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.  . 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. 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