u.t.f.s.m. - sede j.m.c. - viña del mar electrónica no ... · u.t.f.s.m. - sede j.m.c. - viña...

U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar

1

Electrónica No LinealElectrónica No Lineal

Generadores de PulsosGeneradores de Pulsos

11

• Generadores de Pulsos• Generador de Pulso Análogo:

•AO Diferencial de Corriente•AO Diferencial de Tensión

• Generador de Pulso Digital:•CI 555•CI 555 como P.P.M.•CI 555 como P.W.M.

• Aplicaciones y Ejercicios• Bibliografía

Índice

22

+=

2

1131

21lnRR*CRt

+=

2

1142

21lnRR*CRt

Generadores de Pulso Análogo

AO Diferencial de Tensión:

+Vcc

0

t1

t2

R3

R4

I carga

I descarga

C1

+Vcc

-Vss+

-

R1

R2

Vo

T = t1 + t2 = 1 / f


2

33

+=

2

1131

21lnRR*CRt

+=

2

1142

21lnRR*CRt


AO Diferencial de Tensión:

0

t1

t2

+Vcc

R4

R3 Rp1

Rp2

C1

+Vcc

-Vss+

-

R1

R2

Vo

Con t1 y t2variable

T = t1 + t2 = 1 / f

44

CRt A **693.01 =

CRt B **693.02 =

BA RRtt <⇒< 21

Generadores de Pulso Digital

CI 555 como Generador de Pulso:

t2

t1

reset +Vcc4 8

51V controlmasa

disparo

descarga

Vo

+Vcc

2

umbral6

555

7

3

RA

RB

C1

D1

T = t1 + t2 = 1 / f

55


CI 555 como P.P.M.: (MODULADOR POR POSICIÓN DE PULSO)

reset +Vcc4 8

51masa

disparo

descarga

Vo

+Vcc

2

umbral6

555

7

3

RA

RB

C1

SALIDA

V control

ENTRADA DEMODULACION

(Ve)

Ve

Vo

t

t


3

66


CI 555 como P.W.M.:

reset +Vcc4 8

51masa

disparo

descarga

Vo

+Vcc

2

umbral6

555

7

3

SALIDA

C1

R2

R1

V controlRELOJ

C2

ENTRADA DEMODULACION

(Ve)

TAREA:Dibujar la señalde salida en secuencia de fasesi la señal demodulación esuna onda triangular

Aplicación

77


CI 555 como P.W.M.:

t

t

t

t

V1

V2

Ve

Vo

88

Aplicación y EjerciciosAplicación y Ejercicios

Ejercicios Resueltos

Circuitos de Aplicación



Hoja de Datos Hoja de Datos 556 556 –– LM 741 LM 741 –– TCA 785TCA 785


4

99

BibliografíaBibliografía1.Schilling, Donald L.Circuitos electrónicos: discretos e integrados.Madrid.McGraw-Hill. 963 p.Enc. Materia:Ctos.Electrónicos.Ctos.de transistores

2.Burr-Brown Nelson, Troy Nagle, Carroll, “Análisis y diseño de ctos.lógicos

3.Cuesta, Gil Padilla, Remiro, “Electrónica Digital”, McGraw Hill, 1996

4.Remiro, “Lógica Programable” McGraw Hill, 1994

5.Mano, “Logica digital y diseño de computadoras”,1990

www.i-une.com/cgi-bin/go.cgi?0http://obelix.umh.es/99-00/teleco_sist/mpcm/public_html/nyquist.htmwww.biopsychology.org/tesis_esteve/confund/confund.htmhttp://svc.sony-Spa.com/TechSupport/Entrenamiento/discocompacto/FIGURAS/2-1.htmwww.national.com

Circuitos Sample & Hold

Circuitos Sample & Hold

1111

ÍndiceÍndiceÍndice

IntroducciónIntroducciónCircuito básico de muestreo y retenciónCircuito básico de muestreo y retenciónTeorema del muestreoTeorema del muestreo¿¿Qué es un Amplificador Sample & HoldQué es un Amplificador Sample & Hold? ? •• Circuito prácticoCircuito práctico•• Uso del FET como interruptorUso del FET como interruptor

Muestreo y retención en AudioMuestreo y retención en AudioMuestreo y retención del SonidoMuestreo y retención del Sonido•• Diferentes frecuencias de muestreoDiferentes frecuencias de muestreo

AplicacionesAplicacionesBibliografíaBibliografía


5

1212

Los circuitos de muestreo y retención se utilizan para muestrear una señal analógica en un instante dado y mantener el valor de la muestra durante tanto tiempo como sea necesario. Los instantes de muestreo y tiempo de retención depende de la aplicación a la que se destine el circuito.

