Circuitos analogico digital-digital-analogico
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Los conversores transforman señales analógicas en digitales y viceversa. Existen diferentes técnicas como flash, rampa y aproximaciones sucesivas, que varían en precisión, velocidad y complejidad. Los parámetros clave son la resolución, linealidad y velocidad de muestreo, siendo cruciales para la aplicación deseada.
Circuitos analogico digital-digital-analogico
- 1. Presentan: Cesar Blanco Castro Ulises Villegas Moen Yoavi Sosa Kantun Jesús Poot Tamay Israel López Luna
- 2. La función básica de los conversores es transformar una señal analógica en su equivalente digital y vice-versa. Las distintas técnicas descritas muestran las ventajas e inconvenientes del componente, lo cual permite la selección dependiendo de la utilización y el modo de trabajo. Los parámetros que más influyen sobre la prestación de los dispositivos son la resolución y la velocidad. La evolución de estos componentes permite contar hoy con sistemas versátiles tanto con salidas paralelas como seriales.
- 3. El objetivo básico de un ADC es transformar una señal eléctrica análoga en un número digital equivalente. De la misma forma, un DAC transforma un número digital en una señal eléctrica análoga. (ADC- Analogue to Digital Converter) y conversores digital - analógico (DAC- Digital to Analogue Converter). CONVERSIÓN BÁSICA DE SEÑALES Un transductor permite relacionar las señales del mundo real y sus análogas eléctricas. Para compatibilizar la información con un sistemas digital, se requiere de convertidores de datos del tipo ADC o DAC, según corresponda.
- 4. * Analizando la gráfica de transferencia entrada-salida en el caso ideal, el resultado es una línea recta formada por los puntos de transición de los valores de entrada que determinan cambios de nivel en la salida.
- 5. La máxima desviación entre la gráfica real y la recta ideal se define como linealidad integral, y se expresa en LSB, porcentaje del valor de fondo de escala. Como valor típico de linealidad integral es ± 0.5 LSB, con lo que es necesario que el conversor garantice, y para todas las condiciones de trabajo este valor.
- 6. Un conversor es monotónico cuando un incremento de tensión en la entrada le corresponda un incremento en la salida, y para una disminución de la entrada, el correspondiente descenso. Si un convertidor no es monotónico, el resultado es la pérdida del código. Si para una determinada combinación de bit no hay un aumento en función de un incremento de la entrada, sino un descenso, se identificará el valor analógico con el código que viene a continuación lo que provoca la no monotonicidad.
- 7. * *El error de ganancia es un parámetro que muestra la precisión de la función de transferencia del convertidor respecto a la ideal y se expresa en LSB (% FSR- font scale range). ERROR DE DESPLAZAMIENTO (OFFSET) El error de offset, se toma cuando todos los bit de entrada son ceros en el caso de un DAC, gráficamente se representa como un desplazamiento constante de todos los valores de la curva
- 8. * *Es importante disponer de una velocidad de muestreo que garantice la conversión de forma correcta, teniendo en cuenta el teorema de muestreo, según el cual la frecuencia de muestreo debe ser, como mínimo el doble que el ancho de banda de la señal muestreada para que sea posible su digitalización. Características Dinámicas: Tiempos de conversión: Es el tiempo desde que se aplica la señal a convertir hasta que la señal (análoga ó digital) este disponible en la salida. Esto se determina de acuerdo a la ecuación.
- 9. * *En el caso de conversores Análogo-Digital, es el tiempo durante el cual el sistema de muestreo y retención (Sample & Hold) debe permanecer en estado de muestreo (sample), para asegurarse que el consiguiente estado retención (hold) este dentro de la banda de error especificada para la señal de entrada. Tiempo de asentamiento: Es el intervalo de tiempo entre la señal de retención y el definitivo asentamiento de la señal (dentro de la banda de error especificada).
- 10. * * Es la velocidad a la cual el valor de la salida del S&H converge al valor muestreado deseado. Un elemento llamado sample & hold, que toma una muestra de la señal seleccionada y mantiene su valor durante el tiempo que dura la conversión análoga - digital ó T&H (track & hold), que se limita a detectar pontualmente el nivel de la señal analógica.
- 11. * * Convierten las señales digitales en cantidades eléctricas analógicas relacionadas en forma directa con el número de Donde cada an representa la información binaria ”0” o ”1”. El circuito de la Fig. 9 presenta un grave inconveniente, pues, se requieren n resistores y los cuales se van duplicando en magnitud.
- 12. * *Con esta técnica se pueden fabricar conversores tipo ADC de 12 a 16 bit, sin embargo, la estabilidad de la fuente de poder y el ruido viene a jugar un papel crítico al aumentar el número de bit. *Un entorno de aplicación especialmente importante para los conversores DAC es el audio, empujado por el desarrollo del disco compacto. 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.
- 13. * * Se basa en la comparación de la señal analógica de entrada con una señal de rampa definida con precisión. 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. *El SAR pone el bit MSB en ”1” y todos los restantes en ”0”. *Si la salida del DAC es mayor que la entrada, se elimina el ”1” del bit MSB y se pone a ”1” el bit inmediatamente anterior, con todos los demás bit en ”0”.
- 14. * El ADC de aproximaciones sucesivas es de los más utilizados, es posible encontrar modelos capaces de suministrar 16 bits en la salida y realizar la conversión en un tiempo de unas decenas de microsegundos. Los modelos de 12 y 8 bits, son los más comunes y ofrecen una elevada velocidad a un precio ajustado.
- 15. * *Los conversores de tipo flash o conversión directa, parten de una concepción radicalmente opuesta: la velocidad es el objetivo básico de esta arquitectura y el costo que se debe pagar por ello es un circuito muy complejo aunque sencillo a nivel de concepto. *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 dispuestas en serie. El resultado es la diferencia de tensión entre dos comparadores sucesivos es de 1 LSB.
- 16. * *Los de tipo rampa tienen como punto fuerte la precisión (ver Fig. 16), y al mismo tiempo, sólo pueden aplicarse a señales cuyo nivel oscile de forma muy lenta (un valor típico de velocidad de muestreo es de 10 muestras por segundo). Este dispositivo consiste en un integrador basado en un amplificador operacional.
- 17. * *En este tipo de conversores, el voltaje continuo de entrada se convierte en un conjunto de pulsos cuya frecuencia es proporcional a la magnitud del voltaje de alimentación. Los pulsos se cuentan mediante un contador electrónico, durante un intervalo de tiempo específico y la cuenta resultante se exhibe como una representación digital del voltaje.
- 18. * *Dentro de los nuevos dispositivos, están los de conversión serie, la cual permite entregar una secuencia digital de ocho bit (o más) de salida en forma serial. La transmisión serie emplea una sola trayectoria para transportar bits de información, lo que la hace ideal para comunicaciones a grandes distancias, por su bajo costo en cableado. Esta transmisión es realizada de forma síncrona o asíncrona. Muchos de estos dispositivos están basados en el método de capacitor conmutado.