AVR Convertidor A/D

Capitulo 7 Convertidor analógico digital.
7.0 introducción.
El convertidor A/D integrado en los microcontroladores, y la mayor parte de los convertidores A/D
periféricos, están basados en él algoritmo de aproximaciones sucesivas: primero se compara la
tensión de entrada (vi) con la mitad de tensión de fondo de escala (VPS=VREF.=2NXq, para un CAD de
N bits); si vx>VPS/2, el bit de más peso dela salida (MSB) del CAD se pone a 1, y se incrementa la
tensión de comparación en VPS/4; si vxComparador), el bit se pone a 1; en caso contrario, se pone a cero. El
tercer nivel de comparación será, respectivamente, el anterior o más o menos VPS/8, y así
sucesivamente. Vx debe permanecer constante durante todo el tiempo de conversión, que será
tanto más largo cuanto mayor sea N. Esos nivelesde comparación los obtiene un convertidor
digital analógico (CDA).
La relación entre la tensión de entrada del CAD, vx, y el código de salida D, queda descrita
mediante la característica de transferencia. Muchos convertidores se diseñada con dicha
característica desplazada Q/2 hacia la izquierda; es decir, los umbrales de transición de un código a
otro son tensiones múltiplo de Q/2 y no de Q.En realidad, la transición de un código de salida a
otro no se produce siempre para el mismo valor de la tensión de entrada, sino que unas veces se
produce para una tensión ligeramente superior y otras para una tensión ligeramente inferior. El
intervalo de tensiones que llevan a un mismo código de salida se denomina anchura de código.
Como umbral de transición se toma aquella tensión para laque hay una probabilidad del 50% de
que la transición se produzca en una tensión mayor o en una tensión menor. Para un CAD ideal, la
anchura de código es 1LSB para todos los códigos, y la línea que une los centros de los escalones
de la característica de transferencia es una recta de pendiente unidad que pasa por el origen.
En un CAD real, la línea a través del centro de los escalones puedepresentar un error de cero
(offset) y un error de ganancia. Sí hay un error de cero, todos los umbrales de transición están
desplazados en el mismo sentido y en la misma magnitud. Si hay un error de ganancia, una vez
corregido el error de cero, resulta que dicha línea es una recta que no tiene pendiente unidad.
También puede suceder que la anchura de código cambie de uno a otro código, en cuyocaso se
habla de no linealidad diferencial (DNL). DNL se define como la diferencia entre la anchura de cada
código y la anchura ideal (1 LSB), y puede ser positiva o negativa. Si para un código concreto,
DNL=-1 LSB, quiere decir que o bien el código precedente no se observa nunca, o bien DNL está
especificada en unas condiciones extremas en las que difícilmente se observaría el códigoprecedente. El resultado global de DNL es la denominada no linealidad integral (INL), que es una
medida de cuánto se aparta la línea a través del centro de los escalones de la característica de
transferencia actual respecto a la línea recta de pendiente unidad, una vez se han corregido los
errores de cero y de ganancia, si los hubiere. Si los errores de cero y de ganancia se corrigen

mediantecalibración, INL es factor que (junto con la cuantificación) limita la incertidumbre sobre
el valor de la entrada que han dado lugar al código de salida observado. Si no hay calibración, la
incertidumbre viene determinada por le error absoluto, que es la suma de los errores de cero,
ganancia y no linealidad.
7.1 Convertidor analógico digital.
Un convertidor analógico digital (ADC) es undispositivo capaz de convertir un nivel de voltaje
analógico en un determinado valor binario (digital).
Un convertidor analógico digital establece una relación entre su entrada y salida, dependiendo de
la resolución con que este cuente. El valor de la resolución se obtiene, del valor máximo de
entrada y la cantidad máxima de salida en dígitos binarios.
El convertidor del atmega8 posee una resolución...