Các DAC có thể được xây dựng theo một trong những kiểu mạch sau:
Chuyển đổi DA theo kiểu điện trở trọng lượng
Chuyển đổi DA theo kiểu mạch R-2R
3.1.3.3.1. Bộ chuyển đổi DA theo kiểu điện trở trọng lượng (Weighted resistor DAC)
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.(Xem hình 3.7) Với mạch như trên, khi một khoá điện nào được nối với nguồn điện thế chuẩn thì sẽ
cung cấp cho bộ khuếch đại thuật toán (KÐTT) dòng điện.
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.
Hình 3.8. DAC theo phương pháp điện trở trọng lượng
Một cách tổng quát, với một DAC có n bít thì tín hiệu ra được tính theo công thức:
Ura =
R R Uch. 1
Trong đó B0 < Bn-1 có giá trị "0" hoặc "1".
Mạch có ưu điểm là đơn giản, nhưng nhược điểm là độ chính xác và tính ổn định
của kết quả phụ thuộc nhiều vào trị số tuyệt đối của các điện trở và sự ổn định của chúng trong các môi trường khác nhau. Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính ổn định và độ chính xác
của nguồn điện áp chuẩn.
3.1.3.3.2. Bộ chuyển đổi DA theo kiểu thang điện trở R-2R (R-2R ladder)
Hình 3.9. DAC theo phương pháp mạch R-2R
DAC với thang điện trở R-2R khắc phục được một số nhược điểm của DAC điện trở
trọng lượng.
Mạch chỉ gồm hai điện trở R và 2R mắc theo hình thang với nhiều khoá điện (mỗi khoá điện cho một bít) và một nguồn điện áp chuẩn Uch.(Xem Hình 3.9)
Ðại lượng cần tìm là dòng Ith chảy vào mạch KÐTT khi có một số khoá điện được
nối với Uch. Theo mạch điện ta có:
Ura = -Ith.Rf
Xét tại chuyển mạch tương ứng với bít thứ i, nút tương ứng trên mạch hình thang là 2i . Sử dụng định lý Thevenin, khi đóng chuyển mạch vào Uch thì điện thế tương đương
Thevenin tại nút 2i sẽ là Uch/2 và nguồn tương có nội trở là R, như vậy tại nút 2i+1 (tiến về
Từ những kết quả trên suy ra rằng khi di chuyển về phía mạch KÐTT thì trị số điện
thế Thevenin tại mỗi nút bằng một nửa trị số tại nút kề cận bên trái nó, và tại nút 2n-1 do
đặc 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:
1 1 2 2 1 1 0 0 2 2 ... 2 2 . 2 R B B B B R U Ura ch nt n n n n
Trong đó B0 < Bn-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 định của tín hiệu ra được đảm bảo tốt hơn.