Circuitos Logicos

PRÁCTICA #10


CONVERTIDORES DIGITAL - ANALÓGICO






OBJETIVOS:

- Diseñar e implementar un convertidor DAC de resistencias ponderadas y un convertidor DAC con red de resistores R/2R.
- Obtener las características de ambas configuraciones y convertir el R/2R en bipolar.
- Implementar un convertidor DAC con un circuito integrado y obtener su caracterización.




Pre-repote: -Implemente un circuito contador de 4 bits con el C.I. SN 7493, verifique su funcionamiento, sus pines y en especial los habilitadores.




ANTECEDENTES TEÓRICOS

En el mundo real es muy conveniente contar con sistemas que ejecuten conversiones de señales digitales que representen cantidades positivas y negativas, debido a que los sistemas a controlar tienen incursiones hacia ambaspolaridades. Un convertidor que ejecuta una conversión D/A de este tipo se le conoce DAC BIPOLAR. Existe una gran cantidad de maneras de procesar información bipolar. El diagrama a bloques de la figura 10.1 muestra la configuración de un DAC que maneja la polaridad de la señal analógica de salida por medio de un interruptor que conmuta de la fuente de referencia positiva a negativa o viceversa. El BITmás significativo es necesariamente quien determina la polaridad, moviendo el interruptor a la posición 1 ó a la posición 2. La cantidad de bits ponderados es menor que en los convertidores unipolar, pero la resolución se conserva; ejemplo, si se tienen 3 bits de entrada la resolución sería 1/8 ó 1/23 tanto para unipolar como para bipolar. Es la excursión de la señal a convertir la que cambiasolamente.


Fig. 10.1: Configuración básica de un DAC bipolar, tipo paralelo.

Las representaciones digitales a convertir cambian de acuerdo a la aplicación de que se trate. La representación bipolar más natural para el ser humano sería, el bit de signo (tabla 10.1). Otra forma de representar los valores es en complemento a “1”, sin embargo, estas dos representaciones, tienen el inconveniente detener dos valores digitales que corresponden al mismo valor cero, en la salida analógica.

Tabla 10.1: Representaciones digitales de valores analógicos.
Bit de signo Complemento a “1” Complemento a “2”
Entrada Digital Salida Analógica Entrada Digital Salida Analógica Entrada Digital Salida Analógica
011 +3 011 +3 011 +3
010 +2 010 +2 010 +2
001 +1 001 +1 001 +1
000 0 000 0 000 0
100 0 1110 111 -1
101 -1 110 -1 110 -2
110 -2 101 -2 101 -3
111 -3 100 -3 100 -4
Otra forma de representar digitalmente a los números a convertir, es en complemento a “2”. Esto se utiliza para facilitar los cálculos aritméticos en computación. Además de que no existe el problema de tener un doble cero. Un detalle importante es que no existe simetría entre los valores positivos y negativos ya que apartir del nulo (000) se tienen tres combinaciones positivas y cuatro negativas. Notemos que la polaridad de las tres representaciones la da efectivamente el MSB.

En la figura 10.2 se muestran las configuraciones unipolares de los DAC’s tipo paralelo más empleados. Se observa la utilización de los interruptores analógicos controlados por la señal digital de entrada paralela.


Fig. 10.2: DAC´stipo paralelo; a) Escalera de resistores ponderados; b) escalera R/2R.


MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO

Cantidad Descripción
1 C.I. LM741
1 C.I. LM1408
2 C.I. SN7493
X Resistencias según diseño
1 Resistencias de 4.7 K
1 Potenciómetro de 1 K
1 Potenciómetro de 10 K
1 Capacitor de 0.1 F

1 Tableta experimental
1 Fuentes de alimentación dual
1 Generador de funciones
1Osciloscopio
DESARROLLO EXPERIMENTAL

DAC DE RESISTENCIAS PONDERADAS Y DAC R/2R.

1. Diseñe e implemente un DAC de resistencias ponderadas y un DAC R/2R de 4 bits.

2. Utilice el generador de funciones (señal cuadrada TTL) en 10 kHz y el contador SN 7493 para verificar su funcionamiento.

3. Con el osciloscopio obtenga la gráfica de los sistemas y tabule la linealidad, resolución,...