Conversor com rede R2R: MSB Ω LSB Ω - ufjf.br · ADC0804: ADC de Aproximações sucessivas 8 BITS...
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UFJF – FABRICIO CAMPOS 11.3) Circuitos conversores D/A Conversor com rede R2R: Se o R MSB for de 1K Ω em um conversor de 12 bits, o R LSB seria 2 12 1KΩ=4096K Ω. Não é possível garantir precisão nesta faixa. Nas redes R/2R usamos apenas dois valores: R e 2R
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11.3) Circuitos conversores D/AConversor com rede R2R: Se o RMSB for de 1KΩ em um conversor de 12 bits, o RLSB seria
2121KΩ=4096KΩ. Não é possível garantir precisão nesta faixa.Nas redes R/2R usamos apenas dois valores: R e 2R
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0001 1
10*10,625
16
Para o LSB
B
RESOLUÇÃO V
= =
= − = −
11.3) Circuitos conversores D/AExemplo: Considere VREF=10V.Determine a resolução e a saída de fundo de escala
1111 15
10*159,375
16
Para o Fundo deescala
B
Fundo deescala V
= =
= − = −
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11.4) Especificações de DAC’sAvaliar de um DAC é adequado para uma determinada aplicação.
RESOLUÇÃO (Tamanho do degrau): Depende do número de bits. Um DAC de 10 bits tem uma resolução fina (menor) do que um DAC de 8 bits.
PRECISÃO: Erro de Fundo de Escala, Erro de Linearidade. É o desvio máximo da saída do calor ideal expresso como uma percentagem do fundo de escala.
OFFSET: É o erro constante somando aos valores da saída.
TEMPO DE ESTABILIZAÇÃO: É o tempo necessário para estabilizar a saída dentro de 1/2 tamanho do degrau do seu valor de FS.
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11.5) AD 7524DAC de 8 bits, rede R2R, saída de correnteQuando ~CS e ~WR estão em baixo realiza a conversão, caso contrário ele mantém a saída.Tempo máximo de estabilização: 100nsPrecisão: +- 0,2%FSVREF=+-25VRF já inserido no chip
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11.6) Aplicações de DACsCONTROLE: a saída de um computador convertida em um sinal analógico pode controlar uma variável física.
RECONSTRUÇÃO DE SINAIS: Por exemplo para reproduzir uma música.
CONTROLE DE AMPLITUDE DIGITAL: controle de volume de som
DACs Seriais: Alguns conversores podem ter sua entrada serial
CONVERSÃO ANALÓGICO/DIGITAL: DA é usado no projeto de um AD
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11.8) Conversão Analógico-DigitalRecebe uma tensão analógica de entrada e produz um código digital. USAM DAC NO SEU CIRCUITO.
UNIDADE DE CONTROLE: Responsável pela geração da sequência de conversão
REGISTRADOR: Valor atual da conversão.
CONVERSOR D/A:
COMPARADOR: Compara a entrada analógica com a saída do DA VA>V- sai 1 VA<V- sai 0
VT = Tensão de Threshold (limiar)
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11.9) ADC de Rampa digitalADC contador
UNIDADE DE CONTROLE É SIMPLES
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11.9) ADC de Rampa digitalADC contador
Precisão e Resolução de ADCs
Erro de quantização: Diferença entre a quantidade Real (analógica) e o valor digital
Tempo de conversão tC: É o tempo entre o fim do pulso de START e a Ativação da saída ~EOC.
tC depende de VA, e dobra para cada bit acrescentado ao contador.
tC (max)=2N-1 ciclos de clock
tC (med)= tC (max)/2~ 2N-1
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11.9) ADC de Rampa digitalADC contador
Exemplo: ADC da fig 11.13, com FCLK=1MHz, VT=0,1mV, VFS=10,23V, 10 BITSDetermine: A resolução, a saída para VA=3,728V, o tempo de conversão e a resolução %.
10Com10 Bits teremos 2 1 1023
10,13Tamanho do degrau =K= 10
(2 1) 1023
3,728 0,0001372,81 373
0,01
373 0101110101
373* 373*(1/ ) 373*(1/1 ) 373
10Resolução % *10
10,23
FSN
A T
C CLK
DEGRAUS
A VmV
V Vsaida DEGRAUS
K
T T F M s
mV
V
µ
− =
=−
+ += = = =
→
= = = =
=1
0% *100% 0,1%1023
= ≅
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11.11) ADC de Aproximações sucessivas
Tempo de conversão menor, fixo e não depende do valor analógico.
Enquanto o ADC de rampa aproxima para o degrau acimade VA.
O ADC de aproximações sucessivas aproxima para o degrau abaixo de VA.
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11.11) ADC de Aproximações sucessivasExemplo de conversão: VA=10,4V Sequência de testes: 1000(8), 1100(12), 1010(10),1011(11), retorna para 1010(10)
Tempo de conversão: Como a lógica de controle atua em cada bit. Ajustando para 1 e decide se o mantém e passa para o próximo bit.tC=N x 1 ciclo de clockNão depende de VA
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11.11) ADC de Aproximações sucessivas
ADC0804: ADC de Aproximações sucessivas8 BITS com buffer tristate20 pinosEntradas analógicas diferenciaisResolução =VREF/256Gerador de CLK interno: f=1/1,1RCDois Terras
Pinos de controle:
~CS: habilitação~RD: lê o valor~WR: inicia a conversão~INT: indica EOC
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11.12) ADC FlashÉ o conversor mais rápido, porém mais complexoO número de comparadores é igual à 2N-1Não tem sinal de CLOCK
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11.13) Outros métodos de conversãoADC De rampa digital Crescente/Decrescente: Reduz tempo de conversão com contador cescente/decrescente
ADC de rampa dupla: Tem os maiores tempos de conversão, custo baixo, usa carga e descarga de capacitor com corrente constante, o tempo de descarga é proporcional ao valor analógico
ADC tensão frequência (VCO- Voltage controlled oscillator): Não usa DAC, produz uma frequencia proporcional à tensão
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11.14) Circuitos S/H - Sample-and-HoldSe a tensão analógica estiver variando durante o tempo de conversão, a conversão pode ser afetada.Tempo de aquisição: Intervalo que a chave do S/H permanece fechada.
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11.16) Osciloscópio de Memória DigitalAplicação de D/A e A/D (circuitos de controle)Aquisição de dados – digitalização – armazenamento - apresentação
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11.10) Aquisição de dadosÉ o processo pelo qual o computador adquire dados analógicos e transfere para a memória. Amostragem é a aquisição de um único ponto de dado (amostra)
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11.10) Aquisição de dadosReconstruindo um sinal: Teorema da amostragem de NyquistPara evitar perda de informação na reconstrução do sinal,“As amostras devem ser adquirias com intervalos de tempo fixo a uma taxa que seja pelo menos duas vezes maior que a maior frequência presente no sinal analógico.”
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11.10) Aquisição de dados
Falseamento: AliasingCaso o teorema da amostragem de Nyquist não seja obedecido, ocorre uma reconstrução errônea do sinal.
Exemplo de sistema com problema de Aliasing:Considere uma onda de frequência de 1,9KHz. Caso este sinal seja amostrado a uma FS=2KHz. O sinal reconstruído será uma onda de 100Hz !
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11.10) Aquisição de dadosFalseamento: AliasingCaso o teorema da amostragem de Nyquist não seja obedecido, ocorre uma reconstrução errônea do sinal.
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11.17) DSP Digital Signal Processor
Um processador DSP é uma forma específica de microprocessador que foi otimizado para realizar cálculos referentes ao processamento digital de sinais.
