Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 1 Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5) -Objetivos -Introducción -Conversores -Ejemplos -Conclusión.

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1 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 1 Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5) -Objetivos -Introducción -Conversores -Ejemplos -Conclusión

2 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 2 Conversores A/D-D/A - Objetivos -Aprender sobre conversores A/D-D/A -Aprender sobre sus características -Aprender sobre virtudes y defectos -Aprender sobre interconexión Formar criterios para la selección adecuada en un diseño concreto De la Cátedra Del Ingeniero

3 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 3 Mundo Real – Fenómenos Conversores D/A-A/D - Introducción Medición Analógica Variables Físicas Tratamiento Digital - Respuesta Actuación Analógica Variables Físicas – Mundo Real Conversor A/D Conversor D/A

4 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 4 Mundo Real – Fenómenos Conversores D/A-A/D - Introducción Medición Analógica Variables Físicas Calor, Viento, Ruido, Sonido, Movimiento, Inercia, Luz, Electricidad, Sabor, Olor … Temperatura, Humedad, Velocidad, Desplazamiento, Presión, Frecuencia, Fuerza, Luminosidad, Tensión, Corriente, Acidez … Trasductores (Físico  Eléctrico), Muestreo (Variables  Fijo), Normalización (Arbitrario  Normalizado (4-20mA, 1-5V)),..

5 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 5 Conversores D/A-A/D - Introducción Tratamiento Digital - Respuesta Conversor A/D Conversor D/A Medición Visualización, Procesamiento (Escala, Filtrado), Presentación, Almacenamiento, Análisis,… Actuación sobre el medio Alarma, Procesamiento (adaptación), Presentación, Almacenamiento, Análisis,…

6 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 6 Conversores D/A-A/D - Introducción Actuación Analógica Variables Físicas – Mundo Real Actuador (Eléctrico Normalizado (4-20mA, 1-5V,)   Físico, Amplificador,… Movimiento, Calor, Sonido, Luz, Electricidad,…

7 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 7 Conversores D/A-A/D - Introducción Algunos conceptos Valor de Cero (0): Valor Analógico mínimo posible. Variable Física(0)  Var. Analóg.Normaliz.(0)  Codigo Binario(0) Valor Fondo de Escala (FS): Valor Analógico máximo posible Variable Física(FS)  Var. Analóg.Normaliz.(FS)  Codigo Binario(2 N -1) Rango Analógico: Diferencia entre Fondo de Escala y Cero Bit Mas Significativo (MSB) : Bit de mayor “peso” (Binario) Bit Menos Significativo (LSB): Bit de menor “peso” (Binario)

8 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 8 Conversores D/A-A/D - Introducción Algunos conceptos (Códigos Binarios Fraccionarios)

9 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 9 Conversores D/A Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits) Tensión Analógica Normalizada de Salida Número Binario de Entrada (y en Representación Fraccionaria)

10 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 10 Conversores A/D Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits) Tensión Analógica Normalizada de Entrada Número Binario de Salida (En Código y en Representación Fraccionaria)

11 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 11 Conversores D/A D/A Vout A-GND Vref (+) Vref (-) V-Salida Normalizada (0[V] a FS[V]) V. de FS[V] V. de 0[V] V(+) V(-) V-Alim. Circ. Analógicos (+) V-Alim. Circuitos Analógicos (-) D-GND V-Alim. Circ. Digitales Vcc Strobe Fijar (Strobe) Bit 1 (MSB) Bit n (LSB) Bit n-1 Bit 2 Bit 3 ---- Bus de Datos

12 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 12 Conversores A/D A/D Vin A-GND Vref (+) Vref (-) V-Entrada Normalizada (0[V] a FS[V]) V. de FS[V] V. de 0[V] V(+) V(-) V-Alim. Circ. Analógicos (+) V-Alim. Circuitos Analógicos (-) D-GND V-Alim. Circ. Digitales Vcc SOCEOC Fin Conversión Inicio Conversión OE Dato al Bus (MSB) Bit 1 (LSB) Bit n Bit n-1 Bit 2 Bit 3 ---- Bus de Datos

13 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 13 Conversores A/D-D/A Consideraciones sobre las señales -Tensiones V(+), V(-) y A-GND -Tensiones Vref(+) y Vref(-) -Tensión de Entrada/Salida Vin/Vout Analógicas Digitales -Tensiones Vcc y D-GND -Señales SOC, EOC (Ready), OE y Strobe - Bits de Salida/Entrada

14 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 14 Conversores D/A Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits) Tensión Analógica Normalizada de Salida

15 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 15 Características -Resolución (Bits; Vout(LSB) ) -Rango de tensión/corriente de Salida -Precisión ( Calidad ) -Linealidad ( Vout en todo Rango ) -Estabilidad (temperatura, tiempo) -Precio Conversores D/A

