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Convertidor A-D

Convertidor análogo digital y digital análogo.
by

Octavio Rodriguez

on 26 March 2014

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Transcript of Convertidor A-D

Convertidores Análogo Digital y Digital Análogo CONVERTIDOR
Análogo Digital Circuito Integrado Convertidor
ADC0804 Un convertidor analógico - digital es un dispositivo electrónico que traduce una entrada análoga en un palabra digital equivalente. Aplicaciones Para que sirve un ADC? Proveer información de entrada a sistemas de control a través de sensores con salida analógica. (Temperatura, luminosidad, humedad, presión, etc).
Medir voltaje/corriente en sistemas alimentados a baterías.
Adquirir datos en sistemas de instrumentación. (Osciloscopios, analizadores lógicos, etc). Como funciona? Para realizar la conversión, se tienen que efectuar tres pasos:
Muestreo de la Señal analógica.
Cuantización de la propia señal.
Codificación del resultado de la cuantización, en código binario. Muestreo de la Señal Analógica Tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda.

Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la onda. Cuantización de la Señal Analógica Para esta parte del proceso los valores continuos de la onda se convierten en series de valores numéricos decimales discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original. Codificación del resultado de la cuantización Después de realizada la cuantización, los valores de las tomas de voltajes se representan numéricamente por medio de códigos y estándares previamente establecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numérico binario. Puerto Serial El puerto serie es un conector Cuando un circuito digital requiere información debe estar dotado de dos interfaces o circuitos de entrada y salida: uno para convertir la señal analógica a digital (interfase de entrada) y otro para convertir la señal digital (interfase de salida). Convertidor Digital - Análogo Los DAC se usan cuando la salida de un circuito digital debe proporcionar un voltaje o corriente analógica para excitar un dispositivo analógico. Algunas de las aplicaciones más comunes son los que se mencionan a continuación.
Control: La salida digital de una computadora se puede convertir a una señal analógica de control para ajustar la velocidad de un motor o temperatura de un horno.
Pruebas automáticas: Las computadoras se pueden programar con el fin de generar las señales analógicas (mediante un DAC) necesarias para probar circuitería analógica.
Reconstrucción de una señal: Se digitaliza una señal analógica. Aplicaciones de un DAC El DAC0808 es un convertidor de digital a análogo monolítico de 8bits, este ofrece una escala que coloca una corriente completa en la salida en 150ns, mientras que disipa solamente 33mW con las fuentes de ± 5V. El DAC 0808 El DAC 0808 esta compuesto de una red de resistencias R-2R, el voltaje aplicado a estas resistencias se puede alterar externamente por medio de los terminales Vref(+) pin14 y Vref(-)pin 15. El DAC entrega, por el pin14 una corriente Iin. Para convertir este componente a voltaje hay que colocar en la salida un sistema apropiado, por ejemplo de un amplificador operacional o una resistencia. Estructura Interna de un DAC Son todos aquellos instrumentos peculiares que tienen la función de poder transmitir o recibir información para la computadora o usuario.
Modem: El modem convierte las señales digitales del emisor en otras analógicas susceptibles de ser enviadas por el teléfono. Dispositivos de entradas y salidas Es un dispositivo digital lógico de interconexiones de redes de computadora que opera en la capa de enlace de datos. Conmutador *La musica en forma digital se almacena en el CD.
*Un diodo láser lee los datos.
*El DAC transforma los datos digitales en una señal analógica. Reproductor de CD Son aquellos en los que la combinación a convertir se aplica a través de un único terminal en el que aparecen en secuencia los diferentes bits que lo constituyen. Su diagrama de bloques esta representado en la figura. Convertidores Paralelo Son aquellos en los que la combinación binaria a convertir se aplica en paralelo a su entrada. Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula: 
Resolución = VoFS / [2n - 1]

Donde:
- n = número de bits del ADC
- VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor
para obtener una conversión máxima. Resolución
Se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo Especificaciones de un convertidor D/A Se tiene un convertidos digital - analógico de 4 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5 voltios.
 
