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• Jorge Zambrano

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Tema 09: Convertidor Analógico Digital

M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez http://www.eafranco.com [email protected] @edfrancom

edgardoadrianfrancom

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• Convertidor A/D • Funcionamiento básico del convertidor A/D • ADC de Rampa digital • ADC de Rampa Digital (Ejemplo 01)

• ADC de Aproximaciones sucesivas

Instrumentación 09 Convertidor Analógico Digital Prof. Edgardo Adrián Franco Martínez

Contenido

• ADC Rampa digital vs aproximaciones sucesivas (Ejemplo 02)

• ADC Instantáneo o Flash 2

• Un convertidor analógico-digital (ADC Analog-toDigital Converter) es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario. Se utiliza ampliamente para lograr recibir señales del mundo real de manera digital. La señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y se somete a un muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida.

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Convertidor A/D

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• Un ADC posee dos señales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en el cual se convertirá una señal de entrada. • El dispositivo establece una relación entre su entrada (señal analógica) y su salida (digital) dependiendo de su resolución. Esta resolución se puede saber, siempre y cuando conozcamos el valor máximo que la entrada de información utiliza y la cantidad máxima de la salida en dígitos binarios.

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• Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos que establecen una relación biunívoca entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida. La relación se establece en la mayoría de los casos, con la ayuda de una tensión de referencia.

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Funcionamiento básico del convertidor A/D

Varios tipos importantes de ADC, utilizan un DAC como parte importante de sus circuitos.

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1. El comando de INICIO pasa a ALTO, dando inicio a la operación. 2. A una frecuencia determinada por el reloj, la unidad de control continuamente modifica el número binario que esta almacenado en el registro. 3. El número binario del registro es convertido en un voltaje analógico VAX, por el ADC. 4. El comparador compara VAX con la entrada analógica VA. Mientras VAX < VA, la salida del comparador permanece en ALTO, de lo contrario esta cambia a BAJO y detiene el proceso de modificación del numero en el registro. 5. La lógica de conversión activa la señal de fin de conversión, FDC.

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• La operación básica de los ADC de este tipo consta de los siguientes pasos:

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ADC de Rampa Digital

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• Si se tiene un ADC de rampa digital, que opera a una frecuencia de reloj de 1MHz, un voltaje del DAC a escala completa de 10.23V, un voltaje de referencia de 0V y una entrada de 10 bits. Determine: a) b) c) d)

Salida digital obtenida para un VA=3.728 El tiempo de conversión La resolución del convertidor El rango de voltajes de entrada que mantienen la misma codificación que VA=3.728. e) El tiempo máximo de conversión f) La frecuencia máxima de conversión g) La frecuencia máxima de conversión según el teorema de muestreo

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ADC de Rampa Digital (Ejemplo 01)

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ADC de Aproximaciones Sucesivas

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1. Primero todos los bits son cero e iniciando con el más significativo se cambia a 1 y se compara con la entrada analógica por medio de un D/A. 2. Si la salida del D/A no excede la señal de entrada, el bit se deja en 1 o viceversa. 3. Se continua con el siguiente bit hasta el LSB.

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• La operación básica del ADC por aproximaciones sucesivas es:

• Observaciones • La salida digital es puesta en formato paralelo. • Este ADC utiliza n siclos de reloj. • Es una técnica muy popular, barata, relativamente precisa y rápida.

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1. Compare los tiempos máximos de conversión de un ADC de rampa digital vs aproximaciones sucesivas, si ambos operan a 500KHz con 10 bits. 2. Si el voltaje a escala completa es de 10.73 Volts y se tiene un valor de entrada de 2.728V, ¿Cuál es el valor de la conversión digital de ambos convertidores? ¿Cuál es el tiempo de conversión?

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ADC Rampa digital vs aproximaciones sucesivas (Ejemplo 02)

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• Este tipo de convertidor presenta una gran ventaja en cuanto al tiempo de conversión se refiere dada su arquitectura y modo de funcionamiento. • En este método, la señal de voltaje es alimentada simultáneamente a cada uno de los n comparadores. Las otras entradas de los comparadores se conectan cada una a n diferentes niveles de voltaje. La salidas de los comparadores se conectan a un codificador de prioridad, el cual genera un salida digital correspondiente al comparador más alto activado.

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ADC instantáneo o flash

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