presentacion clase adquisicion de datos

ADQUISICIÓN Y COMUNICACIÓN DE DATOS.

Profesor: Helmut Contreras

Correo: [email protected]

Información General

• Certámenes 3 certámenes.

• Informes 1 informe por cada 2 clases.

• Ponderación:

• Nota Final=C1*0,2+C2*0,2+C3*0,2+P.Inf.*0,4

Bibliografía

• Tomasi 4° Edición “Sistemas de comunicaciones electrónicas”

INTRODUCCIÓN A LA CONVERSIÓN A/D Y D/A

• En la actualidad el control automático se realiza a través de electrónica digital, con microprocesadores y micro-controladores.

• En la industria se deben controlar procesos en los que se debe medir presión, temperatura, caudal, etc. Estas mediciones se realizan con sensores que transforman estas variables en señales eléctricas.

• Es mas fácil transmitir una señal eléctrica que una señal de presión, temperatura, o de voz, por dar algunos ejemplos.


• El sensor es el elemento que transforma esta señal desde el mundo real a una variable eléctrica, la que luego se adapta para ser transmitida a través de un conductor eléctrico, óptico o de radio frecuencia.

Sensor de temperatura resistivo RTD. Varia la resistencia dependiendo de la temperatura. Esta señal es convertida en señal de voltaje, corriente o digitalizada.


• En la industria es común encontrar integrado el sensor con el transmisor.

• En el primer caso se trata de un sensor que convierte una presión en una corriente de 4 – 20 mA.

• En el segundo caso se trata de un sensor de presión diferencial en el que se digitaliza la señal para ser procesada en un controlador interno y luego transformada a una señal analógica nuevamente para ser transmitida hasta un controlador de procesos.


• En un diagrama típico de control de procesos, encontramos un sensor, un conversor de análogo a digital (A/D), un procesador digital, un convesor de digital a análogo (D/A) y por ultimo un actuador.

PLC CON MODULO DA Y AD


• Después de procesar la señal digitalizada proveniente del sensor, se genera una señal de salida que debe provocar un cambio en el proceso para lograr el objetivo.

• Esta señal de salida primero corresponde a un calculo digital realizado por el micro-controlador, el que entrega una secuencia de 0 y 1 lógicos que deben ser convertidos en una señal de salida analógica para realizar una acción en el actuador.

• El actuador puede ser una válvula, un variador de frecuencia, una resistencia, etc.

EJEMPLO DE UNA CONFIGURACIÓN REAL

CONVERSIÓN D/A (DAC)

• Un conversor D/A (DAC) es un dispositivo que recibe una informacióndigital en forma de una palabra de n-bits, y la transforma en una señalanalógica.

• La transformación se realiza mediante una correspondencia entre 2^ncombinaciones binarias posibles en la entrada y 2^n tensiones (ocorrientes) discretas obtenidas a partir de una tensión de referencia(VREF).

• La señal analógica así obtenida no es una señal continua, sino que seobtiene un número discreto de escalones a consecuencia de ladiscretización de la entrada.

CONVERSIÓN D/A (DAC)

• Al pasar de una configuración digital a la siguiente (M -> M + 1) la salidaanalógica se incrementa en un valor “q”. La variación de 1 LSB lecorresponde una variación de “q”. LSB (Least Significant Bit) es el bitmenos significativo, por lo que una variación de 1 LSB se corresponde conla mínima variación que se puede dar en el código digital de entrada.

Diferencia digitalización de 8 bits y 16 bits

TIPOS DE DAC

• DAC serie: Son aquellos DAC's en los que la información digital a convertir

es aplicada a un sólo terminal de entrada, bit a bit. La escasa precisión y

resolución de este tipo de DAC ha hecho que ya no se utilicen

prácticamente.

• DAC paralelo: Son aquellos DAC's en los que la información digital de

entrada se aplica por palabras (conjuntos de bits). La mayor velocidad de

conversión, así como las óptimas resoluciones que se obtienen con estos

DAC's, hará que centremos nuestro estudio en ellos.

