TÌM HIỂU BỘ CHUYỂN ĐỔI FX2N2DA

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH
TÌM HIỂU BỘ CHUYỂN ĐỔI FX2N-2DA

GVHD: ĐÀO DUY KHƯƠNG
SVTH:

TRẦN VĂN NAM
NGUYỄN THANH QUANG
LÊ VĂN THỌ
THÔNG DIỆP TIẾN
TRẦN VĂN TUẤN
PHAN BÙI HOÀNG HIỆP
TRẦN VĂN HUẾ
LÊ MINH TUẤN
NGUYỄN THANH HÙNG

TP.HCM ngày tháng

năm2016


ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH
TÌM HIỂU BỘ CHUYỂN ĐỔI FX2N-2DA
GVHD: ĐÀO DUY KHƯƠNG
SVTH:TRẦN VĂN NAM

13074741

NGUYỄN THANH QUANG 13074531
LÊ VĂN THỌ 13073881
THÔNG DIỆP TIẾN 13070501
TRẦN VĂN TUẤN 13075371
PHAN BÙI HOÀNG HIỆP 13093511
TRẦN VĂN HUẾ 13082361
LÊ MINHTUẤN 13038411
NGUYỄN THANH HÙNG 13019021

TP.HCM ngày tháng

năm2016


LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay sản phẩm công nghiệp đang đóng một vai trò quan trọng trong nền
kinh tế quốc d}n.Đặc biệt là những thành tựu khoa học kỹ thuật lại đang ph|t
triển mạnh mẽ v{ được áp dụng phổ biến,rộng r~i v{o lĩnh vực công
nghiệp.Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này có ảnh hưởng lớn lao
đến sự phát triển của đất nước .Nh{ nước ta đ~ ra sức đ{o tạo nghiên cứu
khoa học kỹ thuật,khuyến khích đầu tư nhằm thúc đẩy nhanh mục tiêu công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Là sinh viên của chuyên ng{nh điện.Sau những tháng năm học hỏi v{ tu dưỡng
tại Trường Đại Học Công Ngiệp TP Hồ Chí Minh.Từ những thầy cô ,từ các chính
sách của Đo{n ,Đảng.Em đ~ nhận thức được con đường em chọn l{ đúng
đắn.Đặc biệt l{ ng{nh điện rất quan trọng và không thể thiếu cho bất kỳ lĩnh

vực của quốc gia n{o.Khi được giao đồ án,xác định đ}y l{ công việc quan trọng
để nhằm đ|nh gi| lại toàn bộ kiến thức m{ mình đ~ tiếp thu,với đề t{i:”tìm
hiểu bộ chuyển đổi fx2n-2da”.
Sau quá trinh học hỏi và tim hiểu,tham khảo,với ý thức và sự nỗ lực của nhóm
v{ được các thầy cô v{ đặc biệt là thầy giáo Đào Duy Khương đ~ hướng
dẫn,giúp đỡ tận tình nhóm em đ~ kết thúc công việc được giao.

Tp.HCM,ngày

tháng

năm2016


LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ,giúp đỡ dù ít hay nhiều,dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.Trong
suốt thời gian từ khi băt đầu học tập,em đ~ nhận được rất nhiều sự quan
t}m,giúp đỡ của quý Thầy Cô,gia đình v{ bạn bè.Với lòng biết ơn s}u sắc
nhất,em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công Nghệ Điện –Trường Đại Học
Công Nghiệp Tp.HCM đ~ cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền
đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quãng thời gian qua.Và
đặc biệt,trong môn Đồ Án chuyên nghành này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Đào Duy Khương đ~ tận t}m hướng dẫn
chúng em qua từng buổi trao đổi học tập cũng như những buổi nói chuyện
thảo luận về đề t{i m{ chúng em đang tìm hiểu.Nếu không có những lời hướng
dẫn,dạy bảo của thầy thì bài báo cáo của chúng em rất khó để hoàn thành
được.Một lần nữa,chúng em xin chân thành cảm ơn thầy.
Đề t{i được thực hiện trong thời gian ngắn.Bước đầu đi v{o l{m,tìm hiểu đề tài

khoa học,kiến thức của chúng em còn nhiều hạn chế và bỡ ngỡ.Do vậy,không
tránh những thiếu sót l{ điều chắc chắn,em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp quý b|u của quý Thầy Cô Và Thầy cô phản biện để kiến thức của
chúng em trong lĩnh vực n{y được hoàn thiện hơn.
Sau cùng ,em xin chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Điện và Thầy
Đào Duy Khương dồi dào sức khỏe,niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh
cao đẹp của mình la truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.

