Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5)

Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

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Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5)

-Objetivos-Introducción-Conversores-Ejemplos-Conclusión


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Conversores A/D-D/A - Objetivos

-Aprender sobre conversores A/D-D/A-Aprender sobre sus características-Aprender sobre virtudes y defectos-Aprender sobre interconexión

Formar criterios para la selecciónadecuada en un diseño concreto

De la Cátedra

Del Ingeniero


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Mundo Real – Fenómenos

Conversores D/A-A/D - Introducción

Medición AnalógicaVariables Físicas

Tratamiento Digital - Respuesta

Actuación Analógica Variables Físicas – Mundo Real

Conversor A/D

Conversor D/A


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Mundo Real – Fenómenos


Medición Analógica

Variables Físicas

Calor, Viento, Ruido, Sonido, Movimiento, Inercia,Luz, Electricidad, Sabor, Olor …

Temperatura, Humedad, Velocidad, Desplazamiento, Presión,Frecuencia, Fuerza, Luminosidad, Tensión, Corriente, Acidez …

Trasductores (Físico Eléctrico), Muestreo (Variables Fijo),Normalización (Arbitrario Normalizado (4-20mA, 1-5V)),..


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Tratamiento Digital - Respuesta

Conversor A/D

Conversor D/A

MediciónVisualización, Procesamiento (Escala, Filtrado),Presentación, Almacenamiento, Análisis,…

Actuación sobre el medioAlarma, Procesamiento (adaptación), Presentación,Almacenamiento, Análisis,…


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Actuación Analógica

Variables Físicas – Mundo Real

Actuador (Eléctrico Normalizado (4-20mA, 1-5V,) Físico, Amplificador,…

Movimiento, Calor, Sonido, Luz, Electricidad,…


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Conversores D/A-A/D - IntroducciónAlgunos conceptos

Valor de Cero (0): Valor Analógico mínimo posible.

Variable Física(0) Var. Analóg.Normaliz.(0) Codigo Binario(0)

Valor Fondo de Escala (FS): Valor Analógico máximo posible

Variable Física(FS) Var. Analóg.Normaliz.(FS) Codigo Binario(2N-1)

Rango Analógico: Diferencia entre Fondo de Escala y Cero

Bit Mas Significativo (MSB) : Bit de mayor “peso” (Binario)Bit Menos Significativo (LSB): Bit de menor “peso” (Binario)


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Conversores D/A-A/D - IntroducciónAlgunos conceptos (Códigos Binarios Fraccionarios)


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Conversores D/A

Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits)

Tensión Analógica Normalizada de Salida

Número Binario de Entrada (y en Representación Fraccionaria)


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Conversores A/D

Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits)

Tensión Analógica Normalizada de Entrada

Número Binariode Salida(En Código y enRepresentaciónFraccionaria)


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Conversores D/A

D/A Vout

A-GND

Vref (+)

Vref (-)

V-SalidaNormalizada(0[V] a FS[V])

V. de FS[V]

V. de 0[V]

V(+)

V(-)

V-Alim. Circ.Analógicos (+)

V-Alim. CircuitosAnalógicos (-)

D-GND

V-Alim. Circ.Digitales

VccStrobeFijar (Strobe)

Bit 1 (MSB)

Bit n (LSB) Bit n-1

Bit 2Bit 3--------

Bus deDatos


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Conversores A/D

A/DVin

A-GND

Vref (+)

Vref (-)

V-EntradaNormalizada(0[V] a FS[V])

V. de FS[V]

V. de 0[V]

V(+)

V(-)

V-Alim. Circ.Analógicos (+)

V-Alim. CircuitosAnalógicos (-)

D-GND

V-Alim. Circ.Digitales

Vcc SOC EOC Fin Conversión

Inicio Conversión

OE Dato al Bus

(MSB) Bit 1

(LSB) Bit nBit n-1

Bit 2Bit 3

--------

Bus deDatos


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Conversores A/D-D/AConsideraciones sobre las señales

-Tensiones V(+), V(-) y A-GND-Tensiones Vref(+) y Vref(-)-Tensión de Entrada/Salida Vin/Vout

Analógicas

Digitales-Tensiones Vcc y D-GND-Señales SOC, EOC (Ready), OE y Strobe- Bits de Salida/Entrada


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Conversores D/A

Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits)

Tensión Analógica Normalizada de Salida


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Características

-Resolución (Bits; Vout(LSB))-Rango de tensión/corriente de Salida-Precisión (Calidad)-Linealidad (Vout en todo Rango)-Estabilidad (temperatura, tiempo)-Precio