Diagrama de bloque interno de un DAC


• INTERFACE DIGITAL:

– Adapta los niveles lógicos de las entradas a los niveles requeridos por

las entradas de los conmutadores electrónicos.

– Esta interfaz de entrada puede incluir, en algunos casos, latches que se

encargan de retener la información de entrada.

• CONMUTADORES ELECTRÓNICOS:

– Son controlados por el código digital de entrada, es decir, estarán en

una u otra posición según el bit que reciben sea “1” o “0”.


• RED RESISTIVA DE PRECISIÓN:

– Es la encargada de realizar una suma ponderada de tensiones o

corrientes, en función del número y posición de los unos y ceros del

código digital de entrada.

• FUENTE DE REFERENCIA:

– Establece el factor de escala (K) en la conversión digital/analógica.

CÓDIGO BINARIO USADO EN LOS DAC

• En función del signo que pueda adoptar la salida de un DAC, estos se

pueden clasificar en unipolares y bipolares.

• En los DAC bipolares, la señal analógica de salida podrá ser positiva o

negativa y por tanto tendrá valores por encima y por debajo de cero.

• En los DAC unipolares, la señal analógica de salida variará siempre dentro

de los valores positivos o de los negativos pero no podrá tomar valores en

ambos.

• De acuerdo con esto, los DAC unipolares suelen trabajar con entradas en

binario natural y en BCD, mientras que los DAC bipolares utilizan códigos

binarios que incluyen el signo del número.

VÁLVULA HIDRÁULICA PROPORCIONAL

CONEXIONADO VÁLVULA HIDRÁULICA PROPORCIONAL

PLC MITSUBISHI FX3u Y MODULO D-A

MODULO DA PLC FX3U MITSUBISHI

REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS NEGATIVOS Y EL CERO EN BASE BINARIA

Para n = 8 (8 bi ts ) en Signo y Magnitud

Número Binario de 8 bi ts

Interpretado como número entero en Sis tema Decimal

Interpretado como número natural en Sis tema Decimal

00000000 0 0

00000001 1 1

00000010 2 2

... ... ...

01111110 126 126

01111111 127 127

10000000 −0 128

10000001 −1 129

10000010 −2 130

... ... ...

11111101 −125 253

11111110 −126 254

11111111 −127 255

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

• Concepto general de amplificadoroperacional:

– Amplificador diferencial con una ganancia de tensión elevada, acoplo

directo y diseñado para facilitar la inclusión de una red de

realimentación.

– El amplificador operacional puede ser considerado como un bloque

funcional analógico.

Concepto de amplificador operacional ideal

• Amplificador operacional con características idealizadas. Es un

modelo matemático más que un circuito electrónico real.

– Impedancia de entrada: Infinita

– Corrientes de polarización: Nulas

– Impedancia de salida: Cero

– Ganancia de tensión en modo diferencial: Infinita

– Ganancia de tensión en modo común: Cero

– Ancho de banda: FL = 0 (DC)

FH : infinita

– SlewRate: Infinito (V/μs)

Introducción

El amplificador ideal de voltaje

AVE VSVS = A·VE

El amplificador diferencial de voltaje

AdVS = Ad · (V1 – V2)

V1

VS

V2

+

-

iE = 0 iS

Impedancia de

entrada infinita:

iE = 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales

+

-

Amplificador de ganancia negativa:

VS

VE

R1

R2

V+ = 0

V+

V-

V+ = V-

VS = VE ·-R1

R2

i

i

i =VE - VS

R1 + R2

V- = VS + i · R2

V- = VS + R1 ·

VE - VS

R1 + R2

R2

R1 + R2

V- = VS · + VE ·R1

R1 + R2

Tipos de DAC

• DAC con red R-2R en escalera:

– Este DAC utiliza una red resistiva constituida por un conjunto de

resistencias con dos únicos valores: R y 2R. Esta característica hace de

este DAC uno de los más utilizados, por su fácil implementación.

– Los conmutadores electrónicos actúan, normalmente, del siguiente

modo: cuando un Bi está a “1”, su conmutador estará posicionado a la

izquierda, aplicando a la resistencia una tensión VREF; si Bi = 0, el

conmutador se posiciona a la derecha y la resistencia recibe cero

voltios.

