Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC

 bít trẻ “1” . 
Bảng 1: Sự biến đổi trạng thái trong bộ biến đổi A/D song song 
 tuỳ thuộc vào điện áp lối vào. 
Điện áp vào Trạng thái của các bộ so sánh Số nhị phân Số thập phân tương ứng 
Ue/ULSB K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 Z2 Z1 Z0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 
2 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2 
3 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3 
4 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 4 
5 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5 
6 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 6 
7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 
Thời gian lấy mẫu cần phải nhỏ hơn thời gian trễ của bộ so sánh, còn điểm bắt 
đầu của nó được xác định bởi sườn xung khởi động. Sự khác nhau về thời gian trễ đã 
gây ra độ bất định thời gian(khe) của mẫu. Để giảm nhỏ trị số của nó đến mức đã 
tính toán trong mục trước, tốt nhất là sử dụng các bộ so sánh có khả năng giảm nhỏ 
thời gian trễ. Nhờ các tầng làm việc song song nên phương pháp biến đổi A/D vừa 
mô tả là nhanh nhất. 
2.2. Phương pháp song song cải biến 
Điểm hạn chế của phương pháp song song là: Số lượng các bộ so sánh tăng 
lên theo hàm mũ với độ dài của từ. Chẳng hạn, đối với bộ biến đổi 8 bit, cần đến 255 
bộ so sánh. Có thể giảm đáng kể giá thành nếu giảm nhỏ tốc độ biến đổi. Muốn vậy 
người ta tổ hợp phương pháp song song với phương pháp trọng số. 
Khi xây dựng bộ biến đổi 7 bit theo phương pháp cải biến ở bước thứ nhất 4 
bit già của mã được biến đổi song song (hình 4). Sau bước này ta thu được giá trị 
lượng tử thô của điện áp vào. Nhờ một bộ biến đổi D/A ta sẽ có một điện áp analog 
tương ứng. Điện áp vào được đem trừ đi điện áp này. Phần dư còn lại sẽ được biểu 
diễn dưới sạng số nhờ một bộ biến đổi A/D 4 bit thứ hai. 
Nếu hiệu số giữa giá trị xấp xỉ thô và điện áp vào được khuếch đại lên 16 lần 
thì có thể sử dụng 2 bộ biến đổi A/D với cùng một dải điện áp vào. Tất nhiên là sự 
khác nhau giữa 2 bộ biến đổi sẽ được quy về các yêu cầu của độ chính xác ở bộ biến 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 7 - 
đổi A/D thứ nhất, độ chính xác hầu như phải đạt như một bộ biến đổi 8 bit. Bởi vì 
nếu không thì hiệu số nhận được sẽ không có ý nghĩa. 
Các trị số xấp xỉ thô và chính xác ở lối ra tất nhiên phải là tương ứng với cùng 
một điện áp Ue(tj). Tuy nhiên có trễ tín hiệu ở bậc thềm thứ nhất nên sẽ xuất hiện 
thời gian trễ, vì thế, khi sử dụng phương pháp này, điện áp sẽ được giữ không đổi 
(nhờ một bộ nhớ - trích mẫu) cho đến khi nhận được toàn bộ số. 
Hình 4: Bộ biến đổi A/D thực hiện theo phương pháp song song cải biến. 
chuanLSB U
Ue
U
UeZ 255== 
Bộ nhớ 
trích mẫu 
Bộ 
biến 
đổi 
A/D 
song 
song 
4 bit
Bộ 
biến 
đổi 
D/A 
 4 bit 
Bộ 
biến 
đổi 
A/D 
song 
song 
4 bit
U 
chuẩn 
U 
chuẩn
1/16U 
chuẩn 
Z7Z6Z5Z4
Z3 Z2 Z1 Z0
+
+ - 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 8 - 
2.3. Phương pháp trọng số 
Sơ đồ khối của một bộ biến đổi A/D làm việc theo phương pháp trọng số được 
minh hoạ trong hình vẽ số 5. 
