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Transcript

"DAC: Conversor Digital Analógico"

PROFESOR: PABLO CHAVARRIA MOLINA

ALUMNOS:

ANA LUISA CRUZ MORA

JAZMIN ROJAS MAROTO

JAVIER ZAMORA GUERRERO

Fabricantes

Ejemplos

  • Representaciones Especiales Hcr.
  • Alstom Grid
  • ARDETEM
  • JM Concept
  • MJK Automation
  • Schneider Electric - Automation and Control
  • ON Semiconductor
  • Texas Instrument
  • Analog Devices Inc

DAC0808

DAC0804

DAC MCP4725

Cada n representa la información binaria ”0” o”1”.

El circuito mencionado anteriormente (Ponderación Binaria) representa un inconveniente, pues, se requieren n resistores y los cuales se van duplicando en magnitud y es difícil encontrar en valor exacto de los resistores.

Para evitar la necesidad de disponer de tantos valores resistivos, la estructura R/2R utiliza solo dos valores aunque necesita el doble de resistencias

DAC3152

DAC0830

DAC0800

Características

Los 24 = 16 diferentes números binarios representados por estos 4 bits. Por cada número de entrada, el voltaje de salida del convertidor D/A es un valor distinto.

Resolución

  • Es el número de bits que se convierten
  • Es la diferencia en voltios que se produce a la salida del convertidor.
  • Se puede expresar como el reciproco del número de escalones discretos de la salida, para el DAC el número de escalones discretos es 2n-1, donde n es el número de bits.
  • Es la cantidad que cambiara V de salida a medida que cambie el valor de entrada digital de un intervalo al siguiente.

Funcionamiento

Familias

Características

  • Monotonicidad: si no produce escalones inversos cuando se le aplica su rango completo de bits de entrada.
  • El tiempo de conversión: tiempo que necesita para efectuar el máximo cambio de su tensión con un error mínimo en su resolución. Los valores comunes del tiempo de respuesta varian de 50 ns a 10 ms, los DAC con salida de corriente tienen tiempos de respuesta más breves que los de voltaje.
  • El registro acepta una entrada digital durante la duración de la señal convert.
  • Después el registro mantiene constante el número digital hasta que se reciba otro comando.
  • Las salidas del registro controlan interruptores que permiten el paso de 0 [V] o el valor de la fuente de voltaje de referencia.
  • Los interruptores dan acceso a una red en este caso una sumadora resistiva que convierten cada bit en su valor en corriente y a continuación la suma obteniendo una corriente total.
  • El valor total alimenta a un amplificador operacional que realiza la conversión a voltaje y el escalamiento de la salida.
  • Cada resistor de la rama está ajustado según el bit que tenga a la entrada (Ponderación Binaria).

Este dato es obtenido de la página de Texas Instruments TI que ofrece una amplia gama de convertidores de datos, DAC de 8 a 24 bits, todos de alto rendimiento, TI tiene un convertidor de datos para todas sus aplicaciones de señales analógicas y mixtas. Entre las familias que hay son en cantidad de bit.

  • Tensión de referencia: puede ser interna o externa, la tensión de salida es afectada por este factor además de la tensión de alimentación, el margen de temperatura y su tecnología interna.

En teoría, la salida de un DAC será cero voltios cuando en la entrada binaria son todo ceros.

En la práctica, habrá un voltaj{e de salida pequeño producido por el error de balance del amplificador del DAC.

Este desplazamiento es comúnmente 0.05% FS.

Casi todos los DAC con voltaje tienen una capacidad de ajuste de balance externo que permite eliminar el desequilibrio.

Características

¿Qué es un DAC?

  • Posibilidad de conversión unipolar o bipolar.

  • Precisión: Es la comparación entre la salida real del

DAC y la salida esperada, se expresa como el porcentaje

de la salida máxima.

La precisión debería ser como mucho ±1/2 de bit LSB

(bits menos significativo).

Hay dos tipos error a escala completa y

error de linealidad.

  • Linealidad: Es la desviación (error lineal) de la salida ideal, un caso especial seria el error de offset (cuando todos los bits están en cero).

  • Escala completa de salida (FSO): el valor máximo analógico posible de la salida, es decir cuando se aplica el valor binario de entrada (b3, b2, b1, b0)= (1, 1, 1, 1) el valor de la salida es 5V.

DAC de 8 bits DAC de 10 bits

DAC de 12 bits DAC de 14 bits

DAC de 16 bits DAC de 20 bits

DAC de 24 bits

Aplicaciones

  • Dispositivo para convertir un código digital (binario) a una señal analógica (corriente, voltaje o carga eléctrica).

