Conversor A/D. Conversor Analógico a Digital

Transcripción

1 Conversor Analógico a Digital

2 Analógico Analógico Controlador Sensor Nivel Valor Deseado V.D. Controlador Proceso Proceso

3 V.D. Controlador Proceso Controlador Digital A/D Micro procesador D/A

4 Conversor Analógico a Digital: Convierte el voltaje analógico en un numero digital 1,53 Volt Convertidor A/D 1110 B E H 14 D

5 Conversor Analógico a Digital: El voltaje de entrada esta limitado por un rango definido por el Voltaje de referencia VREF+ V Convertidor A/D D VREF-

6 Conversor Analógico a Digital: El número de salida esta definido por los bits del conversor (Resolución) VREF+ V Convertidor A/D D0 D1 D2 D3 Posee 16 estados (24), la salida va desde 0000 a 1111 VREF-

7 +5V Resolución en el conversor A/D : Vi Convertidor A/D Para un conversor de n bits se tiene: D0 D1 D2 D3 0V Se tiene 2n estados Un A/D de 8 bits posee 256 estados Un A/D de 10 bits posee 1024 estados Un A/D de 12 bits posee 4069 estados Para mayor Resolución menor error de cuantización

8 +5V Grafica de transferencia del : 1111 Vi D0 D1 D2 Convertidor A/D 1110 D D 0V Vi ,33 0,66 1 1,33 1,66 2 2,33 2,66 3 3,33 3,66 4 4,33 4,66 5

9 +5V Error de Cuantización : Vi D Convertidor A/D D0 D1 D2 D3 0V Vi ,33 0,33 2 El máximo error de cuantización es de ½ LSB 0,66 0,33 2

10 Ecuación de transferencia para el conversor A/D : Vin VREF D n (2 1) VREF VREF Para un conversor de 10 bits, VREF+=5Volt, VREF-=0Volt, se tiene: D 204,6 Vin

11 Ecuación de transferencia para el conversor A/D : Vin VREF D n (2 1) VREF VREF Para un conversor de 12 bits, VREF+=5Volt, VREF-=0Volt, se tiene: D 819 Vin

12 Esquema simplificado de un conversor A/D MUX. A. 2,33V Sampled & Hold D A/D ,33V Tiempo Conversión tacq t=0 I.C. F.C.

13 Conversor Analógico a Digital del PIC 16F1787

14 Conversor Analógico a Digital del PIC16F1787: Posee canal de entrada diferencial V+ y V- Posee hasta 15 canales El ADC es de 10 ó 12 bits de Aproximaciones Sucesivas El ADC puede configurarse el VREF interno o externo El ADC puede dar resultado en complemento a 2 o magnitud y signo

15 Pines utilizados por el A/D AN0 AN1 AN2 AN3 AN4 AN5 AN6 AN7 AN8 AN9 AN10 AN11 AN12 AN13 AN21 RA0 RA1 RA2 RA3 RA5 RE0 RE1 RE2 RB2 RB3 RB1 RB4 RB0 RB5 RD1

16 Registros utilizados por el ADC ACON0, ADCON1, ADCON2 ADRESH, ADRESL ANSELA, ANSELB, ANSELD, ANSELE

17 Diagrama en bloque del ADC del PIC16F1787 S/H

18 Modelo de la entrada en el ADC del PIC16F87x VDD RS VIN Donde: ANx CPIN 5 pf VT=0,6V VT=0,6V RIC 1K Switch de muestreo SS R I fuga ± 100nA SS CHOLD=120 pf CPIN: Capacitor de Entrada VT: Voltaje umbral del diodo I Fuga: Corriente de fuga por las conexiones RIC: Resistencia de interconexión SS: Switch del S/H CHOLD: Capacitor del S/H Al ADC

19 Tiempo de Adquisición y de Conversión VDD Switche Muestreo Tiempo de Adquisición: (TACQ) Rs VAIN ANx VT = 0.6V CPIN 5 pf VT = 0.6V RIC < 1K I fuga 100 na SS RSS CHOLD = 120 pf TACQ = TAMP + TC + TCOFF Donde: TAMP: TC: TCOFF: Tiempo Ajuste (2 Seg) Tiempo de carga o descarga del CHOLD Coeficiente de Temperatura