Hình 5: Bộ biến đổi A/D làm việc theo phương pháp trọng số 
Z=Ue/USLB 
Trước khi bắt đầu do đơn vị logic điều khiển (thí dụ như máy vi tính) ghi vào 
bộ nhớ các giá trị không (xoá hết thông tin trong bộ nhớ). Ngay sau đó xác lập giá trị 
“1” cho bit già, ở đây Z7 =1. Nhờ đó, điện áp trên lối ra bộ biến đổi D/A bằng: 
U(Z) = 27 ULSB 
Giá trị này chính là một nửa dải có thể của tín hiệu tạo ra. Nếu điện áp vào Ue 
lớn hơn trị số này thì phải có Z7 = 1. Nếu nhỏ hơn thì Z7=0. Do đó đơn vị điều khiển 
cần phải chuyển Z7 ngược về trạng thái 0. Nếu biến ra K của bộ so sánh nhận giá trị 
0. Ngay sau đó, số dư 
Ue - Z7.2. ULSB 
cũng được so sánh như vậy với các bit trẻ gần nhất. 
Sau 8 bước so sánh tương tự, số nhị phân Z được ghi trong bộ nhớ. Sau phép 
biến đổi A/D ta có điện áp tương ứng bằng: 
Ue = Z ULSB 
Do đó 
Z = Ue/ULSB 
Phần tử nhớ 
trích mẫu Phần tử điều 
khiển 
Bộ 
tạo 
nhịp
Bộ nhớ 
Bộ 
biến 
đổi 
D/A 
K
Bộ so sánh 
Z
U 
chuẩn
U(z)
Z7Z6Z5Z4Z3Z2Z1Z0 
Ue 
+ 
- 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 9 - 
Nếu trong thời gian biến đổi mà điện áp bị biến đổi đi thì cần phải có một 
phần tử nhớ - trích mẫu để nhớ trung gian các giá trị của hàm, nhằm đảm bảo để tất 
cả các bit được biến đổi ra từ cùng một giá trị điện áp vào như nhau. 
2.4. Phương pháp số 
Trong phương pháp số, người ta sử dụng các phương tiện đơn giản và đạt 
được độ chính xác cao nên các bộ biến đổi A/D thực hiện theo phương pháp này có 
giá thành rất thấp. Tuy nhiên thời gian biến đổi lớn hơn nhiều so với các phương 
pháp khác. Như đã biết, nó vào khoảng 1- 100msec. Trong nhiều ứng dụng, giá trị 
này là chấp nhận được. Vì vậy mà phương pháp số được sử dụng rộng rãi nhất trong 
đa số các phương án mạch. Những vấn đề quan trọng nhất của chúng sẽ được khảo 
sát dưới đây. 
2.4.1. Phương pháp bù 
Bộ biến đổi A/D kiểu bù vẽ ở hình (6) rất giống với các sơ đồ đã khảo sát 
trước đây. Điểm khác biệt là ở chỗ: ở đây bộ nhớ được thay đổi bởi bộ đếm. Lúc 
này có thể đơn giản đáng kể đơn vị điều khiển. 
Hình 6. Bộ biến đổi A/D theo phương pháp bù 
Nhờ có bộ trừ mà điện áp vào Ue được so sánh với điện áp bù U(z). Nếu hiệu 
số LSBZ UUUe 2
1>− thì bộ đếm làm việc trong chế độ cộng. Nhờ vậy mà U(z) 
tiến sát đến điện áp vào. Nếu LSBZ UUUe 2
1<− thì bộ đếm là một bộ trừ. Lúc 
đó điện áp bù luôn luôn bám theo điện vào. Vì lý do trên mà loại mạch như thế được 
gọi là các bộ biến đổi A/D kiểu bám. 
