Conversión analógica/digital
Páginas: 6 (1297 palabras)
Publicado: 28 de septiembre de 2010
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Conversión Analógica/Digital
11.1 Introducción. Misión del convertidor analógico/digital La salida de los sensores, que permiten al equipo electrónico interaccionar con el entorno, es normalmente una señal analógica, continua en el tiempo. En consecuencia, esta información debe convertirse a binaria (cada dato analógico decimal codificado a una palabra formada por unos y ceros) con el finde adaptarla a los circuitos procesadores y de presentación. Un convertidor analógico-digital (CAD) es un circuito electrónico integrado cuya salida es la palabra digital resultado de convertir la señal analógica de entrada. La conversión a digital se realiza en dos fases: cuantificación y codificación. Durante la primera se muestrea la entrada y a cada valor analógico obtenido se asigna un valoro estado, que depende del número de bits del CAD. El valor cuantificado se codifica en binario en una palabra digital, cuyo número de bits depende de las líneas de salida del CAD. Estos dos procesos determinan el diseño del circuito integrado. En la práctica, el proceso de conversión está sujeto a numerosas limitaciones resultado de los procesos de fabricación. Las más relevantes son el tiempo deconversión y la finitud del número de estados de salida. La conversión involucra un tiempo y, en consecuencia, supone una incertidumbre que limita la velocidad máxima de la entrada. Los valores discretos del proceso de cuantificación llevan consigo un error y una limitación de resolución del circuito. La elección del CAD en un diseño electrónico dependerá de la adaptación de sus rasgos a losrequerimientos de la aplicación. El capítulo se estructura como sigue. En el primer apartado se exponen los principios operativos mediante ejemplos de operación de CADs. El segundo apartado tiene por fin exponer los tipos más comunes de CADs, el de doble rampa y el de aproximaciones sucesivas. En el tercer apartado se analizan los parámetros o características de un circuito integrado genérico.Finalmente, en el apartado 4 se selecciona un CAD en un diseño electrónico.
©JJGDR-UCA
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Instrumentación Electrónica. Juan José González de la Rosa
11.2 Principios operativos de los CADs. Ejemplos de operación y parámetros estáticos En un CAD de N bits hay 2N estados de salida y su resolución (porción más pequeña de señal que produce un cambio apreciable en la salida) se expresa como 1/2N(una parte en el número de estados). Con frecuencia la resolución se expresa a partir del margen de entrada del convertidor para definir el intervalo de cuantización o espacio de 1 LSB (Least Significant Bit; bit menos significativo).
1LSB = q = M arg en 2N
La figura 1 representa la respuesta de un convertidor A/D de 3 bits a una entrada analógica senoidal de 1 kHz de frecuencia, valor medio 5 Vy valor cresta a cresta de 10 V, coincidentes con el margen de entrada. En ella se observan los 23=8 estados de la salida, correspondientes a los códigos binarios desde el 000 al 111. Cada intervalo de cuantización tiene una anchura de 10 (V)/8 (estados)=1,25 V. La figura 2 representa la respuesta del convertidor con un bit más. Se observa en ella el aumento de la resolución, ahora con 16 estados,que permite aproximar la señal digitalizada a la analógica original. El intervalo de cuantización es en este caso la mitad, y la resolución es el doble.
111 110 101 100 011 010 001 000 q=1,25 V
Fig. 1. Digitalización de una señal analógica por un convertidor A/D de 3 bits. Se observan los 8 estados de cuantización de 1,25 V de anchuray los límites de cada intervalo de cuantización enordenadas.
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©JJGDR-UCA
11 Conversión Analógica/ Digital
Fig. 2. Digitalización de una señal analógica por un convertidor A/D de 4 bits (16 estados).
El CAD es un dispositivo no lineal, por lo que no tiene sentido la consideración de función transferencia. Su relación entrada-salida viene dada por una característica escalonada. La figura 3 representa característica ideal de un CAD de 3...
Conversión Analógica/Digital
11.1 Introducción. Misión del convertidor analógico/digital La salida de los sensores, que permiten al equipo electrónico interaccionar con el entorno, es normalmente una señal analógica, continua en el tiempo. En consecuencia, esta información debe convertirse a binaria (cada dato analógico decimal codificado a una palabra formada por unos y ceros) con el finde adaptarla a los circuitos procesadores y de presentación. Un convertidor analógico-digital (CAD) es un circuito electrónico integrado cuya salida es la palabra digital resultado de convertir la señal analógica de entrada. La conversión a digital se realiza en dos fases: cuantificación y codificación. Durante la primera se muestrea la entrada y a cada valor analógico obtenido se asigna un valoro estado, que depende del número de bits del CAD. El valor cuantificado se codifica en binario en una palabra digital, cuyo número de bits depende de las líneas de salida del CAD. Estos dos procesos determinan el diseño del circuito integrado. En la práctica, el proceso de conversión está sujeto a numerosas limitaciones resultado de los procesos de fabricación. Las más relevantes son el tiempo deconversión y la finitud del número de estados de salida. La conversión involucra un tiempo y, en consecuencia, supone una incertidumbre que limita la velocidad máxima de la entrada. Los valores discretos del proceso de cuantificación llevan consigo un error y una limitación de resolución del circuito. La elección del CAD en un diseño electrónico dependerá de la adaptación de sus rasgos a losrequerimientos de la aplicación. El capítulo se estructura como sigue. En el primer apartado se exponen los principios operativos mediante ejemplos de operación de CADs. El segundo apartado tiene por fin exponer los tipos más comunes de CADs, el de doble rampa y el de aproximaciones sucesivas. En el tercer apartado se analizan los parámetros o características de un circuito integrado genérico.Finalmente, en el apartado 4 se selecciona un CAD en un diseño electrónico.
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Instrumentación Electrónica. Juan José González de la Rosa
11.2 Principios operativos de los CADs. Ejemplos de operación y parámetros estáticos En un CAD de N bits hay 2N estados de salida y su resolución (porción más pequeña de señal que produce un cambio apreciable en la salida) se expresa como 1/2N(una parte en el número de estados). Con frecuencia la resolución se expresa a partir del margen de entrada del convertidor para definir el intervalo de cuantización o espacio de 1 LSB (Least Significant Bit; bit menos significativo).
1LSB = q = M arg en 2N
La figura 1 representa la respuesta de un convertidor A/D de 3 bits a una entrada analógica senoidal de 1 kHz de frecuencia, valor medio 5 Vy valor cresta a cresta de 10 V, coincidentes con el margen de entrada. En ella se observan los 23=8 estados de la salida, correspondientes a los códigos binarios desde el 000 al 111. Cada intervalo de cuantización tiene una anchura de 10 (V)/8 (estados)=1,25 V. La figura 2 representa la respuesta del convertidor con un bit más. Se observa en ella el aumento de la resolución, ahora con 16 estados,que permite aproximar la señal digitalizada a la analógica original. El intervalo de cuantización es en este caso la mitad, y la resolución es el doble.
111 110 101 100 011 010 001 000 q=1,25 V
Fig. 1. Digitalización de una señal analógica por un convertidor A/D de 3 bits. Se observan los 8 estados de cuantización de 1,25 V de anchuray los límites de cada intervalo de cuantización enordenadas.
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11 Conversión Analógica/ Digital
Fig. 2. Digitalización de una señal analógica por un convertidor A/D de 4 bits (16 estados).
El CAD es un dispositivo no lineal, por lo que no tiene sentido la consideración de función transferencia. Su relación entrada-salida viene dada por una característica escalonada. La figura 3 representa característica ideal de un CAD de 3...
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