Electrónica Digital. Tema 9. Conversión A/D-D/A. Norberto Malpica Susana Borromeo López Joaquín Vaquero López. Universidad Rey Juan Carlos

Transcripción

1 Universidad Rey Juan Carlos Electrónica Digital Tema 9. Conversión A/D-D/A Norberto Malpica Susana Borromeo López Joaquín Vaquero López 1

2 Contenido 1. Introducción 2. Conversión A/D 3. Conversión D/A 2

3 1. Introducción Las variables analógicas requieren una transformación a digital para ser tratadas Cada valor de la señal tiene que estar representada por un código diferente Conversión Analógico-Digital (A/D) Las medidas obtenidas en un sistema digital existen en forma de un código Para utilizar esta información como señal eléctrica necesitamos asociar a cada código una tensión o corriente específicas Conversión Digital-Analógico (D/A) 3

4 Introducción Sonido Conversión A/D Los circuitos digitales operan con señales consistentes en ceros y unos Conversión D/A Sonido V t Convertidor analógico digital Circuito digital Convertidor digital analógico V Ampli t 4

5 2. Conversión A/D Cada cierto tiempo (T) mido cuanto vale la tensión V r Resolución: Incremento mínimo de la medida Digital Analógico Z T X Periodo de muestreo t Digital: Discontinua en tiempo Digital: Discontinua en amplitud 5

6 Conversión A/D 1 bit de resolución La señal valdrá 0 ó Un bit T t 6

7 Conversión A/D 2 bits de resolución La señal valdrá 0, 1, 2, T t 1 =0 t 2 =1 t 3 =2 t 4 =3 t i =2 t Se añade este bit 7

8 Conversión A/D 3 bits de resolución La señal valdrá {0,, 7} T t 1 =0 t 2 =1 t 3 =2 t 4 =3 t i =2 t Se añade este bit Los valores irán multiplicados por una escala para que se correspondan con el valor real 8

9 Conversión A/D Codificación de la salida Representación biunívoca mediante varios dígitos de los diferentes estados o niveles finitos de un convertidor Generalmente se emplean códigos binarios Códigos binarios unipolares: Binario directo, decimal codificado en binario (BCD), Gray Códigos binarios bipolares Binario con signo, complemento a 1, complemento a 2 9

10 Conversión A/D Tipos de convertidores A/D Conversión directa paralelo o flash rastreador aproximaciones sucesivas Procedimiento de conversión Conversión indirecta integradores o de rampas tensión tiempo(v/t) tensión frecuencia (V/f) Sobre muestreo 10

11 Conversión A/D Ejemplo: Convertidor paralelo S V in V ref R/2 2 n -1 n C N-1 R C N-2 Código n bit R CN R C 2 R 1/2V LSB C 1 R/2 N = 2 n 11

12 3. Conversión D/A Un código de entrada es transformado en una tensión o corriente determinada Correspondencia entre 2 n códigos de entrada y 2 n tensiones discretas de salida, a partir de una referencia de tensión SEÑAL DISCRETA SALIDA 1,0 0,8571 CD/A CÓDIGO DIGITAL ENTRADA CONVERTIDOR DIGITAL- ANALÓGICO SALIDA 0,7142 0,5714 IDEAL, n REAL, n = 3 0,4286 0,2857 V ref 0, LSB CÓDIGO DIGITAL ENTRADA 12

13 Conversión D/A Tipos de convertidores La conversión D/A consiste en obtener una tensión o corriente mediante la división o multiplicación de una tensión, corriente o carga eléctrica de referencia por una cantidad dependiente del código de entrada La suma ponderada de corrientes o tensiones se realiza en la práctica mediante fuentes de referencia de tensión y/o corriente y una red de interruptores, resistencia y/o condensadores Existe una gran cantidad de circuitos convertidores De elementos ponderados en binario De código de termómetro De redes de escalera (ladder) Convertidores de tensiones o corrientes segmentadas Convertidores Sigma-Delta 13

14 Conversión D/A Ejemplo: Convertidor de resistencias ponderadas MSB b n-1 2R Red de Resistencias ponderadas en binario I o /2 b n-2 4R S n-1 I o /4 Convertidor I/V LSB b 0 2 n R S n-2 S 0 I o /2 n I o R V o I o V o V 2 ref n V 2 R ref n n 1 i 0 n 1 i i i bi bi V ref + 14

15 Conversión D/A Convertidor Sigma-Delta Entrada digital FILTRO DIGITAL DE INTERPOLACIÓN MODULADOR DIGITAL S D C D/A de 1bit FILTRO ANALÓGICO DE SALIDA Salida analógica 16bit, 8kHz 16bit, 1MHz 1bit, 1MHz Salida discreta, +V ref ó V ref Audio Profesional: Alta resolución Muy buena linealidad Bajo coste 15