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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

LABORATORIO: CONTROL DIGITAL

GRUPO: 2801-D

PROFESOR: ING. SANTOYO MORALES HECTOR MIGUEL ALUMNO: LEGORRETA DIMAS OSCAR ANTONIO NOMBRE DE LA PRÁCTICA: COVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL CON REALIMENTACION No DE PRÁCTICA: 5 Fecha de realización: 25 de Marzo del 2014 del 2014 Semestre: 2014-II

Fecha de entrega: 01 de Abril

Objetivos  Construir un convertidor analógico digital realimentado, empleando un convertidor digital analógico.  Comprender el funcionamiento de las etapas que lo componen. Introducción De entre los métodos empleados para realizar la conversión CAD, uno de los más comunes es el método de rampa digital, el cual emplea un convertidor CDA que transforma el código binario de salida de un convertidor en una rampa discreta que es realimentada hacia la entrada del circuito y comparada contra el voltaje analógico de entrada que se desea convertir.

El circuito consta de un contador binario ascendente que genera una cuenta binaria

con

2

n

combinaciones

para

“n”

bits

de

conversión,

en

la

realimentación se cuenta con un CDA que convierte la cuenta binaria en una rampa discreta, la cual será invertida y amplificada para acondicionarla al nivel adecuado y de acuerdo al rango máximo del voltaje de entrada que se va a convertir. A través de un comparador se determina el instante en que la rampa discreta alcanza al nivel del voltaje de entrada analógico y produce un pulso bajo en su salida que inhibe a la compuerta lógica NAND evitando que la señal de reloj llegue de conteo y por lo tanto, el contador digital se detiene. El numero digital presente en los Leds de salida, representa el número de pulsos necesarios para que la rampa digital alcance el voltaje analógico de entrada y por lo tanto la conversión digital de dicho voltaje. Es importante hacer notar que una vez que se detiene el contador por la inhibición del reloj, el contador deberá iniciarse para realizar otra conversión, puesto que la rampa deberá comenzar nuevamente desde cero.

Material  1 C.I. LM339 Comparador de voltaje  1 C.I MC1408 Convertidor Digital Analógico  1 C.I LM741 Amplificador operacional  1 C.I 74LS393 Contador Binario  1 C.I 74LS00 Compuerta NAND

 3 resistencias de 1 KΩ a ½ watt  1 Resistencia de 0.47 kΩ a ½ watt  1 Resistencia de 4.7 kΩ a ½ watt  2 Potenciómetros de 50 kΩ  1 Capacitor de 1 nF  1 Push Button normalmente abierto  1 Barra de 8 0 10 Leds.



 Equipo    

1 1 1 1

Fuente de voltaje bipolar Generador de funciones. Multímetro Osciloscopio.

 Procedimiento experimental 1. Se implementó el circuito mostrado a continuación.

 2. Se probó el funcionamiento del circuito por partes comenzando a partir de la compuerta NAND. 3. Para que se pudieran realizar bien estas pruebas eliminamos la conexión entre el comparador y la terminal 2 de la NAND, conectando a terminal 2 de la NAND a 5 V y después de haber realizado eso comprobamos lo siguiente.  La operación de la NAND como inversor.  La operación correcta del contador en forma ascendente.



La generación de la señal rampa discreta en la salida del LM741, ajustando el potenciómetro P2 hasta obtener una señal rampa sin deformaciones con una amplitud de 10 V.

 

La operación del comparador para diferentes niveles de entrada en Ve (potenciómetro P1), considerando un rango de 0 a 10V.  Finalmente reconecte la terminal 2 de la NAND a la salida del comparador. 4. Probamos el funcionamiento del circuito. 5. Genere la tabla y la curva de cuantizacion indicando el valor del voltaje de entrada analógico (Ve), el código binario generado por el circuito y el código teórico. Obtenga 16 mediciones distribuidas en todo el rango de voltaje de entrada.                  

