sobre Conversores A/D (en pdf)
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T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-1 T7: Convertidores Digital-Analógico y Analógico-Digital - Introducción. Definición. Aplicaciones de convertidores D/A y A/D. - Principio de operación. Redes de resistencias pesadas binariamente. Redes R-2R. 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.1998. [SEDR91]A. S. Sedra and K. C. Smith: “Microelectronic Circuits”. Saunders Collegue Publishing, Third Edition. 1991. [COUG98]R. F. Coughlin and F. F. Driscoll: “Operational Amplifier and Linear Integrated Circuits”. Fihth Edition, Prentice-Hall. 1998. Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-2 Introducción Definiciones: CONVERTIDOR DIGITAL-ANALÓGICO: Circuito tiene una entrada digital y da a la salida una tensión proporcional a la palabra digital. CONVERTIDOR ANALÓGICO-DIGITAL: 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. Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-3 D/A: Principio de Operación D0 X0 sw0 Y0 N –1 N-bits + Salida = i=0 DN-1 XN-1 ∑ Di ⋅ X i Yi = Xi para Di=1 swN-1 YN-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 1/8 0 Vref --> Precisa Estable (t,T) Codigo Digital 000 001 Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 010 011 100 101 110 111 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-4 D/A: Red de Resistencias Ponderadas 2R R D0 4R D1 2NR Vo Vo + R R R R V o = – V Ref D 0 ⋅ ------- + D 1 ⋅ ------- + D 2 ⋅ ------- + … + D N – 1 ⋅ ------------ 2R 4R 8R N 2 R DN-1 Vref = 10V VRef N=4 N=8 LSB: 00001 --> Vo(LSB) = Vref / 2N 0.625V 0.039V MSB: 10000 --> Vo(MSB) = Vref / 2 5V 5V 9.355V 9.961V 10V 10V 11111 --> Vo(MAX) = Vref (2N -1) / 2N FS: 2 Vo(MSB) --> Vref Dispersión de Valores Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-5 D/A: Red de Resistencias R-2R R R R VRef 4R 2R 2R 2R 2R R Vo Vo + Reduce la dispersion de valores de R. Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-6 D/A: Red de Resistencias R-2R Normal R R R R 4R 2R 2R 2R 2R Vo Vo + VRef Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-7 D/A: Caracterización Cuantización - Estáticos - Dinámicos: 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 (1-100µs). Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-8 D/A: Circuitos comerciales: Ejemplos CLASIFICACION: a) Propósito general (8-12b) b) Alta resolución (12-24b) c) Alta velocidad (5ns) AD588 - bits latch Vo Vo R-2R + 40K 2K 14K Control CS CE Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-9 A/D: Introducción ADC - N-bits ADC Vin B N-bits Salida Digital Entrada Analógica SC Comienzo de la Conversión EOC Final de la Conversión - Incluyen lógica de control para dirigir la evolución del algoritmo de conversión. Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-10 Tipos de Convertidores A/D REALIMENTADOS: Escalera Seguimiento Aproximaciones Sucesivas INTEGRADORES: Una Rampa Doble Rampa Tensión-Frecuencia PARALELO Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) Flash 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-11 A/D: Convertidores Escalera - Modifican la salida de un D/A hasta que detectan la señal Vin. Vin - EOC + Vo D/A CONTADOR AND CLOCK RST - El tiempo necesario para realizar una conversión es muy elevado: 2N.TCLK Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-12 A/D: Convertidores de Seguimiento Vin + Vo D/A UP/DOWN CONTADOR SC - Puede dar una señal digital para cada ciclo de reloj. (bajas frecuencias de conversión) Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-13 A/D:Convertidores de Aproximaciones Sucesivas Vin + Vo D/A RAS CLOCK SC EOC - Utiliza una lógica de control basada en un Registro de Aproximaciones Sucesivas. Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-14 A/D: Convertidores de Rampa Simple SC CONTROL C -Vref RST - R - NAND + CONTADOR + Vin CLOCK SALIDA RC numerodepulsos = ------------------------ ⋅ V in V Ref ⋅ T Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-15 A/D: Convertidores de Doble Rampa C -Vref RST - Vin R - CONTROL + CONTADOR + SALIDA V in n x = --------------- ⋅ n F V Ref Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-16 A/D: Convertidores Tensión-Frecuencia CONTROL C Vin - R - Vo + + Vref CLOCK V in F = -----------------------RCV Ref Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-17 A/D: Convertidores Paralelo + Vref1 + Vref2 DECODIFICADOR bits - Vin + Vref2n Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS T7: Convertidores Digital/Analógico y Analógico/Digital 7-18 A/D: Caracterización Cuantización - Estáticos - Dinámicos: 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 Circuitos Electrónicos e Instrumentación (CEI) 2º ITIS