20 Tiempo de Adquisición y de Conversión VDD Tiempo de Adquisición (TACQ) Rs VAIN ANx VT = 0.6V CPIN 5 pf Switche Muestreo VT = 0.6V RIC < 1K I fuga 100 na SS RSS CHOLD = 120 pf TACQ = TAMP + TC + TCOFF TAMP = 2 Seg TC =-(CHOLD)(RIC+RSS+RS)ln(1/2047) TCOFF=(Temp-25ºC)(0,05 S/ºC) Si Temp>25ºC

21 Tiempo de Adquisición y de Conversión Calculo de TACQ TAMP = 2 Seg TACQ = TAMP + TC + TCOFF TC =-(CHOLD)(RIC+RSS+RS)ln(1/2047) TCOFF=(Temp-25ºC)(0,05 S/ºC) Si Temp>25ºC Datos: CHOLD = 120 pf RSS = 7 KΩ, para VDD = 5V RIC = 1 KΩ

22 Tiempo de Adquisición y de Conversión Calculo de TACQ Datos: CHOLD = 120 pf RSS = 7 KΩ, para VDD = 5V RIC = 1 KΩ Para RS=50 y Temp=30ºC Para RS=10K y Temp=30ºC TC=-(120 pf)(1 K+7 K+10 K)ln(1/2047) TC=-(120 pf)(1 K+7 K+50 )ln(1/2047) TC = 16,47 S TC = 7,36 S TCOFF=(30ºC-25ºC)(0,05 S/ºC) TCOFF=(30ºC-25ºC)(0,05 S/ºC) TCOFF = 0,25 S TCOFF = 0,25 S TACQ= 2 S + 16,47 S + 0,25 S TACQ= 2 S + 7,36 S + 0,25 S TACQ= 18,72 S TACQ= 9,61 S

23 ADCON0 ADRMD:Modo de Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC de 12 bits 1: Formato del ADC de 10 bits GO/DONE:Bit de estatus del conversor ADC 0: Fin de conversión o no hay conversión en progreso 1: Conversión en progreso. Va a 0 cuando finaliza Conversión ADON:Modo de Formato para el resultado del ADC 0: ADC Deshabilitado 1: ADC Habilitado

24 ADCON0 CHS<4:0>: Selección de la entrada positiva del ADC 00000: AN : Reservado (No hay canal conectado) 00001: AN : AN : AN : AN : AN : AN : AN : AN : AN : Indicador de Temperatura 01001: AN : Salida DAC 01010: AN : Voltaje de Referencia (FRV) : AN : AN : AN13

25 ADCON1 ADFM: Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC con Magnitud y Signo 1: Formato del ADC en complemento a 2 CDCS<2:0>: Selección del Periodo para el reloj del conversor AD 000: Fosc/2 001: Fosc/8 010: Fosc/32 011: FRC 100: Fosc/4 101: Fosc/16 110: Fosc/64 111: FRC

26 ADCON1 ADNREF: 0: 1: Configuración de VREFVREF- es Vss VREF- es conectado al pin VREF- ADPREF<1:0>: Configuración de VREF+ 00: VREF+ es conectado a VDD 01: VREF+ es conectado al pin VREF+ 10: Reservado 11: VREF+ es conectado internamente a FVR

27 ADCON2 TRIGSEL<3:0>: 0000: 0001: 0010: 0011: 0100: 0101: 0110: 0111: 1000: 1001: 1010: 1011: 1100: 1101: 1110: 1111: Selección para la Auto conversión del ADC Deshabilitado Se da Inicio de Conversión por CCP1 Se da Inicio de Conversión por CCP2 Reservado. Deshabilitado Se da Inicio de Conversión por PSMC1 Se da Inicio de Conversión por PSMC1 Se da Inicio de Conversión por PSMC1 Se da Inicio de Conversión por PSMC2 Se da Inicio de Conversión por PSMC2 Se da Inicio de Conversión por PSMC2 Se da Inicio de Conversión por PSMC3 Se da Inicio de Conversión por PSMC3 Se da Inicio de Conversión por PSMC3 Reservado. Deshabilitado Reservado. Deshabilitado Reservado. Deshabilitado