Con  n = 4, hay una resolución de 2N =  16 o lo que es o mismo: El voltaje de salida puede tener 16 valores distintos. 

Entonces: resolución =  VoFS / [ 2N - 1]  =  5 / 16-1  =  5 / 15  =  333.3 mV Especificaciones de un convertidor D/A Tiempo de respuesta
La velocidad de operación de un DAC se especifica como tiempo de respuesta, que es el tiempo que se requiere para que la salida pase de cero a escala completa cuando la entrada binaria cambia de todos los ceros a todos los unos.

Precisión
Error de escala completa es la máxima desviación de la salida del DAC de su valor estimado (teórico).
 
Error de linealidad es la desviación máxima en el tamaño de etapa del teórico. Algunos de los DAC tienen errores de escala completa y de linealidad en el intervalo 0.01% - 0.1% pero son de mayor costo. Especificaciones de un convertidor D/A Registro: almacena la información durante el tiempo necesario para la conversión.
Conmutadores electrónicos: conecta una resistencia a la tensión de referencia, o bien, a tierra.
Amplificador operacional: otorga el voltaje de salida analógico. Esquema general de un convertidor D/A Un D/A contiene normalmente una red resistiva divisora de tensión, que tiene una tensión de referencia estable y fija como entrada.
Cada entrada digital puede ser sólo un "0" o un "1".

En imagen, D0 es el bit menos significativo (LSB) y D3 es el más significativo (MSB).

El voltaje de salida analógica tendrá uno de 16 posibles valores dados por una de las 16 combinaciones de la entrada digital. Algoritmo general de un convertidor D/A Convertidor D/A Red de Resistencias Ponderadas Una red de resistencias ponderadas es aquella en la que se implementa un circuito en donde los conmutadores electrónicos conectan una señal de referencia a un juego de resistencias, cuyos valores están escogidos de tal forma que provocan a la salida una señal de amplitud proporcional al peso binario del interruptor correspondiente. El principio de este conversor consiste en dividir en dos la corriente que hay en cada nudo. Convertidor D/A Red R-2R En Escalera Se ha conectado la salida de dicha red a la tensión de referencia, mientras que ahora cada una de las resistencias se conecta bien a masa o bien a la entrada del amplificador operacional. Convertidor D/A Red R-2R En Escalera Invertida Este circuito integrado forma parte de una familia de conversores A/D fabricados por National Semiconductor, compuesta por los ADC0801, ADC0802, ADC0803 y ADC0804. Distribución de los pines Métodos de Conversión
ADC 1.- Escalera
2.- Rampa Digital Simple
3.- Doble Rampa
4.- Rampa Digital Bipolar
5.- Ráfaga
6.- Conversión Serie Paralelo
7.- Aproximaciones sucesivas Estructura Interna CS = Habilita el chip a ser utilizado
RD = Permite la lectura de los datos convertidos
WR = Activado durante 100 us es el que le pide al chip que comience con la conversión .
VIN = Leen el valor analógico a convertir.
DB = Salida del dato en forma binaria
INTR = Indicador fin de Conversión Un puerto serie es una interfaz de comunicaciones entre computadoras y periféricos en donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits a la vez. Puerto Serial CONVERTIDOR
Digital - Análogo En la actualidad la mayoría de los procesos utilizados en la industria están controlados y monitorizados por computadora para una mayor eficacia y rapidez en la producción. Dicho control y monitoreo se realizan mediante varios circuitos integrados activos y pasivos que hacen de las señales analógicas y digitales un proceso complejo para un fin determinado. Introducción Tarjeta Spartan 3E Encefalograma Tarjeta de Adquisición de Datos NI ADC Tarjeta de Sonido Convertidores Seriales Clasificación de Convertidores Digital Análogo
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