Tài liệu Mặt biến đôỉ DAC dùng mạng điện trở có trọng lượng khác nhau pptx

M
ạ
(
W




















ạ
ch

biến

đ
W
ei
g
hted

r
e
đ
ổ
i
DAC

d
e
sistor

ne
t
ùn
g

mạn
g
t
work)
g

đ
i

ện

trở

c


(H 8.1
c
ó

t
r
ọng
l
ư
ư
ợng

khá
c
c

nhau



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 v
0

= -R
F
.I = -(2
3
b
3

+ 2
2
b
2

+ 2b
1
+b
0
)Vr.R
F
/2
3
R
= -(2
n-1

b
n-1

+ 2
n-2

b
n-2

+ + 2b
1

+ b
0
)Vr.R
F

/2
n-
1
.R Nếu R
F

= R thì:
v
0

=-(2
n-1

b
n-1

+ 2
n-2

b
n-2

+ + 2b
1

+ b
0
)Vr. /2
n-1
.


Thí dụ:

1/ Khi s
ố
nhị phân l
à
0000 thì
v
0

= 0

1111 thì
v

0

= -15Vr / 8
2/ Với Vr = 5V ; R = R
F

= 1kΩ

Ta có kết quả chuyển đổi như sau:


b
3

b
2

b
1
b
0
v
0
(V)
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 (V
FS
)


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.

Hình 6.9: DAC theo ph

ư
ơ
ng pháp điện trở trọng lượng

M
ạ
ch g
ồ
m m
ộ
t ngu
ồ
n
đ
i
ệ
n áp chu
ẩ
n U
ch
, các chuy
ể
n m
ạ
ch, các
đ
i
ệ
n tr
ở

có giá tr
ị
l
ầ
n l
ư
ợ
t
là R, R/2, R/4, , R/2
n-1
và các m
ạ
ch khu
ế
ch
đ
ạ
i thu
ậ
t toán.

V
ớ
i m
ạ
ch nh
ư
trên, khi m
ộ
t khoá

đ
i
ệ
n th
ứ
i nào
đ
ư
ợ
c n
ố
i v
ớ
i ngu
ồ
n
đ
i
ệ
n th
ế
chu
ẩ
n thì s
ẽ

cung c
ấ
p cho b
ộ

KÐTT dòng
đ
i
ệ
n có giá tr
ị
là:



I =
U
ch
i
R

2
i



Dòng
đ
i
ệ
n này
độ
c l
ậ
p v

ớ
i các khoá còn l
ạ
i. Nh
ư
v
ậ
y có th
ể
th
ấ
y ngay r
ằ
ng biên
độ

đ
i
ệ
n
áp ra ph
ụ
thu
ộ
c vào các v
ị
trí
đ
ư
ợ

c
đ
óng hay m
ở
khoá nghĩa là
đ
ư
ợ
c n
ố
i v
ớ
i
đ
i
ệ
n áp
chu
ẩ
n U
ch
hay nói cách khác ph
ụ
thu
ộ
c vào giá tr
ị
các bít t
ư
ơ

ng
ứ
ng trong tín hi
ệ
u s
ố

đ
ư
a
vào m
ạ
ch chuy
ể
n
đổ
i. M
ộ
t cách t
ổ
ng quát, v
ớ
i m
ộ
t DAC có n bít thì tín hi
ệ
u ra
đ
ư
ợ

c tính
theo công thức:




Trong

M
ạ
c
h
qu
ả

p
các
m
ngu
ồ
n


8.

DA
C
tr
ọ
n
g

M
ạ
c
h
điện

c

ñ
ó B
0

÷

B
n-
1
h
có
ư
u
đ
i
ể
m
p
h
ụ
thu
ộ
c n
h
m
ôi tr
ư
ờ
ng
k
n

đ
i

ệ
n áp c
h
1.2

Mạc
h
Ta thấy v
0
C
v
ớ
i thang
đ
g
l
ư
ợ
ng.
h
ch
ỉ
g
ồ
m h
a
c
ho m
ộ
t bít

)
1

có giá tr
ị
"
0
m
là
đ
ơ
n gi
ả
n
h
i
ề
u vào tr
ị

k
hác nhau.
N
h
u
ẩ
n.

đổ
i

DAC

Cho
R
Cho b
Cho b
Cho b
Cho b
0

tỉ lệ với gi
á














Hình 6.1
đi
ện t r
ở

R-2
R
a
i
điện
tr
ở
R
và m
ộ
t ngu
0
" ho
ặ
c "1".
n
, nh
ư
ng nh
ư
s
ố
tuy
ệ
t
ñố
i
N
goài ra cò
n

dùng

mạ
n
8.2)
R
F

= 2R và l
ầ
3

= 1 các bi
t
2

= 1 các bi
t
1

= 1 các bi
t
0

= 1 các bi
t
á
trị B của t
ổ
0: DAC th

e
R
kh
ắ
c ph
ụ
c
và 2R m
ắ
c
t
ồ
n
ñ
i
ệ
n áp
c
ư
ợ
c
đ
i
ể
m là
i
c
ủ
a các
đ

i
ệ
n
ph
ụ
thu
ộ
c
v
n
g

đ
i
ện

tr
ở
(H
ầ
n lượt
t
khác = 0, t
a
t
khác = 0, t
a
t
khác = 0, t
a

t
khác = 0, t
a
ổ
hợp bit B
=
e
o ph
ư
ơ
ng
p
c

được
m
ộ
t
t
heo hình th
a
c
hu
ẩ
n U
ch
.

