DA-AD

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Convertidores A/D-D/A (Unidad 4)

TELEFONIA – Ing Luis Pruna

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Conversores A/D-D/A - Objetivos

-Aprender sobre conversores A/D-D/A-Aprender sobre sus características-Aprender sobre virtudes y defectos-Aprender sobre interconexión

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Mundo Real – Fenómenos

Conversores D/A-A/D - Introducción

Medición AnalógicaVariables Físicas

Tratamiento Digital - Respuesta

Actuación Analógica Variables Físicas – Mundo Real

Conversor A/D

Conversor D/A

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Mundo Real – Fenómenos


Variables Físicas

Calor, Viento, Ruido, Sonido, Movimiento, Inercia,Luz, Electricidad, Sabor, Olor …

Temperatura, Humedad, Velocidad, Desplazamiento, Presión,Frecuencia, Fuerza, Luminosidad, Tensión, Corriente, Acidez …

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• Trasductores (Físico Eléctrico), Muestreo (Variables Fijo),

Medición Analógica


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Medición Normalizada

(4-20mA, 1-5V,)

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Tratamiento Digital - Respuesta

Conversor A/D

MediciónVisualización, Procesamiento (Escala, Filtrado),Presentación, Almacenamiento, Análisis,…

Actuación sobre el medioAlarma, Procesamiento (adaptación), Presentación,Almacenamiento, Análisis,…

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Actuación Analógica

Variables Físicas – Mundo Real

Actuador (Eléctrico Normalizado (4-20mA, 1-5V,) Físico, Amplificador,…

Movimiento, Calor, Sonido, Luz, Electricidad,…

Conversor D/A

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Conversores D/A-A/D - IntroducciónAlgunos conceptos

Conjunto de ondas producidas por un cuerpo al vibrar, que crea una variación de presión en el medio que le rodea y pueden ser captadas por el oído.

Existen 3 características de percepción del sonido : el tono, la intensidad y el timbre. Estas coincides con 3 características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o forma de onda

Sonido ¿Qué es?


Las ondas de sonido son ondas mecánicas longitudinales.

El material transmitido por una onda de sonido va en la dirección de la propagación de la onda.

Longitud de Onda: Es la distancia que recorre el sonido en un ciclo completo.

Fase: Desplazamiento en el periodo de la onda.

Características de la Onda (Sonido)

Frecuencia: Esta definido por el numero de ciclos de vibración que pasan por un punto dado cada segundo.

Es el tono y se mide en hertzios (ciclos por segundo). La escala audible es 20 a 20 khz.

Notas bajas: (graves) como 20 hz como el órgano o retumbar de máquinas pesadas Notas altas: (agudas) como o notas altas de un violín


Amplitud: Es la cantidad de desplazamiento de presión sobre y bajo el nivel de equilibrio atmosférico.

Se expresa en unidades de volumen (VU) o decibeles dBUmbral de dolor 130 dB como una orquesta de 75 instrumentos en fortísimoConversación 60 dB y silencio exterior 10 dB.


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Conversores D/A-A/D - IntroducciónAlgunos conceptos (Códigos Binarios Fraccionarios)

Una vez aclaradas las diferencias básicas entre la tecnología analógica y la digital, veamos ahora cómo se efectúa el proceso de conversión de una tecnología a otra.

Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:

1.- Muestreo de la señal analógica.2.- Cuantización de la propia señal3.- Codificación del resultado de la cuantización, en código binario.

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Conversores D/A

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Conversores A/D

Función de Transferencia del Conversor A/D (3bits)

Tensión Analógica Normalizada de Entrada

Número Binariode Salida(En Código y enRepresentaciónFraccionaria)

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Conversores A/D

Conversores A/D

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Conversores A/D

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Conversores A/D

A/DVin

A-GND

Vref (+)

Vref (-)

V-EntradaNormalizada(0[V] a FS[V])

V. de FS[V]

V. de 0[V]

V(+)

V(-)

V-Alim. Circ.Analógicos (+)

V-Alim. CircuitosAnalógicos (-)

D-GND

V-Alim. Circ.Digitales

Vcc SOC EOC Fin Conversión

Inicio Conversión

OE Dato al Bus

(MSB) Bit 1

(LSB) Bit nBit n-1

Bit 2Bit 3

--------

Bus deDatos

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Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2ndonde n es el número de bits.

Conversores D/A

Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula:Resolución = VoFS / [2n - 1]Donde:- n = número de bits del convertidor- VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")

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Ejemplo:Se tiene un convertidor digital - analógico de 8 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5voltios.

Con n = 8, hay una resolución de 2n = 256 o lo que es o mismo: El voltaje de salida puede tener 256 valores distintos (contando el "0")También: resolución = VoFS / [2n - 1] = 5 / 28-1 = 5 / 255 = 19.6 mV / variación en el bit menos significativo.

Con n = 4 bits, se consiguen 2n = 16 posibles combinaciones de entradas digitales

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Si el voltaje máximo es 10 Voltios, entonces el Vref. (voltaje de referencia) será 10 / 16 = 0.625Voltios.Si el voltaje máximo es 7 voltios, Vref = 7 / 16 = 0.4375 Voltios.

Se puede ver estos voltajes de referencia serán diferentes (menores) si se utiliza un DAC de 8 o más bits. Con el de 8 bits se tienen 256 combinaciones en vez de 16. Esto significa que el voltaje máximo posible se divide en mas partes, lográndose una mayor exactitud.

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Si n=4 el Vref = 0.5 Voltios:

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Conversores D/A

D/A Vout

A-GND

Vref (+)

Vref (-)

V-SalidaNormalizada(0[V] a FS[V])

V. de FS[V]

V. de 0[V]

V(+)

V(-)

V-Alim. Circ.Analógicos (+)

V-Alim. CircuitosAnalógicos (-)

D-GND

V-Alim. Circ.Digitales

VccStrobeFijar (Strobe)

Bit 1 (MSB)

Bit n (LSB) Bit n-1

Bit 2Bit 3--------

Bus deDatos

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Conversores A/D-D/AConsideraciones sobre las señales

-Tensiones V(+), V(-) y A-GND-Tensiones Vref(+) y Vref(-)-Tensión de Entrada/Salida Vin/Vout

Analógicas

Digitales-Tensiones Vcc y D-GND-Señales de referencias- Bits de Salida/Entrada

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Conversores A/DCaracterísticas

-Resolución (Bits; Vint(LSB))-Tiempo de Conversión-Rango de tensión de Entrada-Precisión (Calidad)-Linealidad (Vout en todo Rango)-Estabilidad (temperatura, tiempo)-Cantidad de Canales. Selección, tiempo de adquisición.-Precio

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