Ngôn ngữ
English English Vietnamese (Tiếng Việt) Vietnamese (Tiếng Việt) Chinese (简体中文) Chinese (简体中文) Portuguese (Brazil) (Português do Brasil) Portuguese (Brazil) (Português do Brasil) Spanish (Español) Spanish (Español) Indonesian (Bahasa Indonesia) Indonesian (Bahasa Indonesia)

Quy dải tín hiệu milivôn ra micrôvôn để so với một nấc mã ADC — độ lớn LSB từ 10 đến 24 bit, kèm hệ số khuếch đại cần thiết để lấp đầy dải đầu vào.

Quy một dải milivôn ra micrôvôn trên mỗi nấc mã ADC

Một tín hiệu thôi còn là chuyện của milivôn ngay khi bạn đem nó so với một nấc mã của bộ chuyển đổi tương tự – số. Chia điện áp tham chiếu cho 2n thì đáp số rơi vào vùng micrôvôn, nên đó chính là đơn vị mà dải tín hiệu của cảm biến phải đưa về trước khi bạn nói được nó làm mã nhảy bao nhiêu nấc.

Hệ số quy đổi: 1 mV = 1.000 µV — lấy milivôn nhân với 1.000. Ví dụ cụ thể: đầu ra cầu đo 4,7 mV là 4.700 µV. Trên bộ chuyển đổi 12 bit với tham chiếu 3,3 V, một LSB bằng 3,3 V ÷ 4.096 = 805,7 µV, vậy cả dải đó chỉ làm mã dịch chừng 5,8 nấc.

Hai đơn vị này đang đảm nhận việc gì

Dải tín hiệu đến theo milivôn

Cảm biến lực 2 mV/V kích thích 5 V cho toàn dải 10 mV, điện trở sun đo dòng cho 75 mV, cặp nhiệt điện loại K khoảng 41 µV mỗi °C.

Một nấc mã rơi vào micrôvôn

LSB = Vref ÷ 2n: ở 3,3 V thì bằng 805,7 µV với linh kiện 12 bit và 50,4 µV với loại 16 bit — quá nhỏ để milivôn còn tiện dùng.

Hệ số khuếch đại nối hai bên

Hệ số khuếch đại là tỷ số giữa hai dải: dải đầu vào ÷ dải cảm biến. Đưa cả hai về một đơn vị trước chính là cách giữ cho thiết kế mạch khuếch đại không lệch nguyên hệ số 1.000.

Từ dải trên tờ thông số ra micrôvôn qua bốn bước

1

Gõ dải tín hiệu lấy từ tờ thông số

Điền đầu ra toàn dải của cảm biến vào ô milivôn — 10, 4,7, 0.082. Dấu phẩy hay dấu chấm đều nhận làm dấu thập phân và khoảng trắng bị bỏ qua, nên giá trị dán từ bảng vào vẫn đổi đúng như đã gõ.

2

Chia trị số micrôvôn cho LSB của bạn

Ô µV cập nhật ngay khi bạn gõ. Chia nó cho LSB trong bảng bên dưới để ra số nấc mã: 10 mV = 10.000 µV bằng 12,4 nấc ở 12 bit với 3,3 V, nhưng lên tới 198,6 nấc khi dùng 16 bit.

3

Lần ngược lại từ một nấc mã

Cả hai ô đều nhập được, nên bạn có thể gõ một LSB như 50,4 vào phía µV rồi đọc giá trị milivôn tương đương. Nút hoán đổi đơn vị (↔) sẽ lật hẳn chiều được ghi nhãn.

4

Sao chép số thuần vào phần tính hệ số khuếch đại

Mỗi ô có nút sao chép riêng và chỉ chép phần chữ số — không đơn vị, không khoảng trắng phân nhóm — nên giá trị vào bảng tính rất sạch. Nhấn Ctrl + C trong ô cũng cho kết quả như vậy.

Khi phải xuống dưới một micrôvôn: danh sách đơn vị tìm được theo tên ở cả hai phía bao trọn 12 đơn vị điện áp, nên bạn có thể hạ xuống nV hay pV để ghi mức nhiễu. Kết quả giữ 8 chữ số thập phân và chuyển sang ký hiệu khoa học khi nhỏ hơn 1e-6.

