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ÍNDICE Introducción………………………………………………………………2 Convertidor ADC………………………………………………………3-8  Flash  Rampa  Doble rampa  Aproximaciones sucesivas Convertidor DAC………………………………………………………9  Escalera  R-2R Referencia……………………………………………………………..11

Introducción En este tema veremos los convertidores ADC y DAC cuyas operaciones mas importantes están relacionadas con el proceso de entrada-salida el cual cosiste en la conversión de señales ya sea de señales analógicas a señales digitales (ADC) o de señales digitales a señales analógicas (DAC).

CONVERTIDORES ADC(A/D) Los convertidores A/D son dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario, Se utiliza en equipos electrónicos como ordenadores, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones. 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 del mismo.

Generalmente, un conversor analógico-digital es un dispositivo electrónico que convierte una entrada analógica de voltaje a un número digital. La salida digital puede usar diferentes esquemas de codificación, como binario, o complemento de dos binario. De todas maneras, algunos dispositivos no eléctricos o parcialmente eléctricos

pueden

ser

considerados

como

conversores

analógico-digital.

La resolución de un conversor indica el número de valores discretos que este puede producir sobre un rango de valores de voltaje. Generalmente es expresado en bits. Por ejemplo, un conversor que codifica una entrada analógica de 1 a 256 valores discretos (0..255) tiene una resolución de 8 bits: o sea, 2 elevado a 8.

La resolución puede también ser definida eléctricamente y expresarse en volts. La resolución de voltaje de un conversor es equivalente a su rango total de medida de voltaje dividido el número de valores discretos.

Conversión Analógica-digital La conversión Analógico-digital consiste en la transformación de señales analógicas a señales digitales, el objetivo de esta conversión es permitir el procesamiento de las señales por dispositivos digitales, como puede ser un procesador o un microcontrolador. La ventaja de tratar señales digitales, es que estas son más inmunes a ruidos y otras interferencias que sí afectan a las señales analógicas. En la conversión analógica-digital intervienen cuatro procesos: 1.-Muestreo: consiste en la toma periódica de muestras de la señal analógica. 2.-Retención: la retención es el tiempo en el que se retiene la señal para que se realice la cuantificación de la misma. 3.-Cuantificación: proceso en el que se mide la señal de entrada de cada una de las muestras y se asigna un margen de valor de la señal analizada a un único nivel de salida. 4.- Codificación: proceso en el que se transforma los valores obtenidos en la cuantificación en binarios. Se puede decir que la señal pasa a ser digital a partir del proceso de cuantificación y codificación. Los parámetros característicos que definen los conversores A/D son los siguientes: Resolución: La resolución de un convertidor se define como el número de distintos valores digitales que se corresponden con los distintos valores analógicos de entrada. Fondo de escala: corresponde con el mínimo valor de tensión de entrada analógica que puede medir el conversor. Tiempo de conversión: es el tiempo que tarda el conversor en realizar la conversión. Rango de entrada: es el rango de tensión analógica de entrada que tolera el conversor. Error de conversión: es el error que se induce en la medida. Al realizar la conversión, éste error determina la precisión del conversor.

Convertidor ADC tipo Flash Un ADC Flash (también conocido como conversión directa ADC) es un tipo de digital convertidor de analógico que utiliza una escala lineal de tensión con un comparador en cada "peldaño" de la escala para comparar el voltaje de entrada a los voltajes de referencia sucesivos. A menudo estas escalas de referencia se construyen de muchas resistencias, sin embargo las implementaciones modernas muestran que la división de tensión capacitiva también es posible. La salida de estos comparadores en general se alimenta en un codificador digital que convierte las entradas en un valor binario (los resultados recogidos de los comparadores se puede considerar como un unario valor). Estructura interna (Características) Es el ADC más rápido. Se supone que las 4 resistencias son de igual valor. Vref es constante. Ve es la señal analógica de entrada. N es la salida digital de 2 bits. Los Valores posibles son 00 01 10 y 11

El codificador de prioridad envía a la salida n el número del comparador más alto en la figura con salida ‘0’. Esquema interno de un ADC tipo flash

Si las salidas de todos los comparadores están a ‘1’, n = 0. Con 8 bits, se requieren 255 comparadores, 256 resistencias y un codificador con 256 entradas. El consumo sería muy elevado. Aún así, se fabrican para 4 y 6 bits.

