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UNIVERSIDAD NACIOANL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Curso: Laboratorio de Circuitos Digitales II
Trabajo:Informe Final Nº7
Tema: Circuitos de Conversión ADC y DAC
Alumnos:Solis Miñano, Julio Cesar Junior 09190084Granda Collado, Manuel Gilberto 09190033Adrianzen Manrique, Piero Eduardo 09190088Huanca Honorio, Dennis Mark 09190035Palomino Vera Pavel 05190170
Profesor:Ing. Oscar Casimiro Pariasca
2011CIRCUITOS DIGITALES II
UNIVERSIDAD NACIOANL MAYOR DE SAN MARCOS
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES II
I. LABORATORIO 7: Circuitos de Conversión ADC y DAC.
II. Profesor: Ing. Oscar Casimiro Pariasca.
III. OBJETIVO:
1. Describir el concepto básico de digitalización2. Interpretar las hojas de datos de los circuitos de conversión A/D y D/A.3. Comprender los diferentes parámetros de los circuitos de conversión A/D y
D/A4. Verificar en forma práctica el funcionamiento de estos circuitos realizando el
proceso de diseño, montaje, pruebas y medidas.
IV. MATERIALES y EQUIPO:
Protoboard, cables de conexión. CI. : ADC 0804, DAC 0808 (ó 0806), OP 741 ( ó LF 341) Resistencias: 2 x 10 Kohm ¼ Watt; 4 x 4.7 K ohm; 8 x 150 ohm Condensadores: 0.1 μF; 150 pF LEDs x 8. Fuente de c.c. +5 voltios, +/- 15 voltios, Generador de señales, Osciloscopio,
VOM.
V. MARCO TEÓRICO
Introducción:
Las señales analógicas son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física. Estas variables pueden presentarse en la forma de una corriente, una tensión o una carga eléctrica. Varían en forma continua entre un límite inferior y un límite superior.
Una señal digital es una forma de onda muestreada o discreta, pero cada número en la lista puede, en este caso, tomar solo valores específicos. Por ejemplo, si se toma una forma de onda de voltaje muestreada y se redondea cada valor a la décima de voltio más cercana, el resultado es una señal digital.
El propósito de la conversión A/D (analógico a digital) facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas. Mientras que el propósito de la conversión D/A (digital a analógico) es facilitar la lectura de la señal en la salida.
ADC (Analog to Digital Converter):
El convertidor ADC es el único elemento totalmente indispensable en un sistema de adquisición de datos. A nivel de elemento de circuito, el ADC se caracteriza por una entrada analógica, una salida digital y varias señales de control y alimentación.
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Las señales de control más importantes y características son: WR e INTR. La primera es una entrada que requiere el circuito para que comience la conversión que durará un tiempo que a veces es conocido de antemano y otras veces no. La señal INTR es la que indica al circuito o microprocesador donde están entrando las señales digitales, cuándo ha terminado la conversión. Es por tanto una señal de salida. El elemento de salida del ADC es un Latch o registro donde se almacena el dato. Este permanecerá almacenado o cambiará controlado por unas entradas de Enable y Chip Select del Latch.
El funcionamiento de un ADC es muy simple: se inicia la conversión cuando la señal WR pasa a 1. El ADC comienza la conversión y avisa cuándo termina mediante una bajada a 0 del INTR.
DAC (Digital to Analog Converter):
Es un dispositivo que convierte una entrada digital (generalmente binaria) a una señal analógica (generalmente voltaje o carga eléctrica). Los conversores digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real analógica. La operación reversa es realizada por un conversor analógico-digital (ADC).
Este tipo de conversores se utiliza en reproductores de sonido de todo tipo, dado que actualmente las señales de audio son almacenadas en forma digital (por ejemplo, MP3 y CDs), y para ser escuchadas a través de los altavoces, los datos se deben convertir a una señal analógica. Los conversores digital-analógico también se pueden encontrar en reproductores de CD, reproductores de música digital, tarjetas de sonidos de PC, etc.
