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Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5)

Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5). Objetivos Introducción Conversores Ejemplos Conclusión. Conversores A/D-D/A - Objetivos. De la Cátedra. Aprender sobre conversores A/D-D/A Aprender sobre sus características Aprender sobre virtudes y defectos Aprender sobre interconexión.

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Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5)

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Presentation Transcript

  1. Conversores A/D-D/A (Unidad Temática 5) • Objetivos • Introducción • Conversores • Ejemplos • Conclusión Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  2. Conversores A/D-D/A - Objetivos De la Cátedra • Aprender sobre conversores A/D-D/A • Aprender sobre sus características • Aprender sobre virtudes y defectos • Aprender sobre interconexión Del Ingeniero Formar criterios para la selección adecuada en un diseño concreto Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  3. Conversores D/A-A/D - Introducción Mundo Real – Fenómenos Variables Físicas Medición Analógica Conversor A/D Tratamiento Digital - Respuesta Conversor D/A Actuación Analógica Variables Físicas – Mundo Real Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  4. Conversores D/A-A/D - Introducción Mundo Real – Fenómenos Calor, Viento, Ruido, Sonido, Movimiento, Inercia, Luz, Electricidad, Sabor, Olor … Variables Físicas Temperatura, Humedad, Velocidad, Desplazamiento, Presión, Frecuencia, Fuerza, Luminosidad, Tensión, Corriente, Acidez … Medición Analógica Trasductores (Físico Eléctrico), Muestreo (Variables Fijo), Normalización (Arbitrario  Normalizado (4-20mA, 1-5V)),.. Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  5. Conversores D/A-A/D - Introducción Conversor A/D Tratamiento Digital - Respuesta Medición Visualización, Procesamiento (Escala, Filtrado), Presentación, Almacenamiento, Análisis,… Actuación sobre el medio Alarma, Procesamiento (adaptación), Presentación, Almacenamiento, Análisis,… Conversor D/A Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  6. Conversores D/A-A/D - Introducción Actuación Analógica Actuador (Eléctrico Normalizado (4-20mA, 1-5V,)   Físico, Amplificador,… Variables Físicas – Mundo Real Movimiento, Calor, Sonido, Luz, Electricidad,… Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  7. Conversores D/A-A/D - Introducción Algunos conceptos Valor de Cero (0): Valor Analógico mínimo posible. Variable Física(0)  Var. Analóg.Normaliz.(0)  Codigo Binario(0) Valor Fondo de Escala (FS): Valor Analógico máximo posible Variable Física(FS)  Var. Analóg.Normaliz.(FS)  Codigo Binario(2N-1) Rango Analógico: Diferencia entre Fondo de Escala y Cero Bit Mas Significativo (MSB) : Bit de mayor “peso” (Binario) Bit Menos Significativo (LSB): Bit de menor “peso” (Binario) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  8. Conversores D/A-A/D - Introducción Algunos conceptos (Códigos Binarios Fraccionarios) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  9. Conversores D/A Tensión Analógica Normalizada de Salida Número Binario de Entrada (y en Representación Fraccionaria) Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  10. Conversores A/D Número Binario de Salida (En Código y en Representación Fraccionaria) Tensión Analógica Normalizada de Entrada Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  11. Conversores D/A V-Alim. Circ. Analógicos (+) V-Alim. Circ. Digitales Vcc V(+) Strobe Fijar (Strobe) Vref (+) V. de FS[V] Bit 1 (MSB) Bit 2 D/A V-Salida Normalizada (0[V] a FS[V]) Bus de Datos Bit 3 Vout ---- ---- Bit n-1 Bit n (LSB) Vref (-) V. de 0[V] D-GND A-GND V(-) V-Alim. Circuitos Analógicos (-) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  12. Conversores A/D V-Alim. Circ. Analógicos (+) V-Alim. Circ. Digitales Inicio Conversión V(+) Vcc SOC EOC Fin Conversión OE Dato al Bus V. de FS[V] Vref (+) (MSB) Bit 1 Bit 2 A/D Bit 3 V-Entrada Normalizada (0[V] a FS[V]) Bus de Datos Vin ---- ---- Bit n-1 (LSB) Bit n V. de 0[V] Vref (-) A-GND D-GND V(-) V-Alim. Circuitos Analógicos (-) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  13. Conversores A/D-D/A Consideraciones sobre las señales Analógicas • Tensiones V(+), V(-) y A-GND • Tensiones Vref(+) y Vref(-) • Tensión de Entrada/Salida Vin/Vout Digitales • Tensiones Vcc y D-GND • Señales SOC, EOC (Ready), OE y Strobe • Bits de Salida/Entrada Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  14. Conversores D/A Tensión Analógica Normalizada de Salida Función de Transferencia del Conversor D/A (3bits) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  15. Conversores D/A Características • Resolución (Bits; Vout(LSB)) • Rango de tensión/corriente de Salida • Precisión (Calidad) • Linealidad (Vout en todo Rango) • Estabilidad (temperatura, tiempo) • Precio Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  16. Conversores D/A Numero= CnBn+Cn-1Bn-1+…+C2B2+C1B1+C0B0+C-1B-1+… Binario: Cn: 0 ó 1 ; B=2  B0=1; B1=2; B2=4 ... B-1=1/2 … Código Binario de Entrada Tensión de Salida Tensión de Referencia(+) Vref (10V) Conversor D/A Sumador Simple Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  17. Conversores D/A Código Binario de Entrada Vref Tensión de Salida Conversor D/A Sumador de 8 bits (2 juegos de resistencias iguales mas atenuación) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  18. Conversores D/A Sumadores Virtudes • Económico • Simple Defectos • Dependencia de la estabilidad de las R • Valores de R muy diferentes al crecer • la cantidad de Bits (n) (Diferentes tecnologías • de fabricación. Diferentes estabilidades (R)). Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  19. Conversores D/A Código Binario de Entrada Tensión de Salida (= -iR) Tensión de Referencia Vref (10V) Conversor D/A R-2R Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  20. Conversores D/A Ejemplo: Bit 2=1; Los demás Bits en 0 Circuito Equivalente Final Conversor D/A R-2R Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  21. Conversores D/A R-2R Virtudes • Económico • Pocos componentes diferentes • Simple • Confiable Defectos • Dependencia de la estabilidad de las R Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  22. Conversores A/D Número Binario de Salida (En Código y en Representación Fraccionaria) Tensión Analógica Normalizada de Entrada Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  23. Conversores A/D Características • Resolución (Bits; Vint(LSB)) • Tiempo de Conversión • Rango de tensión de Entrada • Precisión (Calidad) • Linealidad (Vout en todo Rango) • Estabilidad (temperatura, tiempo) • Cantidad de Canales. Selección, • tiempo de adquisición. • Precio Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  24. Conversores A/D Integrador o de Doble Rampa Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  25. Conversores A/D Integrador o de Doble Rampa Virtudes • Económico • Simple Defectos • Dependencia de R y C • Tiempo de conversión alto • Tiempo de Conversión Variable Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  26. Conversores A/D Contador-Comparador Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  27. Conversores A/D Contador-Comparador Virtudes • Sin componentes R – C • Tiempo de conversión bajo • Simple (Contadores – Comparadores) Defectos • Tiempo de Conversión Variable • Conversión Paralelo/Serie compleja Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  28. Conversores A/D Contador-Comparador Servo Virtudes • Puede seguir a la • señal. • Tiempo de conv. • mucho menor. Defectos • Dificultad para • lograr EOC. Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  29. Conversores A/D Por Aproximaciones Sucesivas Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  30. Conversores A/D Por Aproximaciones Sucesivas Virtudes • Sin componentes R – C • Tiempo de Conversión bajo • Tiempo de Conversión Fijo • Conversión Paralelo/Serie Simultánea Defectos • Electrónica un poco más compleja • Mayor costo Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  31. Conversores A/D Tipo Paralelo Salidas --- C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 Vin < 1/16 0 0 0 0 0 0 0 1/16<Vin<3/16 0 0 0 0 0 0 1 3/16<Vin<5/16 0 0 0 0 0 1 1 5/16<Vin<7/16 0 0 0 0 1 1 1 7/16<Vin<9/16 0 0 0 1 1 1 1 9/16<Vin<11/16 0 0 1 1 1 1 1 11/16<Vin<13/16 0 1 1 1 1 1 1 13/16< Vin 1 1 1 1 1 1 1 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  32. Conversores A/D Tipo Paralelo (Código Gray) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  33. Conversores A/D Tipo Paralelo Virtudes • Sin componentes Capacitivos • Sin Contadores ni Relojes • Tiempo de Conv. extremadamente bajo Defectos • Electrónica más compleja cuando “n” crece • Mayor costo cuando “n” crece • “Cant. Comparadores = 2n – 1” Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  34. Conversores A/D Ejemplo: Analog Devices AD7819 Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  35. Conversores A/D-D/A Conclusión • Lugar que ocupan en la Materia-Ingeniería • Como es a nivel de bloques – Señales • Como se comporta – Función de Transferencia • Características – Parámetros – Especificaciones • Diferentes Tipos (Tiempos de Conversión) • Virtudes y Defectos  Selección • Interconexión. Sección A – Sección D • Ejemplo de Conversor A/D comercial (AD7819) Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

  36. Conversores A/D-D/A Bibliografía CONVERSION NOTES – Daniel Sheingold Editor Analog Devices Inc. HOJA TÉCNICA circuito AD7819 – Analog Devices Inc. Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

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