Đồ án Hệ thống thu thập dữ liệu nhiều kênh

Chương Mở Đầu: Tổng quan đề tài 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, các ứng dụng của lĩnh vực đo lường và điều khiển được áp dụng trong sản xuất công nghiệp và đời sống rất đa dạng. Một trong những ứng dụng thể hiện qua việc thu thập số liệu của các thông số ứng suất biến dạng của vật liệu mà ta có thể xác định được những thông số vật lý, cơ học khác nhau: lực tác dụng, moment… hay để thu thập các số liệu về các hiện tượng vật lý nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng… để giám sát và điều khiển các hoạt động sản xuất được tốt nhất. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối máy tính cho phép thực hiện các giải pháp thu thập dữ liệu và điều khiển chính xác và hiệu suất cao. Các hệ thống thu thập dữ liệu đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì sự bền chặt, toàn vẹn trong các hệ thống tự động điều khiển trong công nghiệp và sự đảm bảo chất lượng cho các thiết bị điện tử công nghiệp. Để có một hệ thống đồng bộ thông qua với máy tính, ngoài các cảm biến đo, hệ thống điều khiển ghép nối,chúng ta cần có những công cụ phần mềm chuyên dụng để xử lý và làm việc với các giá trị thu được thông qua hệ thống đo và kết nối máy tính. 2. NỘI DUNG Hệ thống thu thập dữ liệu quá trình tập hợp thông tin hay phân tích hiện tượng nào đó. Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển của một hay nhiều đối tượng. Mục đích của hệ thống thu thập dữ liệu nói chung là phân tích dữ liệu thu thập vào, xử lý, lưu trữ dữ liệu và thực hiện mục đích muốn đo. Hệ thống thu thập dữ liệu thường là dựa trên cơ sở điện tử học, nó được làm từ phần cứng và phần mềm. Phần cứng thì được làm từ cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu, linh kiện điện tử (ở giữa với bộ nhớ dùng để tồn trữ thông tin). Phần mềm được làm bằng phần mềm phân tích (vài tiện ích khác có thể sử dụng để di chuyển dữ liệu từ bộ nhớ dữ liệu thu thập được đến một laptop hoặc tới một máy tính lớn ). Một hệ thống thu thập dữ liệu bao gồm ba phần: một hệ thống mức dưới I/O, một máy tính chủ (host computer) và phần mềm để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống. Đề tài được bố cục như sau: Chương 1: Cơ sơ lý thuyết Chương 2: Thiết kế và thi công Chương 3: Kết luận Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ RỜI RẠC 1.1 Tín hiệu Tín hiệu là sự biến thiên của biên độ theo thời gian. Biên độ có thể là điện áp, dòng điện, công suất,… nhưng thường được hiểu là điện áp. Tín hiệu tương tự Tín hiệu tương tự (analog signal) : Là tín hiệu liên tục cả về biên độ lẫn thời gian. Tín hiệu rời rạc Tín hiệu rời rạc (Discrete Time Signal) : Là tín hiệu được lấy rời rạc theo thời gian nhưng biên độ vẫn giữ liên tục. Hàm tín hiệu chỉ có giá trị xác định ở những thời điểm xác định. Ta có thể thu nhận được tín hiệu rời rạc bằng cách lấy mẫu tín hiệu tương tự (sampling). Vì vậy tín hiệu rời rạc còn được gọi là tín hiệu được lấy mẫu (sampled signal). Hình1.1: biểu diễn tín hiệu tương tự và tín hiệu rời rạc 2. LÝ THUYẾT LẤY MẪU TÍN HIỆU Vì tín hiệu có thể biến đổi liên tục, việc lấy mẫu cần được tiến hành sau những khoảng thời gian xác định. Tốc độ lấy mẫu tín hiệu tuỳ thuộc vào tốc độ biến đổi của tín hiệu. Để mã hoá một tín hiệu số, thường người ta mã hoá nó ở những khoảng thời gian không đổi. Việc lấy mẫu phải đảm bảo giữ đủ thông tin cho quá trình tái tạo hay xử lý lại tín hiệu sau đó. Lấy mẫu là quá trình biến một tín hiệu tương tự thành một tín hiệu rời rạc theo thời gian. Định lý lấy mẫu( định lý Shanon): Tín hiệu x(t) có phổ tín hiệu giới hạn trong khoảng (-ωmax, ωmax) được xác định hoàn toàn từ tín hiệu lấy mẫu chỉ trong điều kiện nếu tần số lấy mẫu lớn