Bộ chuyển đổi 
hướng đếm
Bộ tạo 
nhịp 
Bộ biến 
đổi 
D/A 
U 
chuẩn 
Bộ đếm thuận 
nghịch 
Z7Z6Z5Z4Z3Z2Z1Z0 
+ 
Ue - U(Z)
U(Z) 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 10 - 
Để ngăn ngừa sự làm việc tiếp tục của bộ đếm đến khi đạt được sự san bằng 
trong bit tiếp sau, bộ đếm sẽ tạm ngừng nếu hiệu số Ue-U(z) nhỏ hơn LSBU2
1
Khác với phương pháp trọng số, ở đây các số trên lối ra có thể biểu diễn đủ 
đơn giản dưới dạng nhị thập phân. Muốn vậy, thay cho bộ đếm nhị phân, người ta 
dùng bộ đếm nhị - thập phân. Việc đơn giản đơn vị điều khiển so với phương pháp 
trọng số sẽ đạt được bằng cách giảm nhỏ tốc độ biến đổi, bởi vì điện áp bù được thay 
đổi bởi các thềm ULSB. Ở trường hợp điện áp vào thay đổi chậm thì vẫn có thể nhận 
được thời gian động tác nhỏ bởi vì nhờ tính chất bám, sự xấp xỉ mang tính liên tục 
mà không bắt đầu từ “không” như trong phương pháp tính trọng số. 
2.4.2. Phương pháp điện áp răng cưa: 
Nguyên lý làm việc của phương pháp này trước hết dựa trên việc biểu diễn 
điện áp răng cưa và các bộ so sánh K1, K2 (hình 7). 
Hình 7: Bộ biến đổi A/D làm việc theo phương pháp răng cưa. 
Điện áp răng cưa tăng từ giá trị âm đến giá trị dương theo luật: 
VotUV chuanS −= τ 
Lối ra của phần tử logic XOR giữ ở trạng thái “1” cho đến khi điện áp răng 
cưa còn nằm trong dải từ 0 đến Ue. Thời gian tương ứng với quá trình đó bằng: 
Ue
U
t
chuan
τ=Δ 
Ue 
Bộ tạo sóng 
thạch anh
Bộ chỉ 
thị 
Bộ tạo điện 
áp răng cưa 
U 
chuẩn 
VS 
+ 
- 
- 
+ 
Bộ 
đếm 
K1 
K2 
Z f 
Ue
U
tfZ
chuan
= 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 11 - 
Để xác định nó, người ta đếm số dao động được tạo ra bởi một bộ tạo sóng 
thạch anh. Nếu trước lúc tiến hành phép đo ta lập bộ đếm ở trạng thái “0” thì khi vượt 
qua ngưỡng trên của bộ so sánh, trong bộ đếm sẽ có mã: 
Ue
U
f
T
tZ
chuan
τ=Δ= 
Nếu trên lối vào có điện áp âm thì thoạt tiên điện áp răng cưa đạt giá trị của 
điện áp vào rồi sau đó đi qua giá trị 0. Theo trình tự này có thể xác định được dấu 
của điện áp đo. Độ dải đo cũng giống như trong trường hợp tín hiệu dương, nó chỉ 
phụ thuộc vào biên độ của điện áp đo. Sau mỗi lần đo bộ đếm lại lặp về “0” và điện 
áp răng cưa lại có giá trị âm ban đầu, để đảm bảo cho việc đưa ra các số liệu ổn định 
thì kết quả dưới dạng số trước đó thường được nhớ trong khi tạo số mới. Khi san 
bằng liên tục bằng phương pháp bù thì điều này là không cần thiết vì rằng sau khi san 
bằng trạng thái biến đổi của bộ đếm không thay đổi nếu Ue giữ nguyên. 
Như thấy từ công thức trên, sự tản mát của hằng số thời gian τ trực tiếp ảnh 
hưởng đế độ chính xác của phép đo. Bởi vì độ chính xác được xác định bởi mạch 
RC, cho nên độ trôi thời gian và nhiệt độ của tụ điện cũng ảnh hưởng đến nó. Vì các 
nguyên nhân này mà độ chính xác khó vượt qua 0,1% 
2.4.3. Phương pháp tích phân kép: 
Phương pháp đo thứ hai khi đó không chỉ điện áp chuẩn, mà cả điện áp cũng 
được lấy tích phân minh hoạ ở hình 8. Ở trạng thái rỗi, các khoá S1 và S2 hở mạch 
còn khoá S3 kín mạch. Điện áp ra khỏi bộ tích phân bằng không. 
