Conversor A/D ADC Converte um Valor Analógico para Digital. Conversor D/A DAC Converte um Valor Digital para Analógico

Transcripción

1 Prof. Adilson Gonzaga

2 Interface com Conversores A/D e D/A Conversor A/D ADC Converte um Valor Analógico para Digital Conversor D/A DAC Converte um Valor Digital para Analógico Um Microcontrolador/Microprocessador pode ser usado para Processamento de Sinais. Os sinais analógicos devem ser amostrados (S/H), convertidos para Sinais Digitais (ADC) para serem processados. Depois de processados, os Sinais Digitais podem ser re-convertidos para Sinais Analógicos (DAC).

3 Amostragem do Sinal Analógico circuito Amostrador (S/H Sample and Hold): capacitor e uma chave controlada pelo Microcontrolador fechando e abrindo por intervalos determinados. O Valor do sinal amostrado permanece constante durante o intervalo em que a chave está aberta (retenção), permitindo ao Conversor A/D realizar a conversão sem que haja alteração do valor de entrada. Amostragem Retenção 3

4 CONVERSORES D/A Digital para Analógico VR X D A V0 VR => Valor de Referência V0 => Valor Analógico de Saída X => Número Digital 4

5 D A VR V0 X VO = VR. X n a n a a X + + = 1 1 D A + + = n n a a a R V V = = 1 0 i a Vo depende da posição -iésima Vo = Soma das componentes binárias ativas 5

6 Função de Transferência de um Conversor D/A 6

7 Principais tipos de Conversores D/A Conversores D/A Paralelos 1) Por Resistores Proporcionais ) Por Escada R-R Conversores D/A Seriais 7

8 Conversor D/A por Resistores Proporcionais Si fechada => ai = 1 Si aberta => ai = 0 8

9 1 1 I R V a o = = + = = = 1 1 I I R V a a o R => Precisão ( ) n o n I I I R V a a a a + + = = = = = ( ) n o a n a a I R V + + = X I R V o = I => Constante 9

10 Conversor D/A por Escada R-R Propriedade da Escada R-R R R R R A resistência equivalente vista de qualquer nó (A,B,C,D,E) é igual a R. 10

11 Conversor D/A por Escada R-R Ex: Só a 3 =1 CB I/ BA I/4 AT I/8 = I/ 3 = I* -3 Vo = Rf*I*X Vo= Rf*I*(a 1 * -1 + a * a n * -n ) 11

12 CONVERSORES A/D Analógico para Digital VR V X A D X VR => Valor de Referência V X => Valor Analógico de Entrada X => Número Binário 1

13 X = (V x /V R ) VR V X A D X V X = V R (a 1 * -1 + a * a n * -n ) 13

14 Função de Transferência do Conversor A/D n Q=V/ n = Número de Bits do A/D V = Valor Analógico do Fundo de Escala 14

15 Precisão de um conversor A/D Analógico Digital Analógico A/D Converter n Digital Exemplo: Analog Range: 0V - 4V Digital: n=

16 Um Conversor A/D realiza : Quantização Codificação Quantização É a Transformação de um sinal analógico contínuo em um conjunto de estados discretos. Codificação É o método que associa um código digital a cada um desses estados. 16

17 Tipos de Conversores A/D Por Realimentação Paralela * D/A Paralelo na malha de Realimentação Por Realimentação Serial * D/A Serial na malha de Realimentação Conversores Imediatos * Conversores Flash Conversores Intermediários * Conversores por Rampa Dupla * Conversores de Tensão/Freqüência 17

18 Conversor A/D por Realimentação Paralela V E = V X + (-V F ) 18

19 Conversor A/D por Aproximação Sucessiva Princípio de Operação 19

20 Circuito do Conversor A/D por Aproximação Sucessiva 0

21 A/D por Rampa Simples A/D por Aproximação Sucessiva 1

22 Conversores A/D Imediatos * Conversores Flash São Conversores de alta velocidade pois o tempo de conversão depende apenas dos atrasos dos Amplificadores Operacionais e da Lógica de Codificação.