Độ lớn của LSB theo micrôvôn ở các độ phân giải ADC thông dụng

Mọi trị số bên dưới là Vref ÷ 2n tính theo micrôvôn, với ba mức tham chiếu bạn hay gặp nhất trên một bo mạch tín hiệu hỗn hợp.

Độ phân giải Số mức (2n) 1 LSB @ 2,5 V 1 LSB @ 3,3 V 1 LSB @ 5,0 V
10 bit 1.024 2.441,4 µV 3.222,7 µV 4.882,8 µV
12 bit 4.096 610,4 µV 805,7 µV 1.220,7 µV
14 bit 16.384 152,6 µV 201,4 µV 305,2 µV
16 bit 65.536 38,1 µV 50,4 µV 76,3 µV
18 bit 262.144 9,54 µV 12,59 µV 19,07 µV
20 bit 1.048.576 2,384 µV 3,147 µV 4,768 µV
24 bit 16.777.216 0,149 µV 0,197 µV 0,298 µV
Đang tồn tại hai cách định nghĩa: một số tờ thông số ghi LSB bằng toàn dải ÷ (2n − 1) — tức 805,9 µV thay vì 805,7 µV ở 12 bit với 3,3 V, chênh 0,02 %. Điều thực sự đáng lưu ý: đầu vào lưỡng cực hay vi sai trải ±Vref làm toàn dải rộng gấp đôi, nên một nấc mã đáng giá gấp đôi số micrôvôn ghi trong bảng.

Công cụ này hỗ trợ quy trình đó ra sao

Nhập dải vào, micrôvôn hiện ra theo từng phím

Trị số micrôvôn bám theo từng ký tự bạn gõ, nên có thể rà lần lượt các dải đang cân nhắc trên cùng một LSB mà không phải chạy lại gì cả.

Gõ LSB để ra dải tín hiệu

Cả hai ô đều nhận số nhập và nút hoán đổi đảo chiều — đúng thứ bạn cần khi đã biết độ lớn một nấc mã mà chưa biết giá trị milivôn tương ứng.

Con số đủ sạch để dán thẳng

Nút sao chép của từng ô trao lại đúng phần chữ số, không đơn vị và không cách nhóm hiển thị, nên bảng tính hệ số khuếch đại nhận được giá trị tính toán được ngay.

Đọc được xuống tận nền nhiễu

Đủ 12 đơn vị điện áp ở hai phía, kết quả 8 chữ số thập phân và ký hiệu khoa học tự động giữ cho trị số cỡ nanovôn vẫn rõ ràng. Mọi thứ chạy trong trình duyệt của bạn.

Câu hỏi về độ phân giải và hệ số khuếch đại

Một LSB của ADC 12 bit và 16 bit bằng bao nhiêu micrôvôn?

Với tham chiếu 3,3 V, một nấc mã là 805,7 µV ở 12 bit (3,3 ÷ 4.096) và 50,4 µV ở 16 bit (3,3 ÷ 65.536) — chênh nhau 16 lần cho bốn bit thêm vào. Ở 5 V, cặp trị số đó thành 1.220,7 µV và 76,3 µV, cho thấy điện áp tham chiếu quan trọng ngang số bit.

Cần hệ số khuếch đại bao nhiêu để dải cảm biến 10 mV lấp đầy đầu vào ADC 3,3 V?

Chia hai dải khi đã cùng đơn vị: 3,3 V là 3.300 mV, vậy 3.300 ÷ 10 = 330 V/V nếu muốn khớp đúng. Nhưng nên chừa khoảng dự phòng cho điện áp lệch của bộ khuếch đại, dung sai của mẫu chuẩn và phần vượt dải của cảm biến, nên mức chuẩn 200 hay 250 an toàn hơn. Ở 330 thì cả 4.096 nấc đều được dùng và một nấc đáng giá 10 mV ÷ 4.096 = 2,44 µV quy về đầu vào; ở 200 thì tín hiệu chỉ phủ 2,0 V, khoảng 2.482 nấc, tức 4,03 µV mỗi nấc.

Vì sao độ phân giải hữu hiệu (ENOB) lại kém hơn số bit ghi trên tờ thông số?