Trân Trọng!

Tp.HCM,ngày tháng năm 2016


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………............................................................................................................................... ............................
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………............................................................................................................................... .............................
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………….................................................................

Tp.HCM,ngày tháng năm2016


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………..…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………..…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………….....................................................................................
............................................................................................................................. ..........................................................

Tp.HCM,ngày tháng năm2016


MỤC LỤC
I. TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN FR-A500
1.Cấu trúc biến tần FR-A500 ...................................................................1
2.Sơ đồ đấu dây............................................................................................3
3.Đặc điểm kĩ thuật của các đầu cuối trên mạch chính...................4
II.TÌM HIỂU BỘ CHUYỂN ĐỔI FX2C-2DA
1.Giới thiệu và cgức năng bộ chuyển đổi DA......................................8
2.Cấu tạo.........................................................................................................9
3.Một số loại DA...........................................................................................14
III.TÌM HIỂU VỀ PLC HÃNG MITSUBISHI

1. Giới thiệu chung về PLC Misubishi...................................................22
2.Sơ đồ đấu dây...........................................................................................24
3.PLC-FX2N...................................................................................................26
4.Các thiết bị trên bộ PLC FX...................................................................26
5.Chương trình lập trình……………………………………………………..27
IV.TÌM HIỂU VỀ ENCODOR
1.Sơ lược về encodor................................................................................31
2.Khái niệm…………………………………………………………………………...33
3.Nguyên lý hoạt động..............................................................................34
V.KẾT LUẬN......................................................................................................43


I.TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN FR-A500

Thông số kỹ thuật:
-Nguồn cấp: 3 pha 380 - 480V, 50/60Hz.
- Dải tần số đầu ra: 0.0 - 500Hz
- Khả năng qu| tải: 120% trong 6s, 135% trong 2s
- Dải công suất: 0.4 – 450 kW
- Dải điều khiển: 0 – 10V, 4 – 20 mA.
1.Cấu trúc biến tần FR-A500

1.1 Khái niệm biến tần Biến tần là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện có
tần số f1 cố định thành nguồn điện có tần số fr thay đồi được nhờ các
khóa bán dẫn. Phân loại: Biến tần được phân chia làm hai loại:
a) Biến tần trực tiếp
b) Biến tần gián tiếp Biến tần gián tiếp được chia làm hai loại:
biến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp.
Ứng dụng: Bộ biến tần thường được sừ dụng để điều khiền vận tốc động cơ
xoay chiều theo phương ph|p điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn

sẽ thay đổi thành tần số biến thiên. Ngoài việc thay đổi tần số còn có sự thay
đổi tổng số pha. Từ nguồn lưới một pha, với sự giúp đỡ của bộ biến tần ta có
thể mắc vào tải động cơ ba pha. Bộ biến tần còn dược sử dụng rộng rãi trong
kỹ thuật nhiệt điện. Bộ biến tần trong trường hợp này cung cấp năng lượng
cho lò cảm ứng.
1


1.2 Cấu trúc biến tần FR-A500 Biến tần FR-A500 là biến tần nguồn áp
gồm các phần cơ bản:
+ Bộ chỉnh lưu:
Có nhiều dạng khác nhau, mạch tia, mạch cầu một pha hoặc ba pha. Thông
thường ta gặp ,mạch cầu ba pha. Thông thường, bộ chỉnh lưu có dạng không
điều khiển, bao gồm các diode mắc dạng mạch cầu. Độ lớn điện áp và tần số áp
ra của bộ nghịch lưu còn có thể điều khiển thông qua phương ph|p điều khiển
xung thực hiện trực tiếp ngay trên bộ nghịch lưu.
Ở chế độ máy phát của tải (chẳng hạn khi h~m động cơ không đồng bộ), năng
lượng h~m được trả ngược về mạch một chiều và nạp cho tụ lọc Cf. Năng
lượng nạp về trên tụ l{m điện |p nó tăng lên v{ có thể đạt giá lớn có thể gây
qu| |p. Để loại bỏ hiện tượng qu| điện áp trên tụ Cf, ta có thể đóng mạch xả
điện áp trên tụ qua một điện trở mắc song song vơi tụ thông qua công tắc bán
dẫn S.
+ Mạch trung gian một chiều:
Có chứa tụ lọc với điện dung khá lớn Cf (khoảng vài ngàn F ) mắc vào ngõ
vào của bộ nghịch lưu. Điều này giúp cho mạch trung gian hoạt động như
nguồn điện áp. Tụ điện cùng với cuộn cảm Lf của mạch trung gian tạo thành
mạch nắn điện áp chỉnh lưu. Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng điện chỉnh
lưu.
Trong nhiều trường hợp, cuộn kháng Lf không xuất hiện trong cấu trúc mạch
và tác dụng nắn dòng của nó có thể được thay thế bằng cảm kháng tản máy

