Interfazamiento de

Sistemas

Conversión Digital a Analógica (D/A)

Conversión analógica a digital (A/D)

Profesor: M.C. Rubén Loredo AmaroDepartamento de Electricidad y Electrónica Industrial de la Universidad Tecnológica de Altamira

MATERIA: MICROCONTROLADORES

Introducción

El interfazamiento es el proceso de hacer dos o más dispositivos o sistemas operacionalmente compatibles entre sí, de manera que funcionen juntos como se requiera.

Muchas cantidades son de naturaleza analógicas; esto es, son cantidades continuas. Las cantidades físicas, tales como temperatura, presión, tiempo y velocidad son ejemplo de cantidades analógicas

Señales Digitales y Analógicas

Una cantidad analógica es aquella que contiene un conjunto continuo de valores dentro de un rango dado.

En el caso de una representación digital usando un código binario de 4 bits solo se pueden representar 16 valores.

Señal análoga digitalizada

Señal reconstruida o aproximada

Ventajas de la señal digital Puede ser reconstruida gracias a los sistema de

regeneración de señales (usados también para amplificarla, sin introducir distorsión)

También cuenta, con sistemas de detección y corrección de errores que, por ejemplo, permiten introducir el valor de una muestra dañada, obteniendo el valor medio de las muestras adyacentes (interpolación).

Facilidad para el procesamiento de la señal.

La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de disco óptico

Inconvenientes de la señal digital

La señal digital requiere mayor ancho de banda para ser transmitida que la analógica.

Se necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior, en el momento de la recepción.

La transmisión de señales digital requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj de transmisor, con respecto a los del receptor. Un desfase, por mínimo que sea, cambia por completo la señal.

La conversión D/A es una parte importante de muchos sistemas. En esta sección examinaremos dos tipos básicos de conversores D/A (DACs) y aprenderemos acerca de sus características de desempeño.

Entrada Ponderada en Binario

Un método de conversión D/A utiliza una red de resistores con valores de resistencia que representan los pesos binarios de los bits de entrada del código digital.

Cada uno de los resistores de entrada tendrá o no tendrá corriente, dependiendo del nivel de voltaje de entrada.

Convertidor D/A de 4 bits

Un convertidor D/A de 4 bits (DAC) con entradas ponderadas en binario.

Salida del Convertidor D/A

Desventajas

Una de las desventajas de este tipo de DAC es el número de valores de resistores distintos. Por ejemplo, un conversor de 8 bits requiere ocho resistores, variando desde cierto valor de R hasta 128R en pasos ponderados binariamente.

Este rango de resistores requiere tolerancias de una parte en 255 (menos del 0.5%) para convertir exactamente la entrada, haciendo a este tipo de DAC muy difícil de producir masivamente

El conversor D/A de escalera R/2R

Otro método de conversión D/A es la escalera R/2R, para cuatro bits.

Supera uno de los problemas en el DAC de entrada ponderada binariamente, al requerir sólo dos valores de resistores.

Características de desempeño de

conversores D/A

Las características de desempeño de un DAC incluyen:

Resolución,

Exactitud,

Linealidad,

Monotonicidad

Tiempo de establecimiento

Resolución

Resolución. La resolución de un DAC es el recíproco del número de pasos discretos en la salida. Esto, por supuesto, depende del número de bits de entrada.

Por ejemplo, un DAC de 4 bits tiene una resolución de una parte de:

Expresada como un porcentaje es (1/15)100 = 6.67%.

El número total de pasos discretos es igual a

donde n es el número de bits

La resolución también puede expresarse como el número de bits que se convierten.

15124

12 n

Ejercicios de Resolución

Calcule la resolución para un DAC de 16 bits.

Exactitud.

La exactitud es una comparación de la salida real de un DAC con la salida esperada.

Se expresa como un porcentaje de voltaje de salida de escala completa o máximo.

Por ejemplo, si un conversor tiene una salida de escala completa de 10V y la exactitud es ±0.1%, entonces el error máximo de cualquier voltaje de salida es (10 V)(0.001) = 10 mV.

Idealmente, la exactitud debe ser, a lo mucho, ±1/2 de un LSB. Para un conversor de 8 bits. 1 LSB es 1/256 = 0.0039 (0.39% de escala completa). La exactitud debe ser aproximadamente ±0.2%.

Linealidad

Un error lineal es una desviación desde la salida de línea recta ideal de un DAC. Un caso especial es un error de balance, que es la cantidad de voltaje de salida cuando los bits de entrada son todos ceros.

Monotonicidad

Un DAC es monotónico si no toma ningún paso inverso cuando se hace su secuencia sobre todo su rango de bits de entrada.

Tiempo de establecimiento

El tiempo de establecimiento se define normalmente como el tiempo que toma un DAC en ajustarse dentro de ±1/2de LSB de su valor final cuando ocurre un cambio en el código de entrada.

Repaso

¿Cuál es la desventaja de un DAC con entradas ponderadas binarias?

¿Cuál es la resolución de un DAC de 4 bits?

¿Cuál es la resolución de un DAC de 8 bits?

DAC0808

El DAC0808 es un circuito integrado monolítico convertidor Digital – Análogo tiene como características de salida de corriente a escala completa de 150nS con una disipación de 33mW a 5 Volts como fuente de alimentación, tiene una exactitud de +-0.19% con una resolución de 8 bits y puede conectarse a dispositivos con salidas TTL

Diagrama Interno

Aplicación Típica

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

Interface con el Microcontrolador