Tipos de DAC

DAC con red R-2R en escalera


• El análisis eléctrico del circuito se lleva a cabo mediante la aplicación n-

veces (una por cada bit) del Teorema de Thevenin a la red resistiva,

sumando los resultados mediante el Teorema de Superposición. De este

modo, la salida en tensión del DAC de la figura 2.5. viene dada por la

expresión,


• Se puede comprobar que en el paréntesis se tendrá siempre

el valor decimal del código digital de entrada, siendo K lo que

multiplica a dicho paréntesis. Con ello, las expresiones

anterioresresponden a la función de un DAC.

DAC con red R-2R en escalera invertida

• Este DAC utiliza el mismo tipo de red resistiva que el anterior,cambiando únicamente lospuntos a los que se conecta VREF

• Cuando Bi = 0, el conmutador está a la derecha y no “aporta”corriente a la IOUT . Sin embargo cuando Bi = 1, el conmutadorse sitúa a la izquierda, aportando al valor final de IOUT unacorriente ponderada, de acuerdo con la posición del bit deentrada. En tal caso la corriente de salida viene dada por laexpresión

DAC con red R-2R en escalera invertida y salida de corriente

OTROS TIPOS DE DAC’SCONVERSIÓN INDIRECTA O SECUENCIAL

• Los DAC’s descritos en el apartado anterior pertenecen a los conocidos

como de conversión directa o simultanea, es decir, su salida analógica

varía al “ritmo” que lo hace la entrada digital.

• Los DAC’s de conversión indirecta o secuencial se caracterizan por una

mayor complejidad interna, solucionando sin embargo, los problemas

principales que presentaban los DAC’s de conversión directa:

– valores resistivos no estandarizados y elevadas relaciones entre las

resistencias, elevado número de ellas (sobre todo en los R-2R), cambios

bruscos en los consumos al cambiar la configuración digital de entrada, etc.

DAC’s de conversión indirecta o secuencial

• El contador hace cíclicamente la cuenta desde cero hasta su valor

máximo a una velocidad impuesta por el reloj CK y la duración de esta

cuenta es la que define el periodo T.

• Mientras el valor digital de la entrada (X) esté por encima del que sale

por el contador (Y), V1 = “1” y el multiplexor (MX) mantendrá a su

salida el valor de VREF (V2 = VREF). Cuando el valor de Y supere al de X,

V1 = “0” y V2 = 0 (masa).

• El último paso es “promediar” V2 mediante un filtro paso bajo. El valor

de salida, VOUT, será proporcional al ciclo de trabajo de cada pulso (V2)

dentro de cada periodo (T). Así podemos expresar el valor de salida

como:

•El principal inconveniente de este tipo de DAC de conversión indirecta,

radica en su lentitud, es decir, los valores que formarán la señal analógica

de salida no se podrán obtener a un ritmo tan elevado como en los DAC

de conversión directa.

•Para mejorar la respuesta de este DAC, se utiliza el DAC estocástico, que

con el mismo principio de funcionamiento ofrece una velocidad de trabajo

superior.

•La diferencia entre ambos tipos de DAC se centra en que el estocástico

no genera la señal Y mediante un contador sino mediante un generador

de secuencias seudo-aleatorias: los sucesivos estados no se pueden

predecir, pero las secuencias se repiten cada cierto tiempo, T, que es

perfectamente conocido.

Parámetros de un DAC

• Resolución:

– Es el mínimo cambio incremental de la variable analógica de salida. Su

valor se obtiene dividiendo la máxima variación de la salida por el

número total de combinaciones de entrada.

– La resolución coincide, por tanto, con el valor de la señal analógica de

salida correspondiente al bit menos significativo (LSB).

– Así por ejemplo, suponiendo un DAC unipolar, la variable de salida

puede variar entre 0 y 5 v. (fondo de escala) y el número de bits de

entrada es de 8. La resolución será:

– Resolución = Fondo Escala / (2N-1) => 5v/(28 -1) => 5v/(255) = 19,6 mv.