biến áp cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu. Do t|c dụng của diode nghịch đảo bộ
nghịch lưu, điện |p đặt trên tụ chỉ có thể đạt các giá trị dương. Tụ điện còn
thực hiện chức

2


2.Sơ đồ đấu dây

3


3.Đặc điểm kĩ thuật của các đầu cuối trên mạch chí0nh
Kí hiệu đầu nối

Tên đầu nối

Sự mô tả

R/L1,
S/L2,
T/L3

Ngõ v{o điện áp AC

U,V,W

Đầu ra biến tần

Nối tới sự cung cấp điện thương

mại Giữ điểm nối này mở khi sử
dụng bộ biến đổi hệ số công suất
cao (FR-HC và MT-HC) hoặc bộ
biến đổi chung t|i sinh năng lượng
(FR-CV)
Kết nối với động cơ lồng sóc 3 pha

R1/L11,
S1/L21

Nguồn cung cấp cho mạch điều Nguồn cung cấp AC được kết nối
khiển
tới đầu R/L1 va S/L2. Giữ màn
hiển thị b|o động và ngõ ra báo
động hoặc khi sử dụng bộ biến đổi
hệ số công suất cao (FR-HC và MT
–HC) hoặc bộ biến đổi chung tái
sinh năng lượng (FR-CV), chuyển
và nhảy tới đầu R/L1-R1/L11 và
S/L2-S1/L21 v{ |p đặt năng lượng
ngoài lên những điểm cuối này.
Không tắt nguồn cung cấp cho
mạch điều khiển (R1/L11,S1/L21)
với
nguồn
mạch
chính(R/L1,S/L2,T/L3) trên.vì thế
có thể gây thiệt hại cho biến
tần.Mạch cần phải được cấu hình
vì

thế
nguồn
mạch
chính(R/L1,S/L2,T/L3)cũng được
tắt khi nguồn cung cấp cho mạch
điều khiển (R1/L11,S1/L21) là
OFF 15K hoặc it hơn: 60VA, 18.5K
hoặc nhiều hơn:80VA

4


P/+, PR

Kết nối điện trợ hãm

P/+,N/-

Sự kết nối đơn vị hãm

P/+,P1

Kết nối cuộn cảm DC

PR,PX

Kết nối mạch thắng bên trong

Khi nhảy v{ được kết nối hai điểm
PX-PR (tình trạng ban đầu) .Mạch

hãm bên trong là hoạt động ( cung
cấp cho 7.5K hoặc it hơn)

Nối đất

Cho nối đất (nối đất) vỏ máy biến
tần.Phải được tiếp đất

5

Loại bỏ và nhảy từ những điểm
PR-PX (7.5K hoặc ít hơn) v{ kết
nối với một điện trở hãm lựa chọn
qua 2 điểm P+ - PR.Cho điện trở
22K hoặc ít hơn,điện trở kết nối
sau đó cung cấp công suất hãm tái
sinh.
Nối đơn vị hãm phanh (FR-BU,BU
và MTBU5), Bộ chuyển đổi năng
lượng tái sinh thông dụng(FRCV),Bộ biến đổi công suất cao( FRHC và MT-HC) hoặc bộ biến đổi
năng lượng tái sinh(MT-RC)
Cho 55K hoặc ít hơn,loại bỏ và
nhảy qua điểm P/+ - P1 và nối với
cuộn cảm DC.(cho 75K hoặc ít
hơn, một điện cảm DC được cung
cấp theo tiêu chuẩn