Introducción

C

SRg

VaVo

+

-

INTERRUPTOR CONTROLADOPOR Vc

Vc

Vo

Va

MUESTRA

t

t

INTERRUPTORCERRADO

INTERRUPTOR ABIERTO

RETENCIÓN RETENCIÓN

La mayoría de los circuitos de muestreo y retención utilizan un condensador para mantener la tensión de muestra

Muestreo y Retención

δ

S(t)

TsZ

SEÑAL DE MUESTREO

INTERRUPTOR

SEÑALMUESTREADA

Sδ(τ)

Si una señal continua s(t), tiene una banda de frecuencia tal que fmsea la mayor frecuencia comprendida dentro de dicha banda, dichaseñal podrá reconstruirse sin distorsión a partir de muestras de la señal tomadas a una frecuencia fs siendo fs > 2 fm.

Esquema simplificado del proceso de muestreo

Teorema del Muestreo


6

1515

S(t)

δ

Ss(t)

Teorema del Muestreo

S(t) : señal a muestreard : señal muestreadoraSs(t) : señal muestreada

1616

H(f)

fm fs-fm

Sδ FILTROPASA BAJO

H(f)

S(t)

Teorema del MuestreoFunción de transferencia de un Filtro Pasa Bajos

Ó tan bien llamado Amplificador de Retención, esÓ tan bien llamado Amplificador de Retención, es un un circuito que captura y retiene un voltaje analógico a un circuito que captura y retiene un voltaje analógico a un

punto específico en un tiempo determinado bajo el punto específico en un tiempo determinado bajo el mando de un circuito externo, como un mando de un circuito externo, como un

microprocesador. Este tipo de circuito tiene muchas microprocesador. Este tipo de circuito tiene muchas aplicaciones; sin embargo, su uso primario está en aplicaciones; sin embargo, su uso primario está en

sistemas de adquisición de datos que requieren que el sistemas de adquisición de datos que requieren que el voltaje sea capturado y sea retenido durante el proceso voltaje sea capturado y sea retenido durante el proceso

analógico de la conversión digital.analógico de la conversión digital.

¿Que es un Amplificador ¿Que es un Amplificador SampleSample & & HoldHold??


7

¿Que es un Amplificador Sample & Hold?

¿Que es un Amplificador ¿Que es un Amplificador Sample & Hold?Sample & Hold?

A1A2

Ch

S1INPUT

CONTROL

OUTPUT

(Almacena la muestra)

Circuito prácticoCircuito prácticoCircuito práctico

R1 R2

S

C

Vo

Va

MUESTRA

)1(12)( 2CR

t

eRRVatVo

−

−−=

Los circuitos prácticos de muestreo y retención usan operaciona-les para obtener una baja impedancia en el circuito de excitación y una alta impedancia de carga en el condensador de retención. Estos circuitos utilizan conmutadores FET en vez de BJT a causa de la linealidad y carencia de offset en sus características de transferencia en la proximidad del origen,donde tiene lugar laacción de conmutación.

Circuito con interruptor

Ecuación de diseño

2020

MUESTRA

RETENCIÓN

Vo

Va

b

a

T1 C

R2R1

Vc

MUESTRA

Circuito inversor de muestreo y retención: uso del interruptor FET


8

t0

tiempo

X0

X2

3 6 12 159

X (r)

Muestreo

Muestreo y Retención en AudioMuestreo y Retención en Audio

Muestreo:El material que sometemos a análisis, y que contiene la información acústica del comportamiento verbal, suele estar almacenado en una cinta de cassette o en un video, aunque a veces lo tomamos directamente de la fuente (radio, TV, micrófono, etc.)

2222

Integración (Integración (SubSub –– Muestreo)Muestreo)

No estamos interesados en el estudio de las propiedades acústicas de la señal verbal, sino que nos interesa el comportamiento articulatorio presente en dicha señal. Para poder acceder a esta información, se hace necesario introducir un proceso de submuestreo en la serie (xr)obtenida del muestreo A/D anterior.

2323

1

-1

VALOR MUESTREOY RETENCIÓN

0

1 SEGUNDO

AMPLITUD

Muestreo y Retención del Sonido

Amplitud de las tensiones de muestreo v/s frecuencia de muestreo.


9

2424

Alta44,10044 KHzMedia22,05022 KHzBaja11,02511 KHz

CalidadCalidaddel sonidodel sonido

MuestrasMuestraspor segundopor segundo

FrecuenciaFrecuenciade muestreode muestreo

1

-1

VALOR MUESTREOY RETENCIÓN

0

1 SEGUNDO

AMPLITUD

Tabla Nº1: Frecuencias de muestreo más usadas

2525

16.4 µS

5.58 µS

t

t

t

SEÑAL DE AUDIODE 22 KHz

Señal PAM

SEÑAL DE MUESTREODE 178 KHz

LA ENVOLVENTE ESIGUAL AL ORIGINAL

Muestreo de una señal de Audio de 22 Khz por una señal de muestreo de 178 Khz. note que la forma De la envolvente de la señal PAM resultante es bastante semejante a señal original.