Mediante una suma ponderada de los dígitos de valor 1 se consigue, en forma muy simple, un conversor digital-analógico rápido; la ponderación puede hacerse con una serie de resistencias en progresión geométrica (cada una mitad de la anterior), lo cual obliga a utilizar un amplio rango de resistencias, o bien mediante una red R-2R que efectúa sucesivas divisiones por 2.
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Puede convertirse una tensión en número binario utilizando un conversor opuesto D/A, a través de la comparación entre la tensión de entrada y la proporcionada por dicho conversor D/A aplicado a un generador de números binarios; se trata de aproximar el número-resultado a aquel cuya correspondiente tensión analógica es igual a la de entrada. La aproximación puede hacerse de unidad en unidad, mediante un simple contador, o dígito a dígito mediante un circuito secuencial específico.
VI. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Implementar el circuito de la Figura 1:
2. Comprobar el correcto funcionamiento de los circuitos de conversión A/D y D/A.
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VIN+6
VIN-7
VREF/29
CLK IN4
A GND8
RD2
WR3
INTR5
CS1
D GND10
DB7(MSB)11
DB612
DB513
DB414
DB315
DB216
DB117
DB0(LSB)18
CLK R19
VCC20
U1
ADC0804
R1
150
D1
LED-RED
R2
150
D2
LED-RED
R3
150
D3
LED-RED
R4
150
D4
LED-RED
R5
150
D5
LED-RED
R6
150
D6
LED-RED
R7
150R8
150
D8
LED-RED
C1150pF
R9
10k
SW1
SW-SPDT-MOM
20%
RV110k
V15V
D7
LED-RED
A26
VREF(+)14
VEE3
GND2
A15
IOUT4
A37
A48
A59
A610
A711
A812
VCC13
VREF(-)15
COMP16
U2
DAC0806
C2(1)
R2
4.7k
R2(1)
R310k
3
26
74
15
U3
LF351
U3(V-)
U3(V+)
R4
4.7k
C2
0.1uF
OFF ON 12345678
9
DSW1
DIPSWC_8
3. Grafique VIN (Pin 6 de ADC0804) y VOUT (Pin 6 del LF 351), usando los dos canales del osciloscopio al mismo tiempo con los mismos voltios por división (escala: 2V/div).
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4. A continuación se muestran los diagramas esquemáticos:
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VII. CUESTIONARIO FINAL
1. Presentar las gráficas de la simulación y el esquema del circuito experimental.
Graficas de la Simulación:
Esquema del circuito experimental:
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2. Presentar las gráficas de los voltajes de entrada y salida.
3. Presentar comentarios sobre el comportamiento del circuito ante variaciones de la frecuencia de la señal de entrada, de la frecuencia de muestreo, de la forma de onda de la señal de entrada.
4. Con ayuda de algún programa de simulación, realice la implementación del diagrama de bloques presentado en la Figura 1. Los planos esquemáticos de cada uno de estos circuitos se muestran en la Figura 2.
Implementación del diagrama de Bloques:
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VIN+6
VIN-7
VREF/29
CLK IN4
A GND8
RD2
WR3
INTR5
CS1
D GND10
DB7(MSB)11
DB612
DB513
DB414
DB315
DB216
DB117
DB0(LSB)18
CLK R19
VCC20
U1
ADC0804
R110k
C1
1nF
U1(VIN+)
A26
VREF(+)14
VEE3
GND2
A15
IOUT4
A37
A48
A59
A610
A711
A812
VCC13
VREF(-)15
COMP16
U2
DAC0806
C2(1)
R2
4.7k
R2(1)
R310k
3
26
74
15
U3
LF351
U3(V-)
U3(V+)
R4
4.7k
C2
0.1uF
U1(VCC)
