DAC (Digital to Analog Converter)
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ BIẾN ĐỔI SỐ- TƯƠNG TỰ
UchR2R4R8RD3D2D1D0RNUraHình 4-7: Sơ đồ mạch DAC theo nguyên lý mạch cộng dòng Trong kỹ thuật xử lí tín hiệu bằng kỹ thuật vi xử lý, có rất nhiều thiết bị ngoại vi chỉ có thể làm việc với tín hiệu tương tự nên hệ buộc phải thực hiện phép biến đổi tín hiệu cho phù hợp. Để thực hiện nhiệm vụ biến đổi tín hiệu từ dạng tín hiệu số sang dạng tín hiệu tương tự cần sử dụng bộ biến đổi DAC. Nguyên tắc chung của bộ biến đổi DAC có thể được xây dựng theo nhưng phương pháp khác nhau nhưng phương pháp lấy tổng dòng trên các điện trở trọng số là phổ biến hơn cả. Với phương pháp này, sự biến đổi của nó dựa trên một mạch khuyếch đại có điện trở phản hồi hoạt động dưới dạng một mạch cộng dòng như hình dưới đã chỉ ra.
Bộ biến đổi DAC có 3 thành phần chủ yếu là nguồn điện áp chuẩn Uch. đóng vai trò thước đo đơn vị biến đổi nên độ chính xác của nó có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của cả mạch. Thành phần thứ 2 là các điện trở trọng số để tạo dòng điện theo hệ nhị phân qua các khoá chuyển mạch điện tử. khi các khoá điện tử trong sơ đồ trên là D0,D1,D2,D3 sẽ đóng mở tuỳ thuộc trạng thái của số đầu vào thì ta sẽ có hệ thức:
I= −Uch
Rn . (D3+2− 1
D2+2− 2
D1+2− 3
D0)
Như vậy dòng ra sẽ tương ứng với mã nhị phân dòng vào . Thành phần thứ 3 chính là mạch khuếch đại thuật toán. bảo đảm hệ số khuếch đại lớn và tuyến tính.
UchR2R4R8RD3D2D1D0RNUraHình 4-8: Sơ đồ mạch DAC theo nguyên lý dùng khoá đổi chiềuTuy nhiên phương pháp biến đổi trên có biên độ điện áp lớn đặt vào mạch khuếch đại thuật toán. vi vậy ngươi ta thường sử dụng phương pháp dùng khoá đổi chiều để khắc phục khó khăn trên. Sơ đồ thực hiện theo phương pháp này có đạng như hình 4-8.
Port A của 8255AD0-D7DAC1408+GNDNgoại viD0-D71.5VVcc(5V)Out1N914Hình
4-9: Ghép nối bộ biến đổi DAC 1408 với hệ vi xử lýVới phương pháp này, dòng qua mỗi điện trở là không đổi do đó nguồn điện áp chuẩn là cố định Điện áp đầu ra của bộ DAC ladạng tín hiệucó biên độ tỉ lệ với bậc của mã số nhị phân đầu vào. Dòng DAC có dạng
bit). khi đặt giá trị cực đại thì DAC sẽ trở về giá trị ban đầu và chu kì tiếp theo sẽ lặp lại đúng 16 nấc như vậy. Mỗi nấc điện áp được gọi là 1 LSB vì sự thay đổi của chúng ưng với sự thay đổi trạng thái của bit thấp nhất. DAC1408 (tương đương 0808) là bộ biến đổi số - tương tự 8 bit thông dụng mà nguyên lí làm việc của nó hoàn toàn tương y như đã trình bày ở trên. Khi sử dụng DAC1408 với hệ vi xử lý chỉ cần ghép theo sơ đồhình 4-9là có thể thực hiện được phép biến đổi từ các mã nhị phân bên trong hệ thành các mức điện áp hay dòng điện tương ứng cho thiết bị ngoại vi.
Đoạn chương trình sau đây minh hoạ khả năng làm việc của DAC 1408 được điều khiển từ phía hệ vi xử lý:
MOV DX,PORT_A_8255 ;Gán cho DX địa chỉ cổng portA của 8255 Chu_ky:
MOV AL,OFFH ;gán giá trị khởi đàu cho AL=max LOOP_COUNT:
OUT DX,AL ; Đưa ra cho DAC 1408 dể thực hiện biến đổi DEC AL ; giảm AL xuống 1 đơn vị
JNS LOOP_COUNT ;lặp lại cho đến khi AL=00h JMP Chu_ky
Đồ thị thời gian của tín hiệu ra sẽ là chu kỳ dạng bậc thang 256 mức điện áp từ giá trị cực đại tới giá trị cực tiểu rồi lặp lại.