28 ADCON2 CHSN<3:0>: Selección de la entrada negativa del ADC 0000: AN0 0001: AN1 0010: AN2 0011: AN3 0100: AN4 0101: AN5 0110: AN6 0111: AN7 1000: AN8 ADNREF: Configuración de VREF1001: AN9 0: VREF- es Vss 1: VREF- es conectado al pin VREF1010: AN : AN : AN : AN : AN : VREF-. Seleccionado por ADNREF

29 Formato del Resultado del ADC ADRMD: Modo de Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC de 12 bits 1: Formato del ADC de 10 bits ADFM: Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC con Magnitud y Signo 1: Formato del ADC en complemento a 2

30 Formato del Resultado del ADC ADRMD: Modo de Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC de 12 bits 1: Formato del ADC de 10 bits ADFM: Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC con Magnitud y Signo 1: Formato del ADC en complemento a 2

31 Ejemplo del Formato del Resultado del ADC ADRMD: Modo de Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC de 12 bits 1: Formato del ADC de 10 bits ADFM: Formato para el resultado del ADC 0: Formato del ADC con Magnitud y Signo 1: Formato del ADC en complemento a 2

32 Tiempo de Adquisición y de Conversión tacq t=0 Tiempo Conversión I.C. GO=1 F.C. ADIF=1 GO=0

33 Tiempo de Adquisición y de Conversión Tiempo Conversión tacq t=0 F.C. ADIF=1 GO=0 I.C. GO=1 BSF ADCON0,GO Q4 A/D CLK 1T cy TCNV TAD TACQ A/D DATA ADRES SAMPLE NEW_DATA Fin de Conversión DONE Inicio Conversión SAMPLING STOPPED Desconecta CHOLD 2 OLD_DATA ADIF GO... Conecta CHOLD

34 Calculo del TAD del conversor A/D CDCS<2:0>: Selección del Periodo para el reloj del conversor AD 000: Fosc/2 001: Fosc/8 010: Fosc/32 011: FRC 100: Fosc/4 101: Fosc/16 110: Fosc/64 111: FRC

35 Inicio de conversión para el A/D (GO= 1 ): Hay dos formas de colocar GO= 1 : Por Software: (BSF ADCON0,GO) De forma automática configurando los bits TRIGSEL<3:0> para que de inicio de conversión de forma automática. En nuestro caso por CCP1 y CCP2

36 Inicio de conversión para el A/D (GO= 1 ): CCPx Q S R CCPxIF CCPRxH Lógica de Salida CCPxCON<3:0> TMR1H 1011 TIC=(CCPRx +1)*(4*Tosc)*PreD_T1 CCPRx 0008 Comparador 4 TRISC<x> CCPRxL Disparo de Evento Espaciales TMR1L CCPxIF GO=1

37 Ejemplo con el : PIC 16F877 VDD AN0 RC2 TMR2=PR2 TMR2=PR2 TMR2=AN0 El TPWM=4096 seg Se debe dar un Inicio de Conversión cada 1 mseg.

38 Ejemplo con el : CCPR1L CCP1R1L ADRESH CCP1X:CCP1Y CCP1X:CCP1Y ADRESL<7,6> CCPR1H Comparador R Q CCP1 S TMR2 TRISC<x> Comparad PR2 PWMPeriodo = [PR2+1] 4 Tosc [PreDiv TMR2] 4096 Seg = [255+1] 1 Seg 16

39 Inicio Init_Port Init_Timer1 Diagrama de Flujo RC2 Salida Salida del PWM (CCP1) T1CON 0x01 Pre-Div 1 Se utiliza con el modulo CCP2, Para disparos de eventos especiales Init_CCP2 CCP2CON 0x0B Modo comparación, eventos especiales CCPR GO 1 cuando TMR1=CCPR2 Init_ADC ADCON1 0x0E TAD Fosc/8 ADCON0 0x41 RA0 AN0 Selecciona AN0 Justificado Izq. 1

40 Diagrama de Flujo 1 T2CON 0x06 Pre-Div 16 PR2 0xFF Para el PWM Init_Timer2 Init_CCP1 CCP1CON 0x0C CCP1 como PWM Periodo = 4096 Seg CU= ADRESH:ADRESL<7,6> NO ADIF=1 SI CCP1R1L ADRESH CCP1X:CCP1Y ADRESL<7,6>