Khi bắt đầu đo: Khoá S3 hở mạch ra còn khoá S1 kín mạch lại. Vì vậy điện áp 
vào được lấy tích phân. Thời gian lấy tích phân điện áp vào là cố định. Bộ thời gian 
đóng vai trò một bộ định giờ (timer). Cho đến khi lấy phép tích phân thực (t1), điện 
áp ra khỏi bộ tích phân bằng: 
( ) ττ
TUenUedttU
t
1
1
0
11
1 −=−= ∫ 
ở đây: n1 là số xung nhịp xác định bởi bộ đếm thời gian tích phân; 
 T là kỳ của bộ tạo nhịp. 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 12 - 
Hình 8. Bộ biến đổi A/D thực hiện bằng phương pháp tích phân kép. 
Hình 9: Đường thời gian của điện áp ra khỏi bộ tích phân 
đối với các điện áp khác nhau 
Sau khi kết thúc phép đo, để xác định các giá trị số thì khoá S1 hở mạch ra, 
điện áp chuẩn được đặt tới bộ tích phân qua khoá S2. Khi đó điện áp chuẩn sau khi 
chọn được ngược dấu với điện áp vào. Như vậy, điện áp ra lại giảm đi như mô ta 
trên hình (11). Khoảng thời gian lại đó điện áp ra trở nên bằng không được xác định 
nhờ bộ so sánh và bộ đếm kết quả. 
( )1122 tUUTnt chuan
τ== 
ta có kết quả: 
12 nU
UenZ
chuan
== 
t2U1 
Tích phân Ue Tích phân 
Uchuẩn 
t
t1 
1nU
eUZ
chuan
= 
Ue 
Thiết bị điều 
khiển
Bộ tạo 
nhịp 
Bộ đếm thời 
gian tích phân 
U 
chuẩn
S1 
+ 
- 
Bộ đếm 
kết quả 
S2 U1 
S3 
C1 
-
+
-
+
Bộ chỉ 
thị 
t2 t1 
bộ tích phân 
bộ so sánh 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 13 - 
Từ công thức trên ta thấy rằng: Đặc điểm nổi bật của phương pháp này là tần 
số nhịp 1/T và hằng số tích phân τ = RC1 không hề ảnh hưởng đến kết quả. Chỉ yêu 
cầu làm sao để trong khoảng thời gian t1+t2, tần số nhịp không đổi. Điều này có thể 
đảm bảo ngay cả khi dùng các bộ tạo nhịp đơn giản, từ đây hiển nhiên là bằng 
phương pháp này dễ dàng đạt đến độ chính xác 0,01%. 
Khi đưa ra các biểu thức ở trên ta thấy rằng trong kết quả cuối cùng không có 
các giá trị tức thời của điện áp đo, mà chỉ có các giá trị trung bình trong thời gian đo 
t1. Vì vậy điện áp càng giảm khi tần số của nó càng cao. Điện áp biến thiên có tần số 
bằng bội số nguyên của 1/t1 bị suy giảm hoàn toàn. Vì thế tần số của bộ tạo nhịp 
được chọn một cách hợp lý sao cho trị số t1 hoặc là bằng chu kỳ dao động của điện áp 
lưới, hoặc là bằng bội số của nó. Trong trường hợp này tất cả các tác động của điện 
lưới sẽ bị loại trừ. 
Do có phương pháp tích phân kép mà bằng những giải pháp đơn giản để có 
thể đảm bảo được độ chính xác cho và triệt được nhiễu cho nên người ta sử dụng nó 
trong các vôn mét số. Thời gian biểu diễn tương đối lớn cũng không cản trở đến các 
ứng dụng như vậy. 
2.4.4. Hiệu chỉnh tự động điểm không: 
Trong phương pháp tích phân kép chúng ta thấy rằng: hằng số thời gian 
τ=RC1 và tần số nhịp f=1/T không ảnh hưởng gì đến kết quả. Do đó độ chính xác, 
trong một mức độ rất lớn, được quyết định bởi sự biến động giá trị của điện áp chuẩn 
và của độ xê dịch điểm không của bộ tích phân và bộ so sánh. 