16 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 16 Conversores D/A Numero= C n B n +C n-1 B n-1 +…+C 2 B 2 +C 1 B 1 +C 0 B 0 +C -1 B -1 +… Binario: C n : 0 ó 1 ; B=2  B 0 =1; B 1 =2; B 2 =4... B -1 =1/2 … Código Binario de Entrada Tensión de Salida Tensión de Referencia(+) Vref (10V) Conversor D/A Sumador Simple

17 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 17 Conversores D/A Conversor D/A Sumador de 8 bits (2 juegos de resistencias iguales mas atenuación) Código Binario de Entrada Tensión de Salida Vref

18 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 18 Conversores D/A Sumadores -Económico -Simple Virtudes Defectos -Dependencia de la estabilidad de las R -Valores de R muy diferentes al crecer la cantidad de Bits (n) (Diferentes tecnologías de fabricación. Diferentes estabilidades (R)).

19 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 19 Conversores D/A Conversor D/A R-2R Código Binario de Entrada Tensión de Referencia Vref (10V) Tensión de Salida (= -iR)

20 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 20 Conversores D/A Conversor D/A R-2R Ejemplo: Bit 2=1; Los demás Bits en 0 Circuito Equivalente Final

21 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 21 R-2R -Económico -Pocos componentes diferentes -Simple -Confiable Virtudes Defectos -Dependencia de la estabilidad de las R Conversores D/A

22 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 22 Conversores A/D Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits) Tensión Analógica Normalizada de Entrada Número Binario de Salida (En Código y en Representación Fraccionaria)

23 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 23 Conversores A/D Características -Resolución (Bits; Vint(LSB)) -Tiempo de Conversión -Rango de tensión de Entrada -Precisión ( Calidad ) -Linealidad (Vout en todo Rango) -Estabilidad (temperatura, tiempo) -Cantidad de Canales. Selección, tiempo de adquisición. -Precio

24 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 24 Conversores A/D Integrador o de Doble Rampa

25 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 25 Conversores A/D Integrador o de Doble Rampa -Económico -Simple Virtudes Defectos -Dependencia de R y C -Tiempo de conversión alto -Tiempo de Conversión Variable

26 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 26 Conversores A/D Contador-Comparador

27 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 27 Conversores A/D Contador-Comparador -Sin componentes R – C -Tiempo de conversión bajo -Simple (Contadores – Comparadores) Virtudes Defectos -Tiempo de Conversión Variable -Conversión Paralelo/Serie compleja

28 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 28 Conversores A/D Contador-Comparador Servo Virtudes -Puede seguir a la señal. -Tiempo de conv. mucho menor. Defectos -Dificultad para lograr EOC.

29 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 29 Conversores A/D Por Aproximaciones Sucesivas

30 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 30 Conversores A/D Por Aproximaciones Sucesivas -Sin componentes R – C -Tiempo de Conversión bajo -Tiempo de Conversión Fijo -Conversión Paralelo/Serie Simultánea Virtudes Defectos -Electrónica un poco más compleja -Mayor costo

31 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 31 Conversores A/D Tipo Paralelo Salidas ---  C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 Vin < 1/16 0 0 0 0 0 0 0 1/16<Vin<3/16 0 0 0 0 0 0 1 3/16<Vin<5/16 0 0 0 0 0 1 1 5/16<Vin<7/16 0 0 0 0 1 1 1 7/16<Vin<9/16 0 0 0 1 1 1 1 9/16<Vin<11/16 0 0 1 1 1 1 1 11/16<Vin<13/16 0 1 1 1 1 1 1 13/16< Vin 1 1 1 1 1 1 1

32 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 32 Conversores A/D Tipo Paralelo (Código Gray)

33 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 33 Conversores A/D Tipo Paralelo -Sin componentes Capacitivos -Sin Contadores ni Relojes -Tiempo de Conv. extremadamente bajo Virtudes Defectos -Electrónica más compleja cuando “n” crece -Mayor costo cuando “n” crece “Cant. Comparadores = 2 n – 1”

34 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 34 Conversores A/D Ejemplo: Analog Devices AD7819

35 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 35 Conversores A/D-D/A Conclusión -Lugar que ocupan en la Materia-Ingeniería -Como es a nivel de bloques – Señales -Como se comporta – Función de Transferencia -Características – Parámetros – Especificaciones -Diferentes Tipos (Tiempos de Conversión) -Virtudes y Defectos  Selección -Interconexión. Sección A – Sección D -Ejemplo de Conversor A/D comercial (AD7819)

36 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II 36 Conversores A/D-D/A Bibliografía CONVERSION NOTES – Daniel Sheingold Editor Analog Devices Inc. HOJA TÉCNICA circuito AD7819 – Analog Devices Inc.