RESOLUCIÓN
La resolución se define de dos maneras:
Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2n donde n es el número de bits.
También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo.(LSB)
Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula:
Resolución = VoFS / [2^n - 1]
Donde:
- n = número de bits del convertidor
- VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")
Si el Vref = 0.5 Voltios:
En el mundo real las señales analógicas varían constantemente, pueden variar lentamente como la temperatura o muy rápidamente como una señal de audio.
Lo que sucede con las señales analógicas es que son muy difíciles de manipular, guardar y después recuperar con exactitud.
Si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular sin problema. La información manipulada puede volver a tomar su valor analógico si se desea con un DAC (convertidor Digital a Analógico)
Ejemplo:
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 o lo que es o mismo: El voltaje de salida puede tener 256 valores distintos (contando el "0")
voltaje maximo 8
El voltaje de salida analógica
tendrá uno de 16 posibles valores
dados por una de las 16 combinaciones
de la entrada digital.
Un DAC contiene normalmente una
red resistiva divisora de tensión,
que tiene una tensión de referencia
estable y fija como entrada.
Hay que definir que tan exacta será
la conversión entre la señal analógica y
la digital, para lo cual se define la
resolución que tendrá.
Se tiene un convertidor digital - analógico de 8 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5 voltios
También: resolución = VoFS / [ 2^n - 1]
ENTONCES:
5/[ 2^8 - 1]=5/[ 256- 1]=5/[255]=19.6 mV
convertidor Digital - Analógico de 4 bits
Otro ejemplo es si se tiene un CDA de 4 bits
se consiguen 2^n = 16 posibles combinaciones de entradas digitales
La salida analógica correspondiente a cada una de las 16 combinaciones dependerá del voltaje de referencia que estemos usando, que a su vez dependerá del voltaje máximo que es posible tener a la salida analógica
cada entrada digital puede ser sólo un "0" o un "1". D0 es el bit menos significativo (LSB) y D3 es el más significativo (MSB).
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.
Convertidor Digital - Analógico (CDA - DAC)
Los interruptores dan acceso a una red 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 esta ajustado según el bit que tenga a la entrada como se muestra en el siguiente esquema:
Circuito tiene una entrada digital y da a la salida una tensión proporcional a la palabra digital. Tiene una serie de aplicaciones muy útiles.
En primer lugar hay que decir que en la arquitectura interna de algunos A/D es necesario un D/A.
Convertidor Digital - Analógico (CDA - DAC)
Esta puede ser de cualquier
tipo (seno, de voz, etc.). En
el caso de la generación de
señal de voz se le llama
sintetizador de voz
programada.
El conversor D/A asocia a cada valor binario un nivel de tensión previamente establecido, y genera muestras de tensión utilizando dichos niveles, aplicando un intervalo de tiempo constante entre muestras.
Conversión Digital-Analógica
El proceso es realizado por un conversor digital-analógico (CDA). Dicho proceso es justamente el inverso al que realiza el conversor analógico-digital (CAD). Se parte de muestras en formato digital (valores discretos), y éstas se deben convertir en una señal analógica (valores continuos).
Pero además el convertidor D/A tiene por sí sólo una utilidad importante en los sistemas de telefonía digital o cuando se quieren procesar señales mediante un procesado digital para manipularlas de alguna forma: por ejemplo cambiar el tono de una señal de voz. El sistema completo (menos los filtros) será el siguiente:
Un CDA se basa en el siguiente diagrama:
Otra aplicación de un D/A es en generación de señales. En esta aplicación se trata de obtener una señal de salida que siga un patrón determinado. El esquema de un generador de señal con un D/A es el siguiente:
El registro acepta una entrada
digital, sólo durante la duración de
la señal convert. Después de la adquisición, 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.
En cada posición de la ROM
está guardado de forma digital
un "pedazo" de la señal de forma
que con el contador se va a cada
una de las posiciones de la
memoria que son lanzados al
D/A de forma secuencial
generándose la señal.
El A/D y D/A pueden venir juntos en un sólo circuito que se le llama CODEC e igualmente, si la ROM es pequeña puede venir en el DSP.