Muestreo a 178 KHz.

2626

t

t

t

Señal PAM LA ENVOLVENTE ESIGUAL AL ORIGINAL

46.4 µS

22.72 µS

SEÑAL DE AUDIODE 22 KHz

SEÑAL DE MUESTREODE 44 KHz

Diferentes SeñalesPAM

La misma señal de audio de 22Khz muestreada ahora por una señal de 44 Khz. La forma de la envolvente de la señal PAM resultante sigue siendo semejante a señal original, aunque ahora el trazo de esta envolvente no es tan claro

Muestreo a 44 KHz.


10

2727

Amplitud

Frecuencias

KHz5 201510 253035

SONIDO ORIGINAL

Amplitud

Frecuencias

KHz1520105

SONIDO FILTRADO

20 KHz

FILTROPASA BAJOS

El sonido filtrado parecebastante real. Solo percibo

una muy leve diferencia en laIntensidad de las notas

altas

Eliminación de las componentes de frecuencia superiores a 20 Khz.

2828

Prevención contra la formación de falsas armónicas mediante la inclusión de un filtro pasa bajo previo al circuito de muestreo y retención.

2929

RESET5V

0V

LF398

78

3

4

1

6Ch*

RESETLEVELINPUT OUT

15V

-15V

R18K2

R2*

D1LM1121.2V

)()2(2.1

ChRV

TV

⋅=

∆∆

Ejercicios resueltos

Aplicaciones1.- Generador de rampa con nivel variable de reset.En este circuito la ecuación de diseño para el tiempo dela rampa es con R2 > 10K.


11

3030

Vout

Vin

TLC2721N4148

Ejerciciopropuesto

Aplicaciones2. Detector de PeakAdemás se puede notar que estas son una pequeña partede las grandes aplicaciones que tienen este tipo de circuitocomo por ejemplo, en la instrumentación de equiposelectrónicos de medición, en estos se encuentra unarama muy importante que son los equipos de mediciones médicas, que son muy importantes en la actualidad y enla vida de todos.

3131

Torres Portero, ManuelTorres Portero, Manuel:: Circuitos Integrados Circuitos Integrados Lineales. 6Lineales. 6ªª EdiciEdicióón, Editorial Paraninfo S.A. n, Editorial Paraninfo S.A. ––Madrid, EspaMadrid, Españña, 1994.a, 1994.

RashidRashid, , MuhammadMuhammad HarunurHarunur:: ElectrElectróónica de nica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones, Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones, Editorial Prentice Editorial Prentice HallHall Hispanoamericana, Hispanoamericana, MMééxico, 1995.xico, 1995.

Millman, JacobMillman, Jacob:: ElectrElectróónica Integrada: Circuitos nica Integrada: Circuitos y Sistemas Analy Sistemas Analóógicos y Digitales, 8gicos y Digitales, 8ªª EdiciEdicióón, n, Editorial Editorial HispanoeuropeaHispanoeuropea, Barcelona , Barcelona –– EspaEspañña, a, 1989.1989.

Malvino, Albert Malvino, Albert PaulPaul:: Principios de ElectrPrincipios de Electróónica, nica, 66ªª EdiciEdicióón, Editorial n, Editorial McGrawMcGraw Hill Interamericana Hill Interamericana d Ed E ññ S A U M d id S A U M d id EE ññ 2000 2000

BibliografíaBibliografíaBibliografía

Conversor Digital a Conversor Digital a AnálogoAnálogo


12

3333

Señales digitales y analógicas.Señales digitales y analógicas.

Señales analógicas:

Son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física.

Señales digitales:

Son variables eléctricas con dos niveles bien diferenciados que se alternan en el tiempo transmitiendo información según un código previamente acordado.

3434

Habitualmente los códigos binarios representan números (que a su vez representan valores que va asumiendo una variable física o eléctrica), o bien señales de control, de mando o de estado (informando sobre el estado de una operación o proceso).

• Codigo binario natural.

• Codigo decimal binario (BCD)

0111 0011 0010 ↔ 732

Códigos Binarios.Códigos Binarios.

3535

Estructura Básica.Estructura Básica.

Estructura de un conversor digital-analógico. Xref es la referencia, dn ...d1 la entrada digital y x la respuesta

analógica.


13

3636

Característica.Característica.

Relación entre la entrada digital D y la salida analógica x de un conversor digital-analógico.

3737

Métodos de Conversión.Métodos de Conversión.

Conmutación de Corrientes Ponderadas.

Circuito equivalente de un conversor digital-analógico de resistencias ponderadas.

3838

Redes escalera.