Convertidor ADC tipo rampa También conocido como el tipo escalera-rampa, o simplemente contrarrestar el convertidor A / D, esto es bastante fácil de entender, pero por desgracia sufre de varias limitaciones. La idea básica consiste en conectar la salida de un contador binario de funcionamiento libre a la entrada de un DAC, a continuación, comparar la salida analógica del DAC con la señal de entrada analógica a digitalizar y utilizar la salida del comparador de decirle al mostrador cuando parar contar y restablecimiento. El siguiente esquema (Fig. 1) muestra la idea básica:

Fig. 1 Esquema de ADC tipo rampa

A medida que el contador cuenta hacia arriba con cada pulso de reloj, el DAC genera un valor un poco más alto (más positiva) de tensión. Este voltaje se compara con la tensión de entrada por el comparador. Si la tensión de entrada es mayor que la salida del DAC, la salida del comparador será alta y el contador continuará contando normalmente. Eventualmente, sin embargo, la salida DAC excederá la tensión de entrada, provocando la salida del comparador de ir bajo. Esto hará que ocurran dos cosas: en primer lugar, el alto a bajo transición de la salida del comparador hará que el registro de desplazamiento de "cargar" lo que cuenta binaria se está emitiendo por el contador, actualizando así la salida del circuito de la ADC, en segundo lugar, la contador recibirá una señal baja en la entrada activa-baja carga, haciendo que se restablece a 00000000 en el

Estructura interna (Características)

Ve = entrada analógica Vr = tensión de referencia Vi = salida del integrador Vc = salida del comparador T= período del oscilador

f = frecuencia del oscilador Esquema interno de un ADC tipo rampa

Inicialmente C está descargado por el interruptor, y Vi está a cero. Al abrirlo, Vi crece con el tiempo según la expresión: Cuando Vi alcanza a Ve, Vc para el contador y ‘n’ indica:

Inconvenientes: error debido a variaciones de R1 y C.

Convertidor de doble rampa Este convertidor sacrifica velocidad por estabilidad. Con este se elimina el efecto de corrimiento de los voltajes de la rampa a lo largo del tiempo. La señal de entrada se conecta a un integrador. Cuando un voltaje positivo se aplica como señal a convertir, el integrador crece en sentido negativo. El voltaje negativo del integrador hace que el comparador coloque en su salida un nivel alto. De esta manera, se activa la compuerta AND y, por consiguiente, la señal de reloj o clock llega al contador.

Fig.2 Convertidor ADC de doble rampa

La rampa negativa generada por el integrador tiene un tiempo fijo. Después de este tiempo, el circuito de control coloca en ceros al contador y, también sitúa en la entrada del integrador una referencia de voltaje negativo. El integrador producirá una rampa de pendiente positiva. El contador inicia su conteo hasta que la salida del integrador llegue al valor de cero. En este punto la salida del comparador vale cero.

El circuito de control detecta este flanco negativo y memoriza, en el latch de salida, el valor del contador. Este número binario es el valor digitalizado de la señal analógica de entrada. En el circuito de la fig. 2 la ruta de integración depende del valor de R1 y C1, así como también de la magnitud de la señal de entrada. Cuando se aplica la referencia negativa en la entrada del integrador, el tiempo requerido por el integrador para retornar a cero depende de la magnitud del voltaje de entrada. Cualquier variación en el circuito integrador generador de la rampa se cancela automáticamente en este retorno a cero. La desventaja de este convertidor es el tiempo extra necesario para realizar la doble rampa. Un convertidor de doble rampa necesita, por lo menos, 100 ms para efectuar un ciclo completo de conversión.

Estructura interna (Características)