 Có thể khắc phục hiện tượng dịch chuyển điểm không bằng cách hiệu chỉnh tự 
động. Muốn vậy, khoá S3 thường kín mạch (hình 8) được thay đổi bởi một mạch 
điều chỉnh như vẽ trên hình 10. Nhờ mạch này mà bộ tích phân được lập ở trạng thái 
cần thiết ban đầu. 
Ở trạng thái nghỉ, khoá S3 kín mạch. Vì vậy bộ tích phân và bộ tiền khuếch 
đại trên lối vào bộ so sánh tạo thành một bộ lặp điện áp. Điện áp ra UK của nó đặt lên 
tụ CN. Để hiệu chỉnh không người ta kín mạch khoá S4 lại và trên lối vào bộ tích 
phân có điện áp không. 
Kết quả là UK được bổ sung thêm một lượng hiệu chỉnh bằng U01 - IBR. Ở đây, 
Uo1 là điện áp dịch của bộ tích phân, còn IB là dòng vào tĩnh. Ở trạng thái xác lập, 
nhờ có bù mà dòng qua C1 (như trong bộ tích phân lý tưởng) bằng không. 
Khi lấy tích phân điện áp vào, các khoá S3 và S4 hở mạch ra còn S1 được kín 
mạch lại. Bởi vì trong khoảng thời gian này điện áp UK trên tụ CN được nhớ, cho nên 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 14 - 
vị trí không trong pha lấy tích phân được hiệu chỉnh. Lúc đó trên độ trôi điểm không 
được quyết định chỉ bởi mất độ ổn định tức thời. 
Hình 10: Phương pháp tích phân kép có hiệu chỉnh tự động điểm không 
Sai số dịch trong bộ so sánh cũng có thể được hiệu chỉnh ở một mức độ đáng 
kể. Ở trạng thái nghỉ, điện áp ra bộ tích phân U1 được lập không phải ở không như 
trong các mạch khảo sát trước đây, mà dịch đi một điện áp bằng thiên áp của tiền 
khuếch đại, tức là ngay sát điện áp ngưỡng của bộ chuyển mạch. 
Bởi vì trong vòng bù có 2 bộ khuếch đại liên tiếp, cho nên rất dễ xuất hiện 
kích. Để ổn định, có thể dấu một điện trở nối tiếp với tụ CN. Ngoài ra, hệ số khuếch 
đại của bộ tiền khuếch đại được hạn chế một cách hợp lý ở mức dưới 100. Nhờ vậy 
mà việc nhận được một thời gian trễ nhỏ (điều này cần thiết cho hoạt động của so 
sánh) cũng đơn giản hơn. 
Các bộ biến đổi A/D kiểu tích phân được chế tạo dưới dạng các mạch CMOS 
đơn khối. Có thể chia chúng thành 2 nhóm chính: loại có lối ra song song để dùng 
chung (đặc biệt để xử lý lại số liệu kết hợp với máy vi tính) và loại có các lối ra dồn 
kênh nhị - thập phân dùng để điều khiển các bộ chỉ thị. 
III. Sai số trong biến đổi tương tự – số (ADC) 
3.1. Sai số tĩnh 
Khi biến đổi các giá trị tương tự 
(Analog) thành số (Digital) với số bit 
hữu hạn thường xuất hiện sai số hệ 
thống. Các sai số này gọi là sai số 
lượng tử. Theo minh hoạ ở hình 1 nó 
UE
UZ
+1/2ULSB 
-1/2ULSB 
UA(z) 
Hình 11. Sự xuất hiện của tạp âm lượng 
S3 
CUK 
Bộ tích phân Bộ khuyếch đại
Bộ so sánh 
Đến thiết bị 
điều khiển
UI 
R 
CI
U 
chuẩn + 
- 
- 
+ +
- 
-
+
Ue 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 15 - 
vào khoảng ±1/2ULSB tức là có trị số 
bằng một nửa sai số của điện áp vào cần 
thiết để làm thay đổi mã trong các bit 
trẻ. 
Nếu bằng một bộ biến đổi D/A ta biến đổi ngược số nhận được thành điện áp 
thì sẽ phát hiện sai số lượng tử dưới dạng tạp âm. 