Conversor digital-analógico de red escalera.


14

3939

Redes escalera R-2R.

Una red R-2R. La resistencia vista es siempre R.

4040


Conversor analógico-digital R-2R en modo de corriente. La masa virtual en la entrada inversora del amplificador

operacional garantiza que la propiedad de la red R-2R se cumpla.

4141


Conversor digital-analógico R-2R en modo de tensión.


15

4242

Conversor de 8 Bits.Conversor de 8 Bits.

DAC-08 alambrado para voltajes de salida positiva

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 2

3 4

6 7 8 9 10 11

1314

15

16

MSB5

LSB12

5.0 kΩ

Isal

Isalida

Iref = = 2.0 mA

DAC-08

2

3

4Vref = 10.0 V

TTL o CMOScompatibles

Rf = 5.0 kΩ

6

7

OP-77

0.1 µF CC = 0.01 µF 0.1 µF

-15 V +15 V

Rref = 5.0 kΩ

+15 V

V0 = Isal Rf

-15 V

Rref

Vref

Terminales.

Señales de salida.

4343

Especificaciones de los DAC.Especificaciones de los DAC.

Resolución.

Exactitud.

Error de exactitud.

4444

Error de escala.

Error de escala.


16

4545

Error de offset.

Error de offset.

4646

Error de No linealidad.

Error de No linealidad.

4747

Error de No linealidad diferencial.

Error de No linealidad Diferencial.


17

4848

Monotonía.

Tiempo de establecimiento.

Slew-Rate.

Sobrepico y Glitch.

Sobrepico y Glitch.

4949

Muestreo y Retención.Muestreo y Retención.Se denomina muestreo a la acción de tomar muestras

(valores) de una señal en una sucesión de instantes sin importar lo que sucede el resto del tiempo.

Circuito de muestreo y ejemplo de su comportamiento.

5050

Compatibilidad con Compatibilidad con Microprocesadores.Microprocesadores.

• Principios de interfase.

• Registros temporales de memoria.

• El procedimiento de selección.


18

5151

8 8

Canal de datos de 8 bits A otros dispositivosperiféricos

Proveniente delmicroprocesador

A otros DAC

Leer/escribir provenientedel microprocesador

A otros dispositivosperiféricos

Decodificador

Canal de direccion de 16 bitsDel microprocesador A otros dispositivos periféricos

16

Vo Vo

D7 a D0D7 a D0

DAC 0 DAC 7

CE

CS

CE

CS

Para seleccionar un DAC, el microprocesador coloca su dirección en el canal de direcciones. Como respuesta al código de dirección

correspondiente, unas de las salidas del decodificador va a un nivel de voltaje bajo y habilita la terminal de selección del circuito integrado de la

terminal de selección, CS del DAC elegido.

• El procedimiento de selección.

5252

Decodificadorde direcciones

Canal dedirecciones

2

1

3

4

5

6

7

8

Canal dedatos

10

1211 13

9

16

15

14

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

Detección

Seleccionar

CEVCC

0.1µF

15 V

Tierra Tierra

R/W proveniente delmicroprocesador

CS

AD558

V00 a 0.961 V39 mV/bit

El AD588 es un convertidor D/A de 8 bits compatible con microprocesadores; se muestran sus terminales.

5353

Aplicaciones.Aplicaciones.

Potenciómetro digital.

Potenciómetro controlado digitalmente.


19

5454

Conversor con características mejoradas.

Amplificador con Ganancia, mejorado.

5555

Amplificador con ganancia controlada inversamente.

Amplificador controlado inversamente.

5656

Multiplicador de capacidad.

Multiplicador de Capacidad controlado.


20

5757

DAC 08088-Bit D/A Converter

5858

DAC 08088-Bit D/A Converter

Conversor Análogo Conversor Análogo DigitalDigital


21

6060

IntroducciónIntroducciónLa creciente actualidad de las técnicas digitales La creciente actualidad de las técnicas digitales es un hecho incuestionable. No obstante, si se es un hecho incuestionable. No obstante, si se tiene en cuenta que nosotros los humanos tiene en cuenta que nosotros los humanos somos “analógicos”, resulta evidente la somos “analógicos”, resulta evidente la necesidad de establecer, de una u otra forma, la necesidad de establecer, de una u otra forma, la unión entre ambos mundos.unión entre ambos mundos.Debido a esto surge el conversor análogoDebido a esto surge el conversor análogo--digital que tiene la capacidad de realizar esta digital que tiene la capacidad de realizar esta unión entre el mundo real con el mundo digital.unión entre el mundo real con el mundo digital.Los conversores análogoLos conversores análogo--digitales, digitales, denominados también ADC’s, son elementos denominados también ADC’s, son elementos que transforman un nivel de tensión en una que transforman un nivel de tensión en una información digital en un código determinado, información digital en un código determinado, con una precisión y resolución dada.con una precisión y resolución dada.