• Fondo de escala (FS):

– El fondo o final de escala de salida de un DAC es la máxima corriente o tensión

de salida que se puede obtener de dicho DAC.

– Para un conversor binario, el fondo de escala se alcanzará cuando todas las

entradas estén a “1”. Ejemplo: 4 bits. 1 1 1 1.

– Generalmente el FS está a un valor “q” por debajo del de saturación del

circuito de salida del DAC.


• Margen dinámico de la señal de salida:

– Es el margen de corrientes o tensiones que se pueden obtener en las

salidas.

– En los DAC con salida de tensión, el margen dinámico puede ser

variado por el usuario mediante modificaciones en la red externa.


• Glitch: Es una respuesta transitoria que puede aparecer en la señal de

salida durante la transición de un código a otro. Su valor se expresa como

el producto de la intensidad o tensión de salida por unidad de tiempo,

V*ns ó mA*ns.


• Glitch: Este se da con mayor frecuencia cuando el bit mas significativo

cambia de estado y los otros bit también lo hacen. Por ejemplo al pasar de

valor binario 0111 a 1000.


• Tiempo de establecimiento (ts):

Generalmente se especifica para un

cambio de cero a final de escala y es

el tiempo que transcurre desde que

la señal analógica de salida pasa por

el 50% del valor final que debe

alcanzar hasta el instante en que

dicha salida alcance el valor final con

un cierto margen de error específico.


• Error de offset: Es la señal de salida del DAC con entrada de código cero

(000....000). Este error es debido a la existencia de una traslación de la

característica real respecto a la ideal. Este error es posible corregirlo

mediante el ajuste de un potenciómetro de regulación de cero externo al

“chip”.


• Error de ganancia: Representa la diferencia entre las pendientes de las

funciones de transferencia ideal y real. Esta diferencia suele tomarse para

el nivel de salida correspondiente a FS – 1 LSB, supuesto que no exista

error de offset. El error de ganancia también puede ser corregido

mediante el ajuste de un potenciómetro.


• Error de linealidad: Este error se manifiesta cuando ante incrementos

iguales en el código digital de entrada, se producen incrementos

desiguales en la señal analógica de salida.


• Error de monotonicidad: Es un caso extremo del error de linealidad y se

manifiesta cuando, para combinaciones binarias de entrada crecientes, la

salida analógica se muestra en algún instante decreciente.

LABORATORIO N° 1 “CONVERTIDOR D-A”

• Implementar un DAC con el método de resistencias ponderadas.

• Este circuito debe entregar una señal analógica de salida a partir de una

palabra digital de 4 bits.

• Materiales

– 1 Multímetro Digital GDM-369.

– 1 Protoboard.

– 8 Resistencias de 1(KΩ).

– 1 Resistencia de 1,2(KΩ).

– 1 Resistencia de 2,6 (KΩ).

– 1 Resistencia de 3,3 (KΩ).

– 3 Fuentes variables.

– 1 AO TL084CN

• Actividad

• Calcular los valores de las resistencias, si R1 = R2 =1000(Ω).

• Elaborar una tabla que contenga todas las combinaciones de datos de

cuatro bits de entrada.

• Calcule los valores de la tensión de salida para todas las posibles

combinaciones de datos de entrada.

• Montar el circuito propuesto con los valores de resistencia calculados.

• Compare los valores de tensión calculados con los medidos.

• Realice un informe con una tabla de comparación de cada voltaje medido

comparado con el calculado.

• Incluir grafica de la salida calculada y la medida en laboratorio.

TABLA QUE SE DEBE INCLUIR EN EL INFORME

D3 D2 D1 D0 DecimalResistenciaCalculada

Voltaje Calculado

Voltaje Medido

0 0 0 0 0

0 0 0 1 10 0 1 0 2

0 0 1 1 30 1 0 0 4

0 1 0 1 50 1 1 0 6

0 1 1 1 71 0 0 0 8

1 0 0 1 91 0 1 0 10

1 0 1 1 111 1 0 0 12

1 1 0 1 131 1 1 0 14

1 1 1 1 15

CIRCUITO A IMPLEMENTAR

CONVERSIÓN DE A – D (ADC)

• Un proceso de conversión analógico-digital es aquel que permite

partir de una señal continua y llegar a otra señal discreta

equivalente. De tal forma que, si posteriormente se aplica el

proceso inverso, es posible recuperar la señal continua original a

partir de la señal discreta sin haber sufrido en la transformación

ningún tipo de pérdida de información.