II.TÌM HIỂU BỘ CHUYỂN ĐỔI FX2N-2DA
Hầu hết các tín hiệu vật lý đều nằm trong thế giới tương tự bởi vì cuộc sống

thực là thế giới tương tự. Khi đó việc xử lý tín hiệu đều được thực hiện trong
miền tương tự.Việc xử lý tín hiệu trong miền tương tự đôi lúc gặp rất nhiều
khó khăn. Song song với xử lý tín hiệu tương tự, xử lý và phân tích tín hiệu số
ngày càng phát triển dựa trên lý thuyết xử lý tín hiệu số. Vì thế nhiều phương
pháp nghiên cứu việc chuyển đổi qua lại từ hai miền tín hiệu được đưa ra.
Một thiết bị, một hệ thống trong thực tế dù lớn hay nhỏ chỉ hoạt động được khi
ta cung cấp điện cho nó. Và khi ngừng cung cấp điện thì nó không hoạt động
được. Điều đó chứng tỏ máy móc hoạt động chỉ ở hai mức điện thế. Đó l{ c|c
mức nhị phân. Kết quả hoạt động của các thiết bị đó để được kiểm tra phải
thông qua con người.
Việc giao tiếp với con người thì các thiết bị đó phải đưa c|c mức nhị ph}n đó
ra các tín hiệu tương tự. Hay nói kh|c hơn ta cần phải có chế độ chuyển đổi các
mức tín hiệu, tín hiệu số sang thế giới thực của con người, tín hiệu tương tự.

6


Module Analog FX2N-2DA của h~ng Mitsubishi được thiết kế 2 ngõ Analog
Output.
Dòng sản phẩm Module Analog FX2N-2DA chỉ có 2 ngõ Analog v{ thường được
đưa v{o những ứng dụng chỉ có một hoặc hai tín hiệu Analog ở ngõ ra.
Tín hiệu sau khi được PLC xử lí ở dạng số sẽ được chuyển đổi th{nh tín hiệu
Analog thông qua Module FX2N-2DA. Tín hiệu điều khiển sẽ được đưa ra ở 2
dạng l{ dòng hoặc |p.
Tùy v{o ứng dụng m{ ta thay đổi dạng tín hiệu tại ngõ ra. Thông thường
những tín hiệu n{y dùng để điều khiển c|c đối tượng như: c|c van Analog,
biến tần… những thiết bị điều khiển bằng tín hiệu Analog.
FX2N-DA có thể sử dụng cho c|c dòng PLC Mitsubihi FX0N, FX2N

7

1.Giới thiệu và chức năng của bộ chuyển đổi DA
Trong kỹ thuật số, ta thấy đại lượng số có gi| trị x|c định l{ một trong hai khả
năng l{ 0 hoặc 1, cao hay thấp, đúng hoặc sai, vv…

Trong thực tế chúng ta thấy rằng một đại lượng số (chẳng hạn mức điện thế)
thực ra có thể có một gi| trị bất kỳ nằm trong khoảng x|c định v{ ta định rõ
c|c gi| trị trong phạm vi x|c định sẽ có chung gi| trị dạng số.
8


Ví dụ: Với logic TTL ta có: Từ 0V đến 0,8V l{ mức logic 0, từ 2V đến 5V l{ mức
logic 1
Như vậy thì bất kỳ mức điện thế n{o nằm trong khoảng 0 – 0,8V đều mang gi|
trị số l{ logic 0, còn mọi điện thế nằm trong khoảng 2 – 5V đều được g|n gi| trị
số l{ 1.
Ngược lại trong kỹ thuật tương tự, đại lượng tương tự có thể lấy gi| trị bất kỳ
trong một khoảng gi| trị liên tục. V{ điều quan trọng hơn nữa l{ gi| trị chính
x|c của đại lượng tương tự l{ l{ yếu tố quan trọng.
Hầu hết trong tự nhiên đều l{ c|c đại lượng tương tự như nhiệt độ, |p suất,
cường độ |nh s|ng, … Do đó muốn xử lý trong một hệ thống kỹ thuật số, ta
phải chuyển đổi sang dạng đại lượng số mới có thể xử lý v{ điều khiển c|c hệ
thống được.
V{ ngược lại có những hệ thống tương tự cần được điều khiển chúng ta cũng
phải chuyển đổi từ số sang tương tự. Trong phần n{y chúng ta sẽ tìm hiểu về
qu| trình chuyển đổi từ số sang tương tự -DAC (Digital to Analog Converter).
Chuyển đổi số sang tương tự l{ tiến trình lấy một gi| trị được biểu diễn dưới
dạng m~ số ( digital code ) v{ chuyển đổi nó th{nh mức điện thế hoặc dòng
điện tỉ lệ với gi| trị số.