6161

Nociones básicas sobre Nociones básicas sobre adquisición de datos.adquisición de datos.

Un sistema de adquisición de datos es Un sistema de adquisición de datos es un equipo que nos permite tomar un equipo que nos permite tomar señales físicas del entorno y señales físicas del entorno y convertirlas en datos que convertirlas en datos que posteriormente podremos procesar y posteriormente podremos procesar y presentar.presentar.

Señal fisica

Tran

sduc

tor

Acondicionamiento ConvertidorA/D

Referencia

Salida Digital

Esquema de bloques de un Sistema de Adquisición de Datos

6262

Los bloques principales en un S.A.D. Los bloques principales en un S.A.D. sonson::

El transductor.El transductor.El acondicionamiento de señal.El acondicionamiento de señal.El conversor análogoEl conversor análogo--digital.digital.La etapa de salida (interfaz con La etapa de salida (interfaz con la lógica).la lógica).


22

6363

El transductor.El transductor.

El transductor es un elemento El transductor es un elemento que convierte la magnitud física que convierte la magnitud física en una señal de salida (puede en una señal de salida (puede ser corriente o voltaje).ser corriente o voltaje).

Ejemplo : LDR, NTC, detector Ejemplo : LDR, NTC, detector de de Rpm, etc. Rpm, etc.

6464

La etapa La etapa acondicionadoraacondicionadora de de señal.señal.

El acondicionamiento de señal es El acondicionamiento de señal es la etapa encargada de filtrar y la etapa encargada de filtrar y adaptar la señal proveniente del adaptar la señal proveniente del transductor a la entrada del transductor a la entrada del convertidor analógico/digital. convertidor analógico/digital. Posee las siguientes. etapas:Posee las siguientes. etapas:

• Amplificación.• Excitación.• Filtrado.

• Multiplexado.• Aislamiento.• Linealización.

6565

El conversor análogo digital.El conversor análogo digital.

El conversor Analógico / Digital es El conversor Analógico / Digital es un sistema que presenta en su un sistema que presenta en su salida una señal digital a partir de salida una señal digital a partir de una señal analógica de entrada, una señal analógica de entrada, (normalmente de tensión) (normalmente de tensión) realizando las funciones de realizando las funciones de cuantificacióncuantificación y y codificación.codificación.Características básicas del ADC.Características básicas del ADC.Errores en los ADC.Errores en los ADC.

Entrada Analógica

Va

Salida digital

A3(23)

A2(22)

A1(21)

A0(20)

ConvertidorA/D

Resolución100 mV


23

6666

Características básicas del ADC.Características básicas del ADC.

Impedancia de entrada.Impedancia de entrada.Rango de entrada.Rango de entrada.Nº de bits.Nº de bits.Resolución.Resolución.Tensión de fondo de escala.Tensión de fondo de escala.Tiempo de conversión.Tiempo de conversión.Error de conversión.Error de conversión.

6767

Errores en los ADC.Errores en los ADC.

Error de offset.Error de offset.Error de cuantificación.Error de cuantificación.Error de linealidad.Error de linealidad.Error de apertura.Error de apertura.

6868

Resolución.Resolución.Es el mínimo valor que puede Es el mínimo valor que puede distinguir el convertidor en su distinguir el convertidor en su entrada analógica, o dicho de entrada analógica, o dicho de otro modo, la mínima otro modo, la mínima variación, variación, ViVi, en el voltaje de , en el voltaje de entrada que se necesita para entrada que se necesita para cambiar en un cambiar en un bitbit la salida la salida digital.digital.

)12( −= n

VfeVi


24

6969

Tiempo de conversión.Tiempo de conversión.

Es el tiempo que tarda en Es el tiempo que tarda en realizar una medida el realizar una medida el convertidor en concreto, y convertidor en concreto, y dependerá de la tecnología de dependerá de la tecnología de medida empleada. medida empleada. Evidentemente nos da una cota Evidentemente nos da una cota máxima de la frecuencia de la máxima de la frecuencia de la señal a medir.señal a medir.

7070

Error de offset.Error de offset.

El error de El error de offsetoffset es la diferencia es la diferencia entre el punto nominal de entre el punto nominal de offsetoffset(cero) y el punto real de (cero) y el punto real de offsetoffset..

