convertidores

7. CONVERTIDORES
DIGITAL A ANALÓGICO (DAC)
Y ANALÓGICO A DIGITAL (ADC).
ÍNDICE
7.1. Introducción. Interfaces entre el mundo digital y el analógico.
7.2. Convertidores DAC. Características de funcionamiento. Parámetros.
7.3. Convertidores ADC. Modos de funcionamiento.
7.4. Método de conversión ADC. Muestreo y retención.
Prácticas de laboratorio: Uso del convertidor DAC.
Prácticas delaboratorio: Uso del convertidor ADC.

OBJETIVOS
-

Describir los parámetros característicos de los convertidores.
Describir el funcionamiento de varios tipos de convertidores DAC.
Describir el funcionamiento de varios tipos de convertidores ADC.
Reconocer los errores producidos en las conversiones ADC y DAC.
Manejar los convertidores del microcontrolador.
Realizar aplicaciones prácticas conlos convertidores del microcontrolador.

RESUMEN
Este capítulo trata de los circuitos de conversión entre valores digitales y valores analógicos.
Primero, se presentan los circuitos de conversión digital a analógico con la implementación
física de varios tipos, sus ventajas y sus inconvenientes, haciendo especial énfasis en el
convertidor DAC del microcontrolador M16C. Segundo, se tratan losconvertidores ADC con
un enfoque parecido a los DAC. Para ambos, se presentan algunos circuitos integrados
estándares MSI. Este capítulo termina con la realización en el laboratorio de prácticas de tipo
práctica asistida.

PALABRAS CLAVE
Convertidores DAC y ADC. FSO (Escala completa de salida). Resolución. Porcentaje de
resolución. Precisión. Escalado. Monotonicidad. Muestreo y Retención.Convertidor en
escalera. Convertidor de aproximaciones sucesivas. Convertidor sigma-delta.

7.1. Introducción. Interfaces entre el mundo digital y el analógico.
Consumo Eléctrico (MW)

3400

3400

3200

3200

3000

3000

2800

2800

2600

2600

2400

2400

2200

2200

2000

2000

1800
1600
0

1800
1600
5

10

15

20

25

0

HORAS

5

10HORAS

15

20

(b)

(a)

Figura 7.1.1. Consumo eléctrico (Mw) para un día típico de una determinada región. (a) representado como
magnitud continua (analógico), (b) discretizado cada hora (digital).

Consumo Eléctrico (Mw)
(15)
(14)
(13)
(12)
(11)
(10)
(9)
(8)
(7)
(6)
(5)
(4)
(3)
(2)
(1)
(0)

1111
1110
1101
1100
1011
1010
1001
1000
0111
0110
0101
01000011
0010
0001
0000
1

6

12

18

24

HORAS
Figura 7.1.2. Consumo eléctrico (Mw) de la figura 7.1.1 digitalizado con 4 bits (valores entre 0 y 15).

25

7.2. Convertidores Digital a Analógico (DAC). Características de
funcionamiento. Parámetros.
7.2.1 Convertidor con ponderación binaria

b3

I3

R

3

2

22

RF
b2

I2

2R

IF
IIN

21

b1

_
4RI1

VOUT
A.O.

+
b0
0

2

8R

I0

VREF

Figura 7.2.1. Convertidor con ponderación binaria.

VOUT = −

VREF RF ⎛ b0 b1 b2
⎞
⎜ + + + b3 ⎟
R
⎝8 4 2
⎠

Este tipo de convertidor es simple y trabajan en paralelo, pero su principal desventaja es el
gran número de resistencias de distinto valor que se necesitan. Así, para un DAC de 10 bits
son necesarias 10 resistencias convalores de R a 512 R, con una muy baja tolerancia para
poder mantener la precisión del convertidor.

7.2.2. Convertidor en escalera ponderado R/2R (Weighted Resitor Ladder)

23

I3

b3
2R
b2

2

2

2R

I2
RF = 2R
IIN

21

IF

b
1

2R

I1

R

VOUT

_
A.O.

+

b
20

0

2R

I0

2R

VREF

Figura 7.2.2. Convertidor en escalera R/2R.

VOUT = −VREF RF ⎛ b0 b1 b2
⎞
⎜ + + + b3 ⎟
R
⎝8 4 2
⎠

Los parámetros característicos de un convertidor DAC son:
•

Escala completa de salida (Full-Scale Output (FSO)). Se define como el
máximo valor analógico de salida posible, es decir, cuando se aplica a la entrada el
máximo valor binario. Así, en el ejemplo de la figura 7.2.1., la FSO es 5 v. puesto
que cuando se aplica el máximo valor...