PRINCIPIOS ELECTRICOS

PRINCIPIOS ELÉCTRICOS Y APLICACIONES

DIGITALES

UNIDAD III CONVERTIDORES

1.1 ANALÓGICO / DIGITAL A/D

Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos que establecen una relación biunívoca entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida. La relación se establece en la mayoría de los casos, con la ayuda de una tensión de referencia. La conversión analógica a digital tiene su fundamento teórico en el teorema de muestreo y en los conceptos de cuantificación y codificación. Una primera clasificación de los convertidores A/D, es la siguiente:

• Conversores de transformación directa.

• Conversores con transformación (D/A) intermedia, auxiliar.

Un convertidor A/D toma un voltaje de entrada analógico y después de cierto tiempo produce un código de salida digital que representa la entrada analógica. El proceso de conversión A/D es generalmente más complejo y largo que el proceso D/A, y se han creado y utilizado muchos métodos.

Varios tipos importantes de ADC utilizan un convertidor D/A como parte de sus circuitos.

DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN ADC

La operación básica de los convertidores A/D de este tipo consta de los siguientes pasos:

• El comando START pasa a alto dando inicio a la operación.

• A una razón determinada por el cronómetro, la unidad de control modifica continuamente el número binario que está almacenado en el registro.

• El número binario del registro es convertido en un voltaje analógico, Va’, por el convertido D/A.

• El comparador.

1.1.1 TIPOS

Los convertidores A/D se pueden clasificar básicamente en los siguientes tipos:

REALIMENTADOS

• Escalera

• Seguimiento

• Aproximaciones Sucesivas

INTEGRADORES

• Una Rampa

• Doble Rampa

• Tensión-Frecuencia

• PARALELO:

• Flash

• Escalera

Consta de un D/A en el que la entrada es un contador. La entrada RST al contador es la de inicio de cuenta. El amplificador es un circuito comparador. Su funcionamiento no es el de un amplificador lineal, sino que está fabricado para comparar V+ con V- como lo hace un amplificador operacional, llevando al amplificador a saturación positiva o negativa. Tiene con él dos diferencias: en primer lugar es más rápido y además trabaja en niveles compatibles con TTL.

Si V+>V- sat. positiva y Vo=5V

Si V+<V- sat. negativa y Vo=0V

SEGUIMIENTO

En este circuito, la puerta se sustituye por el efecto de un contador ascendente descendente. Es especialmente útil cuando la señal a medir no evoluciona muy rápido y queremos saber de forma continuada el valor de VIN. Es decir lee continuamente. En el circuito anterior, cada vez que se quería hacer una lectura había que empezar por el principio. Aquí, una vez que se ha alcanzado el valor aproximado a la señal VIN el contador solo aumenta o disminuye sobre este valor. Este tipo de circuito es el que se utilizaría para medir temperatura permanentemente unida a un panel digital. La salida va variando arriba o abajo según como sea la lectura.

Aproximaciones sucesivas En este circuito, se sustituye el contador por un registro de aproximaciones sucesivas (RAS). La idea de este circuito es lograr llegar al valor final, sin tener que recorrer todos los anteriores. Para ello, se pretende conocer en cada ciclo de reloj el valor de un bit. En primer lugar el valor del bit más significativo Dn-1, después el Dn-2 y así sucesivamente. El método consiste en colocar en primer lugar en el registro el valor LHH...H. Si la VIN es superior a la salida del D/A en ese caso, el amplificador lo detectará dando saturación positiva y un 1 en salida.

CONVERTIDORES DE INTEGRACIÓN DE SIMPLE RAMPA

1. Se hace la conversión en un sólo paso. Disponemos de un integrador y la tensión VIN debe ser positiva (unipolar). Cuando SC=1, entonces:

2. Se cierra el interruptor cortocircuitando el condensador C, de manera que se descarga a través de la RON del interruptor.

3. Se resetea el contador colocándolo a cero.

4. La unidad de control permite que la señal de reloj llegue al contador. Para ello coloca a 1 la tercera entrada de la puerta AND.

CONVERTIDOR DE APROXIMACIONES SUCESIVAS

Este tipo de convertidor es el más utilizado cuando se requieren velocidades de conversión entre medias y altas del orden de algunos microsegundos a décimas de microsegundos. El proceso de conversión para este tipo de convertidores se basa en la realización de comparaciones sucesivas de manera descendente o ascendente, hasta que se encuentra la combinación que iguala la tensión entregada por el D/A y la de entrada.

CONVERTIDOR A/D DE COMPARADOR EN PARALELO

Pertenece al grupo de convertidores de transformación directa. Es probablemente, el de más fácil compresión, pues consiste básicamente en detectar cuando una determinada tensión de entrada pasa por unos controles comparadores previamente establecidos, su esquema puede verse en la este esquema.

1.1.2 APLICACIONES

Las aplicaciones más significativas del DAC son:

• En instrumentación y control automático, son la base para implementar diferentes tipos de convertidores analógico digitales, así mismo, permiten obtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación, indicación o monitoreo, alarma, etc.

• El control por computadora de procesos ó en la experimentación, se requiere

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