độ
chính x

á
ệ
n tr
ở
và s
ự
v
ào tính
ổ
n
ở

hình

th
a
a
được: v
0

=
a
được: v
0

=
a
được: v
0

=
a
được: v
0

=
=
(b
3

b
2

b
1

b
0
p
háp m
ạ
ch
R
s
ố
nh
ư
ợ
c
đi

a
ng v
ớ
i nhi
ề
á
c và tính
ổ
n
ổ
n
đ
ị
nh c
ủ
a
đ
ị
nh và
độ

c
a
n
g

-8(Vr /24)
-4(Vr /24)

-2(Vr /24)

- (Vr /24)

0

)
2

⇒

v
0

=
R
-2R
đi
ểm c
ủ
a DA
C
ề
u khoá
điện

n

đ
ị
nh c

ủ
a k
a
chúng tro
n
c
hính xác c
ủ
-B(Vr /24)
C

ñ
i
ệ
n tr
ở
(m
ỗ
i khoá
ế
t
n
g
ủ
a


n
−
1

0
Ð
ạ
i l
ư
ợ
ng c
ầ
n tìm là dòng I
t
h
ch
ả
y vào m
ạ
ch KÐTT khi có m
ộ
t s
ố
khoá
ñ
i
ệ
n
ñ
ư
ợ
c n
ố
i v

ớ
i
U
ch
. Theo m
ạ
ch
ñ
i
ệ
n ta có:


Ura = -I
t
h
.R
f


Xét t
ạ
i chuy
ể
n m
ạ
ch t
ư
ơ
ng

ứ
ng v
ớ
i bít th
ứ
i, nút t
ư
ơ
ng
ứ
ng trên m
ạ
ch hình thang là 2
i

.
S
ử
d
ụ
ng
ñ
ị
nh lý Thevenin, khi
ñ
óng chuy
ể
n m
ạ
ch vào U

ch
thì
ñ
i
ệ
n th
ế
t
ư
ơ
ng
đ
ư
ơ
ng
Thevenin t
ạ
i nút 2
0
s
ẽ
là U
ch
/2 và ngu
ồ
n t
ư
ơ
ng có n
ộ

i tr
ở
là R, nh
ư
v
ậ
y t
ạ
i nút 2
1
(ti
ế
n v
ề
phía m
ạ
ch KÐTT) ta có ngu
ồ
n t
ư
ơ
ng
đ
ư
ơ
ng Thevenin có tr
ị
s
ố
là U

ch
/4 và n
ộ
i tr
ở
là R.

T
ừ
nh
ữ
ng k
ế
t qu
ả
trên suy ra r
ằ
ng khi di chuy
ể
n v
ề
phía m
ạ
ch KÐTT thì tr
ị
s
ố

ñ
i

ệ
n th
ế
Thevenin t
ạ
i m
ỗ
i nút b
ằ
ng m
ộ
t n
ử
a tr
ị
s
ố
t
ạ
i nút k
ề
c
ậ
n bên trái nó, và t
ạ
i nút 2
n-1
do
ñ
ặ

c
tính c
ủ
a b
ộ
KÐTT
đ
i
ệ
n th
ế

đ
ư
ợ
c coi b
ằ
ng 0V.

M
ộ
t cách t
ổ
ng quát, ta có công th
ứ
c
đ
ể
tính
đi

ệ
n áp ra c
ủ
a m
ộ
t DAC n bít v
ớ
i
đ
i
ệ
n tr
ở

hình thang R-2R nh
ư
sau:




U

r

= −
U

R
f

c
h

2
n
.
R
(
2
n
−
1
.
B

+
L
+
2
0
.
B
)



Trong
đ
ó B

0
÷
B
n-1
có giá tr
ị
"0" ho
ặ
c "1".


Các DAC theo thang
đ
i
ệ
n tr
ở
ph
ả
i dùng s
ố

đ
i
ệ
n tr
ở
khá l
ớ
n, ví d

ụ
n
ế
u m
ộ
t DAC n bít thì
c
ầ
n dùng 2(n-1)
đ
i
ệ
n tr
ở
trong khi ph
ư
ơ
ng pháp
đ
i
ệ
n tr
ở
tr
ọ
ng l
ư
ợ
ng ch
ỉ

ph
ả
i dùng n thôi.
Nh
ư
ng bù l
ạ
i
độ
chính xác và tính
ổ
n
ñ
ị
nh c
ủ
a tín hi
ệ
u ra
đ
ư
ợ
c
đ
ả
m b
ả
o t
ố
t h

ơ
n.








