Resumen de CONVERSORES ANALÓGICO DIGITALES Y DIGITALES ANALÓGICOS

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Resumen de CONVERSORES ANALÓGICO DIGITALES Y DIGITALES ANALÓGICOS"

Alejandra Arroyo Gómez
hace 7 años
Vistas:

1 Universidad De Alcalá Departamento de Electrónica Resumen de CONVERSORES ANALÓGICO DIGITALES Y DIGITALES ANALÓGICOS Tecnología de Computadores Almudena López José Luis Martín Sira Palazuelos Manuel Ureña Mayo 2009

2 Sistema de adquisición de datos Circuito de muestreo y retención o Sample & Hold (LF398): muestras recogidas según una señal de reloj, debe cumplirse el th de Nyquist f 2 muestreo f señal Conversor analógico digital (ADC804): circuito que convierte el valor analógico de su señal de entrada en un código digital. Conversor digital analógico (DAC800): circuito que se encarga de convertir un dato digital en su correspondiente valor analógico. Señal de control: señal que gobierna el proceso de conversión.

3 Conversión analógico digital Representación digital de una magnitud analógica, mediante su codificación con n bits el proceso para conseguirlo es: [ Muestreo, Retención y Cuantificación ] 1. Muestreo y retención Se toman muestras de la señal periódicamente, manteniéndolos estables a su salida el tiempo necesario para que el ADC realice la conversión El momento en el que se toman los valores (instantes de muestreo) y el tiempo que son retenidos están marcados por una señal de control.

4 2. Conversión Conversión analógico digital (ADC) Cada muestra analógica (entrada) se representa por un código de n bits (código digital de salida) con lo que se n podrán representar N = 2 valores diferentes, aunque la señal de entrada tenga infinitos valores. Antes de generar el código de salida es necesario realizar un proceso previo, denominado cuantificación, en el cual se transforma el valor de la muestra en otro perteneciente a un conjunto finito de valores (niveles de cuantificación), cada uno de los cuales se corresponde con un código digital Intervalo de cuantificación: Anchura en la que todos los niveles se transforman en el mismo nivel Señales bipolares Señales unipolares La menor variación a la entrada de la que la salida se da cuenta es q 1 LSB = q = FS/N Bit de menor peso

5 3. Codificación Conversión analógico digital (ADC) Se asigna a cada muestra cuantificada su correspondiente código. El tiempo de conversión Tc, es el tiempo mínimo durante el cual la entrada del ADC debe ser estable para que éste realice correctamente la conversión Tc, marca la velocidad máxima a la cual el circuito de muestreo y retención debe muestrear la señal de entrada, de forma que entre la toma de una muestra y la siguiente transcurra siempre, como mínimo, el tiempo de conversión del ADC. Expresado matemáticamente: Por el teorema de Nyquist, es fácil obtener el valor de la frecuencia máxima que puede tener la señal de entrada para que el sistema realice correctamente la conversión: f muestreo máx f = entrada máx 1 = TC f muestreo 2 máx

6 Conversión digital analógica (DAC) El dispositivo (DAC) recibe una información digital en forma de una palabra de n bits, y la transforma en una señal analógica. Se establece una correspondencia entre 2 n combinaciones binarias posibles en la entrada y 2 n tensiones (o corrientes) discretas obtenidas a partir de una tensión de referencia (VREF). La señal analógica así obtenida no es una señal continua, sino que se obtiene un número discreto de escalones a consecuencia de la discretización de la entrada, tal como puede observarse en la curva de transferencia ideal de un DAC de la figura siguiente.

7 Conversión digital analógica (DAC) Parámetros de un DAC Escalón mínimo: Lo que varía la salida cuando cambia 1 el código a la entrada. Resolución: Es el mínimo cambio incremental de la variable analógica de salida Su valor se obtiene dividiendo la máxima variación de la salida por el número total de combinaciones de entrada. La resolución coincide, por tanto, con el valor de la señal analógica de salida correspondiente al bit menos significativo (LSB). Suponiendo un DAC unipolar, la variable de salida puede variar entre 0 y 5 V(fondo de escala) y el número de bits de entrada es de 8: la resolución será 5/2 8 = 19 5 mv. Fondo de escala (FS): Máxima corriente o tensión de salida que se puede obtener el DAC. Para un conversor binario, el fondo de escala se alcanzará cuando todas las entradas estén a 1. Generalmente el FS está un valor q por debajo del de saturación del circuito de salida del DAC. Margen dinámico de la señal de salida: Margen de tensiones o de corrientes que se pueden obtener a la salida. Glitch: Respuesta transitoria que puede aparecer en la señal de salida durante la transición de un código a otro. Su valor se expresa como el producto de la intensidad o tensión de salida por unidad de tiempo, V ns ó ma ns. Tiempo de establecimiento (t s ): Cambio de cero al fondo de escala y es el tiempo que transcurre desde que la señal analógica de salida pasa por el 50% del valor final que debe alcanzar hasta el instante en que dicha salida alcance el valor final con un cierto margen de error específico.

8 Errores de conversión: Conversión digital analógica (DAC) Error de offset: Es la señal de salida del DAC con entrada de código cero ( ). Este error es debido a la existencia de una traslación de la característica real respecto a la ideal. Este error es posible corregirlo mediante el ajuste de un potenciómetro de regulación de cero externo al chip. Error de ganancia Representa la diferencia entre las pendientes de las funciones de transferencia ideal y real Esta diferencia suele tomarse para el nivel de salida correspondiente a FS-1LSB, supuesto que no exista error de offset. El error de ganancia también puede ser corregido mediante el ajuste de un potenciómetro. Error de linealidad: Este error se manifiesta cuando ante incrementos iguales en el código digital de entrada, se producen incrementos desiguales en la señal analógica de salida. Error de monotonicidad: Ocurre cuando para combinaciones binarias de entrada crecientes, la salida analógica se muestra en algún instante decreciente.

Documentos relacionados

Universidad de Alcalá

Universidad de Alcalá Departamento de Electrónica CONVERSORES ANALÓGICO-DIGITALES Y DIGITALES-ANALÓGICOS Tecnología de Computadores Ingeniería en Informática Sira Palazuelos Manuel Ureña Mayo 2009 Índice