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ELETRÔNICA DIGITAL II
Parte 5
Conversores ADC e DAC
Prof. Michael
Conversores ADC e DAC
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Professor Dr. Michael Klug
• A maioria dos sinais encontrados na natureza são analógicos:– Temperatura, pressão, intensidade luminosa, sinais de áudio, posição,
velocidade, ...
• Para processá-los em um sistema digital deve-se:
Interface
Conversores: possibilitam o interfaceamento com o mundo
digital
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Prof. Michael
• De forma mais complexa:
Amostragem e Retenção:
Processamento de Sinais Digitais
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Prof. Michael
• Teorema da Amostragem:– A maior frequência analógica do sinal não pode ser maior que a
metade da frequência de amostragem
EX:
Processamento de Sinais Digitais
• Aliasing: melhor estudado em sinais e sistemas, ...
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Prof. Michael
Conversores ADC e DAC
• Conversores:– ADC: analógico para digital
– DAC: digital para analógico: será estudado por primeiro devido ao
fato de que diversos processos de conversões ADC usam o processo
de conversão DAC
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Prof. Michael
Conversão Digital-Analógica
• EX: DAC de 4 bits com saída em tensão
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Prof. Michael
onde “K” é o fator de proporcionalidade (resolução)
OBS: K varia de um DAC para outro e depende da tensão de ref.
Conversão Digital-Analógica
• Pesos de Entrada: as contribuições de cada entrada digital são ponderadas de acordo com sua posição no número binário
EX: para o DAC do slide anterior
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assim:
Conversão Digital-Analógica
EXERCÍCIO 1: Um DAC de 5 bits tem saída em corrente.Para a entrada digital de 10100 é gerada umacorrente de saída de 10mA. Qual será Iout para umaentrada digital de 11101?
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Prof. Michael
EXERCÍCIO 2: Qual o maior valor de tensão de saída deum DAC de oito bits que gera 1V para uma entradadigital de 0011001?
Conversão Digital-Analógica
• Resolução:
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onde: Afs= é a saída de fundo de escala análógica
N=número de bits
OBS: 2N=níveis diferentes ; 2N-1=número de degraus
ou:
Conversão Digital-Analógica
EXERCÍCIO 3: Um DAC de cinco bits gera Vout=0,2Vpara uma entrada digital de 00001. Determine ovalor de Vout para uma entrada 11111. Qual aresolução (tamanho do DAC)?
EXERCÍCIO 4: Um DAC de 10 bits tem um tamanho de
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EXERCÍCIO 4: Um DAC de 10 bits tem um tamanho dedegrau de 10mV. Determine a tensão de saída defundo de escala e a resolução percentual.
EXERCÍCIO 5: Calcule o fundo de escala e a resolução deum DAC de 8 bits com saída de 1,0V para a entrada00110010.
Circuitos DAC
Amplificador Operacional:
• Resistores Ponderados:
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• Resistores Ponderados:
Se: R0=R ; R1=R/2 ; R2=R/4 e R3=R/8,
então:
Circuitos DAC
Exemplo:
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Para DCBA=1010, V=5V, tem-se (R=8kohms)
Circuitos DAC
EXERCÍCIO 6: Para o circuito do slide anterior, determine:
a) O peso de cada bit de entrada;
b) O fundo de escala ao alterar Rf para 250 ohms.
Especificação de DAC´s:
• Resolução: número de bits
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• Resolução: número de bits
• Precisão: erro de fundo de escala e de linearidade
• Erro de offset: tensão residual para saída ideal de 0V;
• Tempo de estabilização: em geral entre 50ns e 10us
• Monotonicidade: se sua saída aumenta conforme aentrada binária é incrementada de um valor para oseguinte.
Circuitos DAC• Rede Ponderada:
– Desvantagens: grande diferença de valores dos resistores MSB e LSB;
• Alternativa: Rede R/2R (apenas dois valores de resistores)
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Circuitos DAC• Análise Rede R/2R
i) Para D3D2D1D0=1000;
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ii) Para D3D2D1D0=0100;
Circuitos DAC
iii) Para D3D2D1D0=0010;
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iv) Para D3D2D1D0=0001;