Proceso de conversión análoga a digital

• Desde el punto de vista de un convertidor analógico-digital

ideal, el proceso necesario para convertir una señal analógica

(continua) en una señal digital (discreta), consta de tres fases:

muestreo, cuantificación y codificación.

Proceso de conversión análoga a digitalMuestreo


• MUESTREO:

– Es la cantidad de veces que se mide el valor de la señal en un periodo

de tiempo (usualmente en 1 segundo).

– Según el teorema de Nyquist-Shannon la cantidad de veces que se

debe medir una señal para no perder información debe de ser al

menos el doble de la frecuencia máxima que alcanza dicha señal.

– Por ejemplo: si se desea digitalizar una conversación telefónica, como

el ancho de banda de la red telefónica es de 3khz, para no perder

información se debe tomar del orden de 6.000 muestras/segundo.


• MUESTREO:

– Durante la fase de muestreo se discretiza la señal en el eje temporal,

es decir, la señal pasa de ser de tiempo-continuo a ser de tiempo-

discreto. O lo que es lo mismo, se pasa de tener una amplitud de la

señal para un conjunto infinito de valores temporales, rango de

tiempo continuo, a tener una amplitud de la señal sólo para ciertos

instantes de tiempo, conjunto discreto de valores temporales.

Grafica de Muestreo

max2*

muestreo imaf f≥

Grafica de Muestreo

• En la figura anterior vemos S(t) es la señal analógica

que se va a muestrear.

• fmaxima : es la máxima frecuencia de la señal analógica

de entrada.

• “τ”: es el tiempo de muestreo

• fs: es la frecuencia de muestreo (periodo Ts).

• S τ(t): Señal muestreada.

• S τ(t), esta compuesta por una suma de varias señales de distintas

frecuencias. Del conjunto de esas frecuencias estarán las frecuencias

originales de la señal a muestrear “S(t)” mas señales que tienen frecuencias

diferencias y sumas de las señales originales con “fs” (fs-fm) y (fs+fm), 2fs””,

etc. De todas ellas, la mas próxima a fm es (fs-fm). Si quisiéramos reconstruir

la señal original S(t) de la señal muestreada Sτ(t), podemos hacerlo

empleando un filtro pasa bajo, que solamente deje pasar las frecuencias

originales, hasta su valor máximo fm, y rechace todas las frecuencias superior

a este valor.


• RETENCIÓN:

– Esta operación es necesaria para que el valor instantáneo de la

muestra se mantenga durante el tiempo empleado por el ADC para la

conversión.

– Una gran mayoría de los chips ADC utilizados hoy en día traen incluida

la circuitería necesaria para llevar a cabo los dos pasos descritos; sin

embargo, en otros casos, habría que añadir externamente dicha

circuitería.


• CUANTIFICACIÓN:

– Consiste en convertir un intervalo de valores continuos en valores

discretos.

– Definimos cuantificación como el número de símbolos que utilizamos

para guardar una medida de una señal.

– Para guardar la medida la codificamos con un conjunto de bits.

– A mayor número de bits empleados para guardar la medida mayor

exactitud.

– Habitualmente se emplean valores de 8 y 16 bits por canal de

información para almacenar los valores de las medidas adquiridas.

Error de cuantificación

Cuantificación con redondeo


• CODIFICACIÓN:

– Es el proceso en el cual se asigna un conjunto de bits (código digital) a

cada uno de los N niveles de cuantificación.

– Si a la entrada del ADC aparecen valores sólo positivos o sólo

negativos, se utilizarán para la salida digital los códigos unipolares

(binario natural y BCD); si la entrada al ADC es una señal analógica con

valores positivos y negativos se utilizarán los códigos bipolares (SVA,

C2, etc.).