Diagrama ideal

010

100

011

001

000

1 2 3 4

Cod

igo

digi

tal d

e sa

lida

Valor analógico de salidaError de offset

Diagrama real

7171

Características del A/D

• Ecuación de entrada-salida• Error de cuantificación• Respuesta en frecuencia• Comparadores analógicos• Compatibilidad con microprocesadores• Especificaciones de los fabricantes


25

7272

Ecuación de entrada-salida

• Resolución = Vifs/(2n-1)

• Código Salida = D

• D = Vi / Resolución

• Si n = 4 , Vifs = 15V• Resolución=15V/(24-1)

Resolución= 1 V/LSB• Si Vi = 5V• D = 5V / (1 V/LSB)

D = 5 LSBD = 5, o sea, 0101

1 1 1 1

1 1 1 0

1 1 0 1

1 1 0 0

1 0 1 1

1 0 1 0

1 0 0 1

1 0 0 0

0 1 1 1

0 1 1 0

0 1 0 1

0 1 0 0

0 0 1 1

0 0 1 0

0 0 0 1

0 0 0 0

Voltaje de entrada analógica V i (V)

5V 10V 15V

7373

Error de Cuantificación

VifsCE n *)2/1(.. =

1 1 1 1

1 1 1 0

1 1 0 1

1 1 0 0

1 0 1 1

1 0 1 0

1 0 0 1

1 0 0 0

0 1 1 1

0 1 1 0

0 1 0 1

0 1 0 0

0 0 1 1

0 0 1 0

0 0 0 1

0 0 0 0

Voltaje de entrada analógica V i (V)

5V 10V 15V

• n= 4 y Vifs= 15V

• E.C = 0.94 ≅ 1 V.

7474

Respuesta en Frecuencia• Error de apertura• Amplificador Muestreador y Retenedor

TL081TL081

CH 1000 pF

SWVENT

+15 V

-15 V

+15 V

-15 V

A ADC

Control muestra/establecimiento


26

7575

Comparadores Analógicos

• Vo ≅ sgn( Va – Vb ) = 1si Va Vb

• Vo ≅ sgn( Va – Vb ) = 0 si Va < Vb

1 lógico Va > Vb0 lógico Va < VbComparador =

EntradaanalógicaVa

Vb

Salida: Vo = signo(Va - Vb)

7676

Compatibilidad con Microprocesadores

Lógica

Salida digital

Selecciona pastillaLectura/EscrituraEstado

Decodificador del canalde direcciones

Registro deaproximaciones

sucesivas

Reloj

Comp.VENT

Analógico

Salidadigital

DACRegistro de tres

estados delregistro de memoria

7777

Especificaciones de los Fabricantes•Señal de entrada: Unipolar = 0 a 10 V.

Bipolar = ± 5V, ± 10V, etc.•Tiempo de Conversión: A/D. Ultrarrápidos = 10-60 ns.

A/D. Aprox. Sucesivas = 1-100 µs. •Formato de salida: - Binario bipolar, offset.

- Complemento a uno, a dos.- Códigos estándar.

•Precisión: Incluye errores de las partes analógicas y digitales del sistema.

Ejemplo:• Convertidor de 10 bits, con señal de entrada de 0 a

10V.• Error de Cuantificación = 10 mV.• Error Analógico = 10 mV.• Error Total = 20 mV.• Implica que el A/D funciona como uno de 9 bits,

sin error analógico, ya que E.C. = 20 mV.


27

7878

Tipos de Conversores A/D• Bucle Abierto:

Conversión A/D Directa.

De Rampa o Simple Pendiente.

De Doble Rampa.

• Bucle Cerrado:

Rampa en Escalera.

De Cuenta Continua.

Aprox. Sucesivas.

SALIDADIGITAL

CIRCUITODIGITALSEÑAL

ANALOGICACIRCUITO

DIGITAL

D A C SALIDADIGITAL

COMPARADORENTRADAANALOGICA

7979

Conversión A/D Directa

• ADC con Comparadores

2N-1

1

2

CO

DIF

ICAD

OR

R

R

R

R

VREF

012

N-2N-1

Salidadigital

8080

C

+V VX

OSCILADOR

CONTROL

CK

CONTADOR

PO

AI A0 An

I0COMPARADOR

PO

CK

VX

t

CONTROL

xo

VI

CfTfN ** ==

Conversor de Rampa o de Simple Pendiente


28

8181

Conversor A/D de Doble RampaVIN

INTEGRADOR

DETECTORDE CERO

LOGICAEXCITACION

CONMUTADOR

-VREF

ENTRADAANALOGICA

ENTRADADE

CONTROL

CONTADORN BITS

RELOJ

SALIDA DIGITAL

DESBORDAMIENTO

C

R

SE APLICAVIN

SALIDADEL

INTEGRADOR

T1 T2TX

-V

SE APLICA-VREF

SALIDADEL DETECTOR

DE CERO

PENDIENTEFIJA

t

t

VREF

C.R.

-VIN

C.R.

inH VRCtV 0

=

REF

x

REF

x

VVn

VVtN == *

10

refrefH VRCNTV

RCtxV ==

8282

Conversor A/D Rampa en Escalera

COMPARADOR

RELOJ

CONTADORN BITS

CLEAR

D/AN BITS

ENT.ANALOG.