9


2.Cấu tạo

2.1Độ phân giải
Độ phân giải (resolution) của bộ biến đổi DAC được định nghĩa l{ thay đổi nhỏ
nhất có thể xảy ra ở đầu ra tương tự bởi kết qua của một thay đổi ở đầu vào số.
Độ phân giải của DAC phụ thuộc vào số bit, do đó c|c nh{ chế tạo thường ấn
định độ phân giải của DAC ở dạng số bit. DAC 10 bit có độ phân giải tinh hơn
DAC 8 bit. DAC có càng nhiều bit thì độ phân giải c{ng tinh hơn.
Độ phân giải luôn bằng trọng số của LSB. Còn gọi l{ kích thước bậc thang (step
size), vì đó l{ khoảng thay đổi của Vout khi giá trị của đầu vào số thay đổi từ
bước n{y sang bước khác.

10


Dạng sóng bậc thang (hình 5.2) có 16 mức với 16 thạng th|i đầu v{o nhưng chỉ
có 15 bậc giữa mức 0 v{ mức cực đại. Với DAC có N bit thì tổng số mức kh|c
nhau sẽ l{ 2N, v{ tổng số bậc sẽ l{ 2N – 1.
Do đó độ ph}n giải bằng với hệ số tỷ lệ trong mối quan hệ giữa đầu v{o v{ đầu
ra của DAC.
Đầu ra tương tự = K x đầu v{o số
Với K l{ mức điện thế (hoặc cường độ dòng điện) ở mỗi bậc.
Như vậy ta có công thức tính độ ph}n giải như sau:

Với Afs l{ đầu ra cực đại ( đầy thang )
N l{ số bit

Nếu tính theo phần trăm ta có công thức như sau:

Ví dụ 1: Một ADC 10 bit có kích thước bậc thang = 10mV. H~y x|c định điện thế
đầu ra cực đại ( đầy thang ) và tỷ lệ % độ phân giải.
11


Giải:
DAC có 10 bit nên ta có
Số bậc l{ 210 – 1 = 1023 bậc
Với mỗi bậc l{ 10mV nên đầu ra cực đại sẽ l{ 10mVx1023 = 10.23V

Từ ví dụ trên cho thấy tỷ lệ phần trăm độ ph}n giải giảm đi khi số bit đầu v{o
tăng lên. Do đó ta còn tính được % độ ph}n giải theo công thức:

Với m~ đầu vào nhị phân N bit ta có tổng số bậc là 2N – 1 bậc.
2.2 Độ chính xác
Có nhiều c|ch đ|nh gi| độ chính xác. Hai cách thông dụng nhất là sai số toàn
thang (full scale error) và sai số tuyến tính (linearity error) thường được biểu
biễn ở dạng phần trăm đầu ra cực đại (đầy thang) của bộ chuyển đổi.
Sai số toàn thang là khoảng lệch tối đa ở đầu ra DAC so với giá trị dự kiến (lý
tưởng), được biểu diễn ở dạng phần trăm.
Sai số tuyến tính là khoảng lệch tối đa ở kích thước bậc thang so với kích
thước bậc thang lý tưởng.
Điều quan trọng của một DAC l{ độ chính x|c v{ độ phân giải phải tương thích
với nhau.
2.3 Sai số lệch
Theo lý tưởng thì đầu ra của DAC sẽ là 0V khi tất cả đầu vào nhị phân toàn là
bit 0. Tuy nhiên trên thực tế thì mức điện thế ra cho trường hợp này sẽ rất
nhỏ, gọi là sai số lệch ( offset error). Sai số này nếu không điều chỉnh thì sẽ