• En un ADC, el valor analógico equivalente al bit de menor peso (LSB) será:

• Siendo N el número de combinaciones posibles del código digital de salida.

• Si, por ejemplo, este fuese el binario natural de 4 bits, tendríamos:

• siendo FS (Full Scale) el valor a fondo de escala de la señal analógica de entrada al ADC.

1F S

L S B qN

= =

41

2 1 6

F S F SL S B q= = =


• Otra característica a tener presente es que el valor de la tensión

correspondiente a la palabra digital más alta del código (111...11 en

binario natural) de salida es (N - 1)q. Esto supone que en el proceso

inverso de conversión (digital-analógico), nunca se alcanza el valor de FS,

ya que por ejemplo para 8 bits, el máximo valor es:

11 11 11 11 = 255 => (2N – 1)

pero la conversión de análogo a digital para una señal de 5 v es:

8

51 (2 1) 2 5 5 * 4 , 98 1

2 2 56 2 56

NF S F SL S B q q F S L S B= = = = > − = = = −

Clasificación de los DAC

• Tomando en cuenta la forma en que presenta la información a la

salida:

– Salida paralela: Combinación binaria en terminales de salida

simultanea.

– Salida serie: serializa salida paralela para transmisión de información.

– Salida temporal: Convierte una variable anagógica en una secuencia

de impulsos cuya frecuencia o duración es proporcional a la amplitud

de la señal de entrada. Normalmente se denomina convertidor

tensión – frecuencia.

ADC’S CON SALIDA PARALELO

• Este tipo de conversores es el más utilizado y se puede clasificar en

• - ADC’s de lazo abierto

• - ADC’s de lazo cerrado

• En los primero no existe realimentación interna, obteniéndose

la información digital de forma directa.

• En los segundos existe un lazo de realimentación del que

forma parte un DAC. En ellos los procesos de cuantificación y

codificación se realizan de forma simultanea, obteniéndose

una secuencia de números digitales que son convertidos a un

valor analógico, el cual es comparado con la entrada. La salida

digital será el valor más próximo.

EL CHIP ADC CON SALIDA PARALELO

• Terminalesexteriores más comunes de un ADC.– TENSIONES DE ALIMENTACIÓN: normalmente estos chips se alimentan

con tensiones bipolares en su parte analógica y unipolar en su parte digital.

– TENSIONES DE REFERENCIA: es necesaria en aquellos casos en los que no se obtiene internamente. Ha de ser muy estable y precisa.

– ENTRADA ANALÓGICA: entre este terminal y la masa analógica (AGND) es por donde se aplica la señal a convertir.

– SALIDA DIGITAL: tiene tantos terminales como bits de salida, además del terminal de referencia digital (DGND). Algunos chips disponen de salidas tri-state controladas por un terminal (OUTPUT-ENABLE). Esta particularidad facilita la conexión con otros sistemas

– digitales (microprocesadores, controladores, etc.).

• RELOJ: se hace necesario para aquellos ADC’s que llevan en su interior

circuitos secuenciales. En muchos casos esta señal se genera internamente.

• INICIO/FIN DE CONVERSIÓN: el proceso de conversión A/D comienza cuando

se aplica un impulso en el terminal INICIO DE CONVERSIÓN. El terminal FIN DE

CONVERSIÓN, tendrá un estado mientras dure la conversión y el contrario

cuando ésta finalice. Estos terminales se pueden conectar mediante simples

circuitos para obtener un funcionamiento ininterrumpido o continuo del ADC.

• TERMINALES DE CONTROL: en los ADC’s más sofisticados, estos terminales

tienen múltiples funciones y en los más simples se reducen sus posibilidades,

pero en general pueden controlar el tipo de código digital de salida, selección

de chips (CS), lectura de datos (RD), habilitación de salida (OE), etc.

ADC SIMULTANEO (FLASH)

ADC DE CONTEO Y RAMPA ANALÓGICA

• El circuito se basa en contar los impulsos que transcurren desde

que la señal en rampa analógica (que aparece a la salida del

integrador), VG, pasa por un valor conocido hasta que alcanza a la

señal analógica de entrada a convertir.