Bên cạnh sai số hệ thống do lượng tử hoá còn có sai số đáng kể do mạch gây 
ra. Nếu các điểm giữa của các bậc trên đường gấp khúc lý tưởng ở hình 11 được nối 
liền với nhau thì ta có một đường thẳng với một hệ số góc duy nhất xuất phát từ gốc 
toạ độ. Trong các bộ biến đổi A/D thực tế đường thẳng này không xuất phát từ điểm 
0 (sai số dịch) và độ nghiêng của nó khác 1 (sai số khuếch đại). Sai số khuếch đại 
trong dải biến đổi tín hiệu là nguyên nhân gây ra độ lệch hằng số tương đối giữa trị 
số gia và trị số nguyên thuỷ. Ngược lại, sai số dịch lại tạo ra sai số hằng số tuyệt đối. 
Sai số hệ thống do lượng tử hoá có thể dẫn tới tình trạng phi tuyến tính của 
đặc tuyến trong trường hợp các bậc không đều nhau. Khi xác định các sai số tuyến 
tính người ta hiệu chỉnh các vị trí 0 và hiệu chỉnh độ khuếch đại rồi phát hiện độ lệch 
lớn nhất giữa điện áp vào và đường thẳng lý tưởng. Trị số này sau khi giảm đi sai số 
lượng tử bằng 1/2ULSB thí chính là tổng các sai số phi tuyến. 
3.2. Sai số động: 
Trong các Vôn kế số, xuất phát từ hiện tượng là: trong suốt thời gian biến đổi 
thì điện áp vào là không đổi. Khi xử lý tín hiệu, ngược lại điện áp vào lại liên tục 
biến đổi. Trong xử lý số, qua các khoảng thời gian bằng nhau ta tiến hành lấy mẫu 
điện áp biến động ở lối vào bằng các phần tử nhớ-trích mẫu. Các số liệu này được 
biến đổi thành dạng số nhờ bộ biến đổi A/D. Dãy số tương ứng chỉ mô tả đủ chính 
xác tín hiệu liên tục ở lối vào khi thoả mãn định lý về rời rạc hoá: tần số lấy mẫu fA ít 
nhất phải lớn hơn 2 lần tần số lớn nhất của tín hiệu fMAX. Vì thế thời gian biến đổi 
của bộ biến đổi A/D cần phải nhỏ hơn 1/2 fMAX . 
Trong phạm vi ứng dụng này, để đánh giá độ chính xác thì các tham số của bộ 
biến đổi A/D và phần tử nhớ-trích mẫu phải được khảo sát kết hợp. Thí dụ, sẽ không 
có ý nghã sử dụng bộ biến đổi A/D 12 bit mà phần tử nhớ-trích mẫu sau thời gian tác 
động không tăng trưởng đến trị số bằng 1/212 ≈ 0,025% dải đo. 
Một sai số động khác gây ra bởi độ bất định thời gian (khe) ΔtA của điểm lấy 
mẫu kéo theo độ bất định của giá trị Δ U của điện áp mẫu (hình 12). Thời gian của 
khe chỉ tạo ra một độ trễ cố định. Khi tính toán sai số cực đại ta giả thiết rằng tín 
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 16 - 
hiệu vào là hình sin có tần số bằng tần số cực đại cho phép fMAX. Độ nghiêng lớn 
nhất của đường xuất hiện vào lúc đi qua không. max
0
ˆωU
dt
dU
t
=
=
Từ đó ta có các số biên độ: AtUU Δ=Δ maxˆω 
Nếu nó cần phải nhỏ hơn trị số của mức lượng tử ULSB của bộ biến đổi A/D thì 
điều kiện thời gian của khe có dạng: 
max
2
1ˆ
max
max ωω U
U
U
U
t LSBLSBA =<Δ 
ở các tần số cao của tín hiệu rất khó thoả mãn điều kiện này. Thí dụ hằng số sau đay 
sẽ nhận điều đó: đối với bộ biến đổi 8 bit thì ULSB/UMAX=1/255. Nếu tần số cực đại 
của tín hiệu bằng 100Mhz thì thời gian bất định nhỏ hơn 125 psec. 
