Analogico
Páginas: 12 (2856 palabras)
Publicado: 6 de septiembre de 2011
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Conversión Digital/Analógica
10.1 Introducción. Situación en el equipo en línea de adquisición de señales Los procesos de conversión de señales digitales a analógicas (D/A) y viceversa (A/D) son esenciales en interfaces de equipos electrónicos para medida y control basados en microprocesadores. La figura 1 muestra un equipo en línea en el que se aprecia la situación de los convertidores.Esta cadena capta las señales de interés (en su mayoría analógicas) por mediación de los sensores. Un multiplexor analógico conduce sus señales hacia los bloques de acondicionamiento y filtrado. Posteriormente se realiza el filtro paso-baja del ruido de frecuencias superiores a las de interés, y después se produce el proceso de conversión a digital. A partir de la señal binaria, el microprocesadorenvía datos, señales de control y salidas (todos en forma binaria). Éstas últimas suelen convertirse en analógicas si así lo requiere la aplicación. Un multiplexor analógico de salida permite disponer de ellas según las señales de control aplicadas.
S1
... ...
SN
M U X A N A
AMPLIFIC. ACONDIC.
FILTRO
CAD
MICROPROC.
CDA
M U X A N A
...
Fig. 1. Estructura de un equipoen línea de adquisición de señales que muestra la situación de los circuitos CAD y CDA.
En un equipo de adquisición de señales el convertidor analógico a digital (CAD) precede al convertidor de digital a analógico (CDA), como muestra la figura 1. Sin embargo, algunos tipos de CAD están basados en un CDA. Por ello, es conveniente comenzar estudiando éstos. En este capítulo se expone en primerlugar la teoría de funcionamiento del CDA mediante un ejemplo práctico basado en la resolución de un problema. El segundo punto muestra la conversión a analógica de la salida de un contador binario de 8 bits en una simulación con PSPICE. En el tercer apartado se exponen los parámetros y tipos de convertidores D/A. Finalmente, el cuarto apartado muestra un ejemplo de diseño que
©JJGDR-UCA
1 Instrumentación Electrónica. Juan José González de la Rosa
emplea un CDA de formato corto; se razona su selección empleando criterios relacionados con la aplicación. 10. 2 Principios operativos de los convertidores digital/analógicos (CDAs) 10.2.1 CDA de resistencias ponderadas Un CDA lineal obtiene 2N niveles de tensión analógica discretos a partir de la palabra digital de entrada de N bitssegún la siguiente expresión:
Vo = V FE ⋅ B N −1 2 −1 + B N −2 2 −2 + ... + B2 2 2− N + B1 21− N + B0 2 − N = V FE 2
N
(
⋅ B0 2 0 + B1 21 + B2 2 2 + ... + B N −1 2 N −1
(
)
)
(1)
La expresión (1) relaciona la tensión de salida del CDA con la tensión de fondo de escala (VFE) y los bits de la palabra digital de entrada (B0B1…BN-1). Una forma didáctica de plantearla esrelacionar la salida con la tensión de fondo de escala del convertidor a través de una magnitud, que es el valor decimal normalizado al total de estados de cuantificación:
Vo = V FE × B 0 2 0 + B1 21 + B 2 2 2 + ... + B N −1 2 N −1
N 1444444 2 4444444 4 2 3 valor decimal normalizad o
Obsérvese que el valor máximo de la salida corresponde a la situación de todos los bits de la palabra de entrada aestado “1” y resulta:
Vo,máx = V FE × 2 N −1 2
N
1 = V FE × 1 − N = V FE × (1 − 1 LSB ) 2
(2)
En esta expresión queda implícita la idea de que los puntos de decisión del cuantificador se sitúan en los extremos de los intervalos de cuantificación. A continuación se procede al montaje del primer CDA. En los diseños más comunes de circuitos integrados CDA cada uno de los bits de laentrada controla un interruptor que determina si dicho bit contribuye o no a la salida, dependiendo de si su estado es alto o bajo. La salida es la suma de los productos de la tensión de referencia por cada uno de los bits. De ahí que a veces este tipo se denomine CDA multiplicador. Una red de resistencias ponderadas determina el peso de cada bit. A menudo este hecho determina su denominación....