VA

VD

MSB

LSB

SALIDADIGITAL

1 2 3 4 5 6 7

VA

VD

IMPULSOS

Contador separa

8383

Conversor A/D de Cuenta Continua

D/AN BITS

MSB

LSB

CONTADORREVERSIBLE

N BITSDECUENTA

CUENTA

RELOJRELOJRELOJRELOJ

LOGICADE

CONTROL

ARRANQUE

COMPARADOR

ENT.ANALOG.

VA


29

8484

Aproximación Sucesivas

100

V0=1

V0=0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

110

010

111

101

011

001

111

110

101

100

011

010

001

000

MSB

LSB

SALIDADIGITAL

D/A

REGISTRO DEAPROXIMACIONES

SUCESIVAS

CIRCUITODE

CONTROL

RELOJ

REGISTRODE

DESPLAZAMIENTOVB

VA

ENT.ANALOG.

VD

FIN DECONVERSION

0

8585

Otros A/D

• Conversores No Lineales:

Conversor A/D Logarítmico.Conversor A/D con Coma Flotante.

8686

Medidas de las INL/DNL.Medidas de las INL/DNL.

Definiciones de la INL y la DNL.Definiciones de la INL y la DNL.Lazo Analógico Integrador.Lazo Analógico Integrador.Ventajas e inconvenientes del Ventajas e inconvenientes del método.método.Ventajas de un circuito Ventajas de un circuito promediador.promediador.Prueba dinámica de la INL y la Prueba dinámica de la INL y la DNL. DNL.


30

8787

Definición de la INL y la DNL.Definición de la INL y la DNL.

DLSB

VVINLIDEAL

OFFSETO −

−=

)(

El error INL se describe como la El error INL se describe como la desviación, en LSB o porcentaje del desviación, en LSB o porcentaje del fondo de escala (FSR), de la función de fondo de escala (FSR), de la función de transferencia respecto de una línea transferencia respecto de una línea recta. La magnitud del error INL recta. La magnitud del error INL depende por tanto directamente de la depende por tanto directamente de la posición escogida para esa línea recta. posición escogida para esa línea recta.

El error DNL está definido como la El error DNL está definido como la diferencia entre el ancho real de un diferencia entre el ancho real de un escalón y el valor ideal de un LSB. Para escalón y el valor ideal de un LSB. Para un ADC ideal (en el que un ADC ideal (en el que DNL=0DNL=0 LSB), LSB), cada escalón analógico es igual a un cada escalón analógico es igual a un LSB y los valores de transición están LSB y los valores de transición están separados por 1 LSB exactamente.separados por 1 LSB exactamente.

−= + 1-(V 1D

IDEAL

DLSB

VDNL

8888

Característica INL de un ADC.Característica INL de un ADC.Característica DNL de un ADC.Característica DNL de un ADC.

10000000............

0000011100000110000001010000010000000011000000100000000100000000 Entrada Análoga

Código de Salida

Función de TransferenciaActual del ADC

Mejor línearecta

Línea punto final

Mejor línearecta INL

Punto finalINL

8989

Lazo Servo Analógico.Lazo Servo Analógico.Otro método para determinar los Otro método para determinar los parámetros de linealidad estática de un parámetros de linealidad estática de un ADC, similar al precedente pero más ADC, similar al precedente pero más sofisticado, consiste en un lazo servo sofisticado, consiste en un lazo servo analógico e integrador. Este método se analógico e integrador. Este método se reserva generalmente para reserva generalmente para procedimientos de pruebas enfocados a procedimientos de pruebas enfocados a medidas de alta precisión en lugar de medidas de alta precisión en lugar de velocidad.velocidad.Un típico lazo servo analógico consiste Un típico lazo servo analógico consiste en un integrador y dos fuentes de en un integrador y dos fuentes de corriente conectadas a la entrada del corriente conectadas a la entrada del ADC ADC


31

9090

Lazo servo analógico.Lazo servo analógico.

INTEGRADOR

PRECISIONDVM

N-BITADC

COMPARADORMAGNITUD

DIGITAL

I semic

C

Fuentesde

Corriente

Fuente

Rampa dv/dt = 1/C

Clock

> <

N N

DUT

2n-1Códigos de

pruebadesde el

PC.Las líneas de señal '>' y '<' del comparadorde magnitud controlan directamente el flujode corriente de las dos fuentes de corriente.

