Tema 09: Convertidor Analógico Digital

1M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez http://www.eafranco.comedfrancom@ipn.mx

@edfrancom edgardoadrianfrancom

Contenido• Convertidor A/D

• Funcionamiento básico del convertidor A/D

• ADC de Rampa digital

• ADC de Rampa Digital (Ejemplo 01)

• ADC de Aproximaciones sucesivas

• ADC Rampa digital vs aproximaciones sucesivas(Ejemplo 02)

• ADC Instantáneo o Flash

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Convertidor A/D• Un convertidor analógico-digital (ADC Analog-to-

Digital Converter) es un dispositivo electrónico capazde convertir una entrada analógica de voltaje en unvalor binario. Se utiliza ampliamente para lograrrecibir señales del mundo real de manera digital. Laseñal analógica, que varía de forma continua en eltiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y sesomete a un muestreo a una velocidad fija,obteniéndose así una señal digital a la salida.

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• Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos queestablecen una relación biunívoca entre el valor de laseñal en su entrada y la palabra digital obtenida en susalida. La relación se establece en la mayoría de loscasos, con la ayuda de una tensión de referencia.

• Un ADC posee dos señales de entrada llamadas Vref+ yVref- y determinan el rango en el cual se convertirá unaseñal de entrada.

• El dispositivo establece una relación entre su entrada(señal analógica) y su salida (digital) dependiendo de suresolución. Esta resolución se puede saber, siempre ycuando conozcamos el valor máximo que la entrada deinformación utiliza y la cantidad máxima de la salida endígitos binarios. 44

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Funcionamiento básico del convertidor A/D

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Varios tipos importantes de ADC, utilizan un DAC como parte importante de sus circuitos.

• La operación básica de los ADC de este tipo consta delos siguientes pasos:1. El comando de INICIO pasa a ALTO, dando inicio a la

operación.

2. A una frecuencia determinada por el reloj, la unidadde control continuamente modifica el númerobinario que esta almacenado en el registro.

3. El número binario del registro es convertido en unvoltaje analógico VAX, por el ADC.

4. El comparador compara VAX con la entrada analógicaVA. Mientras VAX < VA, la salida del comparadorpermanece en ALTO, de lo contrario esta cambia aBAJO y detiene el proceso de modificación delnumero en el registro.

5. La lógica de conversión activa la señal de fin deconversión, FDC.

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ADC de Rampa Digital

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ADC de Rampa Digital (Ejemplo 01)

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• Si se tiene un ADC de rampa digital, que opera a unafrecuencia de reloj de 1MHz, un voltaje del DAC aescala completa de 10.23V, un voltaje de referencia de0V y una entrada de 10 bits. Determine:a) Salida digital obtenida para un VA=3.728

b) El tiempo de conversión

c) La resolución del convertidor

d) El rango de voltajes de entrada que mantienen lamisma codificación que VA=3.728.

e) El tiempo máximo de conversión

f) La frecuencia máxima de conversión

g) La frecuencia máxima de conversión según el teoremade muestreo

ADC de Aproximaciones Sucesivas

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• La operación básica del ADC por aproximacionessucesivas es:

1. Primero todos los bits son cero e iniciando con elmás significativo se cambia a 1 y se compara con laentrada analógica por medio de un D/A.

2. Si la salida del D/A no excede la señal de entrada, elbit se deja en 1 o viceversa.

3. Se continua con el siguiente bit hasta el LSB.

• Observaciones

• La salida digital es puesta en formato paralelo.

• Este ADC utiliza n siclos de reloj.

• Es una técnica muy popular, barata, relativamenteprecisa y rápida.

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ADC Rampa digital vs aproximaciones sucesivas (Ejemplo 02)

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1. Compare los tiempos máximos de conversión deun ADC de rampa digital vs aproximacionessucesivas, si ambos operan a 500KHz con 10 bits.

2. Si el voltaje a escala completa es de 10.73 Volts yse tiene un valor de entrada de 2.728V, ¿Cuál es elvalor de la conversión digital de ambosconvertidores? ¿Cuál es el tiempo de conversión?

ADC instantáneo o flash

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• Este tipo de convertidor presenta una gran ventajaen cuanto al tiempo de conversión se refiere dadasu arquitectura y modo de funcionamiento.

• En este método, la señal de voltaje es alimentadasimultáneamente a cada uno de los ncomparadores. Las otras entradas de loscomparadores se conectan cada una a n diferentesniveles de voltaje. La salidas de los comparadoresse conectan a un codificador de prioridad, el cualgenera un salida digital correspondiente alcomparador más alto activado.

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