CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL R2R.

1. INTRODUCCION.

El desarrollo de los microprocesadores y procesadores digitales de señal (DSP), ha permitido realizar tareas que durante años fueron hechas por sistemas electrónicos analógicos. Por otro lado, como que el mundo real es análogo, una forma de enlazar las variables analógicas con los procesos digitales es a través de los sistemas llamados conversores de analógico - digital (ADC- Analogue to Digital Converter) y conversores digital - analógico (DAC- Digital to Analogue Converter).

El objetivo básico de un ADC es transformar una señal eléctrica análoga en un número digital equivalente. De la misma forma, un DAC transforma un número digital en una señal eléctrica análoga.

Esta función exige que los pasos intermedios se realicen de forma optima para no perder información. Según el tipo de componente y su aplicación existen distintos parámetros que lo caracterizan, éstos pueden ser: la velocidad de conversión, la resolución, los rangos de entrada, etc.. Por ejemplo, una mayor cantidad de bit, implica mayor precisión, pero también mayor complejidad. Un incremento en un solo bit permite disponer del doble de precisión (mayor resolución), pero hace más difícil el diseño del circuito, además, la conversión podría volverse más lenta. Dentro de las de aplicaciones de estos sistemas está el manejo de señales de vídeo, audio, los discos compactos, instrumentación y control industrial. En los siguientes apartados se describen los conceptos básicos de conversión de señal, técnicas de implementación para los ADC o DAC, características y parámetros que los definen. Se revisarán las configuraciones más clásicas, atendiendo a criterios de velocidad y manejo de datos, como también los nuevos productos disponibles en el mercado.

El diagrama de bloques de la Fig.1 muestra la secuencia desde que la variable física entra al sistema hasta que es transformada a señal digital (código binario). Para dicha señal ingrese al convertidor análogo - digital, ésta debe ser muestreada, es decir, se toman valores discretos en instantes de tiempo de la señal análoga, lo que recibe el nombre de sampling. Matemáticamente es el equivalente a multiplicar la señal análoga por una secuencia de impulsos de periodo constante. Como resultado se obtiene un tren de impulsos con amplitudes limitadas por la envolvente de la señal analógica.

2. OBJETIVO.

Estudiar y conocer el funcionamiento de un convertidor digital – analógico tipo R2R. Verificar el funcionamiento de un convertidor digital analógico tipo R2R.

3. MARCO TEÓRICO.

Convertidor digital-analógico de red R-2R

Los convertidores digital-analógico (DAC) de escalera o red R-2R hacen uso de la red R-2R para generar una señal analógica a partir de los datos digitales que se presenten en sus entradas. A diferencia del DAC de pesos ponderados, el de red R-2R solo necesita dos valores de resistencias. Lo que lo hace mucho más sencillo.

Red R-2R

Una red R-2R o también llamada escalera de resistencias es un circuito electrónico formado por resistencias alternando dos valores posibles, donde un valor debe ser el doble del otro. Varias configuraciones son posibles.

Una red R-2R permite de una forma simple y económica implementar un convertidor digital-analógico (DAC), enlazando grupos de resistencias de precisión alternando los dos valores posibles en una escalera.

Igual que el modelo de resistencias ponderadas, consta de una red de conmutadores, una referencia estable de tensión y la red o escalera R-2R de precisión. La salida se conecta a un circuito aislador que permite conectarlo sin carga a la siguiente etapa. El análisis de la escalera se realiza evaluando los equivalentes de Thêvenin desde los puntos señalados. Desde cualquiera de estos puntos la resistencia equivalente resulta ser R. En efecto, por ejemplo, desde P0 es trivial ver que el equivalente paralelo es 2R//2R=R. Desde P1 hay que hacer algo más pero también es fácil ver que vale R. Lo vemos en la figura.

En los DAC multiplicados, la escalera R-2R usa el voltaje de referencia como una entrada. Este puede variar sobre el rango máximo de voltaje del amplificador y es multiplicado por el código digital.

Este tipo de circuito se ilustra en la figura. El circuito suele completarse con un amplificador operacional. La característica principal de este DAC es que se compone de resistencias que solamente

pueden tomar dos valores posibles, R y2R. Tal arreglo es fácilmente implementable por lo que suele utilizarse en circuitos comerciales.

Ecuación característica

Realizando un análisis del circuito mostrado anteriormente y aplicando los teoremas de thevenin y superposición resulta que la ecuación que define el voltaje de salida del DAC

Pero como V0, V1,V2,V3 puede tomar valores o de 0 voltios o de 5 voltios o lo que es lo mismo que tome valores de 0 logico o 1 logico la ecuación queda de la siguiente forma.

Donde:

B0;B1; ….:BN-1 son los terminales en los cuales se colocan las señales binarias.

Vent es el voltaje que se alimenta a cada terminal.

B0 es el bit menos significativo.

BN-1 es el bit más significativo.

Resolución

La resolución del DAC R está dada por el voltaje más pequeño que puede sintetizarse. Este voltaje se calcula alimentando el voltaje de entrada Vent al terminal B0 y dejando los demás terminales en cero voltios:

Características

Ventajas

Alta velocidad de conversión

Funcionamiento sencillo

Inconvenientes

Los valores de las resistencias tienen que ser precisos, sobre todo los de las resistencias de los bits MSB (Most Significant Bit)

Son necesarios muchas resistencias

Aplicaciones.

Un conversor digital-analógico R2R es un dispositivo que convierte un código digital en una señal analógica. En la vida cotidiana lo usamos diariamente como por ejemplo si vemos una película en DVD, el disco contiene datos digitales, el DVD convierte esos datos digitales en señales analógicas para ser reproducidas como audio y vídeo. Otro ejemplo más común es el PC, la información que almacena está guardada en formato digital, el mismo ordenador los convierte en señales analógicas para ser reproducidas como audio y video.

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA“Mcal. Antonio José de Sucre”Unidad Académica La PazBOLIVIA

ESTUDIANTE : MAICOL GUTIERREZ PAYE CRISTHIAN GARCIA HERRERA LUDWIN PALMA QUISPE LUIS NESTOR CALLA FLORES SERGIO WILFREDO ESPEJO MAMANI

CODIGO : 9226978

CARRERA : ING. ELECTRONICA

SEMESTRE : QUINTO SEMESTRE

FECHA : 09 – OCTUBRE - 2015

LA PAZ – BOLIVIA2015