Số bit chỉ mô tả bản đồ mã; còn ENOB mô tả phần sống sót sau nhiễu và méo, và được suy ra từ tỷ số tín hiệu trên nhiễu-và-méo đo được: ENOB = (SINAD − 1,76) ÷ 6,02. Một bộ chuyển đổi 16 bit ghi SINAD 78 dB cho khoảng 12,7 bit hữu hiệu, nên bước nhảy đáng tin của nó ở 3,3 V vào cỡ 510 µV chứ không phải 50,4 µV lý tưởng.

Tăng số bit ADC có ích gì khi nền nhiễu đã lớn hơn một LSB?

Chỉ ích cho tới khi LSB tụt xuống dưới mức nhiễu. Với 30 µV hiệu dụng nhiễu quy về đầu vào, trị số đỉnh–đỉnh vào khoảng 6,6 × giá trị hiệu dụng, tức chừng 198 µV — độ phân giải không nhiễu là 3,3 V ÷ 198 µV ≈ 16.700 bậc, xấp xỉ 14 bit. Ở đó, đi từ 12 bit lên 16 bit vẫn có lợi; còn 16 bit lên 24 bit thì không, vì các mã thêm vào chỉ rắc quanh nền nhiễu. Sau ngưỡng đó, cái lợi đến từ tầng khuếch đại êm hơn, băng thông hẹp hơn và mẫu chuẩn tốt hơn.

Lấy mẫu quá mức và trung bình hóa thêm được bao nhiêu độ phân giải?

Trung bình N mẫu không tương quan làm nhiễu hiệu dụng giảm √N — thêm một bit cho mỗi lần lấy mẫu quá mức gấp 4. Một kênh 12 bit ở 805,7 µV đem trung bình 16 lần sẽ hành xử như 14 bit (khoảng 201 µV); trung bình 256 lần đạt mức 16 bit gần 50,4 µV nhưng thông lượng chỉ còn một phần 256. Muốn chạy được, nó cần sẵn chừng 1 LSB nhiễu đỉnh–đỉnh hoặc nhiễu chèn cố ý, và nó không bao giờ khử được sai số hệ số khuếch đại, điện áp lệch hay phi tuyến.

mV
µV

Độ lớn LSB và các dải tín hiệu

0.0381 mV=38.1 µV
0.0504 mV=50.4 µV
0.0763 mV=76.3 µV
0.806 mV=806 µV
1.2207 mV=1,220.7 µV
10 mV=10,000 µV

Milivôn (mV)

Đơn vị mà dải cảm biến được ghi theo: toàn dải 10 mV từ cảm biến lực 2 mV/V kích thích 5 V, hay 75 mV trên điện trở sun đo dòng. Nếu không khuếch đại, dải 10 mV chỉ làm bộ chuyển đổi 12 bit ở tham chiếu 3,3 V dịch chừng 12 trong tổng số 4.096 mã.

Micrôvôn (µV)

Một phần triệu vôn, và là đơn vị tự nhiên của một nấc mã ADC: V_ref ÷ 2^n cho 805,7 µV ở 12 bit và 50,4 µV ở 16 bit với 3,3 V. Dưới trị số đó, thứ quyết định bạn phân giải được gì là nhiễu của bộ chuyển đổi và mạch khuếch đại, chứ không phải số bit.

Gõ dải cảm biến theo milivôn — trị số micrôvôn cập nhật ngay khi bạn gõ, sẵn sàng để chia cho LSB
Cả hai ô đều nhập được: điền một LSB như 50,4 vào phía µV, hoặc nhấn hoán đổi đơn vị (↔), để lần ngược về milivôn
Nút sao chép ở mỗi ô chép đúng con số — không đơn vị, không khoảng trắng — nên nó vào thẳng bảng tính hệ số khuếch đại
Mọi thứ chạy trong trình duyệt; kết quả nhỏ hơn 1e-6 chuyển sang ký hiệu khoa học cho trị số cỡ nanovôn
Muốn biết thêm? Đọc tài liệu →
1/5
Bình luận 0
Để lại bình luận

Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!

Bắt đầu gõ để tìm kiếm...
Đang tìm kiếm...
Không tìm thấy kết quả
Hãy thử tìm với từ khóa khác