nhận được chính xác thì chuyển đổi AD và DA phải có độ chính xác đủ cao. Mặt khác, muốn dùng hệ thống số điều khiển, giám sát các quá trình biến đổi nhanh thì ADC và DAC phải có tốc độ đủ lớn. Vậy độ chính xác và tốc độ chuyển đổi là các đặc trưng chủ yếu của để đánh giá chất lương ADC và DAC.

Nguyên nhân của việc làm 3 bước trung gian xử lý tín hiệu số xuất phát từ:

-Thói quen từ bản chất của con người “số hóa” các đại lượng cần quan tâm xử lý, ví dụ như khi ta nói nhiệt độ phòng là 25⁰C thực ra chỉ là con số gần đúng đã được làm tròn của giá trị thực đang có.

-Kỹ thuật xử lý số thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp xử lý truyền thống trước đây: dễ dàng hơn trong thiết kế, thuận lợi trong lưu giữ thông tin theo thời gian, tính chính xác và độ tin cậy đạt được cao, có thể lập trình để xử lý tựđộng, ít chịu ảnh hưởng của tác động lạ (nhiễu)…

Quá trình biến đổi một tín hiệu dạng tương tự sang dạng tín hiệu số cần 3 bước cơ bản sau đây:

Hình. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển nhiệt độ.

- Thực hiện việc rời rạc hóa tín hiệu tương tự bằng cách lấy mẫu các giá trị của nó ở những thời điểm xác định. Bước này cần chú ý làm giảm tới mức tối thiểu việc mất mát thông tin, muốn vậy thì chu kỳ (nhịp) lấy mẫu phải mau hơn hai lần chu kỳ mau nhất của tín hiệu (f_mẫu≥ 2f_max).

- Thực hiện việc làm tròn (lượng tử hóa) các giá trị mẫu đã lấy. Muốn vậy cần chọn ra một đơn vị rời rạc nhỏ nhất về độ lớn được gọi là 1 bước (một giá trị) lượng tử cùng đơn vị đo với các giá trị đã rời rạc ở trên và đánh giá chúng bằng bao nhiêu lần phần nguyên giá trị lượng tử.

- Thực hiện việc biểu diễn các giá trị vừa làm tròn thành các ký số trong hệ thống số đếm được lựa chọn, ví dụ trong hệ thập phân hay trong hệ đếm nhị phân công việc này gọi là mã hóa các giá trị làm tròn đã chọn.

Nguồn: Tổng hợp