9191

Efectos de la incertidumbre en el Efectos de la incertidumbre en el período de muestreo de un S.A.D.período de muestreo de un S.A.D.La teoría de muestreo periódico de señales La teoría de muestreo periódico de señales analógicas supone que las muestras analógicas supone que las muestras cuantificadas de la señal se encuentran cuantificadas de la señal se encuentran exactamente exactamente equiespaciadasequiespaciadas en el tiempo. en el tiempo. En la práctica diferentes fenómenos En la práctica diferentes fenómenos circuitalescircuitales originan que el espaciamiento originan que el espaciamiento entre muestras no sea constante, entre muestras no sea constante, denominándose esta denominándose esta aperiodicidadaperiodicidad ««JitterJitterdel período de muestreo».del período de muestreo».JitterJitter del período de muestreo.del período de muestreo.

9292

Jitter del período de muestreo.Jitter del período de muestreo.

Cuantifica la variación del período Cuantifica la variación del período de muestreo respecto a su valor de muestreo respecto a su valor medio.medio.

Instantes demuestreo

t3 t4

t1 t2

Señalmuestreada

∆T1 ∆T2

∆T3 ∆T4

t


32

9393

Aplicación del ADC.Aplicación del ADC.

Voltímetro digital.Voltímetro digital.Interfaz para Interfaz para Conversores.Conversores.

9494

Para comunicar el mundo analógico con Para comunicar el mundo analógico con el digital, es necesario hacerlo por el digital, es necesario hacerlo por medio de circuitos muy concretos: medio de circuitos muy concretos: multiplexores analógicos, circuitos de multiplexores analógicos, circuitos de muestreo y retención, filtros, etc.muestreo y retención, filtros, etc.

Interfaz para ADC.Interfaz para ADC.

A.O.

RELOJ

VREF.

RETARDO

S/H

BUFFERTR1-STATE

IN OUTIN

CONTROLOUT

SALIDAS

IN

SALIDADIGITAL

LINEAS DEHABITACIONDE LAS SALIDASSTROBE

AJUSTE OUT

SALIDADIRECC.

DIRECCIONCANALANALOGICO

ENTRADASANALOGICAS

MU

LTIP

LEXO

R

ADC

12

BITS

SALIDAS

LATCHDIRECC.

MUX

N32 1

5

7 8

12 13 14 15 16 17

20

11

18

+5V

&2

SSR/W

D0-

D1-

D2-

D3.

D4.

D5.

D6.

D7

0V

5V+

12 13

N2

11

12 3

N1

+

5V+

CS

D0D1D2D3D4D5D6D7Vref. in

WR RD

Vin+

R

CLK

C

Vin-

10 K

1817161514131211

1

3 20 2

6

19

4

R4

C2

150p7

109A D

9 10

N1... N4 = IC4 = 74LS00

IC1ADC0804

D0

D7

1312

14

CLK

D0D1D2D3

OC1

Q0Q1Q2Q3

CLR

OC2

+E2 E1

3456

15

N4

ABC

E

11109

01234567

VEE

13 1

14 215 312 41 55 62 74 8

9

01234567

K1

11

10 6 9

21

5V+

IC3

4051

IC2

74LS173

16 3

1 8 2 8 7

D0

D2

4

5

76

9

LF 356

P1

500

R2

100

2K2

4K7

R3C1

10µ 16V

D12V5LM336

5V+

R1

2

37

4

6

Vref2

IC5

LM 336

+

5V+

14

7

0

IC4C3 ... C5

3x100n

9595

CONVERSORES ANALOGO – DIGITAL CON SALIDA A DISPLAYLCD O LED


33

9696

MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LCD

9797

MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LCD

9898

MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LED


34

9999

ADC 0800 8- Bit A/D CONVERTER

100100

ADC 0800 8- Bit A/D CONVERTER

101101

ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS


35

102102


103103


104104



36

105105


106106

CONVERSORESFRECUENCIA - VOLTAJE

107107

Introducción

Un conversor frecuencia voltaje , es un sistema que en su salida entrega una tensión continua, proporcional a la frecuencia de entrada.

Señal continuaConversorfrecuencia-voltaje

Señal alterna

∼


37

108108

APLICACIONESAPLICACIONES

109109


110110

3.333.33333.33333.3320000200001.51.515015090009000

0.4000.400400400240024000.16670.166716.6716.67100010000.0330.0333.333.33200200

Voltaje Voltaje [ Volts ][ Volts ]

Frecuencia Frecuencia [ Hz ][ Hz ]

Velocidad Velocidad [[R.P.MR.P.M]]

Vout = F * C1 * R1* Vcc

Tabla de Valores Frecuencia & Tensión


38

111111


112112


113113



39

114114


115115


116116



40

117117


118118


119119



41

120120


121121


122122



42

123123


124124


125125

CONVERSOR CONVERSOR CORRIENTE CORRIENTE -- VOLTAJEVOLTAJE


43

126126

XTR110XTR110

127127

APLICACIONES

128128

u.t.f.s.m. - sede j.m.c. - viña del mar electrónica no ... · u.t.f.s.m. - sede j.m.c. - viña...

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