5. Analizar los resultados obtenidos en la parte experimental.
Comprobando el correcto funcionamiento del ADC:
VIN+6
VIN-7
VREF/29
CLK IN4
A GND8
RD2
WR3
INTR5
CS1
D GND10
DB7(MSB)11
DB612
DB513
DB414
DB315
DB216
DB117
DB0(LSB)18
CLK R19
VCC20
U1
ADC0804
R1
150
D1
LED-RED
R2
150
D2
LED-RED
R3
150
D3
LED-RED
R4
150
D4
LED-RED
R5
150
D5
LED-RED
R6
150
D6
LED-RED
R7
150R8
150
D8
LED-RED
C1150pF
R9
10k
SW1
SW-SPDT-MOM
20%
RV110k
V15V
D7
LED-RED
K=V REF
2n=¿¿¿
Al estar desconectado el pin 9 el VRef es VCC = 5V. Entonces:
K=5V28
=19.53mV
[D ]=V ¿
K
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VIN+6
VIN-7
VREF/29
CLK IN4
A GND8
RD2
WR3
INTR5
CS1
D GND10
DB7(MSB) 11DB6 12DB5
13DB4
14DB3 15DB2 16DB1 17
DB0(LSB) 18
CLK R19
VCC 20
U1
ADC0804
R1
150
D1
LED-RED
R2
150
D2
LED-RED
R3
150
D3
LED-RED
R4
150
D4
LED-RED
R5
150
D5
LED-RED
R6
150
D6
LED-RED
R7
150R8
150
D8
LED-RED
C1150pF
R9
10k
SW1
SW-SPDT-MOM
20%
RV110k
V15V
D7
LED-RED
Volts
+1.00
Experiencia Análisis TeóricoVin Binario Decimal Decimal Binario0V 00000000 0 0 000000001V 00110011 51 51.2 001100111.5V 01001100 76 76.8 010011002V 01100110 102 102.4 011001103V 10011001 153 153.6 100110014V 11001101 204 204.8 110011005V 11111111 256 256 11111111
VIN+6
VIN-7
VREF/29
CLK IN4
A GND8
RD2
WR3
INTR5
CS1
D GND10
DB7(MSB) 11DB6 12DB5 13DB4 14DB3 15DB2 16DB1 17
DB0(LSB) 18
CLK R19
VCC 20
U1
ADC0804
R1
150
D1
LED-RED
R2
150
D2
LED-RED
R3
150
D3
LED-RED
R4
150
D4
LED-RED
R5
150
D5
LED-RED
R6
150
D6
LED-RED
R7
150R8
150
D8
LED-RED
C1150pF
R9
10k
SW1
SW-SPDT-MOM
100%
RV110k
V15V
D7
LED-RED
Volts
+5.00
Para el circuito propuesto en la experiencia:
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Podemos notar que este es un circuito que sirve para muestrear señales con 8 niveles, por lo tanto la señal muestreada en la salida VOUT tendrá la siguiente forma.
VIII. CONCLUSIONES
Las señales analógicas son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física.
Una señal digital es una forma de onda muestreada o discreta, pero cada número en la lista puede, en este caso, tomar solo valores específicos.
El propósito de la conversión A/D es facilitar su procesamiento y hacer la señal resultante más inmune al ruido. Mientras que el propósito de la conversión D/A es facilitar la lectura de la señal en la salida.
El convertidor ADC es el único elemento totalmente indispensable en un sistema de adquisición de datos.
Los conversores digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real analógica.
Al dejar desconectado el pin 9 (VREF/2) el voltaje de referencia es el de VCC.
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IX. BIBLIOGRAFIA
Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones - Ronald J. Tocci
http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/da-ad.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Comparaci%C3%B3n_de_se%C3%B1ales_anal%C3%B3gicas_y_digitales
http://e-md.upc.edu/diposit/material/27349/27349.pdf
http://ceres.ugr.es/~alumnos/luis/f_onda_t.htm
http://proton.ucting.udg.mx/~cruval/convadc.html
http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/sistdigitales/tem7_2_.htm
http://www.angelfire.com/al4/pc/tad.htm
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/intersil/fn3094.pdf
http://pdf1.alldatasheet.es/datasheet-pdf/view/8296/NSC/DAC0808.html
http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=ADC0804
http://www.oocities.org/es/jeduardotrellest/m10_convertidores_digital_analogico.pdf
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