ELECTRÓNICA II Ing. José Bucheli

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE ING. EN ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

CONSULTA 2

ASIGNATURA: ELECTRÓNICA II

Unidad III

TEMA: CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL. (ACD)

Hrs. de la asignatura 6 Hrs (4 Teoría , 2 Laboratorio)

Responsable de la Práctica: Ing. José Bucheli

Nombre del Estudiante

Christian Chasi

Fecha de envío de la consulta: 20 de Febrero del 2015 Fecha de entrega de la práctica: 24 de Febrero del 2015

ELECTRÓNICA II Ing. José Bucheli

CONVERSORES TIPO ADC

Los dispositivos ADC convierten un nivel de tensión analógico en una palabra digital

correspondiente. Si n es el número de bit obtenidos de la palabra, esto significa que habrá

2n niveles de tensión diferentes Todo convertidor ADC debe procurar que el conjunto de

bit obtenidos a la salida sea un reflejo lo más exacto posible del valor analógico

correspondiente. Se usan un gran número de métodos para convertir señales analógicas a la

forma digital, los que más usados son: Rampa de escalera, aproximaciones sucesivas,

paralelo (flash), doble rampa, voltaje a frecuencia, tipo serie. En la práctica se utilizará el

ADC 0808 que es un convertidor análogo a digital de 8 bits con 8 canales de conversión y

con una lógica de control compatible con microprocesador, utiliza aproximaciones

sucesivas. Es necesario que el ADC tenga una señal de reloj para hacer las conversiones

Figura 1.-Digitalización de una señal analógica por un convertidor A/D de 4 bits (16

estados).

CONVERTIDORES DE INTEGRACIÓN

SIMPLE RAMPA.

Se basa en la comparación de la señal analógica de entrada con una señal de rampa definida

con precisión. (Fig 2). Se comienza activando un pulso de inicio en la lógica de control, con

esta acción el contador se inicializará en cero, entregando en sus salidas el código binario

del cero digital. La secuencia pasa directamente como entrada paralelo al DAC que

responde con 0 [V] a la salida. Esta señal es usada como entrada de referencia a un

comparador, el cual compara la magnitud de la señal analógica de entrada con el valor

entregado por el conversor. Si el comparador entrega un”1”, entonces el reloj continuará

alimentando al comparador, si entrega un”0”, el contador se detendrá. La cuenta terminará

cuando la respuesta del DAC sea mayor que la entrada de la señal analógica. En este caso,

el reloj se detendrá y se tendrá la salida digital del valor de cuenta anterior.

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Figura 2.-Conversor de rampa escalera.

DOBLE RAMPA.

El sistema funciona en dos partes en el tiempo proporcionando dos rampas distintas.

La entrada es la señal analógica VA que se desea digitalizar. Dura un tiempo fijo Tf.

Tiene como entrada -VREF y el tiempo es variable. Se supone VA>0.

Durante el primer período de tiempo la salida será: V1= t .V A /RC, debido a que el

condensador está descargado al comenzar la conversión mediante el interruptor que tiene en

paralelo. En el segundo tramo, al conmutar la entrada ésta se hace negativa lo que implica

una pendiente positiva. Sin considerar las condiciones iniciales la salida sería:

En este sistema el reloj debe tener una Fr constante durante el tiempo de conversión. Los

convertidores de este tipo son lentos: unas 30-40 conversiones por segundo, es decir de 30-

40 mseg lo cual permite que el oscilador es muy sencillo del tipo RC.

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Figura 3.-Conversor de doble rampa escalera.

CONVERSIÓN POR APROXIMACIONES SUCESIVAS (SAR)

Se caracteriza por incluir un registro de aproximaciones sucesivas que contiene las distintas

aproximaciones de la palabra digital. El funcionamiento del SAR de o 8 bits, (Fig 4) se

ilustra convirtiendo a digital una tensión analógica de 3,7 V sobre un fondo de escala en la

entrada de 10 V. Inicialmente se pone 1 el MSB, Q7=1, y el resto 0, y antes de llegar el

impulso de disparo a D8, todos los FF “D” ofrecen salida nula. Se convierte a analógica la

palabra digital resultante (10000000) y se compara con la señal a convertir (3,7 V). Como

la tensión equivalente a la palabra digital (5 V) es superior, la salida del comparador es un

“1”; C7=1 como resultado de la propagación del “1” por la cadena D. Entonces Q7=0 y

Q6=1; se convierte a analógica la palabra digital y así sucesivamente hasta que el “1” se ha

propagado 8 veces por la cadena D.

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Figura 4.-CAD de aproximaciones sucesivas de 8 bits; esquema interno.

LA TABLA 1: PROCESO COMPLETO DE CONVERSIÓN DE 8 CICLOS DE

RELOJ HASTA EL FIN DE LA CONVERSIÓN.

Tabla1.-Conversión de la tensión con una entrada de 3,7 V.

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CONVERTIDOR TIPO FLASH O PARALELO

Existen dos señales, la señal analógica que se debe convertir y una señal de referencia. En

la configuración básica, la señal analógica se aplica a las puertas no inversoras de un cierto

número de amplificadores operacionales que, utilizados como comparadores, están

dispuestos en paralelo, a la entrada de un decodificador (Fig. 5). A la entrada inversora de

cada comparador se aplica la tensión de referencia, que a su vez ataca una red de resistencia

de valor idéntico y dispuesto en serie. El resultado es la diferencia de tensión entre dos

comparadores sucesivos es de 1 LSB. La estructura flash depende precisamente del elevado

número de comparadores necesarios a medida que aumenta el número de bits que se desea

obtener a la salida. El número de éstos es 2n−1, donde n es el número de bits de salida, los

conversores de tipo flash ven limitada su resolución por su elevada integración.

Figura 5.-Esquema interno de un CAD de comparadores en paralelo (CAD de tipo

“flash”).

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CONCLUSION

Los sistemas ADC son necesarios cuando se realiza procesamiento digital de señales, se

utilizan en sistemas de instrumentación y adquisición de datos. Cada convertidor posee sus

propias características y parámetros que lo definen. La arquitectura más extendida entre los

ADC es la basada en el método de las aproximaciones sucesivas. Su éxito se fundamenta en

conseguir tanto una resolución como una velocidad aceptable para una gran variedad de

aplicaciones. Los conversores se han enfrentado siempre a la dualidad velocidad y

resolución, las diversas estructuras desarrolladas permiten adaptar un modelo para cada

aplicación. Las configuraciones más frecuentes, atendiendo a criterios de velocidad, son:

conversores lentos (de 1 a 100ms), que incluyen dispositivos de rampa y de escalera;

abarcan los denominados aproximaciones sucesivas; y los rápidos (entre 25 Mhz), paralelo.

BIBLIOGRAFÍA

http://quidel.inele.ufro.cl/~jhuircan/PDF_CTOSII/ad03.pdf

http://www2.uca.es/grupinvest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/Electro

nics_Instrum_Files/temas/T11_CAD.pdf

http://es.scribd.com/doc/237472993/Conversores-Analogico-Digital#scribd

http://www.monografias.com/trabajos96/conversores-digitales-analogicos-y-

conversores-analogicos-digitales/conversores-digitales-analogicos-y-conversores-

analogicos-digitales.shtml

https://www.picotech.com/download/manuals/adc20.es-4.pdf

http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/sbas457d/sbas457d.pdf