T7: Convertidores Digital-Analógico y Analógico-Digital

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1 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 71 T7: Convertidores DigitalAnalógico y AnalógicoDigital Introducción. Definición. Aplicaciones de convertidores D/A y A/D. Principio de operación. Redes de resistencias pesadas binariamente. Redes R2R. Alternativas. Características. Errores de cuantización. Errores estáticos. Errores dinámicos. Tipo de convertidores A/D. Realimentados. Integración. Paralelo. Características. BIBLIOGRAFIA: [PARA98] M. Parada, J. I. Escudero y P. Simón: Apuntes de Instrumentación, Técnicas de Medida y Mantenimiento. Facultad de Informática y Estadística, Sevilla [SEDR91]A. S. Sedra and K. C. Smith: Microelectronic Circuits. Saunders Collegue Publishing, Third Edition [COUG98]R. F. Coughlin and F. F. Driscoll: Operational Amplifier and Linear Integrated Circuits. Fihth Edition, PrenticeHall

2 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 72 Introducción Definiciones: CONVERTIDOR DIGITALANALÓGICO: Circuito tiene una entrada digital y da a la salida una tensión proporcional a la palabra digital. CONVERTIDOR ANALÓGICODIGITAL: Circuito tiene una entrada analógica y da a la salida una palabra digital proporcional a la entrada analógica. DSP Generación de señales analógicas. Tarjetas gráficas de PCs Control de procesos continuos.

3 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 73 D0 D/A: Principio de Operación X0 sw0 Y0 Nbits DN1 N 1 Salida = D i X i i = 0 XN1 swn1 YN1 Yi = Xi para Di=1 Yi = 0 para Di=0 Salida FS Para Xi = Vi, N=3 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/ Codigo Digital V ref > Precisa Estable (t,t)

4 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 74 D/A: Red de Resistencias Ponderadas 2R D0 R 4R 2 N R D1 Vo V o R R R R V o = V Ref D 0 D 2R 1 D 4R 2 D 8R N 1 2 N R V Ref DN1 Vref = 10V N=4 N=8 LSB: > Vo(LSB) = Vref / 2 N MSB: > Vo(MSB) = Vref / > Vo(MAX) = Vref (2 N 1) / 2 N FS: 2 Vo(MSB) > Vref 0.625V 5V 9.355V 10V 0.039V 5V 9.961V 10V Dispersión de Valores

5 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 75 D/A: Red de Resistencias R2R R R R V Ref 4R 2R 2R 2R 2R R Vo V o Reduce la dispersion de valores de R.

6 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 76 D/A: Red de Resistencias R2R Normal R 4R 2R R R R 2R 2R 2R Vo V o V Ref

7 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 77 Cuantización Estáticos Dinámicos: D/A: Caracterización RESOLUCIÓN: Entrada > Numero de bits de la palabra digital de entrada. Salida > Incremento de la tensión en la salida motivado por dos códigos sucesivos a la entrada ESTÁTICOS: Offset: Se puede cancelar Ganancia: Se puede cancelar Linealidad: Limita las prestaciones. DINAMICOS: Tiempo de establecimiento: Tiempo de respuesta a un cambio en la entrada (1100µs).

8 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 78 CLASIFICACION: a) Propósito general (812b) b) Alta resolución (1224b) c) Alta velocidad (5ns) D/A: Circuitos comerciales: Ejemplos AD588 bits latch R2R Vo V o 40K 2K 14K Control CS CE

9 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 79 ADC Nbits A/D: Introducción Vin ADC B Nbits Entrada Analógica Salida Digital SC Comienzo de la Conversión EOC Final de la Conversión Incluyen lógica de control para dirigir la evolución del algoritmo de conversión.

10 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 710 Tipos de Convertidores A/D REALIMENTADOS: Escalera Seguimiento Aproximaciones Sucesivas INTEGRADORES: Una Rampa Doble Rampa TensiónFrecuencia PARALELO Flash

11 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 711 A/D: Convertidores Escalera Modifican la salida de un D/A hasta que detectan la señal Vin. Vin EOC Vo D/A CONTADOR RST AND CLOCK El tiempo necesario para realizar una conversión es muy elevado: 2 N.T CLK

12 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 712 A/D: Convertidores de Seguimiento Vin D/A Vo CONTADOR UP/DOWN SC Puede dar una señal digital para cada ciclo de reloj. (bajas frecuencias de conversión)

13 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 713 A/D:Convertidores de Aproximaciones Sucesivas Vin Vo D/A SC RAS EOC CLOCK Utiliza una lógica de control basada en un Registro de Aproximaciones Sucesivas.

14 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 714 A/D: Convertidores de Rampa Simple CONTROL SC C Vref R Vin CLOCK NAND RST CONTADOR SALIDA numerodepulsos = RC V Ref T V in

15 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 715 A/D: Convertidores de Doble Rampa Vref C Vin R CONTROL RST CONTADOR SALIDA n x = V in n V F Ref

16 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 716 A/D: Convertidores TensiónFrecuencia C CONTROL Vin R Vref CLOCK Vo F = V in RCV Ref

17 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 717 A/D: Convertidores Paralelo Vref1 Vref2 DECODIFICADOR bits Vin Vref2n

18 T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 718 Cuantización Estáticos Dinámicos: A/D: Caracterización RESOLUCIÓN: Entrada > LSB/2 Salida > Número de bits que posee la salida digital ESTÁTICOS: Offset: Se puede cancelar Ganancia: Se puede cancelar Linealidad: Limita las prestaciones. DINAMICOS: Tiempo de conversión: Tiempo de requerido para realizar una conversión A/D > Frecuencia de muestreo