Conversión Digital/Analógica
10.1 Introducción. Situación en el equipo en línea de adquisición de señales Los procesos de conversión de señales digitales a analógicas (D/A) y viceversa (A/D) son esenciales en interfaces de equipos electrónicos para medida y control basados en microprocesadores. La figura 1 muestra un equipo en línea en el que se aprecia la situación de los convertidores.Esta cadena capta las señales de interés (en su mayoría analógicas) por mediación de los sensores. Un multiplexor analógico conduce sus señales hacia los bloques de acondicionamiento y filtrado. Posteriormente se realiza el filtro paso-baja del ruido de frecuencias superiores a las de interés, y después se produce el proceso de conversión a digital. A partir de la señal binaria, el microprocesadorenvía datos, señales de control y salidas (todos en forma binaria). Éstas últimas suelen convertirse en analógicas si así lo requiere la aplicación. Un multiplexor analógico de salida permite disponer de ellas según las señales de control aplicadas.
S1
... ...
SN
M U X A N A
AMPLIFIC. ACONDIC.
FILTRO
CAD
MICROPROC.
CDA
M U X A N A
...
Fig. 1. Estructura de un equipoen línea de adquisición de señales que muestra la situación de los circuitos CAD y CDA.
En un equipo de adquisición de señales el convertidor analógico a digital (CAD) precede al convertidor de digital a analógico (CDA), como muestra la figura 1. Sin embargo, algunos tipos de CAD están basados en un CDA. Por ello, es conveniente comenzar estudiando éstos. En este capítulo se expone en primerlugar la teoría de funcionamiento del CDA mediante un ejemplo práctico basado en la resolución de un problema. El segundo punto muestra la conversión a analógica de la salida de un contador binario de 8 bits en una simulación con PSPICE. En el tercer apartado se exponen los parámetros y tipos de convertidores D/A. Finalmente, el cuarto apartado muestra un ejemplo de diseño que
©JJGDR-UCA
1 Instrumentación Electrónica. Juan José González de la Rosa
emplea un CDA de formato corto; se razona su selección empleando criterios relacionados con la aplicación. 10. 2 Principios operativos de los convertidores digital/analógicos (CDAs) 10.2.1 CDA de resistencias ponderadas Un CDA lineal obtiene 2N niveles de tensión analógica discretos a partir de la palabra digital de entrada de N bitssegún la siguiente expresión:
Vo = V FE ⋅ B N −1 2 −1 + B N −2 2 −2 + ... + B2 2 2− N + B1 21− N + B0 2 − N = V FE 2
N
(
⋅ B0 2 0 + B1 21 + B2 2 2 + ... + B N −1 2 N −1
(
)
)
(1)
La expresión (1) relaciona la tensión de salida del CDA con la tensión de fondo de escala (VFE) y los bits de la palabra digital de entrada (B0B1…BN-1). Una forma didáctica de plantearla esrelacionar la salida con la tensión de fondo de escala del convertidor a través de una magnitud, que es el valor decimal normalizado al total de estados de cuantificación:
Vo = V FE × B 0 2 0 + B1 21 + B 2 2 2 + ... + B N −1 2 N −1
N 1444444 2 4444444 4 2 3 valor decimal normalizad o
Obsérvese que el valor máximo de la salida corresponde a la situación de todos los bits de la palabra de entrada aestado “1” y resulta:
Vo,máx = V FE × 2 N −1 2
N
1 = V FE × 1 − N = V FE × (1 − 1 LSB ) 2
(2)
En esta expresión queda implícita la idea de que los puntos de decisión del cuantificador se sitúan en los extremos de los intervalos de cuantificación. A continuación se procede al montaje del primer CDA. En los diseños más comunes de circuitos integrados CDA cada uno de los bits de laentrada controla un interruptor que determina si dicho bit contribuye o no a la salida, dependiendo de si su estado es alto o bajo. La salida es la suma de los productos de la tensión de referencia por cada uno de los bits. De ahí que a veces este tipo se denomine CDA multiplicador. Una red de resistencias ponderadas determina el peso de cada bit. A menudo este hecho determina su denominación....
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