Ve (V) 0 1.15 1.63 2.75 3.48 4.36 5.09 5.89 6.77 7.10 7.34 8.38 9.02 9.51 10.31 11.21

                

Código 00000000 00011011 00101000 01001000 01010001 01100110 01111001 11000100 10100000 10101001 10101110 11000111 11011000 11100000 11110111 11111111

300 250 200 150 100 50 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

 6. Después de tomar cada lectura borre la información de salida presionando el botón. 7. Comente acerca de los errores que presenta el circuito en cuanto a linealidad, exactitud y errores del proceso de conversión.  Se debe quizás a las variaciones de la frecuencia y la precisión del potenciómetro para obtener los valores.

 Cuestionario 1. Cuál es el rango de cuantizacion y el error máximo que puede presentarse en este circuito.  El rango es de 0 a 15 Volts disminuye según la tolerancia del potenciómetro donde esta Ve. 

q=

5 q =0.01953, emax = =0.009765 256 2

 2. Explique de que depende el tiempo que le toma al circuito realizar   Depende a la frecuencia que uno le llegue a asignar en el circuito entre mayor frecuencia menor tiempo de respuesta se tendrá y viceversa entre mayor frecuencia menor tiempo de respuesta.

3. Calcule el tiempo mínimo y el tiempo máximo que emplearía el sistema de la figura 5.2 para realizar la conversión.  El tiempo de conversión lo obtendremos sumando los tiempos de respuesta a señal corta y larga de los circuitos integrados, obtenidos de los datasheet.  tmin: 2.985 µs  tmax: 979 ns  4. Indique 2 formas con las cuales se puede reducir el tiempo promedio de conversión del circuito.   Cambiar el valor del capacitor por uno de menor capacidad y el convertidor colocarle uno con mayor rapidez de respuesta. 5. Que sucedería si el voltaje de entrada fuera mayor que el voltaje máximo alcanzado por la rampa discreta.  Se produciría un error de ganancia debido a que el voltaje de entrada es mucho mayor que la rampa discreta en consecuencia se mostraría una mala conversión debido a que los niveles de cuantizacion están mal distribuidos.

 Conclusiones.  En esta práctica se marcaron los siguientes objetivos construir un convertidor CAD realimentado, empleando un convertidor CDA en el cual su funcionamiento fue el siguiente transforma el código binario de salida de un contador en una rampa digital en el cual es realimentada hacia la entrada del circuito y esta se compara con el voltaje analógico de entrada que se desea convertir.  El segundo objetivo nos menciona el funcionamiento de las etapas que lo componen en el cual observamos la operación de la compuerta nand como un inversor, se observó que el contador opero en forma ascendente, se observó la generación de la rampa discreta en el cual fuimos variando su forma mediante el potenciómetro hasta ajustarlo a una amplitud de 10 v y sobre todo se observó la comparación para diferentes niveles de entrada en Ve. Aunque en la practica si observamos ciertas variaciones con respecto al generador pero podemos concluir que se cumplieron satisfactoriamente los objetivos establecidos. 

  

 Previo 5   PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 

  



 

     

 El encendido de los led va en forma ascendente, para poder obtener este resultado se conectó una resistencia entre las terminales de los leds a tierra, ya que de no ser así el encendido de los leds no funcionaba correctamente. 

  

 El comprador no cambiar de nivel alto, debido a que el voltaje de entrada es menor al voltaje de referencia

  Usando el 2 canal



 



 0.

 1.

 1.

 2.

 3.

 3.

 4.

 4.

 5.

 6.



 C ó d i g o  B i n a r i o  0 0 0 0  0 0 0 1  0 0 1 0  0 0 1 1  0 1 0 0  0 1 0 1  0 1 1 0  0 1 1 1  1 0 0 0  1 0 0 1  1

 V a l o r  D e c i m a l  0

      

 1

 

 2

  

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

 1

curva de cuantizacion 12 10 8

curva de cuantizacion

6 4 2 0 0



      

2

4

6

8

10 12 14 16