Dispositivos analogico digital-digital-analogico

Presentan:
Cesar Blanco Castro
Ulises Villegas Moen
Yoavi Sosa Kantun
Jesús Poot Tamay
Israel López Luna

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.

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.

*
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.

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.

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.

*
*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

*
*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.

*
*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).

*
* 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.

*
* 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.

*
*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.

*
* 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”.

* 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.

*
*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.

*
*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.

*
*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.

*
*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.

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