Hình 12: Hiệu ứng khe 
3.3. Sai số bù, sai số tăng ích và sai số tuyến tính 
Sai số bù và tăng ích trong ADC giống như sai số bù và tăng ích trong bộ 
khuếch đại. Nếu một ADC có sai số bù thì sẽ có một sự dịch chuyển hệ thống trong 
giá trị của điện áp ngưỡng T(k) từ giá trị bình thường. T(k) là mức ngưỡng giữa các 
mã. Có khả năng xác định được sai số bù từ phép đo điện áp ngưỡng đơn tại điểm 
giữa của khoảng chuyển đổi. Nhưng nếu phép đo này có sai số tăng ích và sai số phi 
tuyến, thì thường xác định sai độ bù. Một phương pháp đo rất hay dùng là phương 
pháp bình phương nhỏ nhất để đặt giá trị ngưỡng T(k) tới giá trị T(k) lý tưởng. Giá 
trị bù cần thiết để có được sự thích hợp tốt nhất của gía trị thực tế với giá trị lý tưởng 
là giá trị bù của bộ chuyển đổi. 
Cũng như vậy, sai số tăng ích là một khoảng của điện áp ngưỡng cao hơn hoặc 
thấp hơn so với giá trị tuyệt đối. Một cách tương đương, sai số tăng ích tồn tại nếu 
độ rộng thu của mã trung bình cao hơn hoặc thấp hơn so với giá trị Q bình thường. 
Uˆ e 
ΔtA 
ΔU 
Ue 
t
Kĩ thuật biến đổi tương tự – số ADC 
 - 17 - 
Thêm vào đó, sai số tăng ích có thể đạt được bằng cách tạo ra đường thích hợp nhất 
(trên đồ thị đặc tuyến) của giá trị T(k) với giá trị lý tưởng của nó. 
Sai số tuyến tính được định nghĩa một cách truyền thống bằng độ phi tuyến 
tích phân (INL - Integral NonLinearity) và độ phi tuyến vi phân (DNL - Differential 
NonLinearity). Độ phi tuyến tích phân là sự sai khác của mức ngưỡng T(k) so với 
giá trị bình thường của nó sau khi đã loại bỏ các sai số bù và tăng ích. Độ phi tuyến 
vi phân lại đại diện cho sự sai khác của độ rộng nhị phân W(k) so với giá trị Q bình 
thường, tất nhiên là sau khi đã sửa sai số tăng ích. W(k) là độ rộng mã nhị phân. 
Sai số INL và DNL thường được biểu diễn bằng đơn vị bit trọng số nhỏ nhất 
(LSB - Least Significant Bits), với LSB = Q. Sai số phi tuyến tích phân biểu diễn 
theo LSB có giá trị : 
 INL( )k
T k k 1 Q
Q
 = 
( ) - ( - )
 víi k = 2 tíi 2 n -1 
trong công thức trên đã bỏ qua sai số bù và sai số tăng ích và T(1) = 0. 
Tương tự, sai số phi tuyến vi phân theo LSB là 
 DNL( )k
W k Q
Q
 = 
( ) - 
 víi k = 1 tíi 2 n -2 
Rõ ràng là INL và DNL có quan hệ với nhau. Trong thực tế, DNL là vi phân 
thứ nhất của INL, nghĩa là : 
 DNL(k) = INL(k+1) - INL(k) 
Hai thông số chất lượng của đặc tuyến ADC liên quan đến INL và ANL là mã 
ẩn (missing code) và tính đơn điệu (monotonicity). 
Nếu một ADC có một số mã không bao giờ xuất hiện tại đầu ra, thì bộ chuyển 
đổi ADC đó được gọi là có mã ẩn. Điều này tương đương với độ rộng nhị phân 
W(k)=0 tại mã đó và kèm theo một sai số DNL khá lớn. 
Tính đơn điệu là khi đầu ra của ADC tăng hoặc giảm tuyến tính theo tín hiệu 
đầu vào. Khi kiểm tra tính đơn điệu của ADC, các ảnh hưởng của nhiễu phải được 
loại bỏ.