23 Exemplo de Conversor D/A DAC0808 Conversor de 8-Bits fabricado pela National na tecnologia Escada R-R 3

24 Exemplo de Interface Direta do DAC0808 com o Microcontrolador

25 Exemplo de Aplicação: Gerador de Funções (Amplitude e Freqüência Programáveis Amplitude: Máximo e Mínimo Valor Digital Freqüência: Atraso entre dois valores consecutivos Função Rampa de inclinação Positiva: Contador crescente Função Rampa de inclinação Negativa: Contador decrescente Função Triangular: Contador crescente e decrescente Função Onda Quadrada: Dois valores Máximo e Mínimo Função Senoidal: Tabelar os valores da Senóide Função Mista: qualquer formato pode ser gerado (triangular,rampa,senóide,quadrada, etc em loop) 5

26 Exemplo de Conversor A/D ADC0808 Conversor de 8-Bits com 8 canais analógicos Multiplexados, fabricado pela National na tecnologia Aproximação Sucessiva 6

27 Timing Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 7

28 Timing Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 8

29 Exemplo de Interface Direta do ADC0808 com o Microcontrolador

30 Exemplo do Algoritmo de programação do Conversor A/D ADC0808, para o diagrama anterior e sem usar a Interrupção no fim da conversão. A Interrupção Int0 do 8051 pode também ser programada para responder em descida de borda e o Algoritmo deve eliminar o bloco de decisão que verifica o Fim de Conversão (EOC). Assim, a Sub-rotina de Atendimento da Interrupção do A/D (Int0), fará a leitura do dado em P 30

31 Exemplo de interface de um conversor A/D e um conversor D/A com o 8051 usando Mapeamento de Memória. Entradas Analógicas: ADC0808 (8 entradas Analógicas) Saída Analógica: DAC0808 (1 saída Analógica) Usando o mesmo esquema das aulas anteriores. Mapeamento: RAM Externa de 0000 a 7FFFh Conversores de 8000h a FFFFh 31

32 Mapeamento do Conversor A/D ADC0808 Análise do Datasheet: 1) Este conversor possui 8 canais de Entradas Analógicas. Para selecionar um Canal Analógico, o micro deve escrever um dos 8 endereços no conversor. ) Cada Entrada Analógica deve ser mapeada como endereço de memória 3) Dispositivo de Entrada. O valor digital equivalente a cada Entrada Analógica deve ser lido do duto do conversor. 3

33 Timing Diagrama de Tempos do Conversor ADC

34 Seleção dos canais do Conversor A/D (operação de Escrita) A15 A15 = 1 e A3 = 0 satisfaz o endereçamento proposto Canal A A1 A0 Endereço(WR) IN h IN h IN h IN h IN h IN h IN h IN h A0 8000h 8007h 34

35 Decodificação dos endereços do conversor A/D Durante o pulso de escrita (WR = 0) nos endereços de 8000h a 8007 h, as linhas A15 = 1 e A3 = 0 Exemplo: Seleção do Canal 1 do A/D MOV DPTR,#8001h 35

36 Mapeamento do Conversor D/A DAC0808 Para mapear um conversor D/A será necessário utilizar um Latch para manter o dado constante durante a conversão. WR Duto de Dados Latch CS 36 Deve-se escolher um endereço (>8000h) para Mapear o D/A

37 Decodificação do endereço do conversor D/A A A0 8000h 8007h h A/D Escrever (WR) no endereço 8008h faz o A3 = 1 e o A15 =1 MOV DPTR,#8008h MOV A,#DADO 37

38 Mapeamento dos Conversores A/D e D/A 38

39 Detalhe do Mapeamento dos Conversores Leitura do A/D em endereço >7FFFh 39

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