  • Hay distintos componentes que pueden intervenir: como interruptores simples, red de resistores, fuentes actuales o condensadores.

  • En diferentes tipos de información analógica, como son; magnitudes eléctricas, mecánicas, entre otras

  • Por ejemplo: un micrófono, un graficador, o un motor debe interactuar con subsistemas que trabajan con informaciones digitales, como una computadora, un sistema lógico, un sistema con microprocesador, con microcontrolador o con algún indicador numérico.
  • La mayoría de las señales de audio modernas se almacenan de forma digital

(por ejemplo, MP3s y CDs) y para poder ser escuchadas a través de altavoces deben ser convertidas en analógicas o para impulsar o activar un dispositivo analógico.algunas de las aplicaciones mas comunes :

Ejemplos

  • Control: La salida digital de una computadora puede convertirse en una señal de control analógica para ajustar la velocidad de un motor o para controlar casi cualquier variable física.

  • Análisis automático: los computadores pueden ser programados para generar señales analógicas que se necesitan para analizar circuitos analógicos.
  • Convertidor de digital a analógico AD9136

DAC TXDAC+® doble de 16 bits y 2.8 SPG 

de Analog Devices

Ej: Se tiene un convertidor digital - analógico de 8 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5 voltios

Con n = 8, hay una resolución de 2N = 256 es decir el voltaje de salida puede tener 256 valores distintos (contando el "0")

También: resolución = VoFS / [ 2n - 1] = 5 / 28-1 = 5 / 255 = 19.6 mV / variación en el bit menos significativo.

Con n = 4 bits, se consiguen 2n = 16 posibles combinaciones de entradas digitales

Si el voltaje máximo es 10 Voltios, entonces el Vref. (voltaje de referencia) será 10 / 16 = 0.625 Voltios.Si el voltaje máximo es 7 voltios, Vref = 7 / 16 = 0.4375 Voltios.

.

El AD9136 de Analog Devices es un convertidor de digital a analógico

dual (DAC), de 16 bits y de alto rango dinámico que proporciona una velocidad de muestreo de 2800 MSPS, permitiendo una generación multiportadora en un ancho de banda muy amplio.

Las salidas del DAC están optimizadas para interconectarse perfectamente con los moduladores de cuadratura analógica ADRF670x de Analog Devices, Inc.

Una interfaz opcional de puerto serial de 3 o 4 hilos ofrece la programación y la lectura de muchos parámetros internos.

La corriente de salida de escala completa se puede programar

en un rango de 13.9 mA a 27.0 mA.

El AD9136 está disponible en un paquete LFCSP

de 88 conductores. ´tiene un precio de 516 dolares.

Ejemplos

  • Control de amplitud digital: Un DAC multiplicativo se puede utilizar para ajustar digitalmente la amplitud de una señal analógica.

Una utilización normal de esta aplicación es el "control de volumen” digital, donde la salida de un

circuito o computadora digital puede ajustar la amplitud de una señal de audio

Aplicaciones

Extraído de Digikey.com

Aplicaciones

Se puede ver que mientras más bits tenga el convertidor más exacta será la conversión.

Si se tiene diferentes tipos de DAC y todos ellos pueden tener una salida máxima de 15 voltios, se puede ver que la resolución y exactitud de la salida analógica es mayor cuando más bits tenga. Ver siguiente cuadro

Tipos

Colegio Universitario de Cartago

Tipos

  • Ponderación Binaria: Una forma de lograr la conversión D/A es usando un amplificador sumador.
  • Escalera R-R2: El amplificador sumador con la escalera de resistencias R-2R mostrado produce la salida

Este método no es satisfactorio para un gran número de bits, porque se requiere demasiada precisión en las resistencias sumadoras.Así para un DAC de 10 bits son necesarias 10 Resistencias con valores de R a 512R con una muy baja tolerancia para poder mantener la precisión del convertidor. Este problema se resuelve con el DAC red R-2R

Funcionamiento

Donde las Ds toman los valores 0 ó 1. Estas entradas digitales podrían ser voltajes TTL, los cuales cierran los interruptores con el 1 lógico y los deja en su estado básico de tierra para la lógica 0.

Esto se ilustra para 4 bits, pero se puede extender a cualquier número con solo los valores de resistencias R y 2R.

  • Efectúan sus conversiones recibiendo la información en forma serial o paralela dependiendo su uso.
  • Tipo paralela: instrumentos de medida como osciloscopios de almacenamiento
  • Tipo serial: aplicaciones del control de proceso como válvulas se puede efectuar.
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