hơn 2ωmax. Chỉ trong trường hợp này mới khôi phục được tín hiệu sau khi đã rời rạc hóa ωs>2ωmax , với ωs là tần số của các mạch lọc (cao, thấp) Ví dụ : tín hiệu audio chất lượng cao có tần số cao nhất cỡ 20KHz, tín hiệu này cần lấy mẫu ít nhất 40000 lần trong 1 s Hình1.2: vẽ biểu diễn một tín hiệu được lấy mẫu sau mỗi Ts giây 2.1 Mạch lấy mẫu và giữ Để biến đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, người ta không thể biến đổi mọi giá trị của tín hiệu tương tự mà chỉ có thể biến đổi một số giá trị cụ thể bằng cách lấy mẫu tín hiệu đó theo một chu kỳ xác định nhờ một tín hiệu có dạng xung. Ngoài ra, mạch biến đổi cần một khoảng thời gian cụ thể (khoảng 1µs - 1ms) do đó cần giữ mức tín hiệu biến đổi trong khoảng thời gian này để mạch có thể thực hiện việc biến đổi chính xác. 2.2 Lượng tử hoá Đây là quá trình chuyển từ một tín hiệu rời rạc về thời gian nhưng liên tục về giá trị sang tín hiệu rời rạc về  biên độ của tín hiệu. Mỗi giá trị của mẫu được biểu diễn lại bằng một giá trị được lựa chọn từ một tập hữu hạn các giá trị thích hợp. Khi đã lượng tử hoá, các giá trị tức thời của tín hiệu tương tự không bao giờ có thể khôi phục lại chính xác nữa. Điều này dẫn đến các lỗi ngẫu nhiên còn gọi là lỗi lượng tử hoá. Hình1.3: vẽ biểu diễn quá trình lượng tử hoá 2.3 Mã hóa Trong quá trình này thì mỗi tín hiệu rời rạc được biểu diễn bằng một chuỗi các số nhị phân b bits. Càng nhiều mức lượng tử càng giảm khoảng trống giữa các mức và tăng độ chính xác của giá trị mã hoá sau cùng. Mã hoá đơn cực tín hiệu luôn luôn dương khác với lưỡng cực mã hoá cả 2 nửa biên độ dương và âm của tín hiệu. Cả thang lối vào của tín hiệu giữa 0 và FS ( toàn thang ) với đơn cực và -FS/2 đến FS/2 với hai cực. Điển hình là giữa 0 với 5, 10,15 V trường hợp đơn cực và +-5V, +-15V với trường hợp hai cực. Số mức lượng tử phụ thuộc vào số bít sử dụng. Trong trường hợp 3 bít sẽ có 8 mức lượng tử từ 000 đến 111. Hình1.4: vẽ 3 bít mã hóa đơn cực và lưỡng cực 2.4 Lỗi lượng tử Lỗi cực đại giữa mức tín hiệu gốc và mức lượng tử xuất hiện khi mức gốc rơi đúng vào giữa hai mức lượng tử. Do vậy mức sai số cực đại sẽ là một nửa của bề rộng một mức hay : lỗi = +- (1/2)*(FS)/2N 3. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 3.1 Thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối: Thang Kelvin: đơn vị là 0K. Trong thang Kelvin này người ta gán cho nhiệt độ của điểm cân bằng của 3 trạng thái nước-nuớc đá- hơi một giá trị số bằng 273.15 0K. Thang Celcius: đơn vị là 0C. Quan hệ giữa nhiệt độ Celcius và Kelvin được xác định bởi công thức: T(0C)=T(0K)-273.15 Thang Fahrenhiet: đơn vị là 0F ; 3.2 Các Phương Pháp Đo Nhiệt Độ Đo nhiệt độ là một phương thức đo lường không điện, đo nhiệt độ được chia thành nhiều dãi: Đo nhiệt độ thấp, đo nhiệt độ trung bình, đo nhiệt độ cao. Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hổ trợ chuyên biệt như: Cặp nhiệt điện, nhiệt kế điện kế kim loại, nhiệt điện trở kim loại, nhiệt điện trở bán dẫn, cảm biến thạch anh. Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng được sử dụng trong tập luận văn này, nên ở đây chỉ giới thiệu về IC cảm biến nhiệt. Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp.Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lổ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỉ lệ điện tử tự do và lổ trống tăng lên theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ . 3.3 Cảm biến LM35 LM35 là ic cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao:10mv/oc.Ở 25 oC nó có sai số là không quá 1%.Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi nhiệt độ ở ngõ vào. 3.3.1.Hình dạng và cách kết nối LM35 Hình1.5 Hình dạng LM35 3.3.2.Thông số kỹ thuật: + LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC. + Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%.Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào. + Thông số kỹ thuật: Ngõ ra điện áp Độ nhạy là 10 mV/0C Phạm vi hoạt động: -550C à 1500C Ở nhiệt độ 250C sai số không quá 1%. Áp làm việc từ 4 đến 30 volt 3.3.3. Đặc tính điện: Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra như sau: Vout = 0,01*ToC. Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 100oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là: Ở 0oC thì điện áp ngõ ra Vout = 0 (V). Ở 5oC thì điện áp ngõ ra Vout = 0.05 (V). …………………………………… Ở 100oC thì điện áp ngõ ra Vout = 1 (V). 3.4 cảm biến PT100 (E52MY-PT10C) 3.4.1 Hình dạng PT100 Hình1.6: hình dạng của PT100(E52MY) 3.4.2 Thông số kỹ thuật Cảm biến nhiệt độ E52MY-PT10C Dải đo: 0 - 400 độ C. Loại can: DIN PT 100W. Chiều dài can: 10 cm Cấp chính xác: B. Cách điện cho dây dẫn bên trong: ceramic. Vật liệu đầu bao dây: Khuôn nhôm đúc màu xanh. Vật liệu ống bảo vệ: SUS 316 ống đúc. Nhiệt độ môi trường cho đầu đấu dây: 0 - 80 độ C Loại dây dẫn: hệ thống 3 dây dẫn Tiếp xúc nhiệt: loại không nối đất. 3.4.3 Cách đo PT100 Cảm biến Pt100 cấu tạo bằng dây kim loại platinum dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở kim loại theo nhiệt độ(phương trình Callendar –van dusen) như sau: Với: RT: điện trở ở nhiệt độ T R0 = 100 ohms điện trở ở 0oCα: hệ số nhiệt độ ở T=0oC ( kiểu +0.00385 Ω/Ω/ºC) δ=1.499( kiểu +0.00385 Ω/Ω/ºC) β=0 khi T>0 +Cảm biến Pt100 hoạt động ở 0oC thì điện trở là 100 ohms. +Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100oC ta tính như sau: RT=R0(1+0.385%T) với sai số nhiệt độ ±0.5 oC. Tức là cứ tăng 1oC thì điện trở Pt100 tăng 0.385 Ω Hình1.7: bảng thông số giá trị điện trở và nhiệt độ của Pt100 Ta có ba cách đo Pt100 như sau: Sơ đồ mạch hai dây: Sơ đồ mạch 2 dây kết nối theo kiểu cầu Wheatstone. Ở 0oC thì thì giá trị điện trở của PT100 là RT=100 Ω, nên để cầu Wheatstone cân bằng thì các điện trở R1, R2, R3 ta chọn là 100 Ω. L là điện trở dây nối. Es là điện áp nguồn cung cấp, Eo là điện áp ngõ ra. Ta tính được : Trong trường hợp dây nối dài thì ta dùng sơ đồ 3 dây hay 4 dây để bù trừ điện trở dây nối. Sơ đồ mạch ba dây: Sơ đồ 3 dây có độ chính xác cao hơn sơ đồ 2 dây. Ta tính được : Với sơ đồ mạch 3 dây có thể nối dây dài tới 30.48m. Sơ đồ mạch bốn dây nguốn dòng: +Is là nguồn dòng cung cấp cho mạch, Eo là điện áp ngõ ra, L là điện trở dây nối, RT là cảm biến nhiệt PT100. +Eo phải có trở kháng cao để ngăn lưu lượng dòng trong điện thế dây dẫn. Mạch 4 dây có thể sử dụng ở khoảng cách dài hơn ba dây nhưng phải sử dụng máy phát nguồn dòng trong môi trường nhiễu về điện. +Sơ đồ bốn dây nguồn dòng cho độ chính xác tốt nhất: 3.5 Cặp nhiệt điện ( Thermocouples) Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu. Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV). Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao. Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao. Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,… Tầm đo: -100 D.C <thermocouple<1400 D.C Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T. Các bạn lưu ý điều này để chọn đầu dò và bộ điều khiển cho thích hợp. Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến không chính xác là chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó ( offset trên bộ điều khiển ). Vì tín hiệu cho ra là điện áp (có cực âm và dương ) do vậy cần chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng. Hình1.8: cặp nhiệt điện 4. CHUYỂN ĐỔI A/D VÀ D/A Tín hiệu tương tự từ thực nghiệm đưa vào bộ lọc thông thấp, được lấy mẫu qua bộ trích và giữ mẫu S&H (sample and hold) thành tín hiệu rời rạc. Sau đó được đưa qua bộ biến đổi tương tự số ADC (Analog – digital-converter) để thành tín hiệu số và đưa vào máy tính PC để xử lý. Tín hiệu số sau khi đã xử lý được biến đổi trở lại thành tín hiệu tương tự qua bộ biến đổi số tương tự DAC (Digital-analog-converter) rồi lại đưa qua bộ lọc thông thấp để thành tín hiệu lối ra. Tuy nhiên tín hiệu số khi đưa vào máy tính xử lý không nhất thiết phải lấy ra từ ADC mà có thể được lấy trực tiếp từ các quá trình số khác. Cũng như vậy, tín hiệu số sau khi xử lý không bắt buộc phải qua bộ biến đổi DAC để chuyển đổi lại thành tín hiệu tương tự mà có thể được lấy ra ngay để điều khiển các quá trình số khác. 4.1 CHUYỂN ĐỔI A/D 4.1.1 Nguyên tắc thực hiện chuyển đổi ADC Mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số, chuyển một tín hiệu ngõ vào tương tự (dòng điện hay điện áp) thành dạng mã số nhị phân có giá trị tương ứng. Chuyển đổi ADC có rất nhiều phương pháp.Tuy nhiên, mỗi phương pháp điều có những thông số cơ bản khác nhau: Độ chính xác của chuyển đổi AD. Tốc độ chuyển đổi . + Startcommand VA V’A Control Unit Register D/A converter Comparator clock Digital output Dãi biến đổi của tín hiệu tương tự ngõ vào Hình 1.21: Sơ đồ khối tổng quát của mạch ADC Đầu tiên kích xung start để bộ ADC hoạt động Tại một tần số được xác định bằng xung clock bộ điều khiển làm thay đổi thành số nhị phân được lưu trữ trong thanh ghi(Register). Số nhị phân trong thanh ghi được chuyển thành dạng điện áp V’a bằng bộ chuyển đổi DA. Bộ so sánh,so sánh V’a với điện áp ngõ vào Va .Nếu V’a Va ngõ ra của bộ so sánh xuống mức thấp và quá trình thay đổi số của thanh ghi ngưng. Lúc này V’a gần bằng Va , những số trong thanh ghi là những số cần chuyển đổi . 4.1.2 Các phương pháp chuyển đổi A/D 4.1.2.1 Phương pháp tích phân Phương pháp tích phân cũng giống như phương pháp chuyển đổi ADC dùng tín hiệu dốc đôi (Dual-Slope-ADC). Cấu trúc mạch điện đơn giản hơn nhưng tốc độ chuyển đổi chậm. Mạch so sánh Mạch tích phân R Ngõ ra số · · · · Start Clock Điện áp chuẩn Vref Vin C _ + _ + Mạch logic điều khiển Bộ đếm Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý của mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp tích phân Khi có xung start mạch đếm đưa về trạng thái reset. Mạch logic điều khiển khóa K ở vị trí 1, điện áp tương tự Vin được nạp vào tụ điện C với thời hằng t1 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân giảm dần, và cho đến khi nhỏ hơn 0V thì ngõ ra của bộ so sánh lên mức 1, do đó mạch logic điều khiển mở cổng cho xung clock vào mạch đếm. Sau khoảng thời gian t1 mạch đếm tràn mạch logic điều khiển khóa K ở vị trí 0, khi đó điện áp âm Vref được đưa vào ngõ vào của mạch tích phân, tụ điện C xả điện với tốc độ không đổi, sau khoảng thời gian t2 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân tăng dần, do đó ngõ ra của mạch so sánh xuống, mức thấp làm cho mạch logic điều khiển đống cổng và báo kết thúc chuyển đổi. Trong suốt khoảng thời gian xả điện t2 mạch đếm vẫn tiếp tục đếm kết quả của mạch đếm cũng chính là tín hiệu số cần chuyển đổi tương ứng với điện áp tương tự ngõ vào Vin . Mối quan hệ giữa điện áp ngõ vào Vin và điện áp chuẩn Vref với t1,t2 t2=t1.vin/vref t1=2n/fck :thời gian mạch đếm từ 0 đến khi tràn t2=N/fck : thời gian mạch đếm từ khi tràn đến kết quả sau cùng Biểu thức này không phụ thuộc vào thời hằng RC,cũng như số xung clock(nếu mạch làm việc ổn định). Các tín hiệu tương tự Vin qua mạch tích phân nên các tín hiệu nhiểu đều bị loại bỏ. Nhược điểm của mạch này là thời gian chuyển đổi chậm, giữa 2n chu kỳ xung clock trong lần lấy tích phân trong thời gian t1 va N chu kỳ trong lần lấy tích phân trong thời gian t2. Thời gian chuyển đổi lớn nhất khi t1=t2. Thời gian