Conversores D/A


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Conversores D/A

Numero= CnBn+Cn-1Bn-1+…+C2B2+C1B1+C0B0+C-1B-1+…Binario: Cn: 0 ó 1 ; B=2 B0=1; B1=2; B2=4 ... B-1=1/2 …

Código Binario de Entrada

Tensiónde SalidaTensión de

Referencia(+)Vref (10V)

Conversor D/A Sumador Simple


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Conversores D/A

Conversor D/A Sumador de 8 bits(2 juegos de resistencias iguales mas atenuación)


Tensiónde Salida

Vref


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Conversores D/A

Sumadores

-Económico-Simple

Virtudes

Defectos

-Dependencia de la estabilidad de las R-Valores de R muy diferentes al crecerla cantidad de Bits (n) (Diferentes tecnologíasde fabricación. Diferentes estabilidades (R)).


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Conversores D/A

Conversor D/A R-2R


Tensión deReferenciaVref (10V)

Tensiónde Salida (= -iR)


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Conversores D/A

Conversor D/A R-2R

Ejemplo: Bit 2=1; Los demás Bits en 0

Circuito Equivalente Final


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R-2R

-Económico-Pocos componentes diferentes -Simple-Confiable

Virtudes

Defectos-Dependencia de la estabilidad de las R

Conversores D/A


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Conversores A/D

Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits)

Tensión Analógica Normalizada de Entrada

Número Binariode Salida(En Código y enRepresentaciónFraccionaria)


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Conversores A/DCaracterísticas

-Resolución (Bits; Vint(LSB))-Tiempo de Conversión-Rango de tensión de Entrada-Precisión (Calidad)-Linealidad (Vout en todo Rango)-Estabilidad (temperatura, tiempo)-Cantidad de Canales. Selección, tiempo de adquisición.-Precio


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Conversores A/DIntegrador o de Doble Rampa


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Conversores A/DIntegrador o de Doble Rampa

-Económico-Simple

Virtudes

Defectos-Dependencia de R y C-Tiempo de conversión alto-Tiempo de Conversión Variable


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Conversores A/DContador-Comparador


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Conversores A/DContador-Comparador

-Sin componentes R – C-Tiempo de conversión bajo-Simple (Contadores – Comparadores)

Virtudes

Defectos

-Tiempo de Conversión Variable-Conversión Paralelo/Serie compleja


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Conversores A/DContador-Comparador Servo

Virtudes-Puede seguir a la señal.-Tiempo de conv. mucho menor.

Defectos-Dificultad para lograr EOC.


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Conversores A/DPor Aproximaciones Sucesivas


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Conversores A/DPor Aproximaciones Sucesivas

-Sin componentes R – C-Tiempo de Conversión bajo-Tiempo de Conversión Fijo-Conversión Paralelo/Serie Simultánea

Virtudes

Defectos-Electrónica un poco más compleja-Mayor costo


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Conversores A/DTipo Paralelo

Salidas --- C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1

Vin < 1/16 0 0 0 0 0 0 0

1/16<Vin<3/16 0 0 0 0 0 0 1

3/16<Vin<5/16 0 0 0 0 0 1 1

5/16<Vin<7/16 0 0 0 0 1 1 1

7/16<Vin<9/16 0 0 0 1 1 1 1

9/16<Vin<11/16 0 0 1 1 1 1 1

11/16<Vin<13/16 0 1 1 1 1 1 1

13/16< Vin 1 1 1 1 1 1 1


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Conversores A/DTipo Paralelo (Código Gray)


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Conversores A/DTipo Paralelo

-Sin componentes Capacitivos-Sin Contadores ni Relojes-Tiempo de Conv. extremadamente bajo

Virtudes

Defectos-Electrónica más compleja cuando “n” crece-Mayor costo cuando “n” crece

“Cant. Comparadores = 2n – 1”


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Conversores A/DEjemplo: Analog Devices AD7819


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Conversores A/D-D/AConclusión

-Lugar que ocupan en la Materia-Ingeniería-Como es a nivel de bloques – Señales-Como se comporta – Función de Transferencia-Características – Parámetros – Especificaciones-Diferentes Tipos (Tiempos de Conversión)-Virtudes y Defectos Selección-Interconexión. Sección A – Sección D-Ejemplo de Conversor A/D comercial (AD7819)


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Conversores A/D-D/ABibliografía

CONVERSION NOTES – Daniel Sheingold EditorAnalog Devices Inc.

HOJA TÉCNICA circuito AD7819 – Analog Devices Inc.

Documents

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