CONVERSOR DE SEÑAL ANALÓGICA A DIGITAL

Un conversor, (o convertidor) de señal analógica a digital, es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica de voltaje en una señal digital con un valor binario. Se utiliza en equipos electrónicos como computadora, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones.

FUNCIONAMIENTO

Estos conversores poseen dos señales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en el cual se convertirá una señal de entrada.

El dispositivo establece una relación entre su entrada (señal analógica) y su salida (digital) dependiendo de su resolución. Esta resolución se puede saber, siempre y cuando conozcamos el valor máximo que la entrada de información utiliza y la cantidad máxima de la salida en dígitos binarios.

TIPOS DE CONVERSORES USUALES

De aproximaciones sucesivas: Es el empleado más comúnmente, apto para aplicaciones que no necesita versión baja pero a cambio poseen una relación señal a ruido muy elevada, la mayor de todos.

Otros tipos de conversores igualmente utilizados son: rampa, doble-rampa, etc

COVERTIDORES ANALÓGICOS-DIGITALES

son dispositivos electrónicos que establecen una relación biunívoca entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida.

CLASIFICACION Conversores de transformación directa.

Conversores con transformación (D/A) intermedia, auxiliar.

Circuitos de captura y mantenimiento (S/H:Sample and Hold

se emplean para el muestreo de la señal analógica, generalmente en un condensador, durante el tiempo que dura la transformación A/D.

Esquema básico de un circuito de captura y mantenimiento

Funcionamiento del circuito:

El convertidor A/D manda un

impulso de anchura tw por la línea C/M, que activa el interruptor electrónico, cargándose el condensador C, dutrante el tiempo tw.

La tensión en el condensador sigue la tensión de entrada.  Posteriormente el condensador mantiene la tensión adquirida cuando se abre el interruptor.

Conversor A/D con comparadores.

Es el único caso en que los procesos de cuantificación y codificación están claramente separados.

El primer paso se lleva a cabo mediante comparadores que discriminan entre un número finito de niveles de tensión . Estos comparadores reciben en sus entradas la señal analógica de entrada junto con una tensión de referencia, distinta para cada uno de ellos.

Formas de las señales de entrada, salida y gobierno del interruptor.

la carga como la descarga del condensador están relacionadas estrechamente con su valor y con el de las resistencias y capacidades.

un codificador que nos entregue la salida digital.

Conversor A/D con contadores.

Usa el circuito más sencillo de los conversores A/D y consta básicamente de los elementos reflejados en la figura siguiente:

Un comparador, reloj, circuito de captura y mantenimiento (S&H), contador, conversor D/A y buffers de salida.

Una vez que el circuito de captura y mantenimiento (S/H), ha muestreado la señal analógica, el contador comienza a funcionar contando los impulsos procedentes del reloj. El resultado de este contaje se transforma en una señal analógica mediante un convertidor D/A, proporcional al número de impulsos de reloj recibidos hasta ese instante.

La señal analógica obtenida se introduce al comparador en el que se efectúa una comparación entre la señal de entrada y la señal digital convertida en analógica.

El valor del contador pasa a los buffers y se convierte en la salida digital correspondiente a la señal de entrada.

Este convertidor tiene dos inconvenientes:

Escasa velocidad.

Tiempo de conversión variable.

Dicho tiempo de conversión viene dado por la expresión:

Conversor A/D con integrador.

No utilizan convertidores D/A, . son muy usados en los voltímetros digitales.

Convertidores Digital-Analógico y Analógico-Digital

Conversión Digital-Analógica y Analógica-DigitalCon estos circuitos se trata de conseguir una relación biunívoca entre una señal analógica y una digital o viceversa.Actua sobre un sistema analógico una vez procesada una señal de forma digital por lo que se hace necesario un convertidor DAC.

Características de los ADC• Entrada– Número de canales– Tipo de señal (tensión o corriente)– Márgen de valores (máximo y mínimo)– Polaridad (unipolar, bipolar)–Tensión de referencia (interna o externa, exactitud…)

Características de los ADC• Salida– Número de bits (resolución)– Código de salida (binario, BCD…)– Formato (serie, paralelo)– Velocidad de salida (bit rate)– Niveles de tensión de salida– Existencia de latches...

Características de los ADC• Relación entrada-salida– Exactitud (determinada por los errores)– Velocidad de conversión

Características de los ADC

Características de los ADC

Errores de los ADC

Características de los ADC• Parámetros básicos a considerar en la elección de un ADC– Número de canales– Tipo de canales (unipolares, bipolares)– Margen de tensión de entrada– Resolución (en número de bits)– Exactitud– Tensión de referencia necesaria– Velocidad (frecuencia de conversión)– Funciones adicionales a la entrada (multiplexado,muestreo, ganacia programable, entradas de bajo

nivel…)– Funciones adicionales a la salida (latches)– Condiciones ambientales– Formato de la señal de salida (binario, BCD…)– Control de la conversión (interrupciones, controlde estado)

Características de los DAC

la entrada es digital yla salida analógica (tensión o corriente).Para la velocidad y el tiempo deconversión se considera una determinada banda de error alrededor del valor final.

con código de entrada binario puro, de una palabradigital de n bits, Dn-1Dn-2…D1D0, 2n niveles discretos de tensión o corriente.

DAC de resistencias ponderadasEn la figura la corriente en la masavirtual es:

y la tensión de salida:

DAC con red en escalera

DAC con red en escalera (caso 1000)

DAC con red en escalera (caso 0100)

DAC con red en escalera (caso 0010)

Existen gran cantidad de tipos de ADC

Convertidor analógico-digital paralelo(flash)

Convertidor tipo sigma-delta