chuyển đổi: T = t1+t2 4.1.2.2 Phương pháp ADC xấp xỉ liên tiếp Clock Start EOC VA V’A + _ DAC Thanh ghi điều khiển Logic điều khiển MSB LSB Đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, mạch điện có phức tạp nhưng thời gian chuyển đổi ngắn hơn. Phương pháp chuyển đổi ADC xấp xỉ liên tiếp có thời gian chuyển đổi cố định không phụ thuộc vào điện áp ngõ vào. Hình 1.23: Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ liên tiếp. Khi tác động cạnh xuống của xung start thì ADC bắt đầu chuyển đổi . Mạch logic điều khiển đặt bit có nghĩa lớn nhất(Most Signifi cant Bit )của thanh ghi điều khiển lên mức cao và tất cả các bit còn lại ở mức thấp.Số nhị phân ra ở mạch thanh ghi điều khiển được qua mạch DAC để tạo ra điện áp tham chiếu V’a. Nếu V’a >Va thì ngõ ra bộ so sánh xuống mức thấp, làm cho mạch logic điều khiển xóa bit MSB xuống mức thấp. Nếu V’a<Va thì ngõ ra của bộ so sánh vẫn ở mức cao và làm cho mạch logic điều khiển giữ bit MSB ở mức cao. Tiếp theo mạch logic điều khiển đưa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo ở ngõ ra khối DAC một điện áp tham chiếu v’a rồi đem so sánh tương tự như bit MSB ở trên .Quá trình này cứ tiếp tục cho đến bit cuối cùng trong thanh ghi điều khiển. Lúc đó v’a gần bằng Va ngõ ra của mạch logic điều khiển báo kết thúc chuyển đổi. Như vậy mạch đổi ra n bit chỉ mất n chu kỳ xung clock nên có thể đạt tốc độ rất cao. Tuy nhiên mạch ADC xấp xỉ liên tiếp lại không thể đáp ứng với tín hiệu tương tự vào biến đổi cực nhanh . 4.2 Chuyển đổi D/A Chuyển đổi số sang tương tự là tiến trình lấy một giá trị được biểu diễn dưới dạng mã số (digital code ) và chuyển đổi nó thành mức điện thế hoặc dòng điện tỉ lệ với giá trị số Hình1.24: Sơ đồ khối một DAC 4.2.1 Độ Phân giải DAC Độ phân giải (resolution) của bộ biến đổi DAC được định nghĩa là thay đổi nhỏ nhất có thể xảy ra ở đầu ra tương tự bởi kết quả của một thay đổi ở đầu vào số.         Độ phân giải của DAC phụ thuộc vào số bit, do đó các nhà 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 càng tinh hơn. Độ phân giải luôn bằng trọng số của LSB. Còn gọi là kích thước bậc thang (step size), vì đó là khoảng thay đổi của Vout khi giá trị của đầu vào số thay đổi từ bước này sang bước khác. Hình 1.25: dạng song bậc thang của DAC Độ phân giải bằng với hệ số tỷ lệ trong mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của DAC. Đầu ra tương tự = K x đầu vào số               Với K là mức điện thế (hoặc cường độ dòng điện) ở mỗi bậc. Như vậy ta có công thức tính độ phân giải như sau: Với  Afs là đầu ra cực đại ( đầy thang )            N là số bit Nếu tính theo phần trăm ta có công thức như sau: 4.2.2 Độ chính xác        Có nhiều cách đánh giá 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 là độ chính xác và độ phân giải phải tương thích với nhau. 4.2.3 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 toàn 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. 4.2.4 Các phương pháp chuyển đổi DAC 4.2.4.1 DAC dùng điện trở có trọng số nhị phân và bộ khuếch đại cộng. Hình1.26: mạch biến đổi DAC dùng điện trở Bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier – Op Amp) được dùng làm bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện thế vào. Ta thấy các điện trở đầu vào giảm dần 1/2 lần điện trở trước nó. Nghĩa là đầu vào D (MSB) có RIN = 1k, vì vậy bộ khuếch đại cộng chuyển ngay mức điện thế tại D đi mà không làm suy giảm (vì Rf = 1k). Đầu vào C có R = 2k, suy giảm đi 1/2, tương tự đầu vào B suy giảm 1/4 và đầu vào A giảm 1/8. Do đó đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức: Dấu âm (-) biểu thị bộ khuếch đại cộng ở đây là khuếch đại cộng đảo. . Hình1.27: Đầu ra ứng với điều kiện các đầu và