12


được cộng v{o đầu ra DAC dự kiến trong tất cả c|c trường hợp.
Nhiều DAC có tính năng điều chỉnh sai số lệch ở bên ngoài, sẽ cho phép
chúng ta triệt tiêu độ lệch này bằng cách áp mọi bit 0 ở đầu vào DAC và theo
dõi đầu ra. Khi đó ta điều chỉnh chiết |p điều chỉnh độ lệch cho đến khi nào
đầu ra bằng 0V.
2.4 Thời gian ổn định
Thời gian ổn định (settling time) là thời gian cần thiết để đầu ra DAC đi từ zero
đến bậc thang cao nhất khi đầu vào nhị phân biến thiên từ chuỗi bit to{n 0 đến
chuổi bit toàn là 1. Thực tế thời gian ổn định là thời gian để đầu vào DAC ổn
định trong phạm vi ±1/2 kích thước bậc thang (độ phân giải) của giá trị cuối
cùng.
Ví dụ: Một DAC có độ phân giải 10mV thì thời gian ổn định được đo l{ thời
gian đầu ra cần có để ổn định trong phạm vi 5mV của giá trị đầy thang.
Thời gian ổn định có giá trị biến thiên trong khoảng 50ns đến 10ns. DAC với
đầu ra dòng có thời gian ổn định ngắn hơn thời gian ổn định của DAC có đầu ra
điện thế.

2.5 Trạng thái đơn điệu
DAC có tính chất đơn điệu ( monotonic) nếu đầu ra của nó tăng khi đầu vào
nhị ph}n tăng dần từ giá trị này lên giá trị kế tiếp. Nói c|ch kh|c l{ đầu ra bậc
thang sẽ không có bậc đi xuống khi đầu vào nhị ph}n tăng dần từ zero đến đầy
thang.
Tỉ số phụ thuộc dòng:
DAC chất lượng cao yêu cầu sự ảnh hưởng của biến thiên điện áp nguồn đối
với điện |p đầu ra vô cùng nhỏ. Tỉ số phụ thuộc nguồn là tỉ số biến thiên mức
13

điện |p đầu ra với biến thiên điện áp nguồn gây ra nó.
Ngoài các thông số trên chúng ta cần phải quan t}m đên c|c thông số khác
của một DAC khi sử dụng như: c|c mức logic cao, thấp, điện trở, điện dung,
của đầu vào; dải rộng, điện trở, điện dung của đầu ra; hệ số nhiệt, …
3.Một số loại DA
3.1DAC dùng điện trở có trọng số nhị phân và bộ khuếch đại cộng.
Hình 5.3 l{ sơ đồ mạch của một mạch DAC 4 bit dùng điện trở v{ bộ khuếch
đại đảo. Bốn đầu v{o A, B, C, D có gi| trị giả định lần lượt l{ 0V v{ 5V.

Bộ khuếch đại thuật to|n (Operational Amplifier – Op Amp) được dùng
l{m bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện thế v{o. Ta thấy c|c điện
trở đầu v{o giảm dần 1/2 lần điện trở trước nó.
Nghĩa l{ đầu v{o D (MSB) có RIN = 1k, vì vậy bộ khuếch đại cộng chuyển ngay
mức điện thế tại D đi m{ không l{m suy giảm (vì Rf = 1k).
Đầu v{o C có R = 2k, suy giảm đi 1/2, tương tự đầu v{o B suy giảm 1/4 v{ đầu
v{o A giảm 1/8. Do đó đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức:

Dấu }m (-) biểu thị bộ khuếch đại cộng ở đ}y l{ khuếch đại cộng đảo. Dấu
}m n{y chúng ta không cần quan t}m.
14


Như vậy ngõ ra của bộ khuếch đại cộng l{ mức điện thế tương tự, biểu thị
tổng trọng số của c|c đầu v{o. Dựa v{o biểu thức (4) ta tính được c|c mức
điện |p ra tương ứng với c|c tổ hợp của c|c ngõ v{o (bảng 5.1).
Bảng 5.1 Đầu ra ứng với điều kiện c|c đầu v{o thích hợp ở 0V hoặc 5V.

