Trong mạch trên, nếu thay OP-AMP bởi một điện trở tải, ta có tín hiệu ra là dòng điện... Với mạch như trên, khi một khoá điện thứ i nào được nối với nguồn điện thế chuẩn thì sẽ cung cấp
Trang 1
Mạ
(W
ạch biến đ
Weighted re
đổi DAC d esistor net
ùng mạng twork)
g điện trở c
(H 8.1
có trọng lư ượng khácc nhau
Trang 2
Trong mạch trên, nếu thay OP-AMP bởi một điện trở tải, ta có tín hiệu ra là dòng điện
Như vậy OP-AMP giữ vai trò biến dòng điện ra thành điện thế ra, đồng thời nó là một mạch cộng
Ta có v0 = -RF.I = -(23b3 + 22b2 + 2b1+b0)Vr.RF/23R
= -(2n-1 bn-1 + 2n-2 bn-2 + + 2b1 + b0)Vr.RF /2
n-1.R Nếu RF = R thì:
v0 =-(2n-1 bn-1 + 2n-2 bn-2 + + 2b1 + b0)Vr /2n-1 Thí dụ:
1/ Khi số nhị phân là 0000 thì v0 = 0
1111 thì v0 = -15Vr / 8 2/ Với Vr = 5V ; R = RF = 1kΩ
Ta có kết quả chuyển đổi như sau:
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1 1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1 1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1 1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0 1
0 -0,625 ← LSB -1,250
-1,875 -2.500 -3,125 -3,750 -4,375 -5,000 -5,625 -6,250 -6,875 -7,500 -8,125 -8,750 -9,375 ← Full Scale (VFS)
Mạch có một số hạn chế:
- Sự chính xác tùy thuộc vào điện trở và mức độ ổn định của nguồn tham chiếu Vr
- Với số nhị phân nhiều bit thì cần các điện trở có giá trị rất lớn, khó thực hiện
Trang 3
Hình 6.9: DAC theo phương pháp điện trở trọng lượng
Mạch gồm một nguồn điện áp chuẩn Uch, các chuyển mạch, các điện trở có giá trị lần lượt
là R, R/2, R/4, , R/2n-1 và các mạch khuếch đại thuật toán
Với mạch như trên, khi một khoá điện thứ i nào được nối với nguồn điện thế chuẩn thì sẽ
cung cấp cho bộ KÐTT dòng điện có giá trị là:
I = U ch
2i
Dòng điện này độc lập với các khoá còn lại Như vậy có thể thấy ngay rằng biên độ điện
áp ra phụ thuộc vào các vị trí được đóng hay mở khoá nghĩa là được nối với điện áp chuẩn Uch hay nói cách khác phụ thuộc vào giá trị các bít tương ứng trong tín hiệu số đưa
vào mạch chuyển đổi Một cách tổng quát, với một DAC có n bít thì tín hiệu ra được tính
theo công thức:
Trang 4
Trong
Mạch
quả p
các m
nguồn
8.
DAC
trọng
Mạch
điện c
ñó B 0 ÷ B n-1
h có ưu điểm
phụ thuộc nh
môi trường k
n điện áp ch
1.2 Mạch
Ta thấy v0
C với thang đ
g lượng
h chỉ gồm ha
cho một bít)
1 có giá trị "0
m là đơn giản hiều vào trị khác nhau N huẩn
đổi DAC
Cho R Cho b Cho b Cho b Cho b
0 tỉ lệ với giá
Hình 6.1
điện trở R-2R
ai điện trở R
và một ngu
0" hoặc "1"
n, nhưng như
số tuyệt ñối Ngoài ra còn
dùng mạn
8.2)
RF = 2R và lầ
3 = 1 các bit
2 = 1 các bit
1 = 1 các bit
0 = 1 các bit
á trị B của tổ
0: DAC the
R khắc phục
và 2R mắc t
ồn ñiện áp c
ược điểm là
i của các điệ
n phụ thuộc v
ng điện trở
(H
ần lượt
t khác = 0, ta
t khác = 0, ta
t khác = 0, ta
t khác = 0, ta
ổ hợp bit B =
eo phương p
c được một
theo hình tha chuẩn Uch
độ chính xá
ện trở và sự vào tính ổn
ở hình tha
a được: v0 =
a được: v0 =
a được: v0 =
a được: v0 =
= (b3 b2 b1 b0
pháp mạch R
số nhược đi ang với nhiề
ác và tính ổn
ổn định của định và độ c
ang
-8(Vr /24) -4(Vr /24) -2(Vr /24)
- (Vr /24)
0 )2 ⇒ v0 =
R-2R
điểm của DAC
ều khoá điện
n định của k
a chúng tron chính xác củ
-B(Vr /24)
C ñiện trở (mỗi khoá
ết
ng
ủa
Trang 5
Ðại lượng cần tìm là dòng Ith chảy vào mạch KÐTT khi có một số khoá ñiện ñược nối với
Uch Theo mạch ñiện ta có:
Ura = -I th R f
Xét tại chuyển mạch tương ứng với bít thứ i, nút tương ứng trên mạch hình thang là 2i
Sử dụng ñịnh lý Thevenin, khi ñóng chuyển mạch vào Uch thì ñiện thế tương đương Thevenin tại nút 20 sẽ là Uch/2 và nguồn tương có nội trở là R, như vậy tại nút 21 (tiến về phía mạch KÐTT) ta có nguồn tương đương Thevenin có trị số là Uch/4 và nội trở là R
Từ những kết quả trên suy ra rằng khi di chuyển về phía mạch KÐTT thì trị số ñiện thế Thevenin tại mỗi nút bằng một nửa trị số tại nút kề cận bên trái nó, và tại nút 2n-1 do ñặc tính của bộ KÐTT điện thế được coi bằng 0V
Một cách tổng quát, ta có công thức để tính điện áp ra của một DAC n bít với điện trở hình thang R-2R như sau:
U r = −U R f
ch
2n
.R (2n −1.B + L + 20.B )
Trong đó B 0 ÷ B n-1 có giá trị "0" hoặc "1"
Các DAC theo thang điện trở phải dùng số điện trở khá lớn, ví dụ nếu một DAC n bít thì cần dùng 2(n-1) điện trở trong khi phương pháp điện trở trọng lượng chỉ phải dùng n thôi
Nhưng bù lại độ chính xác và tính ổn ñịnh của tín hiệu ra được đảm bảo tốt hơn
Trang 7