• Funcionamiento: Mediante un impulso de INICIO DE CONVERSIÓN,

aplicado en un instante t1, se arranca” el proceso de conversión.

Dicho impulso provoca la PUESTA A CERO del CONTADOR, la

apertura del INTERRUPTOR ANALÓGICO y la puesta a “1” del

BIESTABLE. En estas condiciones, y una vez que desaparezca el

impulso de puesta a cero, el CONTADOR inicia su cuenta. Al mismo

tiempo el circuito integrador GENERADOR DE RAMPA comienza,

partiendo de cero, la generación de una rampa con pendiente

positiva y cuya ecuación es:

• Mientras VG < ViH, VR = “0” y Q = “1” por lo que los impulsos del RELOJseguirán llegando al CONTADOR, prosiguiendo éste su cuenta. Cuando VG> ViH (t2 ),VR = “1” y Q = “0”, bloqueando la puerta AND los impulsos deRELOJ y el CONTADOR deja de contar. Además el circuito de CONTROLtiene conocimiento de ello, enviando al exterior la correspondiente señalde FIN DE CONVERSIÓN, cerrando el INTERRUPTOR ANALÓGICO yenviando la orden de TRANSFERENCIA.

• La correspondencia entre el nivel de la señal de entrada ViH y el número Nde impulsos que se han contado en el intervalo t2-t1 y que representa elvalor digital de la entrada analógica, se puede obtener de formainmediata, teniendo en cuenta que en el instante t2 (fin de conversión) secumplen las relaciones donde T es el periodo de la señal de RELOJ.

• lo cual pone de manifiesto que el valor de la salida digital, N, esdirectamente proporcional a la amplitud de la señal analógica de entrada.Si ésta fuese negativa, VREF debe ser positiva y si fuese bipolar, se incluiríaun circuito que conmutase el signo de VREF en función del signo de laentrada.

• La simplicidad de este ADC tiene su contrapartida en la lentitud y limitada precisión que muestra.

De las ecuaciones anteriores deducimos que

ADC DE CONTEO Y DOBLE RAMPA ANALÓGICA

CONVERTIDOR A/D DE APROXIMACIONES SUCESIVAS

• Cuando se le da la orden de inicio, en el registro de aproximaciones

sucesivas, se comienza colocando a 1 el bit mas significativo (MSB), quedando

el resto a cero; o sea por ejemplo para una salida digital de 10 bits, aparece el

10000000002, valor que corresponde a la mitad de la máxima excursión de la

tensión de entrada. Este valor digital, mediante el DAC interno es

transformada a una tensión analógica “VA/D “que es comparada con la señal

analógica de entrada, a convertir. Si la señal “VA/D “es mayor que Vo, el

comparador bascula dando lugar a una señal que hace que el registro cambie

su contenido, sustituyendo el 1 del bit mas significativo por un cero y

colocando un 1 en el bit de peso inmediatamente inferior, quedando el resto

inalterado; el nuevo valor de salida será 01000000002.

• Este último valor, nuevamente es convertido a señal analógica y

comparada nuevamente con la señal Vo. Si en esta comparación, resulta

Vo > VA/D, el comparador cambia de estado, haciendo que el registro no

modifique el 1 del bit de mayor peso, pero agrega un 1 en el bit

inmediatamente inferior, dejando el resto en cero. El proceso se repite

“n” veces (“n”, es el numero de bits del código digital de salida), hasta

alcanzar el bit de menor peso (LSB). Terminada la secuencia, el valor

digital final corresponde al valor convertido de la señal analógica

muestreada y cuantificada. La próxima figura, muestra la modificación de

los bits del registro de 5 bits, para un determinado valor de tensión

analógica a convertir.

Una característica del método de aproximaciones sucesivas es que el valor

final convertido VA/D resulta por debajo de la señal analógica Vo, a diferencia

del método de rampa, donde el voltaje equivalente, estaba por arriba de Vo.

presentacion clase adquisicion de datos

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