Độ ph}n giải của mạch DAC hình 5.2 bằng với trọng số của LSB, nghĩa l{
bằng x 5V = 0.625V. Nhìn v{o bảng 5.1 ta thấy đầu ra tương tự tăng 0.625V khi

số nhị ph}n ở đầu v{o tăng lên một bậc.
Ví dụ 2:
a. X|c định trọng số của mỗi bit đầu v{o ở hình 5.2
b. Thay đổi Rf th{nh 500W.X|c định đầu ra cực đại đầy thang.
Giải:
a. MSB chuyển đi với mức khuếch đại = 1 nên trọng số của nó ở đầu ra l{ 5V.
Tương tự như vậy ta tính được c|c trọng số của c|c bit đầu v{o như sau:
15


MSB # 5V
MSB thứ 2 # 2.5V (giảm đi 1/2)
MSB thứ 3

# 1.25V (giảm đi 1/4)

MSB thứ 4 (LSB) # 0.625V (giảm đi 1/8)
b. Nếu Rf = 500W giảm theo thừa số 2, nên mỗi trọng số đầu v{o sẽ nhỏ hơn
2 lần so với gi| trị tính ở trên. Do đó đầu ra cực đại ( đầy thang) sẽ giảm theo
cùng thừa số, còn lại: -9.375/2 = -4.6875V
3.2DAC-R/2Rladder
Mạch DAC ta vừa khảo s|t sử dụng điện trở có trọng số nhị ph}n tạo trọng
số thích hợp cho từng bit v{o. Tuy nhiên có nhiều hạn chế trong thực tế. Hạn
chế lớn nhất đó l{ khoảng c|ch chênh lệch đ|ng kể ở gi| trị điện trở giữa LSB
v{ MSB, nhất l{ trong c|c DAC có độ ph}n giải cao (nhiều bit).
Ví dụ nếu điện trở MSB = 1k trong DAC 12 bit, thì điện trở LSB sẽ có gi| trị
trên 2M. Điều n{y rất khó cho việc chế tạo c|c IC có độ biến thiên rộng về điện
trở để có thể duy trì tỷ lệ chính x|c.
Để khắc phục được nhược điểm n{y, người ta đ~ tìm ra một mạch DAC đ|p
ứng được yêu cầu đó l{ mạch DAC mạng R/2R ladder. C|c điện trở trong mạch

n{y chỉ biến thiên trong khoảng từ 2 đến 1.

16


Hình 5.4 là một mạch DAC R/2R ladder cơ bản.
Từ hình 5.4 ta thấy được c|ch sắp xếp c|c điện trở chỉ có hai gi| trị được sử
dụng l{ R v{ 2R. Dòng IOUT phụ thuộc v{o vị trí của 4 chuyển mạch, đầu v{o
nhị ph}n B0B1B2B3 chi phối trạng th|i của c|c chuyển mạch n{y.
Dòng ra IOUT được phép chạy qua bộ biến đổi dòng th{nh điện (Op-Amp) để
biến dòng th{nh điện thế ra VOUT . Điện thế ngõ ra VOUT được tính theo công
thức:

Với B l{ gi| trị đầu v{o nhị ph}n, biến thiên từ 0000 (0) đến 1111(15)
Ví dụ 3: Giả sử VREF = 5V của DAC ở hình 5.4. Tính độ ph}n giải v{ đầu ra
cực
đại
của
DAC
n{y?
Giải
Độ ph}n giải bằng với trọng số của LSB, ta x|c định trọng số LSB bằng
cách gán B = 00012 = 1. Theo công thức (5), ta có:

17


Đầu ra cực đại x|c định được khi B = 11112 = 1510. Áp dụng công thức (5) ta
có:

3.3 DAC với đầu ra dòng
Trong c|c thiết bị kỹ thuật số đôi lúc cũng đòi hỏi qu| trình điều khiển
bằng dòng điện. Do đó người ta đ~ tạo ra c|c DAC với ngõ ra dòng để đ|p ứng
yêu cầu đó. Hình 5.5 l{ một DAC với ngõ ra dòng tương tự tỷ lệ với đầu v{o nhị
phân.
Mạch DAC n{y 4 bit, có 4 đường dẫn dòng song song mỗi đường có một
chuyển mạch điều khiển. Trạng th|i của mỗi chuyển mạch bị chi phối bởi mức
logic đầu v{o nhị ph}n.

Dòng chảy qua mỗi đường l{ do mức điện thế quy chiếu VREF v{ gi| trị điện
trở trong đường dẫn quyết định. Gi| trị điện trở có trọng số theo cơ số 2, nên
cường độ dòng điện cũng có trọng số theo hệ số 2 v{ tổng cường độ dòng điện
ra IOUT sẽ l{ tổng c|c dòng của c|c nh|nh.
18