Conversores Analogicos

Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica Departamento de Electrónica

ELECTRÓNICA III

PROBLEMAS RESUELTOS SOBRE

CONVERSORES D/A Y A/D
José Salcedo Brull

11010110

A

00001011

01000110

/D 11000110 00110010
11001011

00100101
00101101

01111011

11110011

AÑO 2006
B15.00

Riobamba 245bis 2000 Rosario Argentina

http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3 TEL 0341 4808543 FAX 0341 4802654

Código interno de publicación: B15.00 Publicado en Internet http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/conv-prb.pdf ISBN ---Rosario, Argentina Año 2006

Problema 1
Diseñar un conversor D/A con salida variable de 0 a 5 V, con una resolución de 10 mV, se pretende tener una exactitud de 0,5 %. Solución:En primer lugar determinaremos la cantidad de bits que deberá tener el conversor para obtener la resolución pedida. Resolución: es la cantidad de bits o dígitos binarios que acepta en su entrada. También puede expresarse como el porcentaje del valor nominal máximo (fondo de escala). Ejemplo: un conversor de 10 bits también puede tener su resolución expresada como 1/210 ≅ 0,0976 %. Observar que laresolución por sí sola no indica nada respecto a la precisión del conversor. La resolución expresada en porcentaje con respecto al fondo de escala sería, en este caso, 0,01 × 100 = 0,2 % , 5 por lo que para un conversor de n bits se deberá cumplir 1 2n × 100 ≤ 0,2 % .

Esto se logra con un conversor de 9 bits ya que para dicho conversor la resolución obtenida sería 1 29 × 100 ≤ 0,195 % .

Sepropone entonces utilizar un conversor de 9 bits que en principio podría ser el DAC1021, debemos comprobar si este conversor cumple con la exactitud pretendida. Exactitud: es la máxima desviación respecto a la línea recta que une el mínimo y el máximo valor ideales. Se expresa en LSB (least significant bit), lo cual significa que se usa el salto mínimo nominal como unidad. Otra forma de expresarloes en porcentaje del valor máximo nominal. La exactitud ideal es 0 LSB. Es necesario tener en cuenta que esta especificación incluye todos los errores posibles del conversor.
v0

Exactitud

1 2 3 4 5 6 7

D

B15.00

1

Electrónica III

Conversores A/D y D/A

El manual no brinda específicamente la exactitud del conversor, en cambio especifica el error de linealidad que secorresponde con la exactitud luego de eliminar los errores de offset y de escala. Los datos que brinda el manual son: • Error de escala máximo % 1. • Error de offset depende del amplificador externo utilizado. • Error de linealidad máximo 0,1 %. Como el error de escala supera el error máximo pretendido se debe plantear una solución que permita corregir dicho error. Para esto se tienen dos alternativas:ajustar el valor de Vref o bien realizar un ajuste en la ganancia del circuito. Error de escala: Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal. Se debe en general a errores de ganancia, en la referencia o en la red resistiva. Se expresa también en LSB a fondo de escala. El error de escala ideal es 0 LSB.
v0
Error de escala

1 2 3 4 5 6 7

D

Para la segundaalternativa se puede proponer un circuito como el de la figura 1.1 en el cual el ajuste de ganancia, para minimizar el error de fondo de escala, se realiza mediante el potenciómetro de 1 kΩ.

Figura 1.1. Circuito del conversor D/A que permite el ajuste de escala y de offset.

Este circuito permite además un ajuste del offset del amplificador, y por consiguiente del conversor, mediante elpotenciómetro de 10 kΩ. Otra alternativa para minimizar el error de offset es elegir un amplificador operacional de forma tal que dicho error sea despreciable comparado con el error admisible.
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B15.00

José Salcedo Brull

Año 2006

Error de offset: Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula. Se mide en porcentaje del máximo nominal o en LSB. El